時間：2024-03-19 14:37:05
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇衛(wèi)星通信缺點，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信技術(shù)；應(yīng)用體會；發(fā)展趨勢；主要特點
近年來，隨著移動通信技術(shù)發(fā)展，一些新的通信技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如WiMAX、LTE等，顯示出了當前我國移動通信業(yè)技術(shù)水平及實力。衛(wèi)星通信技術(shù)于20世紀發(fā)展并興起，與新通信技術(shù)相比，雖然不是新發(fā)展起來的，依然具備系統(tǒng)容量大、通信距離遠等技術(shù)優(yōu)勢，應(yīng)用價值很大。為了進一步了解衛(wèi)星通信技術(shù)，有必要分析衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用，加深對衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用的體會，為未來技術(shù)研究與發(fā)展提供有益見解。
1衛(wèi)星通信技術(shù)
衛(wèi)星通信技術(shù)，是一種利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波的通信系統(tǒng)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。衛(wèi)星通信技術(shù)具備覆蓋范圍廣、通信容量大、傳輸質(zhì)量好、組網(wǎng)方便迅速、便于實現(xiàn)全球無縫鏈接等優(yōu)點，但是也有缺點，主要是傳輸時延大，通信傳輸及時性較低。從過去應(yīng)用現(xiàn)狀看，衛(wèi)星通信技術(shù)主要應(yīng)用于衛(wèi)星移動、衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星廣播、衛(wèi)星固定通訊及飛機等領(lǐng)域。隨著智能手機發(fā)展，衛(wèi)星通信技術(shù)在智能手機操作系統(tǒng)中有了應(yīng)用，形成了以衛(wèi)星通信技術(shù)為基礎(chǔ)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，實現(xiàn)定位、導(dǎo)航、測距、測速等功能，提高了智能手機操作水平。
2衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用體會
2.1主要困境
2.1.1傳輸時延大衛(wèi)星通信技術(shù)的優(yōu)勢突出，但有一個很大的缺陷，即傳輸時延大，特別是在寬帶通信方面。在寬帶上，衛(wèi)星通信及時性不能與光纖通信技術(shù)相比；在移動特性上，衛(wèi)星通信不能與地面蜂窩移動系統(tǒng)相比。由于以上缺陷存在，受寬帶限制，衛(wèi)星通信技術(shù)已經(jīng)難以滿足高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，光纖通信技術(shù)漸漸取代衛(wèi)星通信技術(shù)，這是現(xiàn)階段衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用面臨的主要困境。如，基于衛(wèi)星通信技術(shù)建立起來的ATM網(wǎng)絡(luò)，由于有較大的時延性，要求通信互聯(lián)時能快速有效的進行轉(zhuǎn)換協(xié)議，減少傳輸時延帶來的影響。2.1.2很難保證協(xié)議轉(zhuǎn)換方式最佳在衛(wèi)星通信中采用寬帶IP技術(shù)，應(yīng)用難度是較大的，主要在于對不同的協(xié)議，衛(wèi)星通信技術(shù)很難保證提供的所有轉(zhuǎn)換方式都最佳。目前，寬帶系統(tǒng)傳輸技術(shù)基本以ATM技術(shù)為基礎(chǔ)，但是ATM技術(shù)難以適應(yīng)衛(wèi)星通信要求，不能確保準光線質(zhì)量。特別是ATM技術(shù)不同于衛(wèi)星通信技術(shù)，所以想要基于ATM技術(shù)建立衛(wèi)星ATM通信網(wǎng)絡(luò)難度是較大的，需要對協(xié)議及轉(zhuǎn)換進行修改。2.1.3傳輸安全上的問題衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展時間不長，雖然在覆蓋面、傳輸量等方面有較大的優(yōu)勢，但是與光纖通信技術(shù)等相比，其不僅有傳輸時延大等缺陷，在技術(shù)水平上也有一定差異，一定程度上影響了衛(wèi)星傳輸安全。為此，應(yīng)當考慮如何進一步提高衛(wèi)星傳輸?shù)陌踩浴?/p>
2.2改進對策
針對衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用中表現(xiàn)出來的問題，提出采用以下技術(shù)加以改進與調(diào)整，完善衛(wèi)星通信技術(shù)。2.2.1數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)由于衛(wèi)星通信技術(shù)有傳輸時延大缺點，為實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，可以采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是一種數(shù)據(jù)處理激激技術(shù)，可以對數(shù)據(jù)進行動態(tài)、靜態(tài)壓縮，無論采用哪一種壓縮方式，都能提高通信系統(tǒng)傳輸效率。移動通信領(lǐng)域，數(shù)據(jù)壓縮公認標準有兩個：①CCⅡT的H.26；②ISO中的靜態(tài)圖像壓縮編碼標準，可根據(jù)實際情況采用適合的數(shù)據(jù)壓縮標準。2.2.2信息同步技術(shù)信息同步主要分為兩大類：①連續(xù)同步；②時間驅(qū)動同步。衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用中，想要實現(xiàn)信息同步，可以采用以上兩種信息同步技術(shù)，具體方法有反饋法、時間截法等。然后，按照以上方法建立協(xié)議轉(zhuǎn)換方式，發(fā)展多信息流會話協(xié)議等，與當前最常用的分布式協(xié)議相適應(yīng)。2.2.3智能衛(wèi)星天線技術(shù)移動通信采用衛(wèi)星通信技術(shù)時，需要利用衛(wèi)星通信技術(shù)傳輸大量的多媒體信息，但是受寬帶限制，傳輸效率不高。出于通信傳輸考慮，要求傳輸效率最低為2500MHz，一般選擇Ku、Q等波段。雖然這些波段可以滿足傳輸效率要求，然而實際傳輸中存在一定的雨衰現(xiàn)象，影響衛(wèi)星功率。為改進這一問題，需要研究智能衛(wèi)星天線技術(shù)，擴大波束覆蓋面，利用多波束快速跳變降低雨衰現(xiàn)象，保證衛(wèi)星功率。2.2.4寬帶衛(wèi)星通信技術(shù)為使寬帶在衛(wèi)星通信中得到很好的應(yīng)用，應(yīng)當積極發(fā)展寬帶IP衛(wèi)星通信技術(shù)。技術(shù)研究方向主要包括兩個方面：①繼續(xù)使用ATM協(xié)議；②完全摒棄掉ATM協(xié)議，發(fā)展新的協(xié)議。在繼續(xù)使用ATM協(xié)議情況下，需對ATM協(xié)議進行改進。如，將信元和VC級業(yè)務(wù)量管理結(jié)合起來，建立可以控制各種擁塞問題的機制，加快協(xié)議轉(zhuǎn)換。在完全摒棄掉ATM協(xié)議情況下，可以基于寬帶IP建立新的協(xié)議，如IP保密安全協(xié)議等，建立新型的協(xié)議。2.2.5空間激光通信技術(shù)空間激光通信技術(shù)是一種以激光光波為載波的光通信技術(shù)，它以大氣作為傳輸介質(zhì)，通信傳輸?shù)母咝浴⒓皶r性可以光纖通信技術(shù)相媲美，且寬帶、功率等方面都有極大的技術(shù)優(yōu)勢。此外，空間激光通信技術(shù)的波段窄、波速小，很難被截獲，一定程度上提高了通信傳輸安全性。所以，如果將空間激光通信技術(shù)應(yīng)用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，可以確保衛(wèi)星通信安全可靠。
3衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展趨勢
隨著科學技術(shù)發(fā)展，衛(wèi)星通信技術(shù)也在不斷進步，衛(wèi)星通信系統(tǒng)功能能力得到了大幅度提升。監(jiān)管如此，與光纖通信技術(shù)等相比，技術(shù)先進性依然存在一定差異，還需持續(xù)加大技術(shù)研究投入。衛(wèi)星通信技術(shù)研究有一定的風險，但是不能退縮、膽怯，要勇于科研、敢于探索，促進衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展。從當前及未來衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用需求看，今后工作中可以加大以下幾個方面研究：（1）建立獨立的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，不需要通過地面電信網(wǎng)，直接利用自身的獨立通信網(wǎng)服務(wù)于民，減少對地面電信設(shè)施的依賴，可提高衛(wèi)星通信傳輸效率。（2）加大衛(wèi)星通信技術(shù)與其他行業(yè)的融合研究，擴大衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用范圍，充分利用衛(wèi)星通信技術(shù)帶動社會建設(shè)。（3）綜合衛(wèi)星業(yè)務(wù)。衛(wèi)星通信技術(shù)廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星移動、衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星廣播等領(lǐng)域，這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)是相互獨立的，可以考慮建立綜合衛(wèi)星業(yè)務(wù)，并構(gòu)建與之相適應(yīng)的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。（4）移動衛(wèi)星通信方面，將其與第四代移動通信技術(shù)融合應(yīng)用，建立更高效、高速的的個人通信網(wǎng)，提高衛(wèi)星通信技術(shù)在移動通信上的服務(wù)能力。
4結(jié)論
綜上所述，衛(wèi)星通信技術(shù)在社會生產(chǎn)很多領(lǐng)域有著應(yīng)用，如衛(wèi)星移動、衛(wèi)星遙感、航空航海、救災(zāi)等，極大促進了社會建設(shè)與發(fā)展。面臨衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸延時大等問題，可以采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、信息同步技術(shù)、智能衛(wèi)星天線技術(shù)等，解決當前衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用中的難題，從根本上提高衛(wèi)星通信技術(shù)水平，擴大微信通信技術(shù)應(yīng)用范圍。
參考文獻
[1]肖躍，秦紅祥.國內(nèi)外衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)，2010（7）：20~25.
[2]黃睿.衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用體會及未來趨勢展望[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（20）：81.
[3]付強.衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析及其發(fā)展趨勢[J].工程技術(shù)：文摘版，2016（10）：00286.
[4]徐明月.衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J].工程技術(shù)：引文版，2016（11）：00017.
由于環(huán)境破壞和企業(yè)過度發(fā)展，自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，對電力應(yīng)急通信系統(tǒng)產(chǎn)生了較大的影響。在這種情況下，應(yīng)急保護與處理中的通信暢通、預(yù)警及時、災(zāi)中通信正常以及災(zāi)后恢復(fù)工作等問題成為電力通信企業(yè)迫切需要解決的關(guān)鍵問題。然而，目前的通信技術(shù)大多依靠基礎(chǔ)設(shè)施來完成信息的相互傳遞。災(zāi)后信息是否有效，充滿了不確定性，而且不能解決當前電力通信企業(yè)面臨的問題。此外，傳統(tǒng)通信的傳輸效率低，延時長，將導(dǎo)致災(zāi)難的進一步擴大。
1.完善應(yīng)急處置體系
自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生對電力應(yīng)急通信系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的影響，在電力通信企業(yè)的發(fā)展過程中，衛(wèi)星通信技術(shù)的合理應(yīng)用對電力應(yīng)急通信的發(fā)展非常重要。因此，在分析衛(wèi)星通信技術(shù)在電力應(yīng)急通信中的應(yīng)用思路時，電力通信企業(yè)首先要奮起拼搏。應(yīng)用前，電力通信企業(yè)應(yīng)合理完善自身應(yīng)急能力體系和人員管理體系。電力通信企業(yè)在實際運行過程中，首先要完善自身應(yīng)急處理體系，完善和規(guī)范應(yīng)急通信技術(shù)，通過培訓(xùn)示范和運行標準制定，提高電力通信的質(zhì)量和效率；其次，合理設(shè)計管理系統(tǒng)，以當前電力應(yīng)急通信系統(tǒng)中存在的熱點和難點問題為出發(fā)點，完善電力應(yīng)急系統(tǒng)中的不足之處，從而促進電力應(yīng)急行業(yè)的發(fā)展；最后，在電力應(yīng)急通信人員管理制度方面，針對目前電力應(yīng)急通信人員缺乏組織性和紀律性的現(xiàn)狀，可以加強電力應(yīng)急通信人員管理制度的約束力。通過制定批評教育、罰款、警告、解雇等懲罰制度，對表現(xiàn)較好的人員給予獎勵，充分發(fā)揮表率作用，提高員工工作積極性。
2.選擇合適的衛(wèi)星通信技術(shù)
我們都知道，衛(wèi)星通信技術(shù)有很多種，包括VSAT衛(wèi)星通信傳輸技術(shù)、MFTDMA衛(wèi)星通信傳輸技術(shù)和SCPC/DAMA衛(wèi)星通信傳輸技術(shù)，每一種都有自己的優(yōu)缺點。因此，在分析衛(wèi)星通信技術(shù)在電力應(yīng)急通信中的應(yīng)用思路時，除了完善自身應(yīng)急處理體系外，選擇合適的衛(wèi)星通信技術(shù)，從而提高電力應(yīng)急衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用的合理性，促進電力應(yīng)急通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。例如，在分析衛(wèi)星通信技術(shù)在電力應(yīng)急通信中的應(yīng)用思路時，可以通過選擇合適的衛(wèi)星通信技術(shù)來增強應(yīng)用方案的科學合理性，從而提高電力應(yīng)急通信系統(tǒng)的水平和能力。在選擇合適的衛(wèi)星通信技術(shù)時，要分析衛(wèi)星通信技術(shù)在電力應(yīng)急通信中的應(yīng)用思路，首先要了解目前廣泛應(yīng)用的衛(wèi)星通信傳輸技術(shù)。在了解的時候，不僅要了解衛(wèi)星通信技術(shù)的參數(shù)，還要全面、仔細地了解和梳理其成本投入、靈活性、工作性能和可擴展性；其次，結(jié)合電力應(yīng)急通信的具體需求，通過比較和討論，選擇合適的衛(wèi)星通信技術(shù)，如SCPC/DAMA，其使用成本低，擴展性強，發(fā)展前景好，靈活性高。在保證電力應(yīng)急通信正常進行的基礎(chǔ)上，降低了成本投入，增強了電力應(yīng)急衛(wèi)星通信技術(shù)的擴展性和靈活性。
3.科學設(shè)計應(yīng)用方案
在分析電力應(yīng)急通信中的應(yīng)用思路時，科學合理地設(shè)計應(yīng)用方案非常重要。在完善應(yīng)急處理體系，選擇適合自身的衛(wèi)星通信技術(shù)后，有必要根據(jù)本地區(qū)的特點和實際情況，分析衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用方案，從而提高應(yīng)用方案的科學合理性。例如，在應(yīng)用衛(wèi)星通信技術(shù)時，電力應(yīng)急通信企業(yè)可以利用物聯(lián)網(wǎng)與下級任何站進行連接。電力應(yīng)急通信企業(yè)在設(shè)置上下級分布時，應(yīng)參考區(qū)域內(nèi)地形、災(zāi)害發(fā)生情況、人口密度等信息進行合理分布。例如，在人口密集的地區(qū)，較低的站之間差距可以稍微加大。在保證信息準確分布的同時，可以減少低層站的數(shù)量。在災(zāi)害易發(fā)地區(qū)，可作為主站，與主站建立相互通道。加強對災(zāi)害易發(fā)地區(qū)的監(jiān)測，避免更大的損失。此外，在應(yīng)用方案設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)不同的需求和業(yè)務(wù)內(nèi)容，合理設(shè)置衛(wèi)星信息頻道的鏈路權(quán)限。例如，主站具有一級權(quán)限，包括通信斷開和鏈接、頻繁查看通信內(nèi)容等最高權(quán)限，而主站和下級站具有二級權(quán)限，主要包括信息傳輸、信息查看、信息錄入等。在長期的發(fā)展過程中，我國的衛(wèi)星通信技術(shù)不僅取得了很大的進步，而且在整個通信領(lǐng)域中也變得越來越重要。衛(wèi)星通信技術(shù)自身特性使其流暢性和穩(wěn)定性不受通信位置和環(huán)境的影響，因此，將衛(wèi)星通信技術(shù)合理應(yīng)用于電力應(yīng)急通信中，不僅可以有效解決目前電力通信企業(yè)面臨的問題，還可以提高電力應(yīng)急通信的穩(wěn)定性和實時性。
作者:王喜 湯善東 單位:南京控維通信科技有限公司
1)通信覆蓋區(qū)域大，通信距離遠：地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星距地面高度35860km，只需一個衛(wèi)星中繼轉(zhuǎn)發(fā)，就能實現(xiàn)1萬多公里的遠距離通信;每一顆衛(wèi)星可覆蓋全球表面的42.4%，用3顆GEO衛(wèi)星就可以覆蓋除兩極祎度76°以上地區(qū)以外的全球表面及臨地空間。
2)可將其廣播性與各種多址連接技術(shù)相結(jié)合構(gòu)成龐大的通信網(wǎng)：在一顆衛(wèi)星所覆蓋的區(qū)域內(nèi)，不必依賴顯式的交換，只需利用衛(wèi)星中繼傳輸和多址/復(fù)用技術(shù)就能構(gòu)成擁有許多地面用戶的大型通信網(wǎng)。
3)機動靈活：衛(wèi)星通信的建立不受地理條件的限制，無論是大城市還是邊遠山區(qū)、島嶼，隨地可建;通信終端也可由飛機、汽車、艦船搭載，甚至個人隨身攜帶;建站迅速，組網(wǎng)靈活。
4)通信頻帶寬、通信容量大：衛(wèi)星通信信道處于微波頻率范圍，頻率資源相當豐富，并可不斷發(fā)展。
5)信道質(zhì)量好、傳輸性能穩(wěn)定：衛(wèi)星通信鏈路一般都是自由空間傳播的視距通信，傳輸損耗很穩(wěn)定而可準確預(yù)算，多徑效應(yīng)一般都可忽略不計，除非是采用很低増益天線的移動通信或個人通信終端。
6)通信設(shè)備的成本不隨通信距離増加而増加，因而特別適于遠距離以及人類活動稀少地區(qū)的通信。
衛(wèi)星通信也存在一些缺點和一些應(yīng)該而且可以逐步改進的方面，這主要有以下幾點。
1)衛(wèi)星發(fā)射和星上通信載荷的成本高：星上元器件必須采用抗強輻射的宇航級器件，而且LEO、GEO衛(wèi)星的壽命一般分別只有8年、15年左右。
2)衛(wèi)星鏈路傳輸衰減很大：這就要求地面和星上的通信設(shè)備具有大功率發(fā)射機、高靈敏度接收機和高増益天線。
3)衛(wèi)星鏈路傳輸時延大：GEO衛(wèi)星與地面之間往返傳輸時間為239~278ms;在基于中心站的星形網(wǎng)系統(tǒng)中，小站之間進行話音通信必須經(jīng)雙跳鏈路，那么傳輸時延達到0.5s,對話過程就會感到不順暢，而且如果沒有良好的回音抑制措施，就會因二-四線制轉(zhuǎn)換引起的回波干擾而使話音質(zhì)量顯著下降。
基于衛(wèi)星通信的特點及其重要作用，本文將從衛(wèi)星通信的可用頻率資源、衛(wèi)星平臺、主要關(guān)鍵技術(shù)、典型的衛(wèi)星通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等方面進行介紹，綜述發(fā)展現(xiàn)狀，展望發(fā)展前景。
2通信衛(wèi)星平臺與信道資源的發(fā)展
2.1衛(wèi)星通信的頻率資源
早期GEO衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器主要是C和Ku頻段，各有500MHz帶寬，其上行分別位于6GHz、14GHz附近，下行分別位于4GHz、12GHz附近;每個轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬有33MHz、36MHz、54MHz等;Ku后來擴展到800MHz。最近十幾年Ka頻段2GHz帶寬得到了廣泛應(yīng)用，上行、下行分別位于20GHz、30GHz附近。此外還有UHF、L和S頻段各有15?30MHz的帶寬可用于衛(wèi)星移動通信，分別位于0.4GHz、1.6GHz、
2GHz左右。目前，正在開發(fā)40~60GHz的EHF頻段。各頻段的可用頻帶不一定連成一片，具體的頻帶劃分參見文獻[4]。采用天線正交極化、多波束衛(wèi)星天線、低軌道衛(wèi)星群等技術(shù)，可使上述頻率重復(fù)使用許多次，可用頻率資源擴大許多倍。此外采用空間激光通信技術(shù)擴展信道資源，特別是星際激光通信鏈路，其容量可與光纖通信相比擬，而抗干擾抗截獲能力更強。
2.2通信衛(wèi)星平臺的發(fā)展
衛(wèi)星平臺技術(shù)是推動衛(wèi)星通信應(yīng)用和増強市場競爭力的重要因素。目前，世界上最大的通信衛(wèi)星平臺重達7噸、太陽能電池功率達30kW，例如美國Loral公司LS20.20衛(wèi)星平臺，發(fā)射質(zhì)量5?7噸，電源功率17?30kW，可支持150個轉(zhuǎn)發(fā)器，2012年發(fā)射SES-4衛(wèi)星所用該公司LS-1300平臺，功率達20kW。我國自主研制的最大平臺是東方紅4號平臺，重5150kg、太陽能電池功率為10.5kW，處于實驗階段的東5平臺規(guī)模更大，但與當前國際先進水平仍存在差距。
3衛(wèi)星通信相關(guān)技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀與前景3.1調(diào)制解調(diào)技術(shù)衛(wèi)星通信中最常用的調(diào)制方式是QPSK、OQPSK和n/4DQPSK等，近年來，高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笈c轉(zhuǎn)發(fā)器資源緊缺推動了8PSK、16APSK、16QAM等高階調(diào)制方式的研究與應(yīng)用。其中APSK調(diào)制因其星座中所含幅度和相位信息是變量可分離的，可以采用簡單的預(yù)失真法進行幅度非線性矯正而不影響相位特性，使之在透明轉(zhuǎn)發(fā)這種高階調(diào)制信號時的功率效率不明顯降低[5,6]。因此，APSK調(diào)制在衛(wèi)星電視廣播中得到應(yīng)用，在衛(wèi)星寬帶移動通信中也有很好的應(yīng)用前景。
格形編碼調(diào)制(TCM,trelliscodingmodulation)在原理上是一種很好的體制[5];它將信道編碼與調(diào)制融合在一起，因而幾乎不付出頻帶效率和功率效率降低的代價，就能獲得5dB左右的編碼増益。TCM調(diào)制用于衛(wèi)星通信的國際標準早己經(jīng)形成，但因其譯碼復(fù)雜度較高，而且不大便于再級聯(lián)外碼以進一步降低誤碼率[7,8]，因此應(yīng)用并不廣泛。
遙感數(shù)據(jù)傳輸和大容量寬帶衛(wèi)星通信中對于高速調(diào)制解調(diào)技術(shù)有迫切需求，目前我國基于FPGA并行實現(xiàn)的高速調(diào)制解調(diào)己達到1.5Gbit/s，己接近國際先進水平[9]。這個速率基本上能滿足通信衛(wèi)星饋送鏈路高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆Ｕ活l分復(fù)用(OFDM)技術(shù)作為一種多載波調(diào)制方式，由于其抗多徑衰落能力強而在地面蜂窩網(wǎng)第四代(4G)、第五代(5G)移動通信中成為不可或缺的技術(shù)[10]，因此人們一直想將其廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星移動通信中。值得注意的是，OFDM本來是不大適于衛(wèi)星下行鏈路這種功率嚴重受限的場合，因為其峰平功率比(PAPR)高，在功放非線性條件下容易產(chǎn)生多載波互調(diào)干擾而使鏈路特性變差。雖己研究出多種方法來克服這個缺點，但沒有一種辦法是不需付出巨大代價就能完全解決這個問題的[11,12]，不是頻帶效率顯著降低，就是計算復(fù)雜度很高。
但是，確有一些衛(wèi)星通信或廣播系統(tǒng)的下行鏈路采用了OFDM體制。IPSTAR-I在60MHz帶寬下行鏈路中采用層疊在OFDM上的TDM技術(shù)[13]，其目的是為了擴大復(fù)接信號的路數(shù)，而非抗多徑衰落;因為其Ku頻段小站天線口徑為0.75?1.8m，波束主瓣只有1。?2.3。，周圍環(huán)境的反射波很難進入天線主瓣，因而多徑效應(yīng)可忽略不計。我們應(yīng)當看到如此應(yīng)用OFDM技術(shù)，會使其鏈路信噪比產(chǎn)生明顯損失。
對于基于多波束天線的GEO或LEO衛(wèi)星寬帶移動通信或廣播系統(tǒng)而言，因其多徑衰落非常嚴重，目前下行鏈路不得不采用OFDM體制。其移動式終端的天線増益很低，例如，L或S頻段天線的増益一般只有2?3dB，這種半球波束天線可接收到的多徑信號分量多，多徑衰落非常嚴重，采用OFDM技術(shù)有其合理性。事實上在衛(wèi)星與地面基站相結(jié)合的移動數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中己成功應(yīng)用OFDM[14]，并己形成了國際標準和我國國家標準[15,16]。
然而衛(wèi)星下行鏈路功率受限問題遠比地面移動通信基站嚴重，驅(qū)動多波束衛(wèi)星天線的功放非線性問題更加嚴重。加之OFDM系統(tǒng)抗多徑衰落效益的發(fā)揮有賴于信道信息反饋，而衛(wèi)星鏈路時延大，不能及時利用信道信息反饋對各子信道的信息速率和發(fā)射功率進行自適應(yīng)調(diào)整。總之，衛(wèi)星下行鏈路采用OFDM體制只是當前的無奈之舉，而非理想的選擇，我們很有必要探索出一種新的傳輸方式來取代它，因為其中約有30%左右的頻帶效率和10dB左右的鏈路信噪比増益的潛力是有可能挖掘出來的。
3.2糾錯編碼技術(shù)
各種通信業(yè)務(wù)信息傳輸?shù)恼`比特率(BER,biterrorrate)都有最高限度要求，例如：聲碼話BER為10—3,視頻通信BER為10—4,一般數(shù)據(jù)通信BER為10—6或10—7，無特殊措施的ATM(asyschronioustransfermode)或IP(Internetprotocol)數(shù)據(jù)傳輸BER為10—10,深空通信中某些數(shù)據(jù)傳輸BER為10—14。當然一般系統(tǒng)不會設(shè)計為在傳輸和解調(diào)后所得數(shù)據(jù)的BER就能達到上述要求，因為這需要很高的鏈路信噪比，嚴重浪費發(fā)射功率。而采用糾錯編碼(即信道編碼)技術(shù)與調(diào)制相結(jié)合，只需付出很小的頻帶效率代價就能使BER降低若干個數(shù)量級。相應(yīng)地達到指定BER要求的鏈路信噪比就可降低幾dB，甚至十幾dB，也就是可獲得相應(yīng)的編碼増益。
在衛(wèi)星通信的前期發(fā)展中，使用最為廣泛的信道編碼是由卷積碼作為內(nèi)碼、RS碼作為外碼的串行級聯(lián)碼。這是因為卷積碼實現(xiàn)簡單、譯碼門限較低，而RS碼的譯碼復(fù)雜度低，在輸入信息誤碼率較高時能獲得較高的編碼増益，例如，3/4卷積碼與RS編碼級聯(lián)情況下在達到&E^=10—7時可獲得5.2dB編碼増益。
并行級聯(lián)形式的Turbo碼[17]和低密度奇偶效驗碼(LDPC)[18]是目前2種最先進的信道編碼算法，自90年展起來并推廣應(yīng)用之后，很快在地面移動通信等場合得到了很好應(yīng)用。兩者均有2個突出特點：一是都結(jié)合了比特交織技術(shù)，能有效地糾正突發(fā)錯誤，而多徑衰落信道等場合正是容易出現(xiàn)突發(fā)性錯誤;其二是它們的譯碼門限比卷積碼更低，而且能在較高的碼率下獲得較大的編碼増益。這就是說，它們能使整個系統(tǒng)的傳輸特性以較高的頻帶效率和功率效率逼近香農(nóng)容量限。例如，對于QPSK調(diào)制采用碼率為0.793的Turbo碼在BER達到10—7時，比采用RS、卷積碼串行級聯(lián)碼的編碼増益高1.6dB?IPSTAR-1系統(tǒng)的前向鏈路采用Turbo碼Inmarsat系統(tǒng)也將Turbo碼作為高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的核心技術(shù)。
與Turbo碼相比，LDPC碼具有編解碼簡單、碼長可以較短、編譯碼效果更易逼近香農(nóng)限，因而已成為當前衛(wèi)星通信中信道編碼的首選，特別是寬帶移動通信。例如，對于BPSK調(diào)制采用1/2碼率、107塊長的LDPC碼在BER達到10—6時所需私/外值為0.04dB，己非常逼近頻帶效率為1bit/s/Hz時的香農(nóng)限0dB[20]。目前，己用FPGA實現(xiàn)的LDPC編譯碼器，最高信息速率可達到10Gbit/s[2U2]，可滿足高速調(diào)制解調(diào)的需求。
對于大尺度衰落信道，例如，存在降雨衰落情況下的Ka頻段信道，采用自適應(yīng)編碼調(diào)制(ACM,adaptivecodingmodulation)可使信道傳輸效率最大化[23,24]。發(fā)送端在保持發(fā)送的符號速率和功率不變的情況下，根據(jù)接收方反饋回來的私/_隊估值，自動選擇最佳的調(diào)制方式和編碼碼率進行發(fā)送，可以高效地將鏈路余量，例如，Ka頻段的雨衰余量，轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)傳輸吞吐量，同時也可避免了偶然出現(xiàn)的干擾對鏈路造成的絕對中斷。目前市場上己有支持ACM功能的產(chǎn)品。
3.3擴頻通信技術(shù)
衛(wèi)星通信信道開放性的特點帶來的隱蔽性差、抗干擾能力弱等缺點，可采用擴頻技術(shù)克服，因此擴頻通信主要用于隱蔽通信和抗干擾軍事通信。擴頻主要有直接序列擴頻(DSSS，directsequencespectrumpreading)、跳變頻率(FH,frequencyhopping)、跳變時間和線性調(diào)頻等4種基本工作方式。這里主要介紹DSSS和FH。
DSSS系統(tǒng)中每個符號用一個長度為#的偽隨機序列表示，可使其信號的頻帶擴展#倍，接收端采用同樣的序列進行相關(guān)接收解擴，因而可使解擴之后的信噪比提高到解擴之前的#倍，即可獲得#倍的解擴處理増益。#可以很大，例如，GPS中P碼信號的擴頻倍數(shù)#=204600，即具有53dB的處理増益。因此它可以在接收信號信干噪比很低的條件下進行通信，可使通信信號具有很強的隱蔽性，并使系統(tǒng)具有很高的干擾容限，例如，允許信干比達50dB。如果在接收端解擴之前配合某種自適應(yīng)信號處理算法，例如，自適應(yīng)陷波、幅度非線性處理或自適應(yīng)空間陷波等，還可使系統(tǒng)的干擾容限再提升30?40dB。
基于DSSS利用GEO衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器可構(gòu)成隱蔽性很強的重疊通信系統(tǒng)[26]，將功率譜密度極低的DSSS信號重疊在其他正在進行通信的強信號之上進行較低比特率的通信，則信號具有高度的隱蔽性。
跳頻(FH)通信中，發(fā)送端將調(diào)制信號的載波頻率在很寬的頻率范圍中按照某種秘密約定的跳頻圖案進行跳變，接收端采用同樣跳變的本地振蕩進行正交下變頻，變回為零中頻信號再進行基帶解調(diào)、符號判決和譯碼。因此FH比DSSS更容易將信號頻譜擴展到更寬的頻率范圍，可獲得更高的處理増益。只要跳頻范圍足夠?qū)挕⑻僮銐蚩欤倥浜闲l(wèi)星多波束天線技術(shù)從空間躲避可能的干擾，通信的安全性就有充分的保障。我國已實現(xiàn)的FH系統(tǒng)跳頻范圍可達2GHz，跳速達上萬跳/秒[27]，接近國際先進水平。總之，目前衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)已比較成熟，在軍事通信中發(fā)揮了重要作用。當然，通信對抗雙方?jīng)]有絕對的贏家，只是在一定的條件下有一方取勝。
3.4陣列天線技術(shù)與衛(wèi)星蜂窩網(wǎng)技術(shù)
1)陣列天線技術(shù)
由于衛(wèi)星鏈路傳播衰減很大，例如，GEO衛(wèi)星C、Ku、Ka頻段鏈路的衰減都在200dB左右，需要采用高増益天線，因而天線的尺寸和成本往往成為推廣應(yīng)用的重要障礙。早期是采用VSAT(verysmallapertureterminal)技術(shù)來緩解這個問題，即由一個大型中心站與大量的小口徑天線終端站一起構(gòu)成一個星形網(wǎng)。利用中心站天線増益很高、EIRP(equivalentisotropicradiatedpower)值很大的優(yōu)勢，來彌補小站因天線口徑小、増益低而使鏈路預(yù)算不足的弱點。后來通過開發(fā)更高頻段的轉(zhuǎn)發(fā)器、増大轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射功率以及采用多波束衛(wèi)星天線技術(shù)提高星上轉(zhuǎn)發(fā)器的接收靈敏度和EIRP，更加有效地實現(xiàn)了終端的小型化，天線的尺寸和成本似乎不再是明顯的障礙，VSAT的概念也逐漸淡化了。但目前基于GEO衛(wèi)星Ku頻段透明轉(zhuǎn)發(fā)器的寬帶移動通信，其“動中通”天線的成本仍然很高，相當于通信終端其余部分總成本的6?10倍。這種天線通常都是采用線陣形式多個陣元實現(xiàn)水平方向跟蹤，而采用機械裝置實現(xiàn)垂直方向的跟蹤。星上采用陣列天線技術(shù)形成點波束天線或蜂窩狀的多波束天線(MBA,multiplebeamantenna)，可大大提高天線的増益，還實現(xiàn)了頻率多次重復(fù)利用。衛(wèi)星MBA主要有3種實現(xiàn)方式，即反射面式、透射式和相控陣形式。
反射面MBA由一個或2個反射面和幾個獨立饋源組成，通過饋源照射到反射面形成多波束。反射面MBA具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕和可靠性高等優(yōu)點而最先得到廣泛應(yīng)用，如Odyssey衛(wèi)星[28]和日本的ETS-VI衛(wèi)星[29]。ETS-VI衛(wèi)星的MBA有2種鏡面，20GHz的Ka頻段和S頻段共用3.5m直徑反射鏡，30GHz的Ka頻段和C頻段共用2.5m直徑反射鏡，實現(xiàn)了13個Ka頻段波束覆蓋日本大地、C頻段單波束覆蓋日本中部和5個S頻段的波束覆蓋200海里海域。
相控陣MBA由天線陣、饋電網(wǎng)絡(luò)及波束形成控制器等組成，通過相移網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)陣元的激勵幅度、相位實現(xiàn)輻射波束指向的改變。相控陣MBA具有損耗低、動態(tài)掃描角度大的優(yōu)點，便于形成蜂窩狀MBA。透射式MBA通過網(wǎng)絡(luò)對輻射陣移相，在覆蓋區(qū)形成相對固定的波束，波束對輻射陣不掃描但可校正及微調(diào)，更適于星體體積和質(zhì)量較小場合的應(yīng)用。例如全球星(Globalstar)系統(tǒng)和銥(Iridium)系統(tǒng)
中MBA就是采用直接輻射陣列形式、基于模擬射頻移相法形成多波束，不同的是前者使用功分器[30]，后者使用Butler矩陣。
【關(guān)鍵詞】 衛(wèi)星通信 應(yīng)急保障 系統(tǒng)組網(wǎng) 業(yè)務(wù)應(yīng)用
一、引言
電力是直接關(guān)系國計民生的重要基礎(chǔ)行業(yè)，電力通信網(wǎng)承載著電網(wǎng)調(diào)度自動化、市場化運營、信息化管理等多種重要業(yè)務(wù)，對電網(wǎng)發(fā)展有著重要作用。隨著地球環(huán)境變化和電網(wǎng)規(guī)模擴大，遇到突況如地震、冰凍、洪澇等重大自然災(zāi)害時，電力設(shè)施、通信網(wǎng)絡(luò)往往遭受到嚴重破壞甚至毀壞，致使電力生產(chǎn)癱瘓。這時需要建立一種應(yīng)急通信平臺，實時傳遞現(xiàn)場信息，為后方指揮調(diào)度提供安全、可靠、準確的通信保障，從而快速恢復(fù)電力生產(chǎn)業(yè)務(wù)，保證生活、生產(chǎn)上用電。
衛(wèi)星通信對外部環(huán)境依賴性小，具有覆蓋面積廣、通信距離遠、部署機動靈活、不易受地質(zhì)災(zāi)害影響等特點，特別適合于應(yīng)急、救援通信，成為電力系統(tǒng)應(yīng)急保障的首要選擇。
二、應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)
衛(wèi)星通信是以人造地球衛(wèi)星為中繼站，使地球上各個通信站之間實現(xiàn)通信，可實現(xiàn)點對點、點對多點（星狀網(wǎng)）、多點對多點（網(wǎng)狀網(wǎng)）通信。
針對應(yīng)急事件的突發(fā)性、影響程度不確定性等情況，衛(wèi)星通信由于自身特點，作為應(yīng)急保障使用在消除通信孤島方面有著重要的作用。
（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，反應(yīng)迅速。僅需通過衛(wèi)星建立鏈路，即可在覆蓋區(qū)實現(xiàn)任意兩點間通信，且滿足各種裝載平臺（船載、車載、單兵背負）的快速部署，自身保障能力強。
（2）獨立成網(wǎng)，穩(wěn)定可靠。衛(wèi)星通信傳輸環(huán)節(jié)少，能在各種惡劣環(huán)境下高效運行工作，獲得高質(zhì)量的通信信號。
（3）支持多種業(yè)務(wù)傳輸，包括話音、數(shù)據(jù)、圖像等，滿足指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)及視頻采集、信息等各環(huán)節(jié)的需求。
根據(jù)應(yīng)急通信的特點，一套完備的衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)具有語音通信、數(shù)據(jù)通信、圖像通信、圖像采編及顯示、電視會議、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與管理等功能，圖1為典型的衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)示意圖。
在圖1中，系統(tǒng)由一個地面站（主站）、一輛靜中通、二輛動中通、兩套便攜站（包括單兵系統(tǒng)）、一輛指揮車組成。通過衛(wèi)星鏈路傳輸平臺，可快速實現(xiàn)現(xiàn)場災(zāi)情的應(yīng)急保障，系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能如下：（1）應(yīng)急通信指揮車是一個功能完備的移動指揮中心，能夠?qū)崿F(xiàn)通信保障、指揮調(diào)度，圖像采集傳輸?shù)裙δ埽诰o急突發(fā)事件現(xiàn)場保障通信指揮任務(wù)。（2）小型應(yīng)急通信車應(yīng)用于突發(fā)事件的應(yīng)急處理、重大活動的通信保障、施工現(xiàn)場的通信支持。（3）便攜站與單兵背負系統(tǒng)之間可實現(xiàn)單向視頻、雙向語音傳輸。單兵圖傳、數(shù)字集群等多種通信手段優(yōu)勢互補，使得以通信車為現(xiàn)場指揮中心的有效通信覆蓋面積大幅增加。（4）采用動中通衛(wèi)星通信天線，滿足車輛無論在行駛中還是到達應(yīng)急現(xiàn)場的任何時刻都能保持與后方指揮中心的通信暢通。（5）采用基于衛(wèi)星通信的視頻會議系統(tǒng)，通信車隨時隨地都可以和前方、后方建立視頻會議，便于即時指揮。（6）基于北斗導(dǎo)航、定位、短報文功能的人員、車輛定位跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，使指揮人員隨時掌握動態(tài)車輛位置和搶險人員分布情況。
目前普遍采用的VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)由主站、小站和衛(wèi)星組成，主站使用大型天線，常用的Ku波段天線直徑為1.2-8m，小站如便攜站天線直徑為0.3-2.4m。VSAT系統(tǒng)可以支持星狀、網(wǎng)狀等靈活組網(wǎng)，支持點對點或點對多點的通信功能，能夠?qū)崿F(xiàn)語音、視頻、數(shù)據(jù)的雙向傳輸。
三、應(yīng)急通信在新疆電力中的應(yīng)用
3.1 新疆電力應(yīng)急通信組網(wǎng)需求
隨著電網(wǎng)的發(fā)展，新疆電力通信網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)逐年增多，目前已形成南、北疆分地域組網(wǎng)，衛(wèi)星通信作為電力通信網(wǎng)的一部分，在新疆特殊的環(huán)境下，應(yīng)急組網(wǎng)有著特別的需求：
（1）應(yīng)急反應(yīng)速度快。新疆地域遼闊，疆內(nèi)各變電站通信站多處于戈壁或是自然環(huán)惡劣的地理位置，且相距較遠，一旦發(fā)生嚴重的自然災(zāi)害（比如暴風雪、狂風沙等），有線電力通信網(wǎng)絡(luò)中斷或通信設(shè)備損害，災(zāi)區(qū)在一定程度上屬于孤城的狀態(tài)。所以建立快速的應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)，在最短的時間對現(xiàn)場信息的實時采集、發(fā)送、反饋給指揮中心，將損失降到最低。（2）組網(wǎng)規(guī)模大，系統(tǒng)兼容性好。新疆地廣人稀，為滿足覆蓋公司本部、13個地州及全疆各縣級供電公司的應(yīng)急需求，一次性建成應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)不僅成本高，而且對運維人員要求高，難以實現(xiàn)。所以采取分階段建設(shè)，優(yōu)先對城區(qū)、重點區(qū)域進行覆蓋，滿足應(yīng)急需求；后期系統(tǒng)擴容需考慮設(shè)備的兼容性和系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，保證在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上易于升級改造，做到維護簡單，節(jié)約成本。（3）應(yīng)急保障可靠性高。新疆地處高緯度，遠離海洋，氣溫變化大，特別是冬、夏的極端天氣不斷地考驗著新疆電力通信網(wǎng)的承載能力，對通信設(shè)備在惡劣天氣下的可靠工作要求高。
3.2 應(yīng)急通信業(yè)務(wù)應(yīng)用
目前，新疆電力應(yīng)急通信已完成主站系統(tǒng)建設(shè)，并配置1輛靜中通通信車和2套便攜站，通過亞洲四號衛(wèi)星建立通道，鏈路租用帶寬為2Mb/s、上下行共享。實際業(yè)務(wù)應(yīng)用如下：（1）電話業(yè)務(wù)。車載站與便攜站均配備有IAD設(shè)備，該設(shè)備提供了4個FXO接口以及4個FXS接口，可以通過交換機-FXO-FXS-電話機的方式進行用戶線路的延伸，將遠端應(yīng)急現(xiàn)場的話機連接到公司總部行政交換機。在圖2中，將車載站上電話機連接到其IAD設(shè)備的FXS口，并將便攜站的IAD設(shè)備FXO用電纜連接本部大樓的行政交換機音頻配線架上，并對兩站的IAD設(shè)備做相應(yīng)的配置，使相應(yīng)的FXO、FXS之間一一對應(yīng)（熱線模式），這樣相當與將遠端電話直接接入了公司的電話交換機，可以直撥系統(tǒng)內(nèi)電話，其原理類似于通過PCM設(shè)備所做的調(diào)度電話遠程接入。（2）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。將便攜站的交換機和路由器通過網(wǎng)線與大樓內(nèi)的樓層交換機進行連接，當兩站之間建立起衛(wèi)星信道后，車載站的數(shù)據(jù)終端通過主站交換機和路由器等設(shè)備接入公司的信息內(nèi)網(wǎng)。同時，管理人員需要對車載站的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址進行統(tǒng)一規(guī)劃，針對衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與公司內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信需要進行隔離，需在無線機房相應(yīng)的路由器側(cè)增加保密設(shè)備即可接入公司內(nèi)網(wǎng)。（3）電視會議業(yè)務(wù)。車載站、衛(wèi)星主站均需配置高清晰的H.323的視頻會議終端和攝像頭、MIC等設(shè)備，在IP網(wǎng)絡(luò)連接已經(jīng)建立的條件下，可以與其他H.323標準的MCU或視頻會議終端建立連接，舉行電視會議。在公司的應(yīng)急指揮中心內(nèi)配置相應(yīng)的H.323 MCU和視頻會議終端設(shè)備，即可實現(xiàn)與應(yīng)急現(xiàn)場的視頻會議通信。
3.3現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題及解決方案
新疆電力應(yīng)急通信系統(tǒng)租用2M衛(wèi)星鏈路，上、下行分配帶寬各為1M，車載站采用的視頻會議終端為Polytom 550，受于設(shè)備性能和帶寬限制，車載系統(tǒng)與主站之間只能傳輸1路圖像，遠不能滿足應(yīng)急需求。鑒于后期擴容要求同時傳輸多路圖像，解決方案有三種：
（1）方案一：增加前端圖像合成設(shè)備
①方案優(yōu)點：能將多路圖像合成到一個畫面中，在指揮中心大屏上可以同時顯現(xiàn)。②方案缺點：圖像解調(diào)只能是多路圖像在一個畫面中，不能夠分離出單路圖像。
（2）方案二：增加視頻會議終端數(shù)量
①方案優(yōu)點：在保證衛(wèi)星上行帶寬夠用的情況下，增加視頻會議終端數(shù)量，可以獨立的將視頻畫面回傳至主站。②方案缺點：增加視頻會議終端需要增加相應(yīng)配套的設(shè)備，如視頻切換矩陣等。
（3）方案三：替換現(xiàn)有視頻會議終端，改用多路視頻編解碼服務(wù)器，這樣主站也需要配套更換設(shè)備。
（4）方案比較：為了全方位、多方面了解現(xiàn)場災(zāi)情，現(xiàn)場應(yīng)急保障配置需要多個不同的信號源接入，方案三替換現(xiàn)有設(shè)備，后期接入與原系統(tǒng)設(shè)備不兼容，維護成本較高，不建議采用；方案一只需增加合成設(shè)備，對現(xiàn)有車載系統(tǒng)改造影響小，且投資成本低，能夠滿足基本需求，建議選擇；但在考慮到成本資金充裕、擴容升級簡單方便的情況下建議選擇方案二。
四、結(jié)束語
衛(wèi)星通信具有組網(wǎng)靈活快捷、無縫隙覆蓋能力強、對距離不敏感等特點，其在抵抗地震、洪水等自然災(zāi)害方面比光纜、微波等具有更高的可靠性；未來隨著電力通信業(yè)務(wù)需求增大，基于衛(wèi)星通信寬帶化、與其他通信網(wǎng)絡(luò)（如信息內(nèi)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)）互聯(lián)互通，實現(xiàn)業(yè)務(wù)綜合化、接入手段多元化，建立多模式的通信保障指揮系統(tǒng)成為發(fā)展趨勢。
參 考 文 獻
[1]陳兆海.應(yīng)急通信系統(tǒng)[M].電子工業(yè)出版社，2012.
關(guān)鍵詞：機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)；海事衛(wèi)星系統(tǒng)；銥星系統(tǒng)；海事系統(tǒng)；甚高頻；點波束；Inmarsat；ACARS
中圖分類號：TN927
文獻標識碼：A
文章編號：1009-2374（2012）23-0014-02
1 概述
目前的航空通信系統(tǒng)主要依賴高頻與甚高頻，其通信手段存在以下主要問題：
（1）甚高頻通信主要是視距傳播，通信范圍只限于視距范圍之內(nèi)，通信距離受到很大限制，遠遠不能滿足大型客機遠程信息傳輸?shù)男枰?/p>
（2）高頻通信雖然可以做到超視距傳輸，但是受電離層不穩(wěn)定因素影響很大，不能提供穩(wěn)定的通信鏈路，可靠性差。
（3）高頻和甚高頻的頻譜資源限制性較大，影響無線通信能力的增強。
利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)可克服以上缺點，在飛機與地面之間為機組人員和乘客提供話音和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，可增強空中通信和航空管制能力。總體來說，衛(wèi)星通信系統(tǒng)有如下的優(yōu)勢：
（1）通信距離遠，覆蓋面廣，不受山區(qū)、沙漠和海洋等地理因素的限制，具有其他常規(guī)通信手段無法替代的作用，衛(wèi)星通信在世界上絕大多數(shù)地區(qū)內(nèi)可用于空中交通服務(wù)、航務(wù)管理、航空公司行政管理和航空旅客通信等。
（2）可以提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
（3）可快速部署，建設(shè)周期短。
（4）符合未來新航行系統(tǒng)的發(fā)展方向（星基的通信、導(dǎo)航、監(jiān)視/空中交通管理）。
因此，衛(wèi)星通信系統(tǒng)以其覆蓋范圍廣、通信距離遠、通信容量大、傳輸質(zhì)量高、機動性好等其他通信系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點而成為各型大型客機進行遠程信息傳輸?shù)淖罴咽侄巍?/p>
2 海事衛(wèi)星系統(tǒng)介紹
海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)是用于海上救援的無線電聯(lián)絡(luò)通信衛(wèi)星。隨著第四代海事衛(wèi)星發(fā)展，其技術(shù)能力有了顯著提高，業(yè)務(wù)范圍也不斷擴大，目前已成為集全球海上常規(guī)通訊、陸地應(yīng)急遇險、航空安全通信、特殊與戰(zhàn)備通信一體的高科技通信衛(wèi)星系統(tǒng)。第四代海事衛(wèi)星系統(tǒng)由亞太區(qū)域衛(wèi)星、歐非區(qū)域衛(wèi)星和美洲區(qū)域衛(wèi)星三顆星組成，位于赤道上空36000公里的靜止同步軌道衛(wèi)星，實現(xiàn)了全球覆蓋（南北兩極除外）的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。
3 海事衛(wèi)星系統(tǒng)構(gòu)成
海事衛(wèi)星系統(tǒng)由船站、岸站、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站和衛(wèi)星組成。下面簡要介紹各部分的工作特點：
（1）衛(wèi)星分布在大西洋、印度洋和太平洋上空的3顆衛(wèi)星覆蓋了幾乎整個地球，并使三大洋的任何點都能接入衛(wèi)星，岸站的工作仰角在5°以上。
（2）岸站（CES）是指設(shè)在海岸附近的地球站，歸各國主管部門所有，并歸他們經(jīng)營。它既是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面系統(tǒng)的接口，又是一個控制和接入中心。
（3）網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站（NCS）是整個系統(tǒng)的一個組成部分。每一個海域設(shè)一個網(wǎng)路協(xié)調(diào)站，它也是雙頻段工作。
（4）船站（SES）是設(shè)在船上的地球站。在海事衛(wèi)星系統(tǒng)中它必須滿足：一是船站天線滿足穩(wěn)定度的要求，它必須排除船身移位以及船身的側(cè)滾、縱滾和偏航的影響而跟蹤衛(wèi)星；二是船站必須設(shè)計得小而輕，使其不至于影響船的穩(wěn)定性，同時又要設(shè)計得有足夠帶寬，能提供各種通信業(yè)務(wù)。
4 銥星系統(tǒng)介紹
銥星系統(tǒng)由79顆低軌道衛(wèi)星組成（其中13顆為備份用星），66顆低軌衛(wèi)星分布在6個極平面上，每個平面分別有1個在軌備用星。在極平面上的11顆工作衛(wèi)星，就像電話網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點一樣，進行數(shù)據(jù)交換。備用星隨時待命，準備替換由于各種原因不能工作的衛(wèi)星，保證每個平面至少有1顆衛(wèi)星覆蓋地球。衛(wèi)星在780公里的高空以27000公里/
小時的速度繞地球旋轉(zhuǎn)，100分鐘左右繞地球一圈。每顆衛(wèi)星與其他4顆衛(wèi)星交叉鏈接，2個在同一個軌道面，2個在臨近的軌道面。
5 銥星系統(tǒng)構(gòu)成
銥星系統(tǒng)的通信傳播方式首先是空中星與星之間的傳播，之后是空地和陸地的傳播，所以不存在覆蓋盲區(qū)，且系統(tǒng)不依賴于任何其他的通信系統(tǒng)進行話音通信服務(wù)，而僅通過星星、星地間的信息傳輸實現(xiàn)端到端的話音通信，是目前唯一真正實現(xiàn)全球通信覆蓋的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
銥星電話全球衛(wèi)星服務(wù)使您無論在偏遠地區(qū)或地面有線、無線網(wǎng)絡(luò)受限制的地區(qū)都可以進行通話。
銥星系統(tǒng)的地面網(wǎng)絡(luò)包括：系統(tǒng)控制部分和關(guān)口站。系統(tǒng)控制部分是銥星系統(tǒng)管理中心，它負責系統(tǒng)的運營、業(yè)務(wù)的提供，并將衛(wèi)星的運動軌跡數(shù)據(jù)提供給關(guān)口站。系統(tǒng)控制部分包括4個自動跟蹤遙感裝置和控制節(jié)點、通信網(wǎng)絡(luò)控制、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)控制中心。關(guān)口站的作用是連接地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與銥星系統(tǒng)，并對銥星系統(tǒng)的業(yè)務(wù)進行管理。
6 銥星系統(tǒng)和海事衛(wèi)星系統(tǒng)的比較
銥星系統(tǒng)和海事衛(wèi)星系統(tǒng)的比較結(jié)果見表1：
表1 銥星系統(tǒng)和海事衛(wèi)星系統(tǒng)的比較結(jié)果
銥星 海事衛(wèi)星
數(shù)量 66顆（外加13顆備用） 14～15顆
軌道 縱向低軌（770公里） 同步高軌
覆蓋 全球無縫隙（極對極） 南北緯80度以內(nèi)
頻率 1616～1626MHz 1525～1660MHz
話音質(zhì)量 接近于有線電話 延時較大
陸地基站 不依賴于陸基的星際傳播 依賴陸基
通話資費 20～25人民幣/分鐘 約7美元/分鐘
接通率 97.70% 92%
機載設(shè)備重量 7kg 20kg
機載設(shè)備投資 約120萬人民幣 約300萬人民幣
設(shè)備供貨周期 1～2個月 8個月（波音參考）
數(shù)據(jù)帶寬 2.4K 2.4K
國內(nèi)頻率許可 航空頻率 應(yīng)急頻率
適航取證 VSTC、SB覆蓋多機型 無VSTC
另外，銥星通信鏈路不依賴地面基站的星星傳輸：銥星特有的星際傳播，使其在通信上完全擺脫了對地面基站的依賴。而海事通信鏈路則依賴地面基站的暢通。
7 銥星的優(yōu)勢
通過以上比較，我們可以得知銥星系統(tǒng)有如下
優(yōu)勢：
（1）6個縱向軌道決定了極地信號的充分覆蓋；由于每顆銥星都經(jīng)過兩極，因此越靠近兩極，信號越強，通話質(zhì)量越好；極地通信接通率99.95%，掉線率0.01%。
（2）充分解決了海事衛(wèi)星、ACARS在極地不覆蓋無法通信的不足，是海事衛(wèi)星及ACARS通信的完美補充。
所以，綜上所述，銥星通信將會是未來機載通信發(fā)展的趨勢。
參考文獻
[1] 孫沫，李興林．滿足信息化需求的Inmarsat移動衛(wèi)星通信技術(shù)[J]．通信世界，2005，（28）.
[2] 劉念．太空信息高速公路——銥星移動通信系統(tǒng)介紹
[J]．航天，1998，（3）.
遠程教育是指通過不同途徑和手段將一方的優(yōu)質(zhì)教育資源傳送給另一方或另外多方的教育方式。遠程教育在中國的發(fā)展大概可以分為以下三個過程：1）函授教育，使用郵寄書本材料的方式進行，這有著較大的局限性；2）廣播電視教育，采用電臺、錄像等方式傳播信息；3）現(xiàn)代遠程教育，它擁有面對面、函授、廣電教育的優(yōu)勢，同時依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)，把文字、聲音、圖像等融合在一起形成了第三代遠程教育。但是，第三代遠程教育實際應(yīng)用效果卻不好，因為很多因素影響其效果，如地面網(wǎng)帶寬、路由的增加、交換的限制。為了解決以上出現(xiàn)的問題，人們在遠程教育中引入了衛(wèi)星通信技術(shù)。
2目前遠程教育中采取的衛(wèi)星通信技術(shù)以及存在的問題
20世紀90年代以來，衛(wèi)星通信的迅猛發(fā)展推動了遠程教育的長足發(fā)展。
2.1目前遠程教育中采取VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)
VSAT含義是甚小口徑衛(wèi)星通信站，VSAT除了具有一般衛(wèi)星通信的優(yōu)點外，還有以下兩個主要特點：一是地球站通信設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊牢固，全固態(tài)化，尺寸小、功耗低，安裝方便。二是組網(wǎng)方式靈活、多樣。因此VSAT廣泛應(yīng)用于新聞、氣象、民航、人防、銀行、石油、地震和軍事等部門以及邊遠地區(qū)通信，所以VSAT適用于遠程教育。
2.2傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信遠程教育實際應(yīng)用中暴露的問題
（1）衛(wèi)星使用代價昂貴，多點教學，成本才能和地面網(wǎng)費用接近，如果教學點達不到收益平衡點，衛(wèi)星通信就得不償失了。（2）單向向?qū)W生傳輸教學內(nèi)容，教師和學生無法溝通，有了疑問無法得到解答，教學接收程度也得不到衡量，無法保證教學質(zhì)量。基于這種情況，采取衛(wèi)星通信與地面網(wǎng)相融合的技術(shù)，既可以保留傳統(tǒng)衛(wèi)星通信的優(yōu)勢，又可以解決其不足之處。
3基于衛(wèi)星通信與地面網(wǎng)融合技術(shù)的遠程教育研究
3.1衛(wèi)星通信與地面網(wǎng)融合技術(shù)
衛(wèi)星通信與地面網(wǎng)融合技術(shù)屬于衛(wèi)星回傳通信技術(shù)，衛(wèi)星回傳通信技術(shù)是一項比較新的技術(shù)，目前還沒有全面普及，其主要特點是能夠?qū)崿F(xiàn)教師端和學生端的互動，將基于DVB－S標準的VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)和地面網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，形成閉環(huán)通信模式。
3.2基于衛(wèi)星通信與地面網(wǎng)融合技術(shù)的遠程教育
在衛(wèi)星通信與地面網(wǎng)融合技術(shù)的遠程教育應(yīng)用模式中，將課件和教室視音頻直播的內(nèi)容通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到衛(wèi)星主站，再通過衛(wèi)星主站上行至衛(wèi)星，由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至各個教學點，然后把收到的課件或者視頻音頻等通過教學系統(tǒng)展現(xiàn)在學生面前。基于衛(wèi)星通信與地面網(wǎng)融合技術(shù)的遠程教育彌補了視音頻傳輸受限和衛(wèi)星使用資費較高的缺點，符合實際應(yīng)用中上行數(shù)據(jù)量少、下行數(shù)據(jù)量多的需求，這種方式既避免了傳統(tǒng)遠程教育中傳輸載體———地面網(wǎng)的劣勢，也減少了傳統(tǒng)衛(wèi)星通信遠程教育中衛(wèi)星帶寬的占用，具有較高的實用性和先進性。
4基于衛(wèi)星通信與地面網(wǎng)融合技術(shù)的遠程教育的相關(guān)理論計算
基于衛(wèi)星通信與地面網(wǎng)融合技術(shù)的遠程教育的實現(xiàn)需要依據(jù)所在地區(qū)的地理、氣候以及衛(wèi)星通信的能力，因此我們需要對通信鏈路的能力進行設(shè)計，通過相關(guān)計算，驗證選用的衛(wèi)星、設(shè)備、帶寬的可行性與合理性。整體設(shè)計應(yīng)保證系統(tǒng)余量多出1—2dB，并且系統(tǒng)功帶平衡，即盡量做到系統(tǒng)占用的轉(zhuǎn)發(fā)器功率/轉(zhuǎn)發(fā)器整體功率=系統(tǒng)占用轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬/轉(zhuǎn)發(fā)器整體帶寬。如果在功帶平衡時系統(tǒng)余量過大或為負數(shù)，可以改變上述的相關(guān)條件，進行系統(tǒng)優(yōu)化。具體設(shè)計有以下幾點：
4.1確定載波帶寬
載波帶寬是由以下幾點決定的：信息速率、FEC糾錯率、編碼率以及調(diào)制方式。根據(jù)下列公式可求出符號速率。符號速率=（信息速率/FEC糾錯率/編碼率）*調(diào)制因子其中報頭需要計入信息速率。前向糾錯(FEC)編碼率通常為1/2、2/3、3/4、5/6和7/8，編碼率常用188/204。BPSK、QPSK、8PSK和16QAM的調(diào)制因子分別為1、1/2、1/3和1/4。在鏈路計算中，計算C/T、C/N和Eb/N0之間的關(guān)系將使用到載波噪聲帶寬，占星帶寬能夠決定工作頻率，并用來計算輸出、輸入回退。
4.2計算輸出和輸入回退
衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的功放級一般使用行波管方式(TWTA)或固態(tài)方式(SSPA)。這兩種放大器的功率輸出在最大功率輸出點附近不是線性的。一個轉(zhuǎn)發(fā)器通常有多個用戶的多個載波在使用，避免交調(diào)干擾是個比較大的問題，而交調(diào)干擾是由非線性功率輸出造成的，這就要求衛(wèi)星的放大器運行在線性區(qū)域。此時轉(zhuǎn)發(fā)器的實際輸出功率遠低于其能夠輸出的最大功率，采用TWTA的轉(zhuǎn)發(fā)器運行在線性區(qū)域時，輸出功率通常比最大功率低4.5dB，同時TWTA轉(zhuǎn)發(fā)器，輸入回退通常比輸出回退高6dB，對應(yīng)4.5dB的輸出線性回退，輸入線回退約為10.5dB。鏈路計算中，輸出回退對應(yīng)衛(wèi)星的下行載波，輸入回退對應(yīng)衛(wèi)星的上行載波。
4.3決定用戶使用載波的功率分配
衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器有功率和帶寬兩項資源，最好的應(yīng)用方式就是做到用戶載波占用的轉(zhuǎn)發(fā)器功率/轉(zhuǎn)發(fā)器整體功率=載波占用轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬/轉(zhuǎn)發(fā)器整體帶寬。載波占用轉(zhuǎn)發(fā)器功率的比例為載波輸出回退-轉(zhuǎn)發(fā)器線性回退。當功帶平衡時，見公式。OBOC=OBOXpd+10lg(BWXpd/BWC)OBOC為轉(zhuǎn)發(fā)器輸出回退，OBOXpd為轉(zhuǎn)發(fā)器線性輸出回退，BWXpd和BWC分別為轉(zhuǎn)發(fā)器的總帶寬和用戶租用轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬。
4.4確定SFD與上行EIRP
轉(zhuǎn)發(fā)器的飽和通量密度SFD反映了衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的接收靈敏度。靈敏度越高，要求的用戶上行功率就越低。但是一般情況下衛(wèi)星公司會根據(jù)相應(yīng)地球站所處的區(qū)域確定該地區(qū)的SFD，一味地降低上行功率，也會相應(yīng)降低上行載噪比和上行抗干擾能力。上行載波的EIRP的計算公式如下。EIRPE=SFD-載波輸入回退-G0+上行傳輸損耗G0為單位面積的天線增益，此數(shù)值有標準值。上行G/T、上行天線發(fā)射增益和功放輸出功率可由上行載波的EIRP計算得出。
4.5計算上下行C/T
上行和下行C/T的計算公式分別為C/TU=EIRPE-LossU+G/TSatC/TD=EIRPS-LossD+G/TE/S公式中的EIRPE和EIRPS分別為載波上行和下行EIRP，LossU和LossD分別為總的上行和下行傳輸衰耗，G/TSat和G/TE/S分別為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和地球站的接收系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)。上式中的數(shù)據(jù)均為對數(shù)形式。鏈路預(yù)算的對象也可以是C/N，C/N=C/T-k-BWN公式中的k是波茲曼常數(shù)，BWN是載波對應(yīng)的噪聲帶寬。衛(wèi)星通信主要有如下的干擾：上行反極化干擾、下行反極化干擾、上行鄰星干擾、下行鄰星干擾。當有多個載波同時工作時下的交調(diào)干擾。綜合考慮上行C/N與下行C/N以及各種干擾所產(chǎn)生的C/I，最后求得相關(guān)載波鏈路的系統(tǒng)C/N。相關(guān)算式為(C/N)Total-1=(C/(N+I))Up-1+(C/(N+I))Dn-1=((C/N)Up-1+(C/I)XpdUp-1+(C/I)AdjUp-1)+((C/N)Dn-1+(C/I)XpdDn-1+(C/I)AdjDn-1+(C/I)IM-1)上式中，(C/(N+I))Up和(C/(N+I))Dn分別為上行載波與噪聲干擾比和下行載波與噪聲干擾比(C/I)XpdUp和(C/I)XpdDn分別為上行載波與反極化干擾比和下行載波與反極化干擾比，(C/I)AdjUp和(C/I)AdjDn分別為上行載波與鄰星干擾比和下行載波與鄰星干擾比，(C/I)IM為下行載波與交調(diào)干擾比。載波噪聲比和載波干擾比都為對數(shù)形式，在換算為真數(shù)后，進行先倒數(shù)后相加計算。可以得到系統(tǒng)C/N，如果需要得到dB值，就需要求對數(shù)，得到相應(yīng)的值。每一個衛(wèi)星通信系統(tǒng)，都對應(yīng)著一個最低Eb/N0值，即門限值，該門限值由很多條件共同確定，如不同的調(diào)制方式、不同的編碼方式、不同的硬件設(shè)備。通過Eb/N0值可以換算得到載波最低C/N值。通過計算得到的系統(tǒng)C/N值減去載波最低C/N值，就是該衛(wèi)星系統(tǒng)的系統(tǒng)余量。如果不考慮雨衰（下雨對有的衛(wèi)星信號有較大影響），系統(tǒng)余量通常取1—2dB。余量太低，系統(tǒng)誤碼率將提高，經(jīng)常會出現(xiàn)信息丟失現(xiàn)象；余量太高，說明建設(shè)的設(shè)備性能過剩，浪費了一部分投資。
5結(jié)語
【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信 射頻設(shè)備 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
隨著信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信在遠海保障等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，衛(wèi)星通信的地位也越來越重要。衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般由室內(nèi)設(shè)備和室外單元組成，室外單元一般安裝在室外射頻方倉內(nèi)，由于衛(wèi)星通信頻率較高，射頻方倉要求緊隨衛(wèi)星天線建設(shè)，由于場地的限制，衛(wèi)星天線和衛(wèi)星室內(nèi)設(shè)備之間往往有一定的距離。衛(wèi)星業(yè)務(wù)主要由室內(nèi)設(shè)備擔負，值班人員大部分時間都在室內(nèi)機房，距離射頻方倉有一定的距離，隨著衛(wèi)星業(yè)務(wù)量的增加，傳統(tǒng)的定時巡看方式已無法滿足業(yè)務(wù)需求，存在諸多不定因素，使得通信不間斷的傳輸?shù)貌坏娇煽勘Ｕ希虼嗽O(shè)計和實現(xiàn)具有射頻設(shè)備監(jiān)控和報警功能的系統(tǒng)，對及時發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備故障，保障衛(wèi)星系統(tǒng)的正常摘 要運行具有重要意義。
1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
高頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)射頻設(shè)備一般安裝在距離業(yè)務(wù)機房較遠的射頻方倉內(nèi)，射頻設(shè)備大都預(yù)留了監(jiān)測接口，可遠程實現(xiàn)終端與設(shè)備的信息交互。基于此設(shè)計衛(wèi)星通信系統(tǒng)射頻監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖如圖1所示。監(jiān)控和處理設(shè)備是本系統(tǒng)的核心，通過軟件方式控制數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集設(shè)備參數(shù)，并通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備實現(xiàn)設(shè)備的遠程控制，并控制報警系統(tǒng)進行故障報警；數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過設(shè)備監(jiān)控接口實現(xiàn)各設(shè)備參數(shù)和狀態(tài)信息的實時采集；報警系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備故障報警功能。
目前衛(wèi)星射頻設(shè)備遙控口為網(wǎng)絡(luò)接口，但接口協(xié)議為UART協(xié)議，因而本系統(tǒng)選取232/422協(xié)議的Nport5650串口服務(wù)器作為數(shù)據(jù)采集設(shè)備，由于業(yè)務(wù)機房距離射頻機房較遠，將串口服務(wù)器配置成485接口，各設(shè)備和服務(wù)器之間通過網(wǎng)線互聯(lián)。監(jiān)控和處理設(shè)備選用具有網(wǎng)絡(luò)接口的普通電腦。
2 技術(shù)實現(xiàn)
電腦終端作為監(jiān)控和處理設(shè)備，在軟件控制下向串口服務(wù)器各端口進行命令輸出，串口服務(wù)器再將各命令發(fā)送至各端口對應(yīng)的設(shè)備，對設(shè)備告警信息進行采集、參數(shù)狀態(tài)查詢、參數(shù)設(shè)置。設(shè)備執(zhí)行完命令，通過原路由發(fā)送相應(yīng)參數(shù)至終端，在終端界面完成相應(yīng)的顯示。
2.1 串口服務(wù)器配置
配置主機地址為串口服務(wù)器初始化地址網(wǎng)段，然后安裝NPort Search Utility，通過掃描，識別并配置串口服務(wù)器，進入串口服務(wù)器配置界面，配置通信方式為real com mode模式，速率為9600bit/s，編碼方式采用8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，并將串口服務(wù)器各端口映射到主機，設(shè)置各端口號，完成串口服務(wù)器配置。
2.2 軟件實現(xiàn)
2.2.1 多線程通信控制
串口服務(wù)器具有八個端口，每個端口對應(yīng)一類設(shè)備，每個設(shè)備需要狀態(tài)信息采集、參數(shù)查詢、設(shè)置多項線程等代碼，反復(fù)調(diào)試、合理安排各命令優(yōu)先級，避免沖突，使各命令有序進行。
2.2.2 緩沖區(qū)優(yōu)化
每個串口發(fā)送接收多線程命令，每個線程發(fā)送結(jié)束后會將命令緩存到緩沖區(qū)，因此，針對緩沖區(qū)進行了優(yōu)化清理，防止死鎖。
2.2.3 參數(shù)查詢功能
參數(shù)查詢的原理是設(shè)備接收查詢命令，并進行判別，并根據(jù)報文內(nèi)容給予串口服務(wù)器終端相應(yīng)的回執(zhí)。主要完成報文封裝和解析功能。
2.2.4 告警信息采集
軟件告警信息采集以查詢命令為依托，對設(shè)備狀態(tài)進行關(guān)鍵字判別，獲取告警信息，在相應(yīng)的告警指示燈上以紅、綠分別顯示告警狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)正常，在告警情況下，通過音響進行音頻輸出，在人工干預(yù)下，可停止聲音告警。每個模塊告警狀態(tài)設(shè)置循環(huán)查詢功能，循環(huán)時間為每秒鐘一次。
2.2.5參數(shù)設(shè)置
參數(shù)設(shè)置報文格式參數(shù)體中加載文本輸入內(nèi)容或選擇開關(guān)等功能，對設(shè)備進行控制設(shè)置，實現(xiàn)遠端本控/遠控選擇、參數(shù)更改等功能。
2.3 人機交互
軟件設(shè)有登陸界面，設(shè)置用戶名和密碼，用戶輸入用戶名和密碼，輸入數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫進行對比，回答正確后軟件自動登錄至監(jiān)控主界面，回答錯誤無法登陸監(jiān)控界面。其登錄界面如圖2所示。
監(jiān)控主界面采用名稱化可按控件分布，索引菜單設(shè)置系統(tǒng)、窗口、幫助三項，可實現(xiàn)軟件關(guān)閉、窗體分布、使用幫助等功能。點擊各設(shè)備打開二級界面，可對設(shè)備狀態(tài)進行查詢，并設(shè)有告警指示燈，當各設(shè)備正常時，指示燈為綠色，告警時，指示燈為紅色，并通過音響進行聲音告警，軟件主界面如圖3所示。
3 應(yīng)用舉例
本文設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于7.3米Ku頻段衛(wèi)星天線系統(tǒng)中，使用過程中發(fā)現(xiàn)天線接收信號衰減過大，通過該監(jiān)控設(shè)備對天線控制系統(tǒng)進行監(jiān)控，每秒鐘采集一次參數(shù)信息，并將信息自動保存到TXT文本中。監(jiān)測24小時，并將監(jiān)控數(shù)據(jù)用matlab進行分析，分析結(jié)果如圖4所示。
從圖4可以看出天線控制器對星不準，正常天線俯仰角轉(zhuǎn)動步長為0.02度，天線控制器在24小時內(nèi)俯仰角3次由40度跳轉(zhuǎn)到52度，約十分鐘后再跳回原角度，天線大幅度轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致天線無法對準衛(wèi)星，接收電平低。定位此設(shè)備故障后，通過更換了控制模塊，設(shè)備恢復(fù)正常。
4 結(jié)束語
針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)射頻方倉距離業(yè)務(wù)機房較遠，值勤人員不方便管理的缺點，本文設(shè)計了一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)室外設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)在軟件控制下能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星射頻各設(shè)備的實時監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置和故障告警，具有較強的實用和推廣價值。
參考文獻
[1]杜青，夏克文，喬延華.衛(wèi)星通信發(fā)展動態(tài)[J].無線通信技術(shù)，2010（03）.
[2]閆保中，張磊，閆鑫.串口服務(wù)器在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用[J].應(yīng)用科技，2008（12）.
[3]羅晶波，李稚萱.基于串口服務(wù)器的便攜式衛(wèi)星通信地球站監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)[J]. 電信工程技術(shù)與標準化，2007（04）.
[4]張建平，曾小玲.基于單片機和串口服務(wù)器的遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].機械管理開發(fā)，2010（2）.
作者簡介
楊吉祥（1974-），男，浙江省人。現(xiàn)為91917部隊處長、工程師。主要研究方向為通信裝備管理和工程建設(shè)。
【關(guān)鍵詞】 電網(wǎng) 冰災(zāi) 應(yīng)急通信
1 引言
冰雪災(zāi)害對電網(wǎng)有嚴重的危害，2005年春節(jié)期問，湖南、湖北以及重慶地區(qū)，由于連續(xù)大范圍的降雨降雪，出現(xiàn)了50年罕見的最為嚴重的冰災(zāi)，多條供電線路近乎癱瘓，影響生產(chǎn)和生活長達一個多月；2008年初南方大范圍的冰災(zāi)，全國500kV變電站停運15座，占受災(zāi)區(qū)域500kV變電站總數(shù)的7.54%；220kV變電站停運86座，占受災(zāi)區(qū)域220kV變電站總數(shù)的5.97%；500kV電力線路停運119條，占受災(zāi)區(qū)域的19.01%；220kV電力線路停運343條，占受災(zāi)區(qū)域的9.38%；500kV桿塔倒塌678基，受損285基，占受災(zāi)區(qū)域桿塔總基數(shù)的0.742%；220kV桿塔倒塌1432基，受損586基，占受災(zāi)區(qū)域桿塔總基數(shù)的 0.697%，多條供電線路近乎癱瘓，影響生產(chǎn)和生活長達一個多月[1]。冰災(zāi)應(yīng)急通信可以通過對溫度、濕度、雨量、覆冰厚度等數(shù)據(jù)的整合分析，采取針對于冰災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境的合理高效的通信方式進行通信，保障電網(wǎng)安全生產(chǎn)，在關(guān)鍵時刻發(fā)揮著重要作用。
2 應(yīng)急通信的分類
2.1 有線通信方面技術(shù)
整個有線通信技術(shù)包含常規(guī)使用的電話網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等，這里面的有限公共電信網(wǎng)，它是全國現(xiàn)今分布最為廣泛的關(guān)于信息交換的網(wǎng)絡(luò)，這個有線通信技術(shù)本身具有覆蓋的面積廣泛，在適應(yīng)性方面很強，實際需要的成本低等顯著特點，是在自然災(zāi)害相關(guān)的應(yīng)急中較為常見的一種通信方面的技術(shù)。
2.2 移動通信相關(guān)技術(shù)
移動通信的技術(shù)本身具有個人通信方面的特點，這樣的關(guān)于移動定位技術(shù)就可以提高幫助受災(zāi)獲救方面的可能性。一些方面的移動接入技術(shù)，就可以通過一些相應(yīng)的設(shè)備進行快速的恢復(fù)，在災(zāi)害發(fā)生地區(qū)有關(guān)的通信方面，它在這樣的應(yīng)急通信中占據(jù)著重要的位置[2]。
2.3 衛(wèi)星通信方面的技術(shù)
衛(wèi)星通信技術(shù)已然成為現(xiàn)今應(yīng)用最為廣泛的一種應(yīng)急通信方面的技術(shù)，關(guān)于衛(wèi)星通信技術(shù)通常不會受到一些緊急事件方面的影響，而且我們從衛(wèi)星通信技術(shù)方面的通信網(wǎng)絡(luò)來進行觀看，其在實際覆蓋的區(qū)域內(nèi)較為廣泛，這樣就可以較好滿足關(guān)于應(yīng)急通信在廣度方面的需求，這其中的衛(wèi)星通信方面的技術(shù)主要的不足就是在實際通信方面的容量是有限的，需要的成本很高。
2.4 專用數(shù)字集群網(wǎng)方面的技術(shù)
這個技術(shù)和衛(wèi)星通信方面的技術(shù)一樣，一些專用數(shù)字集群網(wǎng)技術(shù)實際的通信容量不大。一些專用數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)基本都是獨立進行指揮的網(wǎng)絡(luò)，它們擁有其他相關(guān)的應(yīng)急通信技術(shù)本身不會具備的一些優(yōu)勢，比如在實際響應(yīng)的速度方面和群組指揮相關(guān)方面等。
3 應(yīng)急通信指揮車
應(yīng)急指揮車是固定應(yīng)急指揮中心指揮調(diào)度工作的必要延伸和補充，是可移動的分指揮中心，負責現(xiàn)場指揮工作，并與應(yīng)急指揮中心保持實時的通信聯(lián)絡(luò)和信息傳遞，具備的功能有調(diào)度通信（VOIP/GSM/CDMA/衛(wèi)星電話）、數(shù)據(jù)采集和傳輸、指揮車之間協(xié)同工作、現(xiàn)場圖像接入和上傳、圖片抓拍、GPS定位、文字交互、文件傳輸、視頻會議等。
應(yīng)急移動通信車配備的車載應(yīng)急通信系統(tǒng)，利用多種通信（有線無線方式并用）方式冗余備份，將視頻會議、數(shù)據(jù)交換、局域網(wǎng)絡(luò)等多種現(xiàn)代技術(shù)進行有機整合，能夠?qū)崿F(xiàn)點對多點的視頻、數(shù)據(jù)、語音的實時傳輸，具有靈活機動、性能穩(wěn)定的可靠性能，配置現(xiàn)代化辦公設(shè)施，搭建現(xiàn)場指揮完整的辦公環(huán)境[3]。
4 衛(wèi)星通信
與地面通信相比，衛(wèi)星通信具有通信范圍大、不易受陸地災(zāi)宮影響、建設(shè)速度快、易于實現(xiàn)廣播和多址通信、電路和話務(wù).可靈活調(diào)整等優(yōu)點，可同時傳播語音、數(shù)據(jù)、圖象等數(shù)據(jù)。可建立綜合通信系統(tǒng)，實現(xiàn)目前固定通信的所有業(yè)務(wù)，特別是移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有移動靈活、建立通信鏈路快捷等優(yōu)點，可以實現(xiàn)重心下移、終端前移，所有這一切使衛(wèi)星通信系統(tǒng)成為應(yīng)急保障通信的主要通信手段。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)的優(yōu)點：衛(wèi)星通信是真正的全球通信，硯蓋面廣、容量巨大，通信基本不受地理環(huán)境和氣候條件的限制；通信質(zhì)量好，可靠性高。鏈路環(huán)節(jié)少，故障率低，通信暢通率高，適于多種業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)率；直接面向用戶，方便、快捷、機動性強，特別適用于用戶分散、稀路由和業(yè)務(wù)量小的專用通信網(wǎng)。因此衛(wèi)星通信系統(tǒng)是構(gòu)建應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的最佳方案[4]。
5 WiMAX
在眾多的無線家族成員中WiMAX 以IEEE 802.16系列寬頻無線標準為基礎(chǔ)。支持的常用接入距離為7-10千米，最大可達50千米。此后相繼推出了802.16d和802.16e等一系列標準，重點是增強設(shè)備的互操作性和終端的移動能力[5]。WiMAX技術(shù)具有以下優(yōu)點：
（1）傳輸距離遠、速度快。WiMAX基站可以提供最高每扇區(qū)75Mbit/s的吞吐量。每個基站的覆蓋范圍最大可達50km，典型的基站覆蓋范圍為6-10km。
（2）Qos機制完善。為了提高通信服務(wù)質(zhì)量IEEE 802.16對MAC層進行了諸多改進，引入了TDMA（Time Division Multiple Access，時分多碼）上行/下行協(xié)議，可以對用戶接入網(wǎng)絡(luò)進行智能控制，不但改善了系統(tǒng)的時延特性，提高了服務(wù)的可靠性，還可以提供優(yōu)質(zhì)的語音和圖像服務(wù)。
（3）高度的數(shù)據(jù)安全性。WiMAX提供了完善的加密機制，它在介質(zhì)訪問層（MAC）中定義了一個加密子層，支持128位、192位及256位加密系統(tǒng)，通過使用數(shù)字證書的認證方式，確保了無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸?shù)男畔⒌玫酵晟频陌踩Ｗo。
（4）系統(tǒng)容量的可升級性。新增扇區(qū)簡易、靈活的信道規(guī)劃使容量達到最大化，并且允許運營商根據(jù)用戶的發(fā)展來逐漸升級擴大網(wǎng)絡(luò)。靈活的信道帶寬規(guī)劃適用于多種頻率分配情況。從單個用戶到數(shù)以百計的用戶，MAC層協(xié)議可以保持高效的分配機制。
6 應(yīng)急通信系統(tǒng)的組成
應(yīng)急通信系統(tǒng)設(shè)計包括應(yīng)急指揮中心、應(yīng)急衛(wèi)星通信車和應(yīng)急會議車。應(yīng)急通信車和會議車構(gòu)建電力應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)的現(xiàn)場指揮中心，通過衛(wèi)星，移動網(wǎng)絡(luò)等方式，與電網(wǎng)應(yīng)急指揮中心組成前方、后方應(yīng)急指揮通信網(wǎng)。結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖1。
應(yīng)急通信系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計滿足突發(fā)災(zāi)害地點與調(diào)度應(yīng)急中心的音視頻通訊、數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅惩ǎ捎谕话l(fā)災(zāi)害極可能同時對公眾通信網(wǎng)絡(luò)造成致命破壞，應(yīng)急通信系統(tǒng)需要專用網(wǎng)絡(luò)（采用衛(wèi)星應(yīng)急通信）；同時在道路不通的山區(qū)，現(xiàn)場不易到達的情況下，采用WiMAX技術(shù)；另外還必須在任何需要的時候都能做到立即出發(fā)、盡快到達，能滿足電力調(diào)度應(yīng)急指揮要求，通信、辦公設(shè)備應(yīng)配置到車上；系統(tǒng)架設(shè)要求簡單快捷可靠，尤其是在嚴重自然災(zāi)害和突發(fā)事件情況下，現(xiàn)場與指揮中心之間和各級指揮中心之間的應(yīng)急通信聯(lián)絡(luò)順暢極為重要，早期黃金時間內(nèi)要使險情報告、搶險指揮、資源緊急調(diào)度能在短時間內(nèi)實現(xiàn)。
三者結(jié)合應(yīng)急通信系統(tǒng)可以實現(xiàn)視頻會議、辦公網(wǎng)絡(luò)及無線集群的通話功能，可以隨時與現(xiàn)場和重要場所建立通信聯(lián)絡(luò)，獲取突發(fā)事件現(xiàn)場的重要視頻、數(shù)據(jù)和信息，實現(xiàn)對突發(fā)事件的預(yù)防、預(yù)警、處置、恢復(fù)等各環(huán)節(jié)的有效管理，及時了解突發(fā)事件的進展和狀態(tài)，保證了及時組織、指揮應(yīng)急處置的效率和能力。
參考文獻：
[1]陸佳政，張紅先，方針等.湖南電力系統(tǒng)冰災(zāi)監(jiān)測結(jié)果及其分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（12）：99-105.
[2]劉海山.應(yīng)急通信的關(guān)鍵技術(shù)以及在石油通信專網(wǎng)中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技，2012（3）.
[3]祝慶榮，羅偉婷.廣東電網(wǎng)應(yīng)急通信系統(tǒng)的建設(shè)探索和應(yīng)用[J].科技風，2011.
Vsat通信系統(tǒng)一般可以工作在二個頻段，分別是14（上行）／11（下行）GHz的Ku頻段和6（上行）／4（下行）GHz的C頻段。C頻段開發(fā)較早，雨衰較小，但空間資源比較擁擠，天線口徑和終端設(shè)備體積也較大。由于目前Ku頻段空中資源還比較寬松，天線口徑較小，便于安裝，所以工作在Ku頻段的Vsat系統(tǒng)比工作在C頻段Vsat系統(tǒng)發(fā)展速度要快。有Vsat新秀之稱的Usat（Ultra Small Aperture Terminal)―――特小口徑終端，即天線口徑在0.3米-0.5米的衛(wèi)星通信地球站，就是采用Ku頻段工作的。目前Usat的發(fā)展極為廣泛，遠遠超出通信領(lǐng)域。
Vsat通信之所以得到發(fā)展，除了它本身保有衛(wèi)星通信的優(yōu)勢外，它還有兩個主要特點：
1、Vsat衛(wèi)星通信地球站設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，全固態(tài)化，尺寸小，耗能小，系統(tǒng)集成與安裝方便。Vsat站設(shè)備通常只有室內(nèi)和室外兩個單元（機箱），安裝極為方便，它可以安裝在用戶所在地。大家所熟知的并正在大量使用的衛(wèi)星電視接收站，實際上就是一種單方向（只有接收而無發(fā)射）的Vsat站。Vsat站由于設(shè)備輕巧、機動性好，適于建立流動的衛(wèi)星通信。許多新聞機構(gòu)到重大和突發(fā)事件的現(xiàn)場報道，采用的就是Vsat通信地面站進行的。我們知道，衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由空間站（通信衛(wèi)星）和地球站及傳輸信道組成。地球站又包括收發(fā)信系統(tǒng)和地面中繼系統(tǒng)，而Vsat設(shè)備能安裝在用戶終端所在地，不必匯接中轉(zhuǎn)，可直接與通信終端連接，并由用戶自行控制，不再需要中繼系統(tǒng)。這樣大大方便了用戶，并大大降低了設(shè)備成本，因而具有明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。
2、Vsat衛(wèi)星通信組網(wǎng)方式靈活方便，在Vsat系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式可分為星形網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和混合網(wǎng)絡(luò)三類，它們各具特色。
（1）星形網(wǎng)絡(luò)是由一個主站（一般是處于中心城市的樞紐站）和若干個Vsat小站（遠端用戶終端站)組成。主站具有較大口徑（一般為10米左右）的天線和較大功率的發(fā)訊設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)的計算機控制與管理系統(tǒng)也集中在主站。這樣可以使小站設(shè)備盡量小型化并降低成本。主站除負責網(wǎng)絡(luò)管理外，還要承擔各個Vsat小站之間信息的發(fā)送與接收，即為各小站間提供傳輸信道和交換功能，因此主站具有控制功能。
一個星形Vsat網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以容納數(shù)百個乃至上千個小站，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有小站都與主站建立直接通信鏈路，可直接通過衛(wèi)星（小站-衛(wèi)星-主站）溝通聯(lián)絡(luò)。小站與小站之間不能直接進行通信，必須經(jīng)過主站轉(zhuǎn)接，按“小站-衛(wèi)星-主站-衛(wèi)星-小站”方式構(gòu)成通信鏈路。由此我們看到小站之間的鏈路是要兩次通過衛(wèi)星，經(jīng)過“雙跳”連通，因此具有較大的約0.54秒的傳輸時延，小站之間的用戶在通話時會感到有些不適應(yīng)或不習慣。這是星形Vsat網(wǎng)絡(luò)鏈接用于通話的一個缺陷，故而這種“雙跳”傳輸只適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或錄音電話，而不適用于實時語音業(yè)務(wù)。這種網(wǎng)絡(luò)目前已很少采用，所以星形網(wǎng)絡(luò)只適應(yīng)各小站與主站間傳輸高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
（2）網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)鏈接一改星形網(wǎng)絡(luò)鏈接方式，它同樣由一個主站和若干小站組成，只是小站之間可以按“小站-衛(wèi)星-小站”通信鏈路實現(xiàn)“單跳”通信，而無須再經(jīng)過主站轉(zhuǎn)接。從而將傳輸時延比星形網(wǎng)絡(luò)減少了一半，只有0.27秒，用戶在通話時還可適應(yīng)。此時的主站借助于網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，負責向各Vsat小站分配信道和監(jiān)控它們的工作狀態(tài)。
（3）混合網(wǎng)絡(luò)是融星形網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)于一體的網(wǎng)絡(luò)，集中各自有利的方式完成鏈接。網(wǎng)中各Vsat小站之間可以不通過主站轉(zhuǎn)接，而直接進行雙向通信。
Vsat通信的多址方式
Vsat通信系統(tǒng)綜合了諸如分組信息的傳輸與交換?多址協(xié)議以及頻譜擴展等多種通信技術(shù)，可進行數(shù)據(jù)、語音、視頻圖象、圖文傳真和隨機信息等多種信息的傳輸。一般情況下，星形網(wǎng)以數(shù)據(jù)通信為主，兼容語音業(yè)務(wù)。網(wǎng)狀網(wǎng)和混合網(wǎng)以語音通信為主，兼容數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。和通常一般的衛(wèi)星通信一樣，Vsat通信的一個基本優(yōu)勢是可利用同一個衛(wèi)星實現(xiàn)多個地球站即Vsat小站之間的同時通信，這稱為“多址聯(lián)接”。實現(xiàn)多址聯(lián)結(jié)的關(guān)鍵是各地球站所發(fā)信號經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器混合與轉(zhuǎn)發(fā)后，能為相應(yīng)的對方站所識別，同時各地球站信號之間的干擾要盡量的小些。實現(xiàn)多址聯(lián)接的技術(shù)基礎(chǔ)是信號的分割。只要各信號之間在某一參量上有差別，如信號頻率不同、信號出現(xiàn)的時間不同、或信號所處的空間不同等等，就可將它們分割開來。為達到此目的，需要采用一定的多址聯(lián)接方式。
在Vsat通信網(wǎng)中，主要采用三種多址方式：
1、頻分多址（FDMA）方式中的“單路單載波”（SCPC）。即采用傳輸信號的不同頻率來區(qū)分或代表不同的Vsat站的站址。也就是每個Vsat小站具有不同的信號頻率，以此區(qū)分不同的Vsat小站。
2、時分多址（TDMA）方式。即采用傳輸信號的不同的時間間隔來區(qū)分或代表不同的Vsat站的站址。也就是每個Vsat小站傳輸信號時，具有不同收、發(fā)數(shù)字碼的時間間隔，以此區(qū)分不同小站。
3、碼分多址（CDMA）方式。即采用傳輸信號的不同的碼元來區(qū)分或代表不同的Vsat站的站址。
在Vsat通信系統(tǒng)中，又常因傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)類別而采用不同的多址聯(lián)接方式。比如，在同一個Vsat地球站，傳輸語音時采用頻分多址的單路單載波方式，傳輸數(shù)據(jù)時則采用時分多址技術(shù)。與多址聯(lián)接方式緊密相關(guān)的還有一個信道的分配問題，就是怎樣將頻帶、時隙、地址碼等有序地分配給各站使用，稱為信道分配技術(shù)。
多址方式的信道分配技術(shù)方法很多，在Vsat通信系統(tǒng)中，常采用的有預(yù)分配方式和按需分配方式。預(yù)分配方式中又有固定預(yù)分配方式和按時預(yù)分配方式，前者是按事先約定，固定分配給每個Vsat站一定數(shù)目的載波頻率，Vsat站只能使用分配給它的專用頻率與有關(guān)的Vsat站通信，其它站不能占用這些頻率。由于各個Vsat站都有專用的載波頻率，故建立通信較快。
但因各Vsat站不管是否工作都始終占據(jù)著一個載波頻率，也使得頻率利用率較低。所以，這種方式適用于業(yè)務(wù)量大的線路。后者是為了提高信道利用率，根據(jù)各Vsat站不同時間的業(yè)務(wù)量而提出的預(yù)分配方式。
按需分配信道方式也稱按申請分配信道方式，它克服了預(yù)分配信道方式的缺點，而是什么時間需要信道，就什么時間申請分配信道。通信完畢后，信道返還管理與控制中心再行分配使用，這樣便大大提了利用率。
Vsat通信的發(fā)展
Vsat通信技術(shù)目前已比較成熟，新技術(shù)、新產(chǎn)品也在逐步豐富Vsat通信，使其更加完善，運營更加方便。
Vsat通信發(fā)展至今不過才二十年的歷史，1984年美國休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司開發(fā)出第一套Vsat通信設(shè)備并投入商業(yè)運營以來，全球Vsat通信得到蓬勃發(fā)展。目前僅在美國就已有十萬多個Vsat站投入使用，在亞洲，印度引進美國Vsat技術(shù)，生產(chǎn)Vsat設(shè)備，年產(chǎn)量已達1000臺以上。全球Vsat小站數(shù)量一度達到了幾十萬的規(guī)模。可見產(chǎn)量之多，應(yīng)用之廣泛已達相當程度。
隨著我國改革開放的深入和經(jīng)濟發(fā)展的需求，Vsat通信在我國也獲得較好發(fā)展。中國電信早就介入Vsat通信業(yè)務(wù)，1995年-1998年正是我國尋呼業(yè)大發(fā)展時期，尋呼業(yè)為擴大覆蓋及實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)，廣泛的采用Vsat通信實現(xiàn)這一目標，在此期間，幾乎所有尋呼臺都要上Vsat通信，使Vsat通信市場發(fā)展在當時形成一個小。
目前，我國的金融銀行業(yè)、石油、地震、人防、民航、氣象、新聞、報業(yè)及軍事等部門均已建立各自的Vsat通信網(wǎng)。這些已形成Vsat產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的市場。隨著通信、因特網(wǎng)、遠程教育、遠程醫(yī)療、農(nóng)村電話、衛(wèi)星上網(wǎng)、交互電視、視頻廣播等綜合多媒體的發(fā)展，都將為Vsat通信的發(fā)展提供了渠道和契機。
實際上我國各地有線電視臺的前端設(shè)備中的衛(wèi)星電視接收站和邊遠地區(qū)的衛(wèi)星電視單收站，都可以視為單向的Vsat通信。所謂單向Vsat，就是這個Vsat站只接收信號而不發(fā)射信號。這種在廣播電視領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展起來的單向Vsat站，目前已成規(guī)模。
Usat的掘起
隨著通信和廣播衛(wèi)星幅射功率的加大，使得完成通信所使用的天線口徑減少，可以小到0.3m~0.5m，從而形成Usat―――特小口徑終端的衛(wèi)星通信地球站，比如挪拉環(huán)球電話公司提供的通信終端（如圖），就是一種典型的Usat通信方式。它有便攜式、船載式、車載式，它的天線小天筆記本電腦那么小，大的也只有手提旅行箱那么大，十分方便。特別便于戰(zhàn)地和突發(fā)事件的新聞記者采用。
1.信息傳遞的幾個概念
信息是指可以傳播的消息、情報、指令、數(shù)據(jù)與信號等.信息傳遞一般有三個基本環(huán)節(jié):信源(信息產(chǎn)生)、信道(信息傳輸)、信宿(信息接收).
信源就是產(chǎn)生信息的源泉.通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計算機都可以稱做信源.
信道就是信息傳輸?shù)拿浇榛蚯?信道的作用是把攜有信息的信號從它的產(chǎn)生處傳遞到接收處.信道可以分為兩大類:一類是無線信道,即電磁波的空間傳播渠道,如短波信道、超短波信道、微波信道、光波信道等,這類信息傳輸?shù)那朗蔷哂懈鞣N傳播特性的自由空間.另一類是有線信息傳輸?shù)男诺?即電磁波的導(dǎo)引傳播渠道,如明線信道、電纜信道、光纖信道等.后一類信息傳輸?shù)那朗蔷哂懈鞣N傳輸能力的導(dǎo)引體.
信宿是相對于信源而言的.信宿是信息運行的最終環(huán)節(jié).通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計算機都可以稱做信宿.其功能是接收信息,并選擇對自身有用的信息加以利用.
一般情況下,信息提供者和利用者可能不同,信息的提供地和利用地也可能不同,因此,信息只有通過傳遞才能體現(xiàn)其價值,發(fā)揮其作用.通過信息的傳遞,人們既可以互通信息,交流思想,又可以獲得各個方面的知識和經(jīng)驗.
2.信息傳遞方式的進步
在人類發(fā)展的歷史中,信息的傳遞也一直在發(fā)展著.
遠古時代,人類靠肢體語言傳遞信息.隨著語言的產(chǎn)生,有了口頭傳遞信息的通信方式.隨著文字的產(chǎn)生,就有了在龜甲、獸骨、竹簡、帛等上書寫文字傳遞信息的通信方式.后來隨著社會的進步,有了烽火、驛傳的信息傳遞方式.這兩種通信方式在我國古代傳遞信息的歷史上起到了舉足輕重的作用.
18世紀30年代,隨著社會的迅速發(fā)展,人們迫切需要一種不受天氣影響、沒有時間限制又比火車跑得快的通信工具.電報便應(yīng)運而生.1844年5月24日,是世界電信史上光輝的一天,莫爾斯在美國國會大廳里,親自按動電報機按鍵.隨著一連串嘀嘀嗒嗒聲響起,電文通過電線很快傳到了數(shù)十千米外的巴爾的摩,他的助手準確無誤地把電文譯了出來.莫爾斯電報的成功轟動了美國、英國和世界其他各國,他的電報很快就風靡全球.
1876年3月10日,貝爾和華生分別在兩個房間里聯(lián)合試驗他們的電話機時,華生第一次聽到了貝爾發(fā)送的一句完整的話:“華生,請到這兒來,我需要你!”這是人類有史以來用電話傳送的第一句完整的話.
從莫爾斯發(fā)明電報到貝爾發(fā)明電話,再到今天,人們經(jīng)過很長一段時間的努力,現(xiàn)代通信走進了千家萬戶,成為國家經(jīng)濟建設(shè)、社會生活和人們交流信息所不可缺少的重要工具.
3.現(xiàn)代通信的主要途徑
現(xiàn)代通信主要包括:衛(wèi)星通信、光纖通信和互聯(lián)網(wǎng).
衛(wèi)星通信是一種利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波而進行的兩個或多個地球站之間的通信.
衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由通信衛(wèi)星和與該衛(wèi)星連通的地球站兩部分組成.靜止通信衛(wèi)星是目前全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)中最常用的星體,它是將通信衛(wèi)星發(fā)射到赤道上空一定高度上,使衛(wèi)星運轉(zhuǎn)方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致,并使衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期正好等于地球的自轉(zhuǎn)周期,從而使衛(wèi)星始終保持同步運行狀態(tài).故靜止衛(wèi)星也稱為同步衛(wèi)星.靜止衛(wèi)星天線波束最大覆蓋面可以達到大于地球表面總面積的三分之一.因此,在靜止軌道上,只要等間隔地放置三顆通信衛(wèi)星,其天線波束就能基本上覆蓋整個地球(兩極地區(qū)除外),實現(xiàn)全球范圍的通信.目前使用的國際通信衛(wèi)星系統(tǒng),就是按照上述原理建立起來的,三顆衛(wèi)星分別位于大西洋、太平洋和印度洋上空.
與其他通信手段相比,衛(wèi)星通信的優(yōu)點是:(1)電波覆蓋面積大,通信距離遠,可實現(xiàn)多址通信;(2)傳輸頻帶寬,通信容量大;(3)通信穩(wěn)定性好、質(zhì)量高.衛(wèi)星傳輸?shù)闹饕秉c是:(1)傳輸時延長;(2)造價高,保密性不好.光纖通信就能彌補這方面的不足.
電力通信網(wǎng)是為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行應(yīng)運而生的。它同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的三大支柱。我國的電力通信網(wǎng)經(jīng)過幾十年風風雨雨的建設(shè)，已經(jīng)初具規(guī)模，通過衛(wèi)星、微波、載波、光纜等多種通信手段構(gòu)建而成為立體交叉通信網(wǎng)。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信系統(tǒng)的特性發(fā)生巨大的變化。鑒于采用無線通信網(wǎng)不依賴于電網(wǎng)網(wǎng)架，且抗自然災(zāi)害能力較強，同時具有帶寬大、傳輸距離遠、非視距傳輸?shù)葍?yōu)點，非常適合彌補目前通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。本文簡單介紹一下無線通信傳輸體制的應(yīng)用特點和優(yōu)缺點，并分析其在電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景。
二、無線技術(shù)介紹
（一）無線通信技術(shù)的概念
目前，無線通信及其應(yīng)用已成為當今信息科學技術(shù)最活躍的研究領(lǐng)域之一。其一般由無線基站、無線終端及應(yīng)用管理服務(wù)器等組成。
（二）無線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
無線通信技術(shù)按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術(shù)，即基于IEEE802.15的無線個域網(wǎng)（WPAN）、基于IEEE802.11的無線局域網(wǎng)（WLAN）、基于IEEE802.16的無線城域網(wǎng)（WMAN）及基于IEEE802.20的無線廣域網(wǎng)（WWAN）。
總的來說，長距離無線接入技術(shù)的代表為：GSM、GPRS、3G；短距離無線接入技術(shù)的代表則包括：WLAN、UWB等。按照移動性又可以分為移動接入和固定接入。其中固定無線接入技術(shù)主要有：3.5GHz無線接入（MMDS）、本地多點分配業(yè)務(wù)（LMDS）、802.16d；移動無線接入技術(shù)主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照帶寬則又可分為窄帶無線接入和寬帶無線接入。其中寬帶無線接入技術(shù)的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄帶無線接入技術(shù)的代表有第一代和第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)。
1.主流無線通信技術(shù)
從技術(shù)發(fā)展的趨勢可以看出，以O(shè)FDM+MIMO為核心的無線通信技術(shù)將成為未來無線通信發(fā)展的主流方向。而目前基于該技術(shù)的無線通信技術(shù)主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4種技術(shù)。
2.其他無線通信技術(shù)
除了上述主流的無線通信技術(shù)外，目前已存在的無線通信技術(shù)還包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術(shù)及LMDS、MMDS、點對點微波、衛(wèi)星通信等長距離通信技術(shù)。
（1）IrDA：InfraredDataAssociation，是點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，通信距離一般在0～1m之間，傳輸速率最快可達16Mbps，通信介質(zhì)為波長900納米左右的近紅外線。
（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球開放的2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴展技術(shù)，通信介質(zhì)為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。
（3）RFID：RadioFrequencyIdentification，即射頻識別，俗稱電子標簽。它是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID由標簽、解讀器和天線三個基本要素組成。
（4）UWB：UltraWideband，即超寬帶技術(shù)。UWB通信又被稱為是無載波的基帶通信，幾乎是全數(shù)字通信系統(tǒng)，所需要的射頻和微波器件很少，因此可以減小系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低成本。
三、無線技術(shù)優(yōu)劣分析
（一）WLAN技術(shù)分析
Wi-Fi的技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)相當成熟，而且大批量生產(chǎn)。該技術(shù)適用于無線局域網(wǎng)，作為有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，對于特殊地點寬帶應(yīng)用，盡管Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患，Wi-Fi采用的是射頻（RF）技術(shù)，通過空氣發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于無線網(wǎng)絡(luò)使用無線電波傳輸數(shù)據(jù)信號，所以非常容易受到來自外界的攻擊，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內(nèi)盜取數(shù)據(jù)甚至進入未受保護的公司內(nèi)部局域網(wǎng)。
（二）WiMax技術(shù)分析
WiMax是一個先進的技術(shù)，推出相對較晚，存在頻率復(fù)用性小、利用率低的問題，但由于最近才完成標準化，該技術(shù)的大規(guī)模推廣還需要實踐考驗。從應(yīng)用前景看，該技術(shù)可以在較大范圍內(nèi)滿足上網(wǎng)要求，覆蓋可以包括室外和室內(nèi)，可以進行大面積的信號覆蓋，甚至只要少數(shù)基站就可以實現(xiàn)全城覆蓋。WiMax由于其技術(shù)的先進性和超遠的傳輸距離，一直被業(yè)界看好，是未來移動技術(shù)的發(fā)展方向，并提供優(yōu)良的最后一公里網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。
（三）WMN技術(shù)分析
WMN是正在研究中的技術(shù)，在研究中不斷地在不同方面結(jié)合各種技術(shù)的特點進行融合，而且暫時沒有一個成熟的產(chǎn)品系列來支持該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。從應(yīng)用前景看，WMN這一新興網(wǎng)絡(luò)不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應(yīng)用空間，在其他方面如結(jié)合數(shù)據(jù)、圖像采集模塊可以對目標對象進行監(jiān)控或數(shù)據(jù)采集，并廣泛應(yīng)用到環(huán)境檢測、工業(yè)、交通等領(lǐng)域。隨著其他技術(shù)的不斷更新完善，WMN更好地與之相融合、互補，從而能夠揚長避短，發(fā)揮出各自的優(yōu)勢。
（四）3G技術(shù)分析
3G于1996年提出標準，2000年完成包括上層協(xié)議在內(nèi)的完整標準的制訂工作。3G網(wǎng)絡(luò)部署已具備相當?shù)膶嵺`經(jīng)驗，有一成套建網(wǎng)的理論，包括對網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)算、傳播模型預(yù)算以及計算機仿真等。從商用前景看，目前，3G在部分地區(qū)已得到大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，比如歐洲很多國家、日本、韓國等都已經(jīng)建設(shè)了3G的網(wǎng)絡(luò)。3G技術(shù)已經(jīng)進入可以實用的階段，還有很多國家和地區(qū)正在建設(shè)或?qū)⒁ㄔO(shè)3G網(wǎng)絡(luò)。
（五）LMDS技術(shù)分析
本地多點分布業(yè)務(wù)系統(tǒng)LMDS是一種提供點對多點通信的固定寬帶無線接入技術(shù)，其工作頻率在20GHZ以上，利用毫米波傳輸，可在一定的范圍內(nèi)提供數(shù)字雙工語音、數(shù)據(jù)、因特網(wǎng)和視頻業(yè)務(wù)，是一種非常好的寬帶固定無線接入解決方案。在最優(yōu)情況下，距離可達8公里；但是由于受降雨的原因，距離通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通過扇區(qū)或基站設(shè)備將ATM骨干網(wǎng)基帶信息調(diào)制為射頻信號發(fā)射出去，在其覆蓋區(qū)域內(nèi)的許多用戶端設(shè)備接收并將射頻信號還原為ATM基帶信號，在無需為每個用戶專門鋪設(shè)光纖或銅纜情況下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向?qū)ΨQ高帶寬無線傳輸。
（六）MMDS技術(shù)分析
MMDS的主要缺點是有阻塞問題且信號質(zhì)量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠?qū)挘疃嗖怀^200MHz。其次，MMDS對傳輸路徑要求非常嚴格。由于MMDS采用的調(diào)制技術(shù)主要是相移鍵控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度調(diào)制QAM調(diào)制技術(shù)，無法做到非視距傳輸，在目前復(fù)雜的城市環(huán)境下難以推廣應(yīng)用。另外，MMDS沒有統(tǒng)一的國際標準，各廠家的設(shè)備存在兼容性問題。
（七）集群通信技術(shù)分析
數(shù)字集群系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，它的頻譜利用率有很大提高，可進一步提高集群系統(tǒng)的用戶容量；它提高了信號抗信道衰落的能力，使無線傳輸質(zhì)量變好；由于使用了發(fā)展成熟的數(shù)字加密理論和實用技術(shù)，所以對數(shù)字系統(tǒng)來說，保密性也有很大改善。
數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)可提供多業(yè)務(wù)服務(wù)，也就是說除數(shù)字語音信號外，還可以傳輸用戶數(shù)字、圖像信息等。由于網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)氖墙y(tǒng)一的數(shù)字信號，因此極大地提高了集群網(wǎng)的服務(wù)功能。
（八）點對點微波通信技術(shù)分析
微波傳輸?shù)膬?yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，可以降低運營商的運營成本。與租用線路相比，微波系統(tǒng)的投資只要一年左右即可收回。第二，微波傳輸系統(tǒng)部署簡潔快速。與傳統(tǒng)的傳輸手段相比，其快速部署的優(yōu)勢可以更快地滿足新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。第三，目前的微波產(chǎn)品對未來的發(fā)展是有保障的，對于運營商的新業(yè)務(wù)和新需求都可以給予很好的支撐。未來，微波傳輸系統(tǒng)將升級到全IP的平臺之上，可以全面支持運營商未來的發(fā)展。
（九）衛(wèi)星通信技術(shù)分析
利用衛(wèi)星在有些人口不很密集的地區(qū)來配合陸地通信。在這些地區(qū)散布著范圍較廣但不密集的用戶，可以利用衛(wèi)星作為用戶連至固定有線網(wǎng)的接入設(shè)施。在陸地通信網(wǎng)已經(jīng)構(gòu)成寬帶多媒體通信網(wǎng)的環(huán)境下，利用衛(wèi)星建成寬帶衛(wèi)星接入系統(tǒng)是比較好而切合實際的方案，經(jīng)濟又可靠。
但是衛(wèi)星通信畢竟是采用衛(wèi)星作為通信平臺，其地面站的建設(shè)、通信信道租用費用都需要花費大量資金，而且通信資源為衛(wèi)星通信公司所有，受其帶寬的限制，使得大量數(shù)據(jù)的傳輸需要付出非常大的代價。因此，作為日常生產(chǎn)、生活使用是極為不經(jīng)濟的；而將衛(wèi)星通信作為應(yīng)急通信、作戰(zhàn)通信、海外通信等則比較適合。
四、無線技術(shù)綜合比較
目前無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區(qū)域、不同的技術(shù)特點、不同的接入速率。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入，而UWB可實現(xiàn)近距離的超高速無線接入。
首先，從標準化程度上看，本報告所涉及的技術(shù)中，僅僅WMN技術(shù)沒有成熟的標準體系，LMDS、MMDS、集群通信均有多種標準，只是沒有統(tǒng)一的國際標準，其余的技術(shù)均已經(jīng)完成標準化工作，并且都進行了試驗網(wǎng)建設(shè)和商業(yè)網(wǎng)建設(shè)。
從頻率上看，Wi-Fi技術(shù)、WMN均使用的是開放頻段，WiMax技術(shù)、3G技術(shù)等其他技術(shù)使用的是授權(quán)頻段。
從覆蓋范圍上看，Wi-Fi技術(shù)、WMN技術(shù)屬于局域網(wǎng)無線接入技術(shù)，僅覆蓋35m～100m；WiMax技術(shù)、3G技術(shù)、LMDS技術(shù)、MMDS技術(shù)、集群通信屬于城域網(wǎng)接入技術(shù)，覆蓋范圍在1km～54km不等，而衛(wèi)星通信、點對點微波則屬于廣域網(wǎng)技術(shù)，通常用于通信主干組網(wǎng)建設(shè)。
從傳輸速率上看，點對點微波和衛(wèi)星通信屬于干線傳輸技術(shù)，不同的情況速率變化較大，而其余的技術(shù)均為接入技術(shù)，僅僅是3G技術(shù)接入速率最小，僅為384k，而其余技術(shù)均為幾十M甚至上百M的速率。
從調(diào)制技術(shù)上看，其中WiFi技術(shù)、WiMax技術(shù)、WMN、3G技術(shù)均采用最新的調(diào)制技術(shù)OFDM，其余的技術(shù)均未采用OFDM調(diào)制技術(shù)。
從天線技術(shù)上看，僅僅3G和WiMax技術(shù)采用了MIMO技術(shù)，而其他技術(shù)均未采用MIMO技術(shù)；從傳輸環(huán)境上看，僅僅WiMax技術(shù)和3G技術(shù)支持非視距傳輸，其余技術(shù)均要求視距傳輸環(huán)境；從網(wǎng)絡(luò)安全和QoS機制上看，WiMax技術(shù)和3G技術(shù)在這方面做得比較優(yōu)秀、完善，其余的均存在較大的問題。
【關(guān)鍵詞】 協(xié)作通信 移動通信系統(tǒng) 運用
衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)是一種特殊的移動通信系統(tǒng)，是我國目前研發(fā)的重點。防止移動通信系統(tǒng)的信道衰落主要是控制多普勒效應(yīng)和多徑效應(yīng)的影響。協(xié)作通信技術(shù)是當下有效的控制通信系統(tǒng)信道衰落的方法。作為一種新的通信方式，協(xié)作通信充分利用了MIMO 技術(shù)，提高了信息處理能力，確保了衛(wèi)星傳輸?shù)男盘枴Ｏ嚓P(guān)人員應(yīng)重視這一問題，并且進行深入的研究。
一、協(xié)作通信技術(shù)
協(xié)作通信技術(shù)是利用通信系統(tǒng)節(jié)點之間的相互配合完成。是在協(xié)作節(jié)點的作用下，完成源節(jié)點信息向目的節(jié)點的傳輸，信息在節(jié)點傳輸過程中要進行加密處理，以防止信息丟失，因此該信息傳輸過程通常分為傳輸和轉(zhuǎn)譯兩個階段。協(xié)作通信系統(tǒng)既是一個完整的系統(tǒng)，也是一種全新的通信技術(shù)，衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的信道特性較好，因此協(xié)作通信一般為鏈路協(xié)作傳輸方式，少數(shù)為節(jié)點協(xié)作傳輸方式。以一星兩用戶協(xié)作傳輸系統(tǒng)為例，系統(tǒng)的傳輸通常為不對稱傳輸，并表現(xiàn)為下行鏈路的壓力大，要區(qū)分對待。首先對上行鏈路傳輸而言，要將協(xié)作節(jié)點作為基本的接收源節(jié)點，并對信號進行解碼后發(fā)送到衛(wèi)星，由衛(wèi)星完成源節(jié)點和協(xié)作節(jié)點的信號合并，之后發(fā)送。而對下行鏈路而言，由于信號處于加密狀態(tài)，因此首先要對衛(wèi)星信號進行相應(yīng)的處理，包括譯碼、編碼等，并利用目的節(jié)點將接收到的源節(jié)點、協(xié)作節(jié)點的信號相互合并，最后完成信號的檢測。總之，協(xié)作通信技術(shù)是一種高效的協(xié)作性傳輸技術(shù)，對于我國移動通信發(fā)展來說具有推進作用。
二、協(xié)作通信在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的運用
1、衛(wèi)星多節(jié)點協(xié)作傳輸。多節(jié)點協(xié)作傳輸多發(fā)生于衛(wèi)星的下行鏈路，是由節(jié)點與節(jié)點之間相互協(xié)作完成。衛(wèi)星多節(jié)點協(xié)作傳輸?shù)膽?yīng)用范圍較廣，在整個過程中，所有節(jié)點均參與協(xié)作傳輸過程，將源節(jié)點發(fā)出的信號經(jīng)過多個協(xié)作節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點。衛(wèi)星下行鏈路的節(jié)點具有分散性特征，因此不同節(jié)點之間雖相互協(xié)作，但信號則可以視為獨立信號，需要借助協(xié)作傳輸?shù)男盘柡喜⒐δ埽瑢⒐?jié)點信號合并后再進行傳輸，有助于增強接收效果。整個過程包括信息的放大、編譯、處理和傳輸四個階段。信息傳輸過程是反復(fù)的和連續(xù)的，目的節(jié)點采用最大比合并，最終得到接收信號。由于衛(wèi)星多節(jié)點傳輸選擇的是正交傳輸方案，協(xié)作傳輸?shù)墓?jié)點數(shù)增加，系統(tǒng)的頻譜效率將會隨之降低，提示設(shè)計和研究人員正確選擇協(xié)作節(jié)點。
2、衛(wèi)星協(xié)作節(jié)點選擇。參與衛(wèi)星傳輸?shù)墓?jié)點越多，系統(tǒng)頻譜效率就越低。因此，衛(wèi)星協(xié)作節(jié)點選擇是整個通信過程中最重要的問題。應(yīng)選擇信道條件好的節(jié)點來改善這一問題，以提高資源的可利用率。每個節(jié)點在移動通信系統(tǒng)中對應(yīng)著不同的信道，也就是說，節(jié)點的選擇將影響系統(tǒng)的傳輸性能。當衛(wèi)星協(xié)作節(jié)點信息傳輸由兩個時隙完成時，第1 個時隙的數(shù)據(jù)傳輸參照多節(jié)點傳輸方式，而第2個時隙只有目的節(jié)點所選的協(xié)作節(jié)點參與信息的轉(zhuǎn)發(fā)與處理，其他節(jié)點均不參與工作，再一次證明了在衛(wèi)星通信過程中，要正確選擇衛(wèi)星協(xié)作節(jié)點。另外，節(jié)點的選擇還應(yīng)將總功率作為參考對象，這是由于信號在傳輸過程中會受到周邊環(huán)境、傳輸距離以及節(jié)點移動性的影響，也就是說，協(xié)作節(jié)點的信道衰落存在差異，需要采用不等值的功率分配，確保系統(tǒng)的性能并且降低能耗，_保移動通信設(shè)備的運行，為人們的工作和生活提供方便。
3、衛(wèi)星混合協(xié)作傳輸。協(xié)作通信具有多種不同的方式，節(jié)點協(xié)作是其中較為重要的一種。除此之外，還包括鏈路協(xié)作。同時，節(jié)點協(xié)作還可以分為AF 或DF 兩種不同的模式，現(xiàn)實中常將二者結(jié)合。AF 和DF處理方式各具優(yōu)缺點，其中AF運行原理簡單，但容易產(chǎn)生噪音。DF協(xié)作方式具有較高的性能，但對譯碼等前期工作具有較高的要求，一旦出現(xiàn)錯誤譯碼，將影響整個傳輸過程，而將二者結(jié)合使用可以有效的彌補相互之間的問題，從而確保節(jié)點協(xié)作傳輸?shù)母咝浴；旌蠀f(xié)作傳輸通常是衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中最常用的協(xié)作方式，其原理與單一的節(jié)點協(xié)作方式相似，是由源節(jié)點完成信息的提供、協(xié)作節(jié)點完成信息的編碼和處理、目的節(jié)點完成信息的接收和解碼.兩種情況下均需計算目的節(jié)點的接收信噪比，明確協(xié)作通信的效果。
三、總結(jié)
協(xié)作通信技術(shù)在移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用有效的防止了系統(tǒng)的信道衰落，確保了信號的高效傳輸。衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為特殊的移動通信設(shè)備之一，具有代表性。目前我國衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展迅速，研究協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的作用具有積極意義。文章將側(cè)重點放在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)上，以點帶面，分析了協(xié)作通信以及其在移動通信系統(tǒng)中的運用。
參 考 文 獻
