《電子技術(shù)應(yīng)用》
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中國(guó)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)千呼萬(wàn)喚始出來,,2025年前覆蓋全球,!

2021-06-23
來源:21ic

衛(wèi)星通信簡(jiǎn)單地說就是地球上(包括地面和低層大氣中)的無線電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信,。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成,。衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是:通信范圍大;只要在衛(wèi)星發(fā)射的電波所覆蓋的范圍內(nèi),,從任何兩點(diǎn)之間都可進(jìn)行通信;不易受陸地災(zāi)害的影響(可靠性高);只要設(shè)置地球站電路即可開通(開通電路迅速);同時(shí)可在多處接收,,能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)廣播,、多址通信(多址特點(diǎn));電路設(shè)置非常靈活,可隨時(shí)分散過于集中的話務(wù)量;同一信道可用于不同方向或不同區(qū)間(多址聯(lián)接),。

衛(wèi)星通信:利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波,,從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間的通信。人造地球衛(wèi)星根據(jù)對(duì)無線電信號(hào)放大的有無,、轉(zhuǎn)發(fā)功能,,有有源人造地球衛(wèi)星和無源人造地球衛(wèi)星之分。由于無源人造地球衛(wèi)星反射下來的信號(hào)太弱無實(shí)用價(jià)值,,于是人們致力于研究具有放大,、變頻轉(zhuǎn)發(fā)功能的有源人造地球衛(wèi)星——通信衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信。其中繞地球赤道運(yùn)行的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等的同步衛(wèi)星具有優(yōu)越性能,,利用同步衛(wèi)星的通信已成為主要的衛(wèi)星通信方式,。不在地球同步軌道上運(yùn)行的低軌衛(wèi)星多在衛(wèi)星移動(dòng)通信中應(yīng)用。

衛(wèi)星通信以其覆蓋廣,、通信容量大,。通信距離遠(yuǎn)、不受地理環(huán)境限制,、質(zhì)量?jī)?yōu),、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn), 1972年在我國(guó)首次應(yīng)用,,并迅速發(fā)展,,與光纖通信、數(shù)字微波通信一起,,成為我國(guó)當(dāng)代遠(yuǎn)距離通信的支柱,。隨著信息化社會(huì)的到來,衛(wèi)星通信已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面,。

衛(wèi)星通信是一種微波通信,利用衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器作為中繼站,,轉(zhuǎn)發(fā)無線電波,,實(shí)現(xiàn)地球上的兩個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星通信站之間的通信。衛(wèi)星通信可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的話音,、數(shù)據(jù),、圖像,、視頻傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)功能,是遠(yuǎn)程通信的重要手段之一,。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星端,、地面端、用戶端三部分組成,。

在現(xiàn)代通信中,,“全球個(gè)人移動(dòng)通信”和“信息高速公路”通信需求迅速增長(zhǎng),極大地促進(jìn)了世界衛(wèi)星通信事業(yè)的發(fā)展,,同時(shí)衛(wèi)星通信相關(guān)技術(shù)的提高也促進(jìn)了衛(wèi)星通信在我國(guó)電信事業(yè)中的應(yīng)用,。1我國(guó)衛(wèi)星通信應(yīng)用現(xiàn)狀 我國(guó)國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信主要用于廣播電視傳輸、公用網(wǎng)通信,、專用網(wǎng)通信,、廣播和移動(dòng)通信等。

目前,,盡管由于采用數(shù)字壓縮等技術(shù),,提高了衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬利用率,但是在我國(guó)和亞太地區(qū),,衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源匾乏問題在短期內(nèi)仍難以徹底解決,,這是我國(guó)衛(wèi)星通信的一個(gè)突出矛盾。

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6月8日,,臨港衛(wèi)星通信企業(yè)上海清申科技發(fā)展有限公司公布中軌道全球衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)方案“智慧天網(wǎng)”R2階段通信體制規(guī)范,,為有意研制智慧天網(wǎng)應(yīng)用終端的企業(yè)提供指引。14家產(chǎn)業(yè)單位與清申科技現(xiàn)場(chǎng)簽訂了《應(yīng)用示范試驗(yàn)合作框架協(xié)議》,。

智慧天網(wǎng)創(chuàng)新工程副總師晏堅(jiān)介紹,,智慧天網(wǎng)廣泛采用軟件化設(shè)計(jì)思想,其通信體制被標(biāo)識(shí)為Rx系列版本,,可在軌升級(jí),,保持技術(shù)更新。本次發(fā)布的R2版本規(guī)定了技術(shù)驗(yàn)證星入軌后的工作體制和接口規(guī)范,,是研制智慧天網(wǎng)衛(wèi)星應(yīng)用終端必需的技術(shù)文件,。“公開發(fā)布R2,,打開了產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)參與智慧天網(wǎng)發(fā)展的閘門,,有利于吸引應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈潛在伙伴,激發(fā)新的應(yīng)用創(chuàng)新,,是智慧天網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的重要步驟,。”

簽約后,,產(chǎn)業(yè)單位將根據(jù)發(fā)布的通信體制規(guī)范,,研制滿足參試條件的樣機(jī),,參加智慧天網(wǎng)專項(xiàng)的示范應(yīng)用試驗(yàn),推進(jìn)智慧天網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化,。

據(jù)了解,,“智慧天網(wǎng)創(chuàng)新工程”由清華大學(xué)信息學(xué)院和宇航技術(shù)研究中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)牽頭,被列入上海市市級(jí)科技重大專項(xiàng),。其以8顆衛(wèi)星為一組,,部署在約2萬(wàn)公里高度的軌道上,通過衛(wèi)星間的通信鏈路實(shí)現(xiàn)天基組網(wǎng),,24小時(shí)不間斷覆蓋全球,,為包括南北極在內(nèi)的全球用戶提供支持多媒體業(yè)務(wù)的衛(wèi)星通信服務(wù),為一帶一路沿線用戶提供高品質(zhì)安全通信的解決方案,。

清申科技總經(jīng)理陳茂良告訴記者,,一顆技術(shù)驗(yàn)證星與一顆配試星將先從太原發(fā)射,升入地球中軌道,。公司的合作伙伴正加緊推進(jìn)機(jī)動(dòng)車載衛(wèi)通基站,、動(dòng)中通車載衛(wèi)通基站、極地通信應(yīng)用衛(wèi)通基站,,以及便攜站,、機(jī)(船)載衛(wèi)通基站等多類應(yīng)用站型的研制,確保在技術(shù)驗(yàn)證星入軌交付后即可開展各類應(yīng)用示范,。特別是根據(jù)衛(wèi)星通信范圍覆蓋南北兩極的特點(diǎn),,為我國(guó)極地科考站提供與上海極地中心研究本部的直接通信服務(wù)。

靜止軌道通信衛(wèi)星早在幾十年前就開始商業(yè)化運(yùn)營(yíng),,商業(yè)通信衛(wèi)星也是航天領(lǐng)域唯一真正商業(yè)化的市場(chǎng),,長(zhǎng)期占有衛(wèi)星服務(wù)業(yè)收入90%以上的份額。然而隨著地面通信技術(shù)(4G,、5G通信等)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,,傳統(tǒng)靜止軌道通信市場(chǎng)規(guī)模卻越來越小。

近10年來,,全球商業(yè)靜止軌道通信衛(wèi)星采購(gòu)量正在逐漸下滑,。2009和2010年,全球商業(yè)靜止軌道通信衛(wèi)星采購(gòu)量均達(dá)到了30顆,,當(dāng)時(shí)工業(yè)界還樂觀估計(jì)此后每年會(huì)有20-25顆的采購(gòu)量,。然而在2015年行業(yè)市場(chǎng)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折,2015到2017年,,全球靜止軌道通信衛(wèi)星分別賣出出了16顆,、15顆、10顆,,僅為2010年銷量的一半左右,。

2018年,全球商業(yè)通信衛(wèi)星市場(chǎng)頹勢(shì)依舊,,全年僅簽訂了12顆商業(yè)通信衛(wèi)星合同,,其中包括中國(guó)自造的3顆、俄羅斯自造的2顆以及以色列自造的1顆,,可以說,,靜止通信衛(wèi)星領(lǐng)域退化到了自給自足的小農(nóng)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。

衛(wèi)星通信技術(shù)近期發(fā)展的關(guān)鍵是高效的功率利用和帶寬調(diào)制,、傳輸鏈路的自適應(yīng)編碼調(diào)制,、完善突發(fā)性業(yè)務(wù)接入技術(shù)、資源預(yù)留算法,、星上處理,、網(wǎng)絡(luò)融合和低成本移動(dòng)終端,從而確保衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面蜂窩系統(tǒng)的無縫融合,,提供穩(wěn)定可靠的衛(wèi)星寬帶通信服務(wù),,同時(shí)有效地利用衛(wèi)星軌道和頻譜資源。

衛(wèi)星通信在未來信息通信系統(tǒng)中的發(fā)揮著關(guān)鍵的作用,,衛(wèi)星通信的無縫覆蓋和大容量的優(yōu)勢(shì)將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益,,其發(fā)展前景非常具有吸引力。

同時(shí),,衛(wèi)星通信也面臨著很大的挑戰(zhàn),。例如,衛(wèi)星軌道和頻譜資源正越來越緊缺,、衛(wèi)星干擾越來越頻繁,、通信網(wǎng)絡(luò)融合中高效切換技術(shù)和頻譜分配策略需要進(jìn)一步的完善、衛(wèi)星寬帶通信中的帶寬管理和服務(wù)質(zhì)量控制等,。衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)也需要重新考慮如何增強(qiáng)交互性,、動(dòng)態(tài)性、情景感知以及網(wǎng)絡(luò)融合效率等方面問題,。




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