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卫星通信技术简介卫星通信目录一、卫星通信技术简介 (3)1.1、卫星通信的发展历史 (3)1.1.1、卫星通信的初步应用 (3)1.1.2、国际通信卫星自治 (4)1.1.3、大容量国际商用卫星 (5)1.1.4、卫星通信现状 (6)1.2、卫星系统简介 (7)1.2.1、卫星系统的组成（一） (7)1.2.2、卫星系统的组成（二） (8)1.3、通信卫星的工作过程 (9)1.4、卫星移动通信系统的分类 (10)1.4.1、卫星移动通信系统的各种分类方式 (11)1.4.2、移动通信系统按轨道分类 (12)1.4.3、中、高、低轨道卫星的优劣 (13)1.5、卫星移动通信的频谱划分 (14)1.6、卫星通信的优势 (16)二、卫星通信技术现状 (17)2.1 国际卫星通信技术发展及应用概述 (17)2.1.1、INTELSAT、PONAMSAT、LORAL (17)2.1.2、GE美国通信、新天卫星和SES ASTRA (19)2.1.3、至关重要的负载利用率 (21)2.1.4、提高市场份额的措施 (22)2.1.5、制造和发射相对停滞，卫星应用蓬勃发展 (23)2.1.5.1、制造和发射市场的相对停滞 (24)2.1.5.2、持续高增长的卫星应用行业 (25)2.1.6、供需矛盾推动全球重新进入密集发射期 (26)2.1.6.1、美国：GPS 系统升级 (27)2.1.6.2、俄罗斯：GLONASS 系统追加投资 26 亿美元 (28)2.1.6.3、欧洲：GALILEO 系统建设提速 (28)2.2 国内卫星通信技术发展及应用概述 (29)2.2.1 国内卫星通信的技术实际案例及未来方向 (29)2.2.1.1、我国卫星通信现状 (29)2.2.1.2、综合卫星通信系统 (30)2.2.1.3 我国的卫星通信实力分析 (32)2.2.1.3.1综述 (32)2.2.2 卫通集团卫星通信应用简介 (33)2.2.2.1 集团简介 (33)2.2.2.2业务领域与服务 (34)（1）．卫星空间段运营服务 (34)（2）.地理信息与位置服务 (34)（3）.卫星地面运营服务 (35)2.2.2.3 卫星通信应用案例 (35)2.2.3、国家安全、国计民生共促中国北斗产业化运营 (39)2.2.3.1、北斗一代：完成实验性平台的搭建 (39)2.2.3.2、北斗二代：产业化运营的真正开始 (40)2.2.4、北斗受益产业链：制造、发射、设备和运营 (41)2.2.4.1、卫星研制：航天五院垄断卫星研制 (42)2.2.4.2、卫星发射：航天一院垄断火箭总装 (42)2.2.4.3、地面设备：国家队定标准，民营资本开发卫星应用 (43)2.2.4.4、运营服务：百亿级的竞争性开放市场 (44)2.2.4.4.1、看好卫星导航设备及相关运营服务 (45)2.2.4.4.2、看好卫星同步授时设备及运营服务 (46)三、卫星通信今后发展预估 (47)3.1 我国通信卫星的发展 (47)3.2、宽带——新的天地 (50)3.2.1、宽带服务的新生力量 (50)3.2.2、宽带业务的四种类型 (51)3.2.3、第四代卫星的出现 (52)3.2.4、前景看好的宽带卫星通信 (53)3.3、卫星通信未来发展预测 (54)一、卫星通信技术简介1.1、卫星通信的发展历史1.1.1、卫星通信的初步应用自从1957年10月4日苏联成功发射了第一颗人造地球卫星以来，世界许多国家相继发射了各种用途的卫星。
卫星光通信光学系统关键技术朱德燕（1072110216）卫星光通信是以激光作为信息载体在卫星间进行高速数据传输的通信方式，是光通信技术在卫星应用领域的拓展，也是现代大容量空间通信领域的重要研究方向。
与微波卫星通信系统相比，卫星光通信系统具有容量大、速率高、体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、保密性和安全性好等优点。
广义的卫星光通信涵盖了卫星与卫星、地面、星际探测器、以及各类航天器和空间站之间的激光通信，因此具有广阔的军事和民用前景。
卫星光通信技术现已在全球范围内形成研究热潮，世界各国均争先发展该技术，以期在未来的太空信息和安全领域占据优势，其中美国、欧洲和日本等已成功实现卫星光通信的空间试验。
光学系统是卫星光通信系统中最基本也是最重要的部分，其设计优劣直接影响卫星光通信系统的主要技术指标。
随着卫星光通信任务和要求的不断发展，卫星光通信系统对光学系统的发射和接收性能的要求越来越高，传统的卫星光通信光学系统设计已不能完全满足高性能终端的设计要求。
光学系统是卫星光通信终端的主体，它的主要作用是将需要传输的光信号有效地发向对方，并接收对方传来的信号光。
卫星光通信光学系统的基本结构主要分为发射光路和接收光路。
发射光学系统主要由激光器、整形透镜组、精瞄镜及发射光学天线组成；接收光学系统主要由接收光学天线、聚焦透镜组、接收探测器、及分光和滤波元件组成。
在收发共用的卫星光通信终端中，接收探测器采集到的位置信号将反馈给发射光路的光束瞄准机构，以建立和维持激光通信链路。
卫星光通信光学系统示意图：激光通信终端由捕获、对准与跟踪(Acquisition Tracking Pointing , ATP) 子系统、通信子系统和辅助功能子系统构成。
在空间激光卫星通信链路的建立中,信号光束的发散角很小(约10～20μrad) ，因此A TP技术是其关键技术，它的跟瞄精度等指标直接关系到光通信系统的通信质量。
对于通信子系统,由于星间通信具有距离远、码速率高和误码率低的特点，对光通信光源的功率提出了极高的要求。
卫星移动通信业务介绍卫星移动通信业务介绍引言基本原理卫星移动通信业务的基本原理是通过卫星进行信号传输。
具体流程如下：1. 用户设备通过无线信号与地面设备进行通信。
2. 地面设备将用户设备的信号转化为卫星可以接收的信号。
3. 卫星接收到信号后进行处理和传输。
4. 目标地点的卫星设备接收到信号后进行转化和解码。
5. 地面设备将接收到的信号转化为移动设备可以识别的信号。
6. 移动设备将信号解码后显示出来。
技术特点卫星移动通信业务具有以下技术特点：1. 覆盖范围广：卫星通信可以覆盖全球范围，不受地理条件限制。
2. 通信稳定性高：卫星通信可以绕过地球上的障碍物，信号传输稳定可靠。
3. 数据传输速度快：卫星通信可以提供高速的数据传输服务，满足大量数据的传输需求。
4. 适应环境多样性：卫星通信可以适应各种环境条件，如高海拔、极地等。
应用场景卫星移动通信业务在以下场景中得到广泛应用：1. 军事通信：卫星通信可以提供军事部队的远程通信需求，使其能够在各种环境下保持联系。
2. 航空通信：卫星通信可以提供飞机与地面通信的需求，保障航班安全和乘客舒适度。
3. 海洋通信：卫星通信可以为海上作业、船舶通讯等提供可靠的通信手段。
4. 探险通信：卫星通信可以为探险队提供遥控和远程通信，保障探险任务的顺利进行。
卫星移动通信业务是一种利用卫星设备进行移动通信的服务，具有覆盖范围广、通信稳定性高、数据传输速度快和适应环境多样性等技术特点。
在军事、航空、海洋、探险等领域都有广泛的应用。
随着科技的不断进步，卫星移动通信业务将会得到进一步的发展和应用。
卫星光通信系统及其发展摘要：卫星光通信光通信由于其保密性能高，传输容量大，已经被应用到空—空、空—地等需要海量数据传输的场景中。
国外光通信发展已经达到了实用阶段。
国内由于器件研发尚不成熟，目前空通信也是处在实验阶段。
本文分析了国际上近几年的空间光通信发展动态。
关键词：卫星光通信1引言光通信是人们经过多年探索并于近几年取得突破性进展的新技术。
而卫星光通信更是一种崭新的空间通信手段。
利用人造地球卫星作为中继站转发激光信号，可以实现在多个航天器之间以及航天器与地球站之间的通信。
其传输速率高、可利用频带宽、安全性（可靠性）高、保密性强、终端设备体积小、质量轻、功耗低等优点吸引着各国专家锲而不舍地探索。
近几年，美国、欧空局各成员国、日本等国都对光通信技术极其重视，对卫星光通信系统所涉及的各项关键技术展开了全面深入的研究，目前在光通信领域已取得突破性进展，成功地实现了卫星—地面、卫星—卫星之间的光通信试验，预计最近几年就将进入实用化阶段。
我国已经开展了卫星光通信技术的研究，进行了卫星光通信系统的计算机模拟仿真分析以及初步的实验室模拟实验研究，目前正在进行卫星光通信关键技术的研究。
随着卫星光通信技术的不断成熟，我国也将这种通信技术应用于未来各种卫星组网，以便实现它们相互配合协同工作。
随着卫星激光通信关键技术的突破和激光所具有的优势逐步体现，业界的专家达成一致意见：面对日益增长的高数据率和大通信容量的需求，必须用光通信来实现卫星通信。
未来世界的通信体系将是一个天上卫星光网和地面光纤光网连接一起的空地激光通信体系，如图1所示。
图1 空地激光通信体系1 国际卫星光通信发展现状1.1 美国卫星光通信的发展美国卫星光通信开展得较早，20世纪70年代即开始相关研究。
但是由于美国初期的卫星光通信研究往往由政府或军方主导，保密性较高。
随着欧洲和日本卫星光通信的成功，越来越多的商业公司开始进入卫星光通信市场，美国卫星光通信的研究也变得开放和兴盛起来。
军用卫星激光通信国外卫星激光通信系统技术及新进展新世纪，科技发展日新月异，采用高频激光进行空间卫星通信已经成为现代通信技术发展的新热点。
卫星光通信是人们经过多年探索并于近几年取得突破性进展的新技术。
它是一种崭新的空间通信手段，利用人造地球卫星作为中继站转发激光信号，从而实现在多个卫星之间以及卫星与地面设备之间的通信。
由于卫星光通信具有诸多优点，所以吸引着各国专家锲而不舍的探索。
近几年，美国、欧空局各成员国、日本等国都对卫星光通信技术极其重视，对卫星光通信系统所涉及的各项关键技术展开了全面深入的研究。
随着遥感器分辨率不断提高，对传输速率的要求也越来越高，因此用传统的微波数据传输方式难度很大。
在这种情况下，倘若改用激光通信传输，那么便可比较容易的满足要求，就其通道终端设备自身而言实现难度相对较小。
当然，事物都有两面性，由于激光通信的波束很窄（一般为几十微弧度），对两个都处于运动的通信系统来说，激光束的捕获、跟踪和瞄准都具有较大的挑战性，是急待攻关解决的难题。
空间激光通信作为高性能卫星通信技术中的关键性课题，国际上开展了大量的研究工作，美、欧、日等国投入大量的人力物力进行相关技术的研究和空间光通信实验装置的开发。
国外卫星激光通信星间链路系统概况未来的空间通信网络既包括轨道间链路(IOL)，同时又包括星间链路(ISL)。
通常所说的星间链路是IOL和ISL的总称。
目前国际上所开展的有关星间链路的研究主要是指IOL。
IOL是指由地球低轨(LEO)到地球同步轨道(GEO)间的链路；而ISL是指占据相同轨道的既可以是LEO也可以是GEO的卫星间的链路。
星间链路一般被认为是多波束卫星的一种特殊波束，该波束并不指向地球而是指向其它卫星。
卫星网络互联本身就含有卫星之间的互联以及卫星与地面站之间的互联两层含义。
今天，在卫星光通信领域已取得突破性进展―――成功的实现了卫星―――地面、卫星―――卫星之间的光通信试验。
欧洲的空间激光通信的发展基于欧洲各国的合作，欧空局（ESA）在卫星激光通信的研究方面也投入了大量资金，先后研制了以不同星间链路为背景的一系列卫星激光通信终端，如SILEX和SOUT。
卫星通信基础介绍卫星通信基础知识介绍美国卫讯公司（ViaSat, Inc.）ViaSat Brings Your Network To Life卫星通信介绍-什么是卫星通信卫星通信就是利用卫星作为中继站，进行地球上无线电台、站之间的通信。
由于卫星通信所使用的射频在微波频段，因而它属于微波通信的范畴。
一个卫星通信系统包括卫星转发器、通信主站/通信小站ViaSat Brings Your Network To Life卫星通信介绍-同步通信卫星三颗卫星覆盖全球离地面3万6千公里在赤道上方，与地球自转同步卫星间的距离从地面看应保持2度左右。
“一跳”电波延时在240--270ms之间ViaSat Brings Your Network To Life卫星通信介绍-卫星通信的特点传播距离远，覆盖面积大通信成本低，与距离无关不受地形、地貌条件影响点对多点的广播或组播非对称信道传播传输速率高、支持数据、话音、视频等综合业务网络结构简单网络建设快捷可靠性、安全性高ViaSat Brings Your Network To Life通信卫星同步地球卫星距离地球22,237 miles (35,779公里) 漂移范围在0.01度内从地球站接收发送信号将信号重定向至1个或多个地球站上行（Uplink ）指从地球站向卫星发送信号下行（Downlink ）指从卫星向地球站发送信号出境指从主站到小站方向入境指从小站到主站方向ViaSat Brings Your Network To Life卫星类型同步轨道(GEO)35,680Km.在同步轨道上空有丰富的卫星资源，数量众多的卫星分布其上。
根据国际标准，卫星之间需要一定的空间间隔，一般为2度。
中国内可选卫星资源举例：中卫1号：东经87.5度亚洲4号卫星：东经122度亚太2R ：东经76.5度鑫诺卫星：东经100.5度ViaSat Brings Your Network To Life转发器电源系统和太阳能电池板推进引擎导航系统天线 RF 设备切换和备份部件卫星的组成ViaSat Brings Your Network To Life什么是转发器?低功率的前置放大器pre-amplifier 频率转换器输入滤波器(IMUX) 高功率TWTA 放大器输出隔离器输出开关输出滤波器(OMUX)转发器带宽为：36，54 或72 MHz卫星EIRP 覆盖图ViaSat Brings Your Network To Life 卫星转发器频率和极化ViaSat Brings Your Network To Life通信链路= Uplink上行= Downlink下行ViaSat Brings Your Network To Life 通信链路= 出境= 入境ViaSat Brings Your Network To LifeViaSat Brings Your Network To Life卫星通信所使用的频段5.925-6.425 GHz 14.00-14.50 GHz下行频率3.700-4.200 GHz 12.25-12.75 GHz频段C Ku (中国)变频器低噪声放大器12.25 GHz14 GHz高功放12.25 GHz 下行14 GHz 上行转发器5.85-6.425 GHz 3.625-4.200 GHz 扩展C上行频率来自地球站发往地球站ViaSat Brings Your Network To LifeVSAT 网络系统-什么是VSAT 网络VSAT = Very Small Aperture Terminal 甚小口径卫星地面站发送、接收双向功能VSAT 小站主要包括三个部分:室内单元(IDU) –卫星调制解调器室外单元(ODU) –发送器、接收器卫星天线–口径从60 cm 至3.7 mViaSat Brings Your Network To Life典型卫星小站组成HPA地球站卫星LNA上变频器下变频器数字通信设备DigitalCommunications EquipmentDigital Terminal Equipment TELCO,DATAIFL 上行发射下行接收ViaSat Brings Your Network To LifeVSAT 网络系统-VSAT 网络拓扑网络结构网状结构星状结构混合结构网状网星状混合ViaSat Brings Your Network To LifeVSAT 通信方式点到点的连接:通过卫星，VSAT连接到HUB通过中心站（HUB），VSAT连接到VSAT点到多点的连接:HUB 与全网VSAT 通信-“广播”HUB 同特定范围的VSAT 通信-“组播”ViaSat Brings Your Network To Life卫星资源共享方式Frequency Division Multiple Access (FDMA) (频分多址）?Based on frequencyTime Division Multiple Access (TDMA) (时分多址）Based on timeCode Division Multiple Access (CDMA)（码分多址）Based on time, frequency, power, or combinationSingle Carrier Per Channel (SCPC)?Based on frequency （单路单载波）ViaSat Brings Your Network To Life频分多址每个小站在分配的频率上发送信号两个站点不能使用同一频率载波速率可以各不相同频率f 1f 2W Hz W Hz ViaSat Brings Your Network To LifeDAMA (Demand Assign Multiple Access)-按需分配高效利用资源降低通信成本FDMA, TDMA, CDMA, SCPC 当用户需要时才分配频率和时隙用户使用完毕后即释放资源ViaSat Brings Your Network To Life时分多址（TDMA ）小站在同一频率上不同时间发送信号同一频率上两个小站不在同一时间发送信号每个小站需轮流等待发送需要精确同步防止碰撞MF-TDMA多载波跳频TDMA FrameCarrier 0Carrier 1Carrier MRB SB CB TB TB TB TB TB TBTB TB TBTBTBTBAB TB TB ViaSat Brings Your Network To LifeTDM/TDMA(星状网)中心站发射一个TDM 时分复用载波多个TDMA 载波回传信道用于小站回传所有小站通过中心站进行通信出境入境入境出境入境入境INROUTES UP TO 31ALOHA定义站1t重发站2t重发站nt碰撞通过转发器t分组的碰撞和重发ViaSat Brings Your Network To LifeS-ALOHA（时隙ALOHA）将时间轴等间隔地划分成时隙数据分组必须落入某一时隙内减少碰撞，提高系统效率（32%）响应时间快适用于小数据量通信，如信用卡交易应用ViaSat Brings Your Network To LifeViaSat Brings Your Network To Life带宽按需分配（Bandwidth On Demand ）小站根据用户数据需要，向主站申请带宽，主站按需动态分配带宽高效地共享带宽资源（90%）适用于数据量较大的数据传输，如FTP 、eMail 、互联网访问等ViaSat Brings Your Network To LifeViaSat 卫星网络产品BoD, QoS tuned for Applications: Web, VPN, Transactions, VoIP, ERP, SNAStarWire (PCMA)Skylinx骨干网/分布式网络: 网状，星状接入网络-大型企业，中小企业/SOHO, 个人用户LINKWAYLinkStar TDMA with DVB-RCS based returnSurfBeam TDMA with DOCSISViaSat Brings Your Network To Life调制方式BPSK （二相相移键控） QPSK （四相相移键控） 8PSK （八相相移键控） MSK （最小频移键控）OQPSK （偏置四相相移键控）ViaSat Brings Your Network To LifeFEC 1/2QPSK modulation FEC 1/2Data rate 64 kbpsE b /N o 7.2 dBBANDWIDTH(Frequency)A M P L I T U D E(P o w e r )ViaSat Brings Your Network To LifeFEC 3/4QPSK modulation FEC 3/4Data rate 64 kbpsE b /N o 9.0 dBBANDWIDTH(Frequency)A M P L I T U D E(P o w e r )FEC 3/4FEC 1/2ViaSat Brings Your Network To LifeBER vs. Eb/No1010101010101034567895 6 7 897.2ViaSat Brings Your Network To Life链路计算正确设计上行链路和下行链路的过程考虑的因素:卫星的性能频段选择（C或Ku）路径损耗大气的影响，雨衰影响（Ku）载波速率，调制方式，FEC前向纠错率，Turbo Coding, RS编码，Eb/N0门限 BER上行天线和功放的性能下行天线的尺寸和接收机噪音特性ViaSat Brings Your Network To Life系统可用度10 -8BERREQUIRED MARGIN FOR 99.x% LINK AVAILABILITYLINK SETTING5.5dBEb/NoRain Climatic Zones of the World12 mm/m Rain Rate Exceeded 0.1% of time35 mm/m 20 mm/m65 mm/mLess than 10 mm/mViaSat Brings Your Network To Life链路计算决定系统配置3.8m Antenna 2.4m Antenna 1.8m Antenna C Band SSPA5W 10W 20W 40W 60W1.8m2.4m3.8mA N T E N N AENGINEERED TO REQUIREMENTSKu Band SSPA2W 4W 8W 16W 25W1.2m 1.8m2.4m3.8mA N T E N N AENGINEERED TO REQUIREMENTS1.2m AntennaViaSat Brings Your Network To Life结论基于VSAT的信息网络平台一个安全、独立的通信专网一个广域计算机网络（WAN）集成了综合业务，如：数据、话音、视频、多媒体应用可提供Internet /Intranet 接入卫星通信的优势成本与距离无关灵活的网络结构广播和组播特性快速的系统建设低廉的建设费用安全、可靠的系统运行方便的维护、管理在统一的通信平台上的完整解决方案。
