衛星通信的發展及現狀2011-112021/5/91主要內容衛星通信的基本概念衛星通信系統的相關知識VSAT系統衛星移動通信系統衛星寬帶通信系統2021/5/92定義衛星通信是利用人造地球衛星作為中繼站轉發或反射無線電信號，在兩個或多個地球站之間進行的通信。衛星通信工作在微波頻段。2021/5/93簡史1945年，英國《Extra-TerrestrialRelays》一文中提出利用3顆靜止衛星覆蓋全球的設想。1945年到1964年間，曾經先后利用月球、氣球、銅針偶極子帶作為中繼，進行電話電視傳輸試驗1957年，前蘇聯發射了第1顆LEO衛星－Sputnic（美蘇太空競賽的導火索）1962年，美國第1次發射了真正實用通信衛星（Telstar/MEO）1965年，第1顆商業通信衛星（INTELSAT-1）進入靜止軌道1990-2000年，引入衛星直接廣播語言（DAB）業務2000-2005年，引入寬帶個人通信；Ka頻段系統得到迅速；多個LEO和MEO衛星系統投入運行2021/5/94要求衛星通信的普及要求：低成本：通信費用和終端費用方便：手持電話，漫游，切換可靠：低掉線率，高連接率高質量通信：可接受的時延，語音質量2021/5/95主要內容衛星通信的基本概念衛星通信系統的相關知識VSAT系統衛星移動通信系統衛星寬帶通信系統2021/5/96分類

靜止軌道衛星（GeostationaryEarthOrbit：GEO）：與地球上某一點保持相對靜止赤道延伸平面：36000km

優點：經濟，三顆衛星，覆蓋全球

缺點：長距離造成大信號衰減和大傳播時延（500ms以上）2021/5/97分類

中軌道衛星（MediumEarthOrbit：MEO）高度在5000－12000km左右為了覆蓋整個地球需要10顆左右衛星GPS：為美國空軍系統運作，用作全球定位。早期為12個衛星星座，在1978～1985年間發射;新的GPS系統，在1989～1994年間發射；為24顆小衛星星座系統,分6個軌道平面覆蓋全球2021/5/98分類低軌道衛星（LowEarthOrbit：LEO）高度在500－900km提供全球移動電話和數據服務；也可用于地面攝影和偵察

優點：信號衰減小，時延小衛星重量輕，結構簡單

缺點：為了覆蓋整個地球需要大量衛星，系統復雜！2021/5/99主要應用領域互接長途電話業務：

國內公眾衛星通信網的干線已有37個大型C波段地球站，運行著3萬5千條雙向電路（占國內長途電路的5~6‰），另有4個試驗地球站和約30臺移動衛星通信車載站工作在Ku波段國際通信方面：中國電信運營15座國際通信衛星地球站，開通了約1萬3千條雙向電路（占國際長途電路的26%）可以提供備份電路或傳送峰值業務2021/5/910主要應用領域無線電和電視廣播：

使用了11顆通信衛星（亞太1A、亞洲2號、亞洲3S、鑫諾1號、亞太2R、泛美3R號、泛美8號、泛美9號、泛美3R號、泛美10號、銀河3R和熱鳥3號）的32個轉發器中央電視臺的12套節目，中央人民廣播電臺和國際臺的32路聲音廣播節目，以及31個省、自治區、直轄市的廣播電視節目均通過衛星向全國傳送海上、地面和空中的移動通信：基于TCP/IP的internet業務2021/5/911衛星通信系統的組成衛星通信系統主要由空間分系統、通信地球站分系統、跟蹤遙測及指令分系統和監控管理分系統四大功能部分組成。2021/5/912衛星通信系統的組成空間分系統是指通信衛星，主要由天線分系統、遙測與指令分系統、控制分系統、通信分系統和電源分系統組成。通信地球站由天線饋線設備、發射設備、接收設備、信道終端設備等組成跟蹤遙測及指令分系統對衛星進行跟蹤測量，控制其準確進入靜止軌道上的確定位置，并對在軌衛星的通信性能及參數進行業務開通前的監測和校正。監控管理分系統對在軌衛星的通信性能及參數進行業務開通前的監測和業務開通后的例行監測和控制，以確保通信衛星正常運行和工作。具體的結構上，固定衛星系統和移動衛星系統會有所區別2021/5/913衛星通信使用的頻段L頻段——1-2GHz（移動衛星業務、地面微波、廣電、蜂窩）S頻段——2-4GHz（移動衛星業務、數字音頻廣播、NASA研究）C頻段——4-8GHz（固定衛星業務、地面微波）X頻段——8-12.5GHz（衛星軍事通信、地球觀測衛星）Ku頻段——12.5-18GHz（固定衛星、廣播衛星、地面微波）K頻段——18-26.5GHz（固定衛星、廣播衛星、LMDS）Ka頻段——26.5-40GHz（固定衛星、星際鏈路、衛星成像、LMDS）2021/5/914主要內容衛星通信的基本概念衛星通信系統的相關知識VSAT系統衛星移動通信系統衛星寬帶通信系統2021/5/915VSAT衛星通信什么是VSAT衛星通信？

VSAT全稱是VerySmallApertureTerminal，可以理解為小站。它的特點就是一個小字。由于小站具有靈活、簡單、方便、成本低等特點，很多企業、政府部門把它作為系統內的專用通信網?，F在VSAT系統的傳輸速率較初期大為提高，除了數據外，還傳輸各種多媒體信息。包括衛星電視接收小站在內，VAST應用得越來越廣泛。2021/5/916VSAT衛星通信VSAT通信業務的應用范圍

語音通信

數據通信高速互聯網廣播電視

電子商務

證券交易2021/5/917VSAT通信的應用技術利用Ku波段，VSAT終端的數據傳輸速率達到2Mbps以上

Ka波段的開發，使VSAT帶寬大大增加

數據通信協議逐漸規范，采用TCP/IP，與Internet互聯采用多波束天線，節省星上資源，增加下行功率與B-ISDN結合，實現衛星多媒體通信采用VSAT實現移動通信業務2021/5/918VSAT衛星通信星上處理技術

隨著衛星通信帶寬不斷增加，為降低地面設備的復雜度和用戶終端設備成本，把一些處理技術轉移到衛星上進行，這是衛星通信發展的方向。比特再生：改善信道質量3-10db多波束天線：提高EIRP，增加系統容量，簡化終端前向糾錯：8db編碼增益功率放大器矩陣組：動態功率匹配，減少功率消耗自主基帶切換：增加系統靈活性，系統吞吐量提高3倍自適應編譯碼：提高信道可靠性2021/5/919VSAT衛星通信多址接入方式

語音：TDMAFDMACDMASDMA:采用多波束天線，每個波束覆蓋一定區域?？辗侄嘀凡粏为毑捎?，一般結合TDMA

數據：純ALOHA

時隙ALOHA

預約ALOHA

2021/5/920主要內容衛星通信的基本概念衛星通信系統的相關知識VSAT系統衛星移動通信系統衛星寬帶通信系統2021/5/921銥星系統是劃時代的開路先鋒1996年，銥星獲得聯邦通訊委員會(FederalCommunicationsCommission)的經營許可，一個國際范圍的支持者隊伍共融資20億美元給銥星公司2000年3月18日，銥星背負40多億美元債務正式破產。昨夜星光燦爛，而今化做一道美麗的流星。銥星在2001年接受新注資后起死回生，美國軍方是他主要客戶。2021/5/922銥星的技術概況66顆星在6個軌道面上排列運行（原計劃77顆星，有如元素“銥”）銥星系統的復雜、先進之處在于采用了星上處理和星間鏈路技術，相當于把地面蜂窩網倒置在空中，使地面實現無縫隙通訊。另外一個先進之處是銥星系統解決了衛星網與地面蜂窩網之間的跨協議漫游。銥星系統由空間段和地面段組成：空間段即星座，地面段包括系統控制中心、關口站和用戶終端。銥星系統開創了全球個人通信的新時代，被認為是現代通信的一個里程碑，使人類在地球上任何"能見到的地方"都可以相互聯絡。其最大特點就是通信終端手持化，個人通信全球化，實現了5個“任何”（5W），即任何人（Whoever）在任何地點（Wherever）、任何時間（Whenever）與任何人（Whomever）采取任何方式（Whatever）進行通信。2021/5/923銥星失敗的原因——市場角度摩托羅拉啟動銥星計劃的時候沒有作過認真的市場分析。當絕大部分城市、城市近郊的農村、交通干線、旅游勝地都被地面網絡覆蓋，當移動電話的國際漫游成為可能，衛星移動電話的市場無疑在被不斷地壓縮著，用戶群的規模相應地不斷減少。地面移動電話網絡在成本費用、手機輕便性等方面占了相當的優勢。“貴族科技”。銥星手機價格每部高達3000美元，加上高昂的通話費用。2021/5/924銥星失敗的原因——技術角度銥星電話在建筑物內無法接收信號銥星電話過于笨重，使用不方便摩托羅拉公司的銥星雙模式手機重約454克，京瓷公司的銥星單模式和雙模式手機均重400克，它們比重量不到100克的GSM手機笨重得多，使用也不方便。銥星系統與蜂窩電話網絡相連，必須適應不同的區域傳輸標準，由此產生的轉換成本給用戶帶來較大的不便。例如一位歐洲用戶到美國和日本商務旅行，需買3個通話卡才能與這3個地區的傳輸技術標準相匹配，而每個卡大約價格為660－900美元。語音質量和傳輸速度不理想銥星所采用的MF-TDMA（多頻時分多址）通信體制的話音質量不如CDMA（碼分多址）。另外，銥星系統的數據傳輸速率僅有2.4kbps，因此除通話外，只能傳送簡短的電子郵件或慢速的傳真，無法滿足互聯網時代的需求。2021/5/925銥星的后繼者——全球星全球星是由美國勞拉公司（LoralCor－poration）和高通公司（Qualcomm）倡導發起的衛星移動通信系統。全球星系統用48顆繞地球運行的低軌道衛星在全球范圍（不包括南北極）向用戶提供無縫隙覆蓋的、低價的衛星移動通信業務，業務包括話音、傳真、數據、短信息、定位等。用戶可使用雙模式手持機，雙模式手持機既可工作在地面蜂窩通信模式（即目前手持機的工作模式），也可工作在衛星通信模式（在地面蜂窩網覆蓋不到的地方）。全球星系統采用低軌衛星通信技術和CDMA技術，能確保良好的話音質量，增加通話的保密性和安全性，且用戶感覺不到時延。全球星系統沒有星際鏈路，無需星上處理，從而大大降低了系統投資費用，而且避免了許多技術風險。當然，星體設計的簡單使得系統必須建很多關口站，在全球需建100至150座。2021/5/926全球星系統的組成（一）空間段軌道高度約為1414km，傳輸時延和處理時延小于300ms，因此，用戶感覺不到時延。每顆衛星能夠與用戶保持17min的連通，然后通過軟切換轉到另一顆衛星，用戶感覺不到切換。衛星采用碼分多址方式（CDMA），碼元帶寬為1.23MHZ。衛星定位精度最高可達300m。地面段該段包括全球星控制中心（NCC）和關口站（GW）。全球星系統的一主一備NCC自責管理全球星系統的地面接續，在中國建三個關口站即可覆蓋全國。關口站的空中信道最少為80條，最大為1000條；用戶容量最小為1萬，最大為10萬，三個關口站最終可容納30萬用戶。2021/5/927全球星系統的組成（二）用戶段該段指的是使用全球星系統業務的用戶終端設備，包括手持式、車載式和固定式。手持式終端有三種模式：全球星單模，全球星/GSM雙模、全球星/CDMA/AMPS三模。手機尺寸略大于現有地面蜂窩手機，通話時間和待機時間與現有地面蜂窩手機相當。全球星是通過衛星向世界各地提供話音、數據（最高速率達9.6kbit/s）、傳真、短信息、緊急呼叫、語音信箱、定位及全球漫游等通信業務的無線通信系統。2021/5/928全球星系統仍在建設2011年7月13日，俄羅斯航天部門在哈薩克斯坦境內的拜科努爾發射場發射6枚美國“全球星”系列通信衛星。俄聯邦航天署發布消息說，此次將6顆衛星同時送入太空的是一枚“聯盟－2”型運載火箭。2021/5/929最雄心勃勃的Teledesic系統巨LEO衛星Teledesic系統

Teledesic系統是迄今為止最雄心勃勃的LEO星座系統，其衛星數量之多，建造成本之高，都創下了星座系統之最，因此該計劃一出籠，立即引起世人關注。在系統設計上從最初的840顆星，分布在21個軌道上，每個軌道48顆衛星，衛星高度700km，每顆衛星由64個點波束形成64個直徑為1500km的圓形覆蓋區。又稱為“千星系統”，減至288顆星，后來又減至120顆星加6顆在軌備份。衛星高度為700km，每顆衛星用64個點波束形成相應64個直徑為1500km的圓形覆蓋區。它最初的目標是寬帶互聯網業務。2021/5/930幾種主要系統比較全球星銥星調制QPSKQPSK前向糾錯編碼卷積碼r=1/3;K=9卷積碼r=3/4;K=7誤比特率1E-3(語音)1E-5(數據)1E-2(語音)1E-5(數據)數據速率kbps1.2-9.6（語音和數據）4.8語音2.4數據終端電池壽命待機24小時1小時講話+待機23小時衛星數4866用戶頻率上行用戶頻率下行1.610-1.62652.4835-2.5001.616-1.62651.616-1.6265雙工方式FDDTDD多址方式CDMATDMA/FDMA2021/5/931主要內容衛星通信的基本概念衛星通信系統的相關知識VSAT系統衛星移動通信系統衛星寬帶通信系統2021/5/932現實的威脅——IPSTAR擁有者：泰國泰信公司制造商： 美國勞拉公司轉發器數量： 114星上功率： 14KW預期壽命： 12年發射重量： 6,500公斤發射日期： 2005年8月11日定點： 東經119.5度2021/5/933綜合業務平臺-IPSTARIPSTAR系統，是一座建立在大容量多波束的IPSTAR-1衛星基礎上的天基寬帶衛星通信網絡IPSTAR-1衛星總容量達45Gbps，是一顆傳統通信衛星容量的20-30倍IPSATR-1衛星的單位帶寬容量的成本遠低于傳統衛星IPSTAR系統具有充分的比較優勢將推翻人們腦海中衛星通信“昂貴”的觀念充分發揮了衛星通信的”無處不在、業務開通靈活便捷”等優勢2021/5/934IPSTAR介紹-波束覆蓋(中國區)IPSTAR衛星分別提供：寬帶單播流量，使用點波束和成型波束

廣播多播內容，使用廣播波束點波束成型波束廣播波束2021/5/935中國衛通與IPSTARIPSTAR系統由中國衛通與泰國信衛星大眾有限公司合作推出

IPSTAR-1衛星可提供中國地區使用的總容量約12Gbps23個點波束覆蓋中東部地區1個成形波束覆蓋西部地區一個廣播波束重疊覆蓋中東部地區2021/5/936IPSTAR系統網絡結構2021/5/937IPSTAR系統概覽IPSTAR系統是一個完全基于IP技術的寬帶衛星通信廣播系統由IPSTAR-1衛星、業務關口站和小口徑天線地面終端組成拓撲結構：星型關口站工作于Ka頻段，端站工作于Ku頻段即關口站到終端的前向鏈路為Ka上行，Ku下行終端到關口站的返向鏈路為Ku上行，Ka下行

由IPSTAR-1衛星完成Ka-Ku頻段的交鏈端站與地面寬帶網絡以及相互之間的業務連接和交換由關口站完成

2021/5/938IPSTAR關口站的構成IPSTAR用戶終端天線射頻子系統IPSTARTOLL發射機&STAR接收機IPSTAR網絡管理系統本地內容服務器IPSTARTOLL&STAR接口XXIPSTARTCP加速器“NettGain”VoIP網關Internet骨干網IPSTAR關口站2021/5/939IPSTAR關口站IPSTAR關口站的主要功能：接入控制、授權、故障管理、配置管理、性能管理和計費數據采集；衛星及地面網絡資源管理；收集、存儲、統計和處理計費信息；為用戶終端提供基于IP的包交換；提供IPSTAR系統與地面網絡之間的接口服務于中國地區的關口站有三座，分別位于北京、上海和廣州，相互之間通過地面光纜相連接2021/5/940IPSTAR用戶終端（UT）IPSTAR用戶終端設備包括：

專業系列室外單元

(ODU):

室外單元系統為IPSTAR室內單元的使用作了特別的優化室內單元

(IDU):

高性能的

IPSTAR衛星Modem2021/5/941IPSTAR終端：專業系列

高性能的衛星終端：

下載速度最高達

4Mbps

上傳速度最高達

2Mbps

IP轉發，支持多PC環境

支持TCP加速，GRE

隧道協議

靈活的接口：

Ethernet10/100BaseT(RJ45) USB2.0

100-240V交流供電

-12V

直流供電(可選)

應用：

VoIP

視頻會議

熱點和WLAN

IP專網

IP2TV與微蜂窩結合，后果會如何？2021/5/942IPSTAR中國業務網絡組成2021/5/943IPSTAR系統的綜合優勢（一）系統得到最優化設計IPSTAR系統是由IPSTAR-1衛星、關口站和用戶終端有機結合的一個天地一體的全IP寬帶接入網絡。自IPSTAR項目之始，衛星載荷、關口站和用戶終端既是作為整個系統的子系統進行優化設計的，因此相互之間可以做到有機的結合和協調鏈路可靠性高IPSTAR系統采用了星上動態功率管理和動態帶寬管理等新技術，解決Ka和Ku波段衛星通信降雨衰耗大的問題，使IPSTAR系統的鏈路可靠性和傳輸性能得到了最大的保證系統安全性高IPSTAR系統采用Ka+Ku頻段空間交鏈技術和跳頻技術，可有效防止不法信號對衛星的干擾，較完全開放的傳統衛星有更高的安全性2021/5/944IPSTAR系統的綜合優勢（二）系統容量大I