衛(wèi)星通信的(衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)的技術基礎)
1.衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)的技術基礎
衛(wèi)星通信的可用頻譜資源很有限，建設寬帶網必然要采用更高頻率。
寬帶衛(wèi)星業(yè)務基本是使用Ku頻段和C頻段，但Ku頻段的應用已經非常擁擠，故計劃中的寬帶衛(wèi)星通信網基本是采用Ka頻段，通過同步軌道衛(wèi)星、非靜止軌道衛(wèi)星或兩者的混合衛(wèi)星群系統(tǒng)提供多媒體交互式業(yè)務和廣播業(yè)務。 Ka 頻段衛(wèi)星通信技術己有基礎，衛(wèi)星通信要利用Ka頻段必須解決下列關鍵技術問題：
*克服信號雨衰；
*研制復雜的Ka頻段星上處理器；
*保證高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)沒有明顯的時延；
*保持星座中有關衛(wèi)星之間的有效通信；
*通過星上交換進行數(shù)據(jù)包的路由選擇。
國際上特別是歐洲、美國，有關Ka頻段衛(wèi)星通信概念和關鍵技術的試驗工作已做了不少，可以說，現(xiàn)代衛(wèi)星通信技術的發(fā)展已為解決后四項關鍵技術打下了基礎，而降雨對信號的衰減是波長在1~1.5cm之間的Ka頻段的特殊問題。由于使用的波長和雨滴的大小相仿，雨滴將使信號發(fā)生畸變。目前正在設計的Ka頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，因降雨衰減而引起的通信中斷平均每月要超過3小時。這就難于滿足一般電信用戶通信可利用率達到99.9%的要求。
為了克服雨衰問題已提出的解決方法：
(1) 加大天線尺寸和信號功率，但這會增加衛(wèi)星的成本；
(2) 設立更多的地面終端站，從而使信號能沿多條路徑傳送，但這會增加地面系統(tǒng)的成本；
(3) 通過控制功率分配，增大對降雨地區(qū)的傳輸功率。采用這個措施會增加衛(wèi)星的復雜性，特別是提高了對控制軟件的要求；
(4) 發(fā)展對信號畸變的校正技術；
(5) 采用地面光纖于衛(wèi)星通信相結合的方式。
Ka頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)雨衰問題的解決，在一定程度上是服務質量和費用的折衷。若要保證Ka頻段衛(wèi)星通信業(yè)務的高可靠性和高利用率，就必須在鏈路設計中留有一定余量來避免因暴雨造成通信中斷。但這種余量在正常的天氣情況下卻是一種浪費，會導致整個系統(tǒng)的成本增加和終端的價格上升。 低軌道衛(wèi)星星座組網技術積累了經驗 以銥星、全球星和ICO為代表的非靜止軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)取得了很大進展，銥星系統(tǒng)已投入了運行。這些系統(tǒng)的建造促進了星座組網、星上處理和星間通信等技術的發(fā)展，開發(fā)過程中積累的衛(wèi)星設計能力、衛(wèi)星制造技術、大衛(wèi)星系統(tǒng)集成和超大系統(tǒng)管理經驗都將直接應用到全球寬帶多媒體通信系統(tǒng)?？梢哉f是全球個人移動電話系統(tǒng)奠定了發(fā)展全球寬帶多媒體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基礎。
2.衛(wèi)星通信
現(xiàn)在，人們從電視屏幕上能看到世界各地正在舉行的體育比賽實況和當天發(fā)生的新聞。
這些電視信號就是通過衛(wèi)星傳送的，它實際上是衛(wèi)星通信的一種形式。早在1946年，美國一些人用雷達把電波發(fā)射到月球，并第一次收到它的回波。
這個事實告訴人們，攜載信號的微波可穿過大氣層，從離我們38萬多公里的月球反射地面的信號。 如果有一個星球，作為無人值班的微波中繼站，將從地球上發(fā)來的電波信號加以放大處理后，再發(fā)回地球，就能便捷地實現(xiàn)遠距離及國際通信了。
用來作衛(wèi)星通信的人造衛(wèi)星，叫做通信衛(wèi)星。它被發(fā)射到地球赤道上空約3。
6萬公里的軌道上，繞地球旋轉，與地球自轉的快慢一樣。 這樣，從地球上望去，就像是靜止不動的一樣。
只要有三顆這樣的衛(wèi)星，就可以實現(xiàn)全球通信。衛(wèi)星通信除了能遠距離傳送信息以外，還有通信容量大、干擾小、質量好、功效高等優(yōu)點。
一顆通信衛(wèi)星能傳送上萬路電話，上十套的電視。衛(wèi)星通信不僅可以普及電視廣播和電視教育，還可以通長途電視電話，召開電視電話會議，使遠隔重洋的人們能“見面”交談。
我國不僅發(fā)射了自己的通信衛(wèi)星，而且建立了包括烏魯木齊、呼和浩特、拉薩、廣州等地的很多衛(wèi)星通信地面站。在這些地區(qū)里，不管是展翅云天的飛機，還是地面高速行駛的汽車，或在海洋乘風破浪的船舶，甚至身帶接收機的便步行人，都可以通過衛(wèi)星相互通信。
3.衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)的技術基礎
衛(wèi)星通信的可用頻譜資源很有限，建設寬帶網必然要采用更高頻率。
寬帶衛(wèi)星業(yè)務基本是使用Ku頻段和C頻段，但Ku頻段的應用已經非常擁擠，故計劃中的寬帶衛(wèi)星通信網基本是采用Ka頻段，通過同步軌道衛(wèi)星、非靜止軌道衛(wèi)星或兩者的混合衛(wèi)星群系統(tǒng)提供多媒體交互式業(yè)務和廣播業(yè)務。 Ka 頻段衛(wèi)星通信技術己有基礎，衛(wèi)星通信要利用Ka頻段必須解決下列關鍵技術問題：
*克服信號雨衰；
*研制復雜的Ka頻段星上處理器；
*保證高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)沒有明顯的時延；
*保持星座中有關衛(wèi)星之間的有效通信；
*通過星上交換進行數(shù)據(jù)包的路由選擇。
國際上特別是歐洲、美國，有關Ka頻段衛(wèi)星通信概念和關鍵技術的試驗工作已做了不少，可以說，現(xiàn)代衛(wèi)星通信技術的發(fā)展已為解決后四項關鍵技術打下了基礎，而降雨對信號的衰減是波長在1~1.5cm之間的Ka頻段的特殊問題。由于使用的波長和雨滴的大小相仿，雨滴將使信號發(fā)生畸變。目前正在設計的Ka頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，因降雨衰減而引起的通信中斷平均每月要超過3小時。這就難于滿足一般電信用戶通信可利用率達到99.9%的要求。
為了克服雨衰問題已提出的解決方法：
(1) 加大天線尺寸和信號功率，但這會增加衛(wèi)星的成本；
(2) 設立更多的地面終端站，從而使信號能沿多條路徑傳送，但這會增加地面系統(tǒng)的成本；
(3) 通過控制功率分配，增大對降雨地區(qū)的傳輸功率。采用這個措施會增加衛(wèi)星的復雜性，特別是提高了對控制軟件的要求；
(4) 發(fā)展對信號畸變的校正技術；
(5) 采用地面光纖于衛(wèi)星通信相結合的方式。
Ka頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)雨衰問題的解決，在一定程度上是服務質量和費用的折衷。若要保證Ka頻段衛(wèi)星通信業(yè)務的高可靠性和高利用率，就必須在鏈路設計中留有一定余量來避免因暴雨造成通信中斷。但這種余量在正常的天氣情況下卻是一種浪費，會導致整個系統(tǒng)的成本增加和終端的價格上升。 低軌道衛(wèi)星星座組網技術積累了經驗 以銥星、全球星和ICO為代表的非靜止軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)取得了很大進展，銥星系統(tǒng)已投入了運行。這些系統(tǒng)的建造促進了星座組網、星上處理和星間通信等技術的發(fā)展，開發(fā)過程中積累的衛(wèi)星設計能力、衛(wèi)星制造技術、大衛(wèi)星系統(tǒng)集成和超大系統(tǒng)管理經驗都將直接應用到全球寬帶多媒體通信系統(tǒng)?？梢哉f是全球個人移動電話系統(tǒng)奠定了發(fā)展全球寬帶多媒體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基礎。
4.衛(wèi)星通信技術
衛(wèi)星通信就是先將信號轉換成微波發(fā)射到地球同步衛(wèi)星，而后通過地球同步衛(wèi)星發(fā)射到轉發(fā)信號，從而將信號覆蓋面擴大，達到信號的傳輸.
一）什么是衛(wèi)星通信
衛(wèi)星通信是地球上（包括陸地、水面和低層大氣中）無線電通信站之間利用人造衛(wèi)星作為中繼站而進行的空間微波通信，衛(wèi)星通信是地面微波接力通信的繼承和發(fā)展。我們知道微波信號是直接傳播的，因此，可以把衛(wèi)星通信看作是微波中繼通信的一種特例，它只是把中繼站放置在空間軌道上。
（二）衛(wèi)星通信的特點
衛(wèi)星通信是現(xiàn)代通信技術的重要成果，它是在地面微波通信和空間技術的基礎上發(fā)展起來的。與電纜通信、微波中繼通信、光纖通信、移動通信等通信方式相比，衛(wèi)星通信具有下列特點：
(1)衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域大，通信距離遠。因為衛(wèi)星距離地面很遠，一顆地球同步衛(wèi)星便可覆蓋地球表面的1/3，因此，利用3顆適當分布的地球同步衛(wèi)星即可實現(xiàn)除兩極以外的全球通信。衛(wèi)星通信是目前遠距離越洋電話和電視廣播的主要手段。
(2)衛(wèi)星通信具有多址聯(lián)接功能。衛(wèi)星所覆蓋區(qū)域內的所有地球站都能利用同一衛(wèi)星進行相互間的通信，即多址聯(lián)接。
(3)衛(wèi)星通信頻段寬，容量大。衛(wèi)星通信采用微波頻段，每個衛(wèi)星上可設置多個轉發(fā)器，故通信容量很大。
(4)衛(wèi)星通信機動靈活。地球站的建立不受地理條件的限制，可建在邊遠地區(qū)、島嶼、汽車、飛機和艦艇上。
(5)衛(wèi)星通信質量好，可靠性高。衛(wèi)星通信的電波主要在自由空間傳播，噪聲小，通信質量好。就可靠性而言，衛(wèi)星通信的正常運轉率達99.8%以上。
(6)衛(wèi)星通信的成本與距離無關。地面微波中繼系統(tǒng)或電纜載波系統(tǒng)的建設投資和維護費用都隨距離的增加而增加，而衛(wèi)星通信的地球站至衛(wèi)星轉發(fā)器之間并不需要線路投資，因此，其成本與距離無關。
但衛(wèi)星通信也有不足之處，主要表現(xiàn)在：
(1)傳輸時延大。在地球同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，通信站到同步衛(wèi)星的距離最大可達40000km，電磁波以光速（3*108m/s）傳輸，這樣，路經地球站→衛(wèi)星→地球站（稱為一個單跳）的傳播時間約需0.27s。如果利用衛(wèi)星通信打電話的話，由于兩個站的用戶都要經過衛(wèi)星，因此，打電話者要聽到對方的回答必須額外等待0.54s。
(2)回聲效應。在衛(wèi)星通信中，由于電波來回轉播需0.54s，因此產生了講話之后的“回聲效應”。為了消除這一干擾，衛(wèi)星電話通信系統(tǒng)中增加了一些設備，專門用于消除或抑制回聲干擾。
(3)存在通信盲區(qū)。把地球同步衛(wèi)星作為通信衛(wèi)星時，由于地球兩極附近區(qū)域“看不見”衛(wèi)星，因此不能利用地球同步衛(wèi)星實現(xiàn)對地球兩極的通信。
(4)存在日凌中斷、星蝕和雨衰現(xiàn)象。
5.通信基礎知識
通信技術基礎知識電信網（telecommunication network）是構成多個用戶相互通信的多個電信系統(tǒng)互連的通信體系，是人類實現(xiàn)遠距離通信的重要基礎設施，利用電纜、無線、光纖或者其它電磁系統(tǒng)，傳送、發(fā)射和接收標識、文字、圖像、聲音或其它信號。
電信網由終端設備、傳輸鏈路和交換設備三要素構成，運行時還應輔之以信令系統(tǒng)、通信協(xié)議以及相應的運行支撐系統(tǒng)。現(xiàn)在世界各國的通信體系正向數(shù)字化的電信網發(fā)展，將逐漸代替模擬通信的傳輸和交換，并且向智能化、綜合化的方向發(fā)展，但是由于電信網具有全程全網互通的性質，已有的電信網不能同時更新，因此，電信網的發(fā)展是一個逐步的過程。
電信網按不同的分類體系可以劃分如下：按電信業(yè)務的種類分為：電話網、電報網、用戶電報網、數(shù)據(jù)通信網，傳真通信網、圖像通信網、有線電視網等。按服務區(qū)域范圍分為：本地電信網、農村電信網、長途電信網、移動通信網、國際電信網等。
按傳輸媒介種類分為：架空明線網、電纜通信網、光纜通信網、衛(wèi)星通信網、用戶光纖網、低軌道衛(wèi)星移動通信網等。按交換方式分為：電路交換網、報文交換網、分組交換網、寬帶交換網等。
按結構形式分為：網狀網、星形網、環(huán)形網、柵格網、總線網等。按信息信號形式分為：模擬通信網、數(shù)字通信網、數(shù)字模擬混合網等。
按信息傳遞方式分為：同步轉移模式（STM）的綜合業(yè)務數(shù)字網（ISDN）和異地轉移模式（ATM）的寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網（B-ISDN）等。什么是智能網？智能網（Intelligentized Network）的思想起源于美國。
20世紀80年代初，AT&T公司就采用集中數(shù)據(jù)庫方式提供800號（被叫付費）業(yè)務和電話記帳卡業(yè)務，這是智能網的雛形。后來國際電聯(lián)ITU-T (International Telecommunications Union)在1992年正式命名了智能網一詞。
智能網是在現(xiàn)有交換與傳輸?shù)幕A網絡結構上，為快速、方便、經濟地提供電信新業(yè)務（或稱增值業(yè)務）而設置的一種附加網絡結構。智能網提供新業(yè)務的突出優(yōu)點是可以做到快速、經濟和方便。
由于智能網技術有標準模型約束，系統(tǒng)的實現(xiàn)可以獨立于將要生成的新業(yè)務，且有標準通信協(xié)議支持產品的互聯(lián)，從而為快速提供新業(yè)務創(chuàng)造了基礎條件。智能網是以計算機和數(shù)據(jù)庫為核心的，從理論上說，智能網能提供的新業(yè)務是無限的。
但是開辦新業(yè)務要考慮實際需要和經濟效益等因素?，F(xiàn)在世界上已經提供的智能新業(yè)務有幾十種。
但各地提供的種類不同，例如我國目前分國際、全國、省內三大類，所提供的業(yè)務也不盡相同。在世界上已經提供的常用的智能新業(yè)務如下：被叫集中付費業(yè)務：美國人把這種電話叫做“免費電話”，實際上只是打電話的人不付費，而由被叫用戶付費。
使用這種業(yè)務時，用戶需先撥“800”，因此也叫“800業(yè)務”。大眾服務業(yè)務：用戶撥通特定號碼字頭的電話號碼，就能獲得某種信息或可以進行咨詢的服務。
在美國，使用這種業(yè)務時用戶先撥“900”，所以又叫“900號業(yè)務”。可選記帳業(yè)務：簡稱“ABS業(yè)務”。
它可以提供多種記費方式，如主叫付費、被叫付費、主叫被叫分攤付費、第三方付費或信用卡付費等多種形式的記帳方式。專用虛擬網業(yè)務：用戶可以按照自己的意愿，靈活地組建非永久性的專用網，稱為“虛擬網”。
廣域集中小交換機業(yè)務（WAC業(yè)務）：用戶可以享受市內專用小交換機的一切功能，而不用設置專用小交換機。通用號碼業(yè)務：給有多個分號的企業(yè)分配一個通用的電話號碼來受理業(yè)務。
智能網的主要組成部分有：業(yè)務交換點（SSP），用來識別用戶對智能網的呼叫；業(yè)務控制點（SCP），完成對業(yè)務的控制，通常由大、中型計算機和大型數(shù)據(jù)庫組成；業(yè)務管理系統(tǒng)（SMS），是智能網中的操作、維護、管理及監(jiān)視系統(tǒng)?？傊?，整個電信網絡正逐步向著智能化、寬帶化、個人化的方向發(fā)展。
隨著智能網的發(fā)展，可以實現(xiàn)智能網的網間互通，智能網與互聯(lián)網Internet的結合，智能網與寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網B-ISDN的結合，明天的智能網將更加智能化。什么是“一線通”？ISDN (Intergrated Service Digital Network)的中文名稱是綜合業(yè)務數(shù)字網，中國電信將“窄帶綜合業(yè)務數(shù)字網”（N-ISDN）俗稱為“一線通”。
“一線通”采用數(shù)字傳輸和數(shù)字交換技術，將電話、傳真、數(shù)據(jù)、圖像等多種業(yè)務綜合在一個統(tǒng)一的數(shù)字網絡進行傳輸和處理，向用戶提供基本速率（2B D,144kbit/s）和一次群速率（30B D,2Mkbit/s）兩種接口?；舅俾式涌诎▋蓚€能獨立工作的B信道（64Kkbit/s）和一個D信道（16Kkbit/s）。
其中B信道一般用來傳輸話音、數(shù)據(jù)和圖像，D信道用來傳輸信令或分組信息?！耙痪€通”是以電話綜合數(shù)字網為基礎發(fā)展而成的通信網，能提供端到端的數(shù)字連接，可承載話音和非話音業(yè)務，用戶能夠通過多用途用戶網絡接口接入網絡。
“一線通”不僅能提供電路交換業(yè)務，還能提供分組交換和非交換的專用線業(yè)務，客戶可根據(jù)需要靈活選用，并且能與現(xiàn)有電話網、分組網實現(xiàn)互通?！耙痪€通”能夠向用戶提供三大類業(yè)務：①、承載業(yè)務（與用戶終端類型無關，如電路交換的承載業(yè)務和分組交換的承載業(yè)務等）；②、用戶終。
6.通信基礎知識有哪些
電信網（telecommunication network）是構成多個用戶相互通信的多個電信系統(tǒng)互連的通信體系，是人類實現(xiàn)遠距離通信的重要基礎設施，利用電纜、無線、光纖或者其它電磁系統(tǒng)，傳送、發(fā)射和接收標識、文字、圖像、聲音或其它信號。電信網由終端設備、傳輸鏈路和交換設備三要素構成，運行時還應輔之以信令系統(tǒng)、通信協(xié)議以及相應的運行支撐系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國的通信體系正向數(shù)字化的電信網發(fā)展，將逐漸代替模擬通信的傳輸和交換，并且向智能化、綜合化的方向發(fā)展，但是由于電信網具有全程全網互通的性質，已有的電信網不能同時更新，因此，電信網的發(fā)展是一個逐步的過程。
電信網按不同的分類體系可以劃分如下：
按電信業(yè)務的種類分為：電話網、電報網、用戶電報網、數(shù)據(jù)通信網，傳真通信網、圖像通信網、有線電視網等。
按服務區(qū)域范圍分為：本地電信網、農村電信網、長途電信網、移動通信網、國際電信網等。
按傳輸媒介種類分為：架空明線網、電纜通信網、光纜通信網、衛(wèi)星通信網、用戶光纖網、低軌道衛(wèi)星移動通信網等。
按交換方式分為：電路交換網、報文交換網、分組交換網、寬帶交換網等。按結構形式分為：網狀網、星形網、環(huán)形網、柵格網、總線網等。
按信息信號形式分為：模擬通信網、數(shù)字通信網、數(shù)字模擬混合網等。
按信息傳遞方式分為：同步轉移模式（stm）的綜合業(yè)務數(shù)字網（isdn）和異地轉移模式（atm）的寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網（b-isdn）等。
