發(fā)布時(shí)間：2022-04-25 05:02:25
開(kāi)篇：寫(xiě)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1篇衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
互補(bǔ)濾波器
陀螺和加速度計(jì)這兩種傳感器輸出特性不同：陀螺的高動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力強(qiáng)，但是受到漂移誤差的影響，低頻段表現(xiàn)欠佳；加速度計(jì)在靜止?fàn)顟B(tài)下準(zhǔn)確率高，而當(dāng)載體動(dòng)態(tài)特性較大時(shí)由于機(jī)動(dòng)加速的干擾導(dǎo)致測(cè)量誤差較大。因此需選取合適的姿態(tài)估計(jì)算法充分利用這兩種傳感器的優(yōu)點(diǎn)，融合出比單個(gè)傳感器更可靠、更準(zhǔn)確的姿態(tài)信息錯(cuò)誤！未找到引用源。。而互補(bǔ)濾波器正符合上述需求，以yθ表示加速度計(jì)估計(jì)姿態(tài)值，yω表示陀螺測(cè)量值，?θ表示濾波器估計(jì)姿態(tài)值，C(s)表示調(diào)節(jié)系數(shù)，則互補(bǔ)濾波器的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示將圖2的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化處理并加入坐標(biāo)變換模塊，可得到互補(bǔ)濾波器姿態(tài)估計(jì)算法：3軸陀螺輸出ω根據(jù)式（1）乘以C和采樣間隔ΔT，得到載體姿態(tài)角的變化量，將其與上一時(shí)刻估計(jì)姿態(tài)?k相加，即得到載體估計(jì)姿態(tài)1?k+。將加速度計(jì)估計(jì)姿態(tài)k減去?k得到姿態(tài)修正量Δ。修正量Δ一方面乘以比例調(diào)節(jié)系數(shù)Pk，對(duì)k+1進(jìn)行直接校正，另一方面通過(guò)?1C轉(zhuǎn)換至慣性系對(duì)陀螺的漂移存儲(chǔ)?kb進(jìn)行校正。姿態(tài)估計(jì)算法的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
加速度計(jì)輸出校正
載體在運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的機(jī)動(dòng)加速度，會(huì)在加速度計(jì)的輸出中與重力加速度一并表現(xiàn)出來(lái)。此時(shí)若仍用式（3）計(jì)算姿態(tài)角，得到的k會(huì)與實(shí)際姿態(tài)不符，這必然會(huì)導(dǎo)致姿態(tài)估計(jì)算法的精度變差。如果可以得到機(jī)動(dòng)加速度的估計(jì)值，用以校正加速度計(jì)輸出，就可以得到精確的k，進(jìn)而得到精確的估計(jì)姿態(tài)。
1機(jī)動(dòng)加速度補(bǔ)償
機(jī)動(dòng)加速度的補(bǔ)償關(guān)鍵在于線加速度和向心加速度的求解。單基線GPS的輸出信息中包含載體的速率信息，將載體速率進(jìn)行微分，就可以得到載體所受到的線加速度；利用載體速率信息和z軸陀螺輸出，可以對(duì)向心加速度進(jìn)行補(bǔ)償?？傻眯Ｕ蟮膞軸和y軸加速度：
2側(cè)滑角補(bǔ)償
式（6）是在假設(shè)GPS測(cè)得的航向vψ與載體的航向角ψ一致時(shí)得到的，而在實(shí)際的行車過(guò)程中，當(dāng)車體轉(zhuǎn)彎時(shí)，vψ與載體航向ψ之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)夾角，該夾角稱為側(cè)滑角(sideslip)sψ，若載體的速率為v，加速度為dv/dt，則側(cè)滑角sψ的示意圖如圖4所示。由于側(cè)滑角sψ的存在，使得線加速度和向心加速度在載體的x軸與y軸都有影響，這樣就導(dǎo)致利用式（6）進(jìn)行的補(bǔ)償在轉(zhuǎn)彎時(shí)并不準(zhǔn)確，因此應(yīng)在轉(zhuǎn)彎時(shí)加入側(cè)滑角補(bǔ)償。設(shè)sψ在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的變化率為d/dsψt，根據(jù)圖4可得加入側(cè)滑角補(bǔ)償?shù)募铀俣扔?jì)輸出校正表達(dá)式：
GPS遮擋問(wèn)題的解決
本文中所采用的單基線GPS需要兩個(gè)天線同時(shí)收到6顆以上相同衛(wèi)星的信號(hào)，才能得到滿足精度要求的載體航向。實(shí)際應(yīng)用中，載體路過(guò)橋梁、涵洞、隧道甚至樹(shù)林時(shí)，都有可能導(dǎo)致GPS信息嚴(yán)重衰減甚至完全消失。為了解決GPS遮擋的問(wèn)題提高算法適應(yīng)性，根據(jù)GPS收星情況對(duì)算法進(jìn)行了改進(jìn)：當(dāng)GPS收星數(shù)N≥6時(shí)，正常利用GPS信息對(duì)加速度計(jì)輸出進(jìn)行校正；當(dāng)GPS收星數(shù)N<6時(shí)，在算法中加入開(kāi)來(lái)降低載體機(jī)動(dòng)對(duì)姿態(tài)估計(jì)的影響，當(dāng)滿足開(kāi)關(guān)判斷準(zhǔn)則時(shí)，僅利用陀螺的信息對(duì)載體姿態(tài)進(jìn)行遞推，由于陀螺漂移誤差的變化很慢，在一定時(shí)間內(nèi)是可以保證估計(jì)精度的。利用上述方法，能夠使算法在GPS信息出現(xiàn)短暫遮擋時(shí)正常工作。
實(shí)驗(yàn)分析
本文選用星網(wǎng)宇達(dá)公司的微機(jī)械IMU產(chǎn)品XW-IMU5220，包含3個(gè)正交放置的陀螺以及3個(gè)加速度計(jì)，和單基線GPS產(chǎn)品XW-ADU3601。將型號(hào)為XW-ADU7612的AHRS(姿態(tài)精度滿足±0.2°)與IMU固聯(lián)并一同安裝在載體上，作為驗(yàn)證算法的基準(zhǔn)。安裝方法如圖5所示。傳感器直接估計(jì)出的姿態(tài)如圖7所示。從圖7中可見(jiàn)：陀螺估計(jì)的姿態(tài)會(huì)隨著漂移誤差的積累不斷偏離真實(shí)姿態(tài)，而加速度估計(jì)姿態(tài)一直存在干擾噪聲，并且一度出現(xiàn)近10°的誤差，這顯利用互補(bǔ)濾波器進(jìn)行姿態(tài)估計(jì)的結(jié)果如圖8所示。將圖8與圖7相比較可見(jiàn)，利用互補(bǔ)濾波器對(duì)姿態(tài)進(jìn)行估計(jì)可得到比兩種傳感器單獨(dú)估計(jì)都要好的精度，但是估計(jì)的效果仍然有較大誤差（約5°）。為了驗(yàn)證式（6）的補(bǔ)償效果以及第4節(jié)中的分析內(nèi)容，圖9所示為利用式（6）進(jìn)行補(bǔ)償后的姿態(tài)估計(jì)結(jié)果與側(cè)滑角。從圖9中可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)機(jī)動(dòng)加速度補(bǔ)償后，進(jìn)一步提高了姿態(tài)算法的估計(jì)精度，最大誤差已經(jīng)達(dá)到2°以內(nèi)，但是在載體有轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)時(shí)誤差有明顯的躍變。由于/2sψ<π，從式（7）可知xA對(duì)sψ是正相關(guān)關(guān)系，因而俯仰角對(duì)sψ是負(fù)相關(guān)關(guān)系。而yA與sψ的關(guān)系取決于sψ的大小、dv/dt以及vω的大小，這正與圖9中的關(guān)系圖相一致。在姿態(tài)估計(jì)算法中加入側(cè)滑角補(bǔ)償后的估計(jì)誤差如圖10所示。從圖10可見(jiàn)：通過(guò)加入側(cè)滑角補(bǔ)償，姿態(tài)估計(jì)算法不僅能夠消除載體加速運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)對(duì)估計(jì)的影響，還能去除側(cè)滑角的影響，使姿態(tài)估計(jì)誤差控制在±0.5°以內(nèi)，滿足“動(dòng)中通”的指向精度要求。為了驗(yàn)證LCAE算法在GPS信號(hào)出現(xiàn)短暫遮擋的情況下的效果，選取另一組單基線GPS不能全程鎖定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)路段包括高架橋遮擋和高層建筑物遮擋等情況。實(shí)驗(yàn)路況照片和單基線GPS收星數(shù)如圖11所示本文LCAE算法姿態(tài)角估計(jì)誤差和開(kāi)關(guān)卡爾曼方法的誤差比較如圖12所示。在圖12中：開(kāi)關(guān)卡爾曼方法俯仰角估計(jì)誤差均值為?0.22°，標(biāo)準(zhǔn)差為0.190，橫滾角估計(jì)誤差均值為?0.07°，標(biāo)準(zhǔn)差為0.303；本文LCAE算法俯仰角估計(jì)誤差均值為?0.05°，標(biāo)準(zhǔn)差為0.115，橫滾角估計(jì)誤差均值為?0.05°，標(biāo)準(zhǔn)差為0.136。在單基線GPS收星數(shù)較少的情況下，開(kāi)關(guān)卡爾曼算法最大誤差絕對(duì)值達(dá)到1.287°，而本文算法在單基線GPS收星數(shù)較少的情況下，能夠達(dá)到±1°的精度，仍然滿足動(dòng)中通的指向精度要求。
結(jié)論
本文提出了一個(gè)應(yīng)用單基線GPS/IMU的LCAE算法。該算法以互補(bǔ)濾波器為基本結(jié)構(gòu)，分別提取出陀螺的高頻測(cè)量信息和加速度計(jì)的低頻測(cè)量信息并重新組合。針對(duì)加速度計(jì)輸出受載體機(jī)動(dòng)加速度干擾的問(wèn)題，借助于單基線GPS的信息，通過(guò)機(jī)動(dòng)加速度補(bǔ)償和側(cè)滑角補(bǔ)償完成了對(duì)加速度計(jì)輸出的校正；針對(duì)校正過(guò)程容易GPS信號(hào)遮擋影響問(wèn)題，加入了判斷開(kāi)關(guān)提高了算法對(duì)GPS信號(hào)的適應(yīng)能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的LCAE算法能夠較好地去除載體運(yùn)動(dòng)對(duì)姿態(tài)估計(jì)的影響，使系統(tǒng)的精度保持在±0.5°以內(nèi)；在GPS信號(hào)不能完全鎖定的情況下，算法的估計(jì)精度優(yōu)于開(kāi)關(guān)卡爾曼方法，可達(dá)±1°，滿足了動(dòng)中通系統(tǒng)的指向精度要求。
作者：田方浩姚敏立周淑華伍宗偉單位：第二炮工程大學(xué)403教研室第二炮工程大學(xué)有線通信教研室
摘 要：分析了將移動(dòng)IP技術(shù)應(yīng)用于星座衛(wèi)星通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)及直接使用的缺陷，指出引入相關(guān)擴(kuò)展技術(shù)的必要性。然后對(duì)蜂窩IP技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，指出了將該技術(shù)應(yīng)運(yùn)到無(wú)星際鏈路的星座通信系統(tǒng)中的可行性。根據(jù)蜂窩IP的特點(diǎn)，采用以信關(guān)站為中心結(jié)點(diǎn)的方式對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，并對(duì)系統(tǒng)的切換、路由和位置管理進(jìn)行了分析。最后對(duì)使用了蜂窩IP的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：移動(dòng)IP;蜂窩IP;星座衛(wèi)星通信系統(tǒng);切換;路由;位置管理
移動(dòng)通信與Internet技術(shù)的融合催生了移動(dòng)IP技術(shù)的產(chǎn)生。移動(dòng)IP技術(shù)主要解決通信終端或節(jié)點(diǎn)移動(dòng)接入因特網(wǎng)的問(wèn)題，自其出現(xiàn)以來(lái)，就得到了迅速發(fā)展，并且引起了人們的普遍關(guān)注，目前已經(jīng)成為下一代基于全I(xiàn)P的移動(dòng)通信網(wǎng)的主要技術(shù)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的一部分，其采用IP技術(shù)與地面網(wǎng)絡(luò)的互連互通是大勢(shì)所趨，同時(shí)由于衛(wèi)星系統(tǒng)天然的用戶移動(dòng)性特點(diǎn)，應(yīng)用移動(dòng)IP技術(shù)也將是未來(lái)系統(tǒng)的重要選項(xiàng)[1]。
然而，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，由于衛(wèi)星一直處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其服務(wù)覆蓋區(qū)也一直處于變化當(dāng)中，因此，即使用戶處于靜止?fàn)顟B(tài)也面臨著頻繁的與衛(wèi)星的切換。基于上述原因，如果在系統(tǒng)中直接使用移動(dòng)IP協(xié)議則必然存在由于切換而帶來(lái)的頻繁的路由更新，從而導(dǎo)致路由信息占用大量系統(tǒng)帶寬資源，同時(shí)也加大了對(duì)衛(wèi)星星上處理能力的要求。此外，移動(dòng)IP的三角路由缺陷還可能導(dǎo)致系統(tǒng)時(shí)延的進(jìn)一步增加和信令開(kāi)銷的進(jìn)一步加大。因此，對(duì)移動(dòng)IP協(xié)議進(jìn)行適當(dāng)修改，增加對(duì)用戶微觀移動(dòng)性的考慮，如在系統(tǒng)中引入微移動(dòng)IP技術(shù)，可以更好地適應(yīng)衛(wèi)星系統(tǒng)特點(diǎn)。本文將討論把移動(dòng)IP的擴(kuò)展技術(shù)――蜂窩IP應(yīng)用到無(wú)星際鏈路星座衛(wèi)星通信系統(tǒng)的可行性以及相關(guān)性能分析。
1 蜂窩IP技術(shù)簡(jiǎn)介
蜂窩IP（Cellular IP）[2―4]是微移動(dòng)IP協(xié)議的一種，他支持尋呼、被動(dòng)連接和快速切換等業(yè)務(wù)。該協(xié)議將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個(gè)蜂窩，每個(gè)蜂窩含有數(shù)個(gè)基站但只存在一個(gè)網(wǎng)關(guān)。當(dāng)用戶在一個(gè)蜂窩內(nèi)移動(dòng)時(shí)，盡管他有可能在多個(gè)基站間切換，但只要他不移動(dòng)到另一個(gè)蜂窩中，就不需要向家（HA）發(fā)送注冊(cè)信息。在Cellular網(wǎng)絡(luò)中，基站周期性的發(fā)射信標(biāo)信號(hào)，移動(dòng)主機(jī)利用這些信標(biāo)信號(hào)來(lái)確定最近的基站。移動(dòng)用戶發(fā)出的所有分組，不根據(jù)目的IP地址進(jìn)行選路，而是從基站向網(wǎng)關(guān)以逐跳方式沿最短路徑轉(zhuǎn)發(fā)。移動(dòng)主機(jī)的上行分組觸發(fā)和更新著的多個(gè)映射構(gòu)成一個(gè)鏈，該鏈實(shí)際上構(gòu)成了用于轉(zhuǎn)發(fā)下行分組的反向路徑。當(dāng)移動(dòng)主機(jī)發(fā)生移動(dòng)時(shí)，映射構(gòu)成的鏈路通過(guò)更新映射關(guān)系來(lái)指向新的位置。
Cellular IP支持尋呼業(yè)務(wù)。當(dāng)移動(dòng)主機(jī)處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)必須逐個(gè)基站跟蹤其位置，以保證分組可以傳送到移動(dòng)主機(jī)。因此，移動(dòng)主機(jī)必須在每次切換后馬上通知網(wǎng)絡(luò)其新的位置，網(wǎng)絡(luò)必須保證其對(duì)移動(dòng)主機(jī)的精確位置跟蹤。然而在現(xiàn)實(shí)中，相當(dāng)多的用戶在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)是處于不工作狀態(tài)的，如果采用對(duì)活動(dòng)用戶的跟蹤方式，將勢(shì)必占用大量網(wǎng)絡(luò)資源，為此，蜂窩IP引入了尋呼功能。其優(yōu)秀構(gòu)造是在蜂窩節(jié)點(diǎn)引入兩套緩存機(jī)制即路由緩存和尋呼緩存，對(duì)活動(dòng)主機(jī)使用路由緩存，對(duì)空閑主機(jī)使用尋呼緩存。系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)劃分成不同的尋呼區(qū)域，每個(gè)尋呼區(qū)域由相當(dāng)數(shù)量的相鄰的小區(qū)組成（認(rèn)為每個(gè)小區(qū)有一個(gè)基站），并且有惟一的標(biāo)識(shí)。基站在周期性的發(fā)送的信標(biāo)信號(hào)中加入尋呼區(qū)域的標(biāo)識(shí)，以使移動(dòng)主機(jī)能夠確定自己移動(dòng)到哪個(gè)尋呼區(qū)域。Cellular IP網(wǎng)絡(luò)允許空閑主機(jī)在一個(gè)尋呼區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，并不需要在每個(gè)小區(qū)的邊界發(fā)送位置更新包。移動(dòng)用戶只需要在移動(dòng)到不同尋呼區(qū)時(shí)或者是在尋呼更新時(shí)刻到達(dá)時(shí)發(fā)送更新包。
處于空閑狀態(tài)的移動(dòng)用戶發(fā)送分組數(shù)據(jù)的過(guò)程與處于活動(dòng)狀態(tài)的用戶基本相同，分組沿最短路徑以逐跳方式路由到網(wǎng)關(guān)，以此觸發(fā)或更新映射鏈，同時(shí)該鏈也作為轉(zhuǎn)發(fā)下行分組的反向路徑。
移動(dòng)主機(jī)接收突發(fā)分組數(shù)據(jù)的過(guò)程稍顯復(fù)雜。當(dāng)IP包到達(dá)一個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，首先查尋該節(jié)點(diǎn)的路由緩存是否可用，如可用則向下轉(zhuǎn)發(fā)，一旦發(fā)現(xiàn)該節(jié)點(diǎn)不存在移動(dòng)用戶的路由信息或者路由信息已經(jīng)過(guò)時(shí)不可用，則使用尋呼緩存來(lái)路由該包。由于尋呼緩存并不在每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上都存在，如果該節(jié)點(diǎn)無(wú)尋呼緩存，則將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給所有的下行鄰居。如果數(shù)據(jù)包到達(dá)的節(jié)點(diǎn)的尋呼緩存中沒(méi)有到達(dá)目地節(jié)點(diǎn)的映射，則將該包丟棄。
2 應(yīng)用蜂窩IP技術(shù)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
蜂窩IP技術(shù)在星座衛(wèi)星通信系統(tǒng)中有天然的適應(yīng)性[5―7]。星座系統(tǒng)由數(shù)個(gè)衛(wèi)星對(duì)地面進(jìn)行不間斷覆蓋，每顆衛(wèi)星的覆蓋區(qū)即可以理解為一個(gè)蜂窩區(qū)域，整個(gè)地球即被分成數(shù)個(gè)蜂窩域。然而，若以一個(gè)衛(wèi)星覆蓋區(qū)作為一個(gè)蜂窩，由于衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，其地面覆蓋區(qū)也一直處于運(yùn)動(dòng)之中，此時(shí)必然引起頻繁的切換和較大的路由信令開(kāi)銷。又由于在不存在星際鏈路的衛(wèi)星系統(tǒng)中，任何用戶間（包括網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)外）的通信都需要地面信關(guān)站的轉(zhuǎn)發(fā)，因此，設(shè)定以一個(gè)地面信關(guān)站的實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)作為一個(gè)蜂窩。地面信關(guān)站的實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)即為在滿足最小仰角的情況下，該區(qū)域的任何點(diǎn)在任何時(shí)刻都與該信關(guān)站至少共視一顆衛(wèi)星。圖1仿真了最小仰角30°時(shí)北京信關(guān)站（經(jīng)度116.5°，緯度39.9°，圖中黑色五角星處）的實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)，圖2在圖1的基礎(chǔ)上增加了烏魯木齊信關(guān)站（經(jīng)度87.5°，緯度43.9°）的實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)。仿真使用的空間段為類Globalstar星座，共有48顆星分成8個(gè)軌道，每軌道6顆星呈Walker星座分布。為便于地面站觀測(cè)，將軌道高度設(shè)為1 414 km（周期為113 min，此時(shí)為回歸軌道）。同時(shí)為簡(jiǎn)化衛(wèi)星星體結(jié)構(gòu)，衛(wèi)星無(wú)星際鏈路，只是單純的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，為彎管式轉(zhuǎn)發(fā)器。
由圖2可知，在不同仰角的情況下，只要適當(dāng)設(shè)置關(guān)口站并通過(guò)地面網(wǎng)使各個(gè)關(guān)口站互連，就可實(shí)現(xiàn)全球的無(wú)縫覆蓋。在該系統(tǒng)中，以信關(guān)站實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)作為一個(gè)蜂窩，同時(shí)將信關(guān)站作為該蜂窩域的網(wǎng)關(guān)，他負(fù)責(zé)為整個(gè)域內(nèi)的移動(dòng)用戶提供登記、注冊(cè)、位置管理和資費(fèi)管理等服務(wù)。信關(guān)站也作為該區(qū)域內(nèi)的家（HA）或者外地（FA），用戶在本區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，即使在多顆衛(wèi)星間切換，也不需要向家（HA）登記，而一旦漫游到另一個(gè)信關(guān)站覆蓋區(qū)，則用戶通過(guò)衛(wèi)星將注冊(cè)信息發(fā)送到外區(qū)信關(guān)站（此時(shí)作為FA），外區(qū)信關(guān)站然后通過(guò)地面網(wǎng)絡(luò)向該用戶的家（HA）登記。根據(jù)Cellular IP分布式數(shù)據(jù)庫(kù)原理，系統(tǒng)各信關(guān)站分別存儲(chǔ)該域內(nèi)的用戶位置信息，并且要求其存在路由和尋呼兩套緩存機(jī)制。
在該系統(tǒng)中，衛(wèi)星只是發(fā)揮類似地面網(wǎng)基站的功能，他負(fù)責(zé)為覆蓋區(qū)內(nèi)的用戶提供無(wú)線接入服務(wù)。為了減少系統(tǒng)信令開(kāi)銷，衛(wèi)星雖然不具備星上處理能力，但仍然要求其帶有一定的緩存機(jī)制，即要求其存在路由緩存而不需要存在尋呼緩存。
整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，信關(guān)站與衛(wèi)星通過(guò)星地鏈路相連，而信關(guān)站之間則通過(guò)地面網(wǎng)絡(luò)互連。為了進(jìn)一步減小系統(tǒng)信令開(kāi)銷，根據(jù)Cellular IP的基本原理，對(duì)活動(dòng)主機(jī)要求逐個(gè)衛(wèi)星連續(xù)跟蹤，即一旦與衛(wèi)星切換，則立即通知該信關(guān)站，因此將一個(gè)信關(guān)站實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)作為對(duì)活動(dòng)主機(jī)的一個(gè)路由服務(wù)域，如圖3實(shí)線所示，所有信關(guān)站間都進(jìn)行路由緩存信息的交流。而對(duì)于空閑的移動(dòng)用戶，跟蹤粒度相對(duì)較松，根據(jù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)特點(diǎn)，可以適當(dāng)擴(kuò)大尋呼區(qū)域，即將幾個(gè)相鄰信關(guān)站實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)當(dāng)作一個(gè)尋呼區(qū)域，在實(shí)際操作中，可根據(jù)國(guó)界或地理區(qū)域的限制將數(shù)個(gè)信關(guān)站實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)作為一個(gè)尋呼區(qū)，并把其中一個(gè)信關(guān)站尋呼緩存當(dāng)作總尋呼路由緩存，而只把其他信關(guān)站的緩存作為分尋呼緩存，如圖3虛線所示，將三個(gè)信關(guān)站作為一個(gè)尋呼區(qū)域，尋呼緩存信息只在本尋呼區(qū)域內(nèi)的信關(guān)站間交流，具體工作過(guò)程將在下面說(shuō)明。
3 星座通信系統(tǒng)切換、位置管理和路由方案
3.1 切換管理
在該衛(wèi)星通信系統(tǒng)中有三種切換發(fā)生，分別是衛(wèi)星與地面信關(guān)站的切換、用戶與覆蓋衛(wèi)星的切換、用戶到不同信關(guān)站覆蓋區(qū)的切換。由圖1、圖2可知，在最小仰角為30°時(shí)，信關(guān)站實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)區(qū)域已相當(dāng)縮小，在考慮高速寬帶業(yè)務(wù)時(shí)，可能需要更高的仰角，因此其覆蓋區(qū)將進(jìn)一步變小，進(jìn)而導(dǎo)致移動(dòng)用戶（特別是對(duì)飛機(jī)等在大范圍移動(dòng)的用戶）在不同信關(guān)站間的切換將經(jīng)常發(fā)生。根據(jù)蜂窩IP的概念，這種切換實(shí)際上是在相鄰蜂窩小區(qū)間進(jìn)行，其切換準(zhǔn)則只需采用與地面移動(dòng)通信系統(tǒng)相類似的協(xié)議。對(duì)于衛(wèi)星與地面站的切換，由于地面信關(guān)站往往具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)處理和運(yùn)算能力，并且由于衛(wèi)星星歷在相當(dāng)精度內(nèi)具有可預(yù)測(cè)性，因此這種切換可以由地面站單向控制，具體采用何種切換準(zhǔn)則需要和用戶與衛(wèi)星間的切換準(zhǔn)則進(jìn)行綜合考慮。一旦切換發(fā)生后，信關(guān)站應(yīng)立即讓所屬衛(wèi)星停止發(fā)送含有以前的蜂窩區(qū)域標(biāo)識(shí)及尋呼區(qū)域標(biāo)識(shí)的信標(biāo)信號(hào)，轉(zhuǎn)而發(fā)送帶有新的標(biāo)識(shí)的信標(biāo)信號(hào)。
任一時(shí)刻用戶可能接收到屬于不同信關(guān)站的多個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信標(biāo)信號(hào)，由于蜂窩IP被動(dòng)連接和快速切換的要求，用戶首先要甄別自己在哪個(gè)信關(guān)站的實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)內(nèi)，此時(shí)用戶可根據(jù)最強(qiáng)最多的標(biāo)識(shí)信號(hào)自主判決。當(dāng)知道自己所屬位置區(qū)后，用戶根據(jù)信標(biāo)信號(hào)中的標(biāo)識(shí)信息，只對(duì)含有自己所屬信關(guān)站標(biāo)識(shí)信號(hào)的信標(biāo)信號(hào)進(jìn)行比較處理。考慮到移動(dòng)用戶機(jī)的體積、重量要求，其計(jì)算能力將受到限制，因此對(duì)于他采用簡(jiǎn)單的信號(hào)最強(qiáng)準(zhǔn)則進(jìn)行切換，即用戶一旦檢測(cè)到比當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)的信標(biāo)信號(hào)則馬上切換到該衛(wèi)星，上行分組從而通過(guò)該衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到信關(guān)站，衛(wèi)星及信關(guān)站在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中記錄或更新新的路由，同時(shí)將老路由刪除，并以此反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)下行分組。
3.2 位置管理與路由方案
使用蜂窩IP技術(shù)的星座衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其位置管理與路由方案與在地面系統(tǒng)中類似，也分為活動(dòng)和空閑兩種控制管理機(jī)制。在用戶活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，用戶發(fā)出的上行分組數(shù)據(jù)先通過(guò)衛(wèi)星路由到覆蓋區(qū)地面站，然后根據(jù)IP地址轉(zhuǎn)發(fā)至目的地，衛(wèi)星及地面信關(guān)站也據(jù)此分組保存用戶位置信息及路由信息，同時(shí)將其反向鏈路作為下行分組的轉(zhuǎn)發(fā)路徑；當(dāng)需要接收數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)包先發(fā)送到信關(guān)站，然后查詢本地路由緩存，若存在用戶路由信息，則向指定衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)，然后路由到用戶，若不存在，則丟棄該包。在用戶空閑狀態(tài)時(shí)，當(dāng)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，其上行分組通過(guò)信標(biāo)信號(hào)最強(qiáng)的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至覆蓋區(qū)信關(guān)站，此時(shí)，用戶路由及位置信息已經(jīng)更新（或者建立），用戶由空閑轉(zhuǎn)為活動(dòng)；當(dāng)有分組轉(zhuǎn)發(fā)至該用戶時(shí)，IP數(shù)據(jù)包先轉(zhuǎn)發(fā)至含有主尋呼緩存的信關(guān)站，查詢主尋呼緩存，根據(jù)查詢結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)分組，若屬于本信關(guān)站覆蓋區(qū)，則通過(guò)所屬衛(wèi)星廣播，用戶接收到分組后被激活，若不屬于本信關(guān)站覆蓋區(qū)，則向與其同屬一個(gè)尋呼域的含有分尋呼緩存的信關(guān)站轉(zhuǎn)發(fā)，用戶收到分組后也被激活。
用戶處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，每切換到一新的衛(wèi)星覆蓋區(qū)，則發(fā)送路由更新包；處于空閑狀態(tài)時(shí)，則只到尋呼超期時(shí)刻或漫游到另一尋呼區(qū)域時(shí)才發(fā)送尋呼更新包。衛(wèi)星及地面信關(guān)站的緩存均設(shè)定超期更新時(shí)間，一旦過(guò)時(shí)，則緩存就設(shè)定為不可用狀態(tài)。同時(shí)，為了貫徹尋呼區(qū)域的概念，屬于同一尋呼域的含有分尋呼緩存的信關(guān)站應(yīng)當(dāng)向含有主尋呼緩存的信關(guān)站交流信息。為了移動(dòng)用戶機(jī)的正常工作，衛(wèi)星周期性發(fā)送的信標(biāo)信號(hào)中除了應(yīng)包括信關(guān)站實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)位置信息，還應(yīng)該包含尋呼域信息。
4 性能分析
相對(duì)于普通的星座通信系統(tǒng)，引入IP概念后可以極大程度上滿足未來(lái)寬帶業(yè)務(wù)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展要求，也便于與下一代地面網(wǎng)的兼容，同時(shí)根據(jù)IP特點(diǎn)，通過(guò)適當(dāng)設(shè)置IP報(bào)頭，可以將系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)傳輸綜合考慮，簡(jiǎn)化現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用蜂窩IP技術(shù)相對(duì)于直接使用移動(dòng)IP技術(shù)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1) 以信關(guān)站實(shí)時(shí)覆蓋區(qū)來(lái)劃分和區(qū)別蜂窩，其蜂窩要比普通地面系統(tǒng)或者單顆衛(wèi)星覆蓋區(qū)大的多，因此可以減少用戶在不同蜂窩間切換的概率；
(2) Cellular IP支持尋呼業(yè)務(wù)，無(wú)論是從業(yè)務(wù)需求或是減少信令方面考慮，都是非常必要并且實(shí)用的；
(3) Cellular IP將大量的路由、查詢功能放到了地面信關(guān)站，在衛(wèi)星只是加上了簡(jiǎn)單的路由緩存機(jī)制，極大地簡(jiǎn)化了并且降低了對(duì)衛(wèi)星的要求，增加了系統(tǒng)的可靠性；
(4) 信關(guān)站覆蓋區(qū)和尋呼區(qū)域的概念，一定程度上可以以一國(guó)國(guó)土范圍為界，充分考慮到了各國(guó)的信息安全和主權(quán)，便于世界各國(guó)間的合作。
5 結(jié)語(yǔ)
微移動(dòng)IP協(xié)議在衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中有相當(dāng)大的應(yīng)用空間，本文只是從下一代網(wǎng)絡(luò)全I(xiàn)P的方向考慮，探討了將Cellular IP技術(shù)運(yùn)用到星座衛(wèi)星通信系統(tǒng)的可能性，并根據(jù)蜂窩IP的相關(guān)原理，對(duì)無(wú)星際鏈路的衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)的切換、路由和位置管理進(jìn)行了分析。蜂窩IP技術(shù)相對(duì)于純移動(dòng)IP技術(shù)，應(yīng)運(yùn)到衛(wèi)星通信系統(tǒng)中能極大的提高移動(dòng)性管理的效率、縮短時(shí)延，降低丟包率，但由于該技術(shù)是為地面網(wǎng)設(shè)計(jì)，對(duì)基站移動(dòng)的情況未作考慮，因此下一步還需要在系統(tǒng)的切換問(wèn)題上進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，同時(shí)對(duì)其他方面作一些定量分析，以確實(shí)該技術(shù)在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)用性，這是下一步的工作。
摘 要：由于雨衰是影響衛(wèi)星通信的重要因素,根據(jù)武警部隊(duì)衛(wèi)星通信網(wǎng)建設(shè)的需要,基于ITU-R制定的雨衰計(jì)算模型,選取6個(gè)典型城市進(jìn)行雨衰計(jì)算,得到雨衰對(duì)Ku波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)的影響,分析得出地星路徑仰角越小,海拔越低,降雨率越大,降雨造成的信號(hào)衰減越大。
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；Ku波段；雨致衰減；EIRP
1 引 言
武警衛(wèi)星通信網(wǎng)的建設(shè)是適應(yīng)新時(shí)期武警部隊(duì)信息化發(fā)展的需要,電波傳播研究表明,對(duì)于Ku波段的衛(wèi)星通信系統(tǒng),雨衰是影響通信質(zhì)量的重要因素。電波由于雨滴吸收和散射而產(chǎn)生衰減,就是降雨衰減,簡(jiǎn)稱雨衰。由圖1可以看出電波傳播所受的各種天氣的影響中,降雨衰減是最為重要的。
雨衰的大小與雨滴直徑和電磁波的波長(zhǎng)有關(guān),當(dāng)電磁波波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于雨滴的直徑時(shí),降雨衰減主要是雨滴的吸收衰減,散射衰減則發(fā)生在雨滴直徑較大或者波長(zhǎng)較短時(shí)。當(dāng)電磁波的波長(zhǎng)和雨滴直徑越接近時(shí)衰減越大,特別在10 GHz以上頻段,雨衰的影響會(huì)非常明顯,而且衰減值隨頻率和雨強(qiáng)的增加而增大。由于武警衛(wèi)星通信網(wǎng)所用頻率正是Ku波段,因此在通信鏈路的設(shè)計(jì)中必須考慮降雨對(duì)電波傳播的影響,由此來(lái)確定國(guó)內(nèi)各地球站的設(shè)備,即天線增義和系統(tǒng)功率。通信網(wǎng)的建設(shè)必須保證全國(guó)范圍內(nèi)的通信,由于我國(guó)幅員遼闊,地理面貌多種多樣,各地的降雨情況有很大的不同,這就要求在研究雨衰時(shí),必須針對(duì)不同地區(qū)的降雨情況進(jìn)行雨衰分析。
2 Ku波段地面-衛(wèi)星通信線路雨致衰減計(jì)算
根據(jù)武警部隊(duì)各總隊(duì)所在地區(qū)特點(diǎn),同時(shí)考慮我國(guó)的地理形式,選取6個(gè)典型城市進(jìn)行Ku波段的雨衰分析,分別為：海口、昆明、福州、北京、烏魯木齊、哈爾濱。這里計(jì)算衛(wèi)星鏈路上的雨衰采用ITU關(guān)于斜路徑降雨損耗的計(jì)算方法［1］。
3 武警衛(wèi)星通信系統(tǒng)雨致衰減分析
從以上的計(jì)算結(jié)果中看出雨致衰減受很多方面的影響,對(duì)于武警衛(wèi)星通信網(wǎng)的建設(shè),必須綜合考慮經(jīng)緯度,海拔,降雨率等各個(gè)方面的影響,由此可以得到不同地球站EIRP的變化和天線口徑的比較。其中:
下面給出在不考慮其他因素的影響時(shí),降雨率、海拔、仰角與雨衰值之間的關(guān)系圖,如圖2~圖4所示。
從計(jì)算結(jié)果和圖中可以看出對(duì)于Ku波段降雨率的影響是所有因素中最為重要的,我國(guó)的降雨率有明顯的地區(qū)分別,其中新疆,西藏,青海,甘肅等西北地區(qū)的降雨率,明顯低于海南,廣州,福建等東南沿海城市,這使得武警部隊(duì)在這些地區(qū)建站時(shí),天線的口徑可以根據(jù)降雨衰減適當(dāng)增大或減小。比如烏魯木齊的降雨率為5 mm/h,降雨衰減為0.46 dB,海口降雨率則為124 mm/h,降雨衰減為23.23 dB,所以為了克服雨衰,海口天線增益要增大,EIRP值與天線口徑要隨之增大很多,而烏魯木齊則基本不用考慮雨衰的影響。
雨致衰減也會(huì)由于海拔高度的不同而不同,例如福州和昆明兩地的仰角相差為2°,但是海拔高度卻相差1 800多米,因此造成的雨衰差值達(dá)到11.85 dB,海拔高度越高,雨衰越小。武警衛(wèi)星通信網(wǎng)建站時(shí),特別是設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)型的車載站,當(dāng)工作于山地,平原,盆地等具有不同海拔特性的地區(qū)時(shí),EIRP值的設(shè)計(jì)要足夠大,能較好的抵消雨衰的影響。站點(diǎn)的配置要既能滿足通信質(zhì)量的要求,又不會(huì)造成資源的浪費(fèi)。
除了以上兩點(diǎn)影響外,衛(wèi)星通信鏈路的雨衰還與地星路徑的仰角有關(guān),仰角不同,雨衰下的斜路徑長(zhǎng)度就會(huì)不同,使得電波所受到的雨致衰減存在差別,仰角越大,路徑越短,雨衰值越小。武警衛(wèi)星通信網(wǎng)各總隊(duì)通信站最大仰角差位于海口和哈爾濱之間,為31.8°,當(dāng)兩站取相同降雨率(50 mm/h)和海拔高度(112.5 m)時(shí),海口的衰減值為7.59 dB,低于哈爾濱3.5 dB。但是由于?？诘慕涤曷适枪枮I的兩倍多,使得海口的實(shí)際雨衰高于哈爾濱12.14 dB。
4 結(jié) 語(yǔ)
本文根據(jù)ITU-T規(guī)定的降雨衰減計(jì)算模型,選取“鑫諾一號(hào)”衛(wèi)星(110.5),采用線極化方式,針對(duì)武警衛(wèi)星通信網(wǎng)所用Ku波段,計(jì)算了6個(gè)典型城市的降雨衰減,得到雨衰對(duì)Ku波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)的影響,分析了影響雨衰的主要因素,分別給出了地星路徑仰角,降雨率,海拔與雨衰之間的關(guān)系圖,分析得出地星路徑仰角越小,海拔越低,降雨率越大,則降雨衰減越大,對(duì)于我國(guó)的Ku波段武警衛(wèi)星通信系統(tǒng),如何采取必要措施,減少降雨衰減對(duì)通信的影響,使得地面站的配置更加合理,既能滿足通信質(zhì)量的要求,又盡可能的節(jié)省資金,將是對(duì)國(guó)家和武警部隊(duì)都有著重要意義的問(wèn)題,值得我們進(jìn)一步深入研究。
作者簡(jiǎn)介
周艷秋 女,1984年出生,碩士研究生。研究方向?yàn)槲⒉夹g(shù)與天線。
賈 方 男,1984年出生,碩士研究生。研究方向?yàn)闊o(wú)線數(shù)據(jù)通信。
李 萍 女,1957年出生,教授,研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)槲⒉夹g(shù)與天線等。
【摘要】文章主要研究了低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的切換方案。本文從低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的信關(guān)站內(nèi)用戶切換及跨信關(guān)站用戶切換兩方面出發(fā)，對(duì)通信系統(tǒng)切換方案設(shè)置、格式內(nèi)容等進(jìn)行探究，深入挖掘了通信系統(tǒng)切換的方案內(nèi)容。與此同時(shí)，本文還對(duì)切換目標(biāo)衛(wèi)星的選擇策略進(jìn)行分析，全面研究了切換選擇策略對(duì)系統(tǒng)性能的影響。文章對(duì)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展具有一定的貢獻(xiàn)性作用。
【關(guān)鍵詞】低軌衛(wèi)星;通信系統(tǒng);切換方案
1.低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)信關(guān)站內(nèi)用戶切換
低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)信關(guān)站內(nèi)用戶切換過(guò)程主要為：移動(dòng)用戶接收系統(tǒng)信號(hào)-判斷信號(hào)內(nèi)容并 發(fā)出需求報(bào)告-依照優(yōu)先級(jí)對(duì)切換需求報(bào)告進(jìn)行排序，執(zhí)行切換過(guò)程-將消息給予目的衛(wèi)星，實(shí)施無(wú)線資源分配-確定無(wú)線資源內(nèi)容，將消息傳回信關(guān)站-信關(guān)站接收應(yīng)答，向用戶發(fā)送切換信息-用戶接收信息實(shí)施切換，目的衛(wèi)星檢測(cè)切換是否正確-驗(yàn)證用戶消息正確，切換完成，釋放無(wú)線資源，清除命令，其具體流程見(jiàn)圖1。
圖1 低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)信關(guān)站內(nèi)用戶切換流程圖
該流程中信關(guān)站及衛(wèi)星之間的切換基本信息格式為：TYPE（取值為MM-H）、HO-num（取值為1）、User-id（取值為用戶id）、SRC-Sat（取值為衛(wèi)星A id）、DST-Sat（取值為衛(wèi)星B id）、MSC（取值為信關(guān)站id）長(zhǎng)度8bit，Sub-TYPE（取值為HANDOVER-REQUIRED）長(zhǎng)度16bit。信息報(bào)告過(guò)程中當(dāng)SRC-Sat與DST-Sat值相同時(shí)系統(tǒng)信關(guān)站內(nèi)同一衛(wèi)星波束見(jiàn)間發(fā)生切換。系統(tǒng)各項(xiàng)信息格式在該格式上依照具體環(huán)境適當(dāng)調(diào)整，其具體格式內(nèi)容基本相同，切換完成后進(jìn)行信息清除。
低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)切換過(guò)程中一旦發(fā)生信號(hào)異常，系統(tǒng)非常容易出現(xiàn)切換問(wèn)題，造成切換終止，如信關(guān)站發(fā)送的切換需求應(yīng)答信號(hào)（HANDOVER-REQUIRED-ACK）接收異常、信關(guān)站無(wú)法接收到系統(tǒng)接收到拒絕信號(hào)（HANDOVER-REQUIRED-REJECT）等。出現(xiàn)上述異常問(wèn)題后信關(guān)站常通過(guò)自身需求適時(shí)選取對(duì)應(yīng)執(zhí)行方案，其具體包括：
（1）重新進(jìn)行切換，執(zhí)行切換過(guò)程;
（2）從切換需求報(bào)告（HANDOVER-REQUIRED）出發(fā)重新選取目的衛(wèi)星，選取對(duì)應(yīng)目的衛(wèi)星體系重建切換，執(zhí)行切換過(guò)程;
（3）等待信關(guān)站發(fā)送下一切換需求報(bào)告（HANDOVER-REQUIRED）。
2.低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)跨信關(guān)站用戶切換
低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)跨信關(guān)站切換與其他切換之間存在本質(zhì)上的差異，其信息內(nèi)容可以在兩個(gè)信關(guān)站之間交互，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)應(yīng)用。跨信關(guān)站切換過(guò)程主要為：移動(dòng)用戶接收信號(hào)-從衛(wèi)星A向其他衛(wèi)星發(fā)送切換需求報(bào)告-依照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，發(fā)送切換請(qǐng)求MAP信息-信關(guān)站B接收信息，形成切換請(qǐng)求消息-目的衛(wèi)星接收確認(rèn)消息，分配無(wú)線資源-移動(dòng)用戶接收切換命令，訪問(wèn)無(wú)線資源-結(jié)束切換，清除命令，其具體切換見(jiàn)圖2。
圖2 低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)跨信關(guān)站用戶切換流程圖
該系統(tǒng)基本切換信息格式與信關(guān)站內(nèi)部信息格式基本一致，其HO-num取值轉(zhuǎn)變?yōu)?，增加DST-MSC（取值為信關(guān)站B id）和，長(zhǎng)度為8bit，其他基本無(wú)變化。移動(dòng)用戶呼叫結(jié)束前，信關(guān)站A一直保持著呼叫控制狀態(tài)，在呼叫完成后需要對(duì)各項(xiàng)信息內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)清除，否者系統(tǒng)正常切換將受到影響。
低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)跨信關(guān)站用戶切換過(guò)程中當(dāng)信關(guān)站切換發(fā)生異常、信關(guān)站向外發(fā)射信號(hào)發(fā)生異常、移動(dòng)用戶切換出現(xiàn)異常等均可以造成跨信關(guān)站用戶切換出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致執(zhí)行過(guò)程出現(xiàn)障礙。在上述異常狀況下信關(guān)站A可以依照具體環(huán)境選取對(duì)應(yīng)執(zhí)行方案，其具體包括：
（1）進(jìn)行衛(wèi)星B切換，重新執(zhí)行切換過(guò)程;
（2）從切換需求報(bào)告（HANDOVER-REQUIRED）出發(fā)重新選取目的衛(wèi)星，選取對(duì)應(yīng)目的衛(wèi)星體系重建切換，執(zhí)行切換過(guò)程;
（3）等待衛(wèi)星A發(fā)送下一切換需求報(bào)告（HANDOVER-REQUIRED）。
3.低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的切換選擇分析
在對(duì)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的切換進(jìn)行選擇的過(guò)程中要把握好系統(tǒng)切換性能，要依照最終性能選取合理切換方式，從而保證切換效益的最大化。當(dāng)前衛(wèi)星準(zhǔn)則較為簡(jiǎn)單，在切換選取的過(guò)程中沒(méi)有對(duì)無(wú)線信號(hào)傳播條件進(jìn)行全方面考慮，整體切換效果并不顯著。本次研究過(guò)程中對(duì)無(wú)線信號(hào)傳播條件進(jìn)行分析，依照用戶端及地球信關(guān)站之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行方案調(diào)整，有效提升了系統(tǒng)選取效益。
本次研究中的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)切換主要通過(guò)衛(wèi)星波束的高速移動(dòng)完成，移動(dòng)狀況相對(duì)簡(jiǎn)單。在方案選取過(guò)程中要把握好該特性對(duì)方案信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整，形成對(duì)應(yīng)目標(biāo)衛(wèi)星選取策略，確保用戶能夠接收到最優(yōu)的衛(wèi)星信號(hào)信息。除此之外，信號(hào)準(zhǔn)則內(nèi)容也是影響低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的切換的關(guān)鍵。當(dāng)在最強(qiáng)信號(hào)準(zhǔn)則下，用戶自身高速移動(dòng)會(huì)受到一定影響，切換次數(shù)將上升，因此，選取時(shí)要把握好方案切換狀況，依照該指標(biāo)選取對(duì)應(yīng)目標(biāo)衛(wèi)星，通過(guò)該選取方式降低系統(tǒng)切換次數(shù)，從本質(zhì)上提升低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的切換效益。
4.總結(jié)
低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的切換直接影響著移動(dòng)終端之間的無(wú)線通訊質(zhì)量，對(duì)人們生活水平的提升具有至關(guān)重要的作用。該切換可以通過(guò)調(diào)整信關(guān)站、衛(wèi)星及接入點(diǎn)之間的關(guān)系形成最優(yōu)信號(hào)轉(zhuǎn)換通道，從本質(zhì)上提升了衛(wèi)星服務(wù)效益。在今后研究過(guò)程中研究人員要拓展低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)信關(guān)站內(nèi)、跨信關(guān)站切換內(nèi)容，要對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分挖掘，從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信研究效益的全面提升。
【摘要】 近些年，隨著防空防災(zāi)系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，人防應(yīng)急通信系統(tǒng)逐漸引起了國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者們的重視，它在各大領(lǐng)域中的地位也有了顯著的提高。為了在各類人防應(yīng)急事件時(shí)能更好的進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一調(diào)度，對(duì)人身安全和公共或私有財(cái)產(chǎn)安全進(jìn)行更好的保護(hù)，各國(guó)都相繼建立了自己的人防應(yīng)急系統(tǒng)。本文主要針對(duì)人防應(yīng)急通信統(tǒng)中衛(wèi)星通信的應(yīng)用進(jìn)行了較為全面的分析，并且針對(duì)人防應(yīng)急通信中衛(wèi)星通信系統(tǒng)的使用應(yīng)注意的問(wèn)題，進(jìn)行了相應(yīng)的闡述。
【關(guān)鍵字】 星通信系統(tǒng) 人防應(yīng)急通信 應(yīng)用
引言：衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有覆蓋面廣、長(zhǎng)距離通信、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，衛(wèi)星通信不會(huì)輕易被地面的復(fù)雜通信狀況所干擾；通信系統(tǒng)相較于其他通信系統(tǒng)而言更加靈活，局限性較?。徊⑶倚l(wèi)星通信具有寬頻帶，大容量等優(yōu)勢(shì)，所以在人防應(yīng)急系統(tǒng)中較為常見(jiàn)[1]。
一、人防應(yīng)急通信
人防應(yīng)急通信就是在發(fā)生自然災(zāi)害或人為突發(fā)狀況，如火災(zāi)、洪澇災(zāi)害、大面積塌方、戰(zhàn)爭(zhēng)等情況時(shí)，利用不同的通信手段，建立合理的緊急救援通信網(wǎng)絡(luò)，以確保救助、救援工作能夠順利及時(shí)的開(kāi)展。人防應(yīng)急系統(tǒng)是一種多通信手段并存的興新技術(shù)，還涉及很多人員分配，技術(shù)配合等問(wèn)題。與此同時(shí)，由于應(yīng)急通信系統(tǒng)所處的環(huán)境的不確定性，救援隊(duì)時(shí)常對(duì)人防應(yīng)急通新系統(tǒng)提出很多特殊的要求，以便在技術(shù)層面對(duì)通信系統(tǒng)提供更多的保障。人防應(yīng)急通信系統(tǒng)示意圖如下所示[2]。
二、衛(wèi)星通信系統(tǒng)介紹
1、衛(wèi)星地面站。在進(jìn)行高空衛(wèi)星通信的同時(shí)，人防應(yīng)急通信系統(tǒng)可以在地面布置衛(wèi)星地面站，如短波電臺(tái)等，衛(wèi)星地面站可以用于各種自然災(zāi)害、戰(zhàn)爭(zhēng)破壞下不同地形地勢(shì)中救災(zāi)的指令轉(zhuǎn)達(dá)、資源分配和調(diào)度等使用，同時(shí)也可以應(yīng)用到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)中，如民眾通信。這種通信系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可移動(dòng)性，實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)，但是系統(tǒng)的安裝成本較高，并且一旦部署完畢很難拆除更改，所以具有一定的局限性。
2、衛(wèi)星電話。衛(wèi)星電話是一種較為穩(wěn)定的人防應(yīng)急系統(tǒng)中常用的通信手段，它具有一定的穩(wěn)定性，靈活性，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的指令傳達(dá)，但是存在終端設(shè)備限制等問(wèn)題，無(wú)法大面積使用。
3、其他設(shè)備。較為常見(jiàn)的人防應(yīng)急通信系統(tǒng)設(shè)備還有地面通信應(yīng)急車、衛(wèi)星通信便攜站等，這些設(shè)備在一定程度上確保了人防應(yīng)急通新系y的完備性、可操作性、可靠性、機(jī)動(dòng)性[3]。
三、衛(wèi)星通信系統(tǒng)在人防應(yīng)急通信中的應(yīng)用
在人防應(yīng)急通信系統(tǒng)中對(duì)衛(wèi)星通信就提出了如下要求：靈活性、穩(wěn)定性、大容量，高速率傳輸?shù)?。一般的傳輸速率要求為?Mbps-24Mbps，圖像分辨率一般要求為352×288以上。衛(wèi)星通信系統(tǒng)也應(yīng)具備“總體部署、統(tǒng)一協(xié)調(diào)、應(yīng)急通信為主、各個(gè)通信技術(shù)并存”的理念。
1、 在軍事突發(fā)事件中的應(yīng)用。在軍事突發(fā)狀況下，主要的技術(shù)局限性體現(xiàn)在戰(zhàn)地的危險(xiǎn)性、破壞性、反偵察性等。在這類人防應(yīng)急狀況下對(duì)衛(wèi)星通信的要求較高，首先衛(wèi)星通信應(yīng)具有較好的隱身性能，這就對(duì)衛(wèi)星的性能指標(biāo)，如方向圖、增益等提出了較高的要求。此時(shí)可利用無(wú)人機(jī)、直升機(jī)等平臺(tái)進(jìn)行衛(wèi)星通信系統(tǒng)的搭建。其次該系統(tǒng)需要具備較強(qiáng)的靈活性，可靠性等，可利用裝甲車這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行戰(zhàn)地部署。
2、在公共安全突發(fā)事件中的應(yīng)用。在一些地質(zhì)災(zāi)害中，由于這些自然災(zāi)害的突發(fā)性、不確定性，對(duì)此類人防應(yīng)急狀況，通信系統(tǒng)就提出了靈活性、機(jī)動(dòng)性等要求。此類災(zāi)害是突然發(fā)生的，而且災(zāi)害的類型無(wú)法預(yù)知，所以針對(duì)此類災(zāi)害建立的系統(tǒng)可以進(jìn)行底層基礎(chǔ)設(shè)施的搭建，并提供較多的兼容性接口，以便能夠?qū)崟r(shí)適應(yīng)各種新型技術(shù)手段，以及各種類型的突發(fā)狀況。
四、在人防應(yīng)急通信中使用衛(wèi)星通信系統(tǒng)中應(yīng)注意的問(wèn)題
因?yàn)閷?duì)人防應(yīng)急通信系統(tǒng)有較高的要求，所以本文選取了衛(wèi)星通信的技術(shù)手段，但是衛(wèi)星通信對(duì)環(huán)境要求以及經(jīng)濟(jì)要求較高，所以在建立衛(wèi)星通信系統(tǒng)時(shí)要注意相應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性，兼容性等，又來(lái)避免不必要的拆除和修改，以更好的適應(yīng)各種環(huán)境、各個(gè)時(shí)期的不同技術(shù)要求。
五、結(jié)論
衛(wèi)星通信具有實(shí)時(shí)性、遠(yuǎn)距離性、寬頻帶等優(yōu)點(diǎn)，所以衛(wèi)星通信系統(tǒng)在人防應(yīng)急通信系統(tǒng)中有較為廣泛的應(yīng)用。
摘 要：小衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有研發(fā)費(fèi)用少，重量輕，性能穩(wěn)定，信號(hào)覆蓋范圍廣以及不受地域條件限制等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)Ξ?dāng)前大型同步軌道的衛(wèi)星通信進(jìn)行補(bǔ)充作用，在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)也受到了眾多研究機(jī)構(gòu)的重視，因此對(duì)小衛(wèi)星通信系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行研究同時(shí)具有實(shí)踐意義和理論意義。
關(guān)鍵詞：小衛(wèi)星；通信系統(tǒng)；作用；研究；意義
衛(wèi)星通信技術(shù)在軍事、政治、工業(yè)、生活等方面均具發(fā)揮著重要作用，而相比之下，小衛(wèi)星則更具有大型同步衛(wèi)星所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的眾多優(yōu)勢(shì)而受到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的重視，同時(shí)，衛(wèi)星向小型化趨勢(shì)發(fā)展也是全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向。我國(guó)從21世紀(jì)初期開(kāi)始著手小衛(wèi)星的相關(guān)研制和發(fā)射工作。
1 小衛(wèi)星的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
第一，荷載較少小衛(wèi)星在每次的任務(wù)中一般僅需要裝載一種特殊設(shè)備，進(jìn)而很好地避免了大型衛(wèi)星中出現(xiàn)的荷載間復(fù)雜配比問(wèn)題。
第二，研制時(shí)間短、費(fèi)用低小衛(wèi)星的研制一般只需經(jīng)過(guò)一到兩年，同時(shí)相關(guān)的研究經(jīng)費(fèi)也相比大型衛(wèi)星明顯降低，因此更具有經(jīng)濟(jì)性，更體現(xiàn)其實(shí)踐意義。
第三，重量輕小衛(wèi)星的重量一般較小，就當(dāng)前國(guó)際情況來(lái)看，最微型的小衛(wèi)星的質(zhì)量?jī)H有幾百克，體積也很小，因此功能密度大，模塊可多次利用。
第四，信號(hào)覆蓋范圍廣，由于小衛(wèi)星具有較強(qiáng)的組網(wǎng)能力，因此能夠形成精度較高，功能強(qiáng)大而且信號(hào)覆蓋范圍廣的星座系統(tǒng)，進(jìn)而易于補(bǔ)網(wǎng)和星座功能穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。
第五，減緩頻率壓力小衛(wèi)星的星座中包括多顆衛(wèi)星，可以頻率復(fù)用，因此具有減小空間任務(wù)所具有的頻率壓力。
2 小衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要技術(shù)簡(jiǎn)介
衛(wèi)星在通信中起著中轉(zhuǎn)作用，即將地球站傳送來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)變頻和放大轉(zhuǎn)送到另一端的地球站，地球站是衛(wèi)星與地面信息系統(tǒng)的鏈接點(diǎn)，用戶通過(guò)地球站途徑進(jìn)入衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，形成鏈接的電路信號(hào)鏈；為了確保系統(tǒng)的運(yùn)行正常，衛(wèi)星通信系統(tǒng)必須和地面的監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)想鏈接，測(cè)控系統(tǒng)能夠?qū)νㄐ判l(wèi)星運(yùn)行的軌道進(jìn)行檢測(cè)和控制，以保證地面檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)πl(wèi)星所傳送的通信信息進(jìn)行有效的監(jiān)控，保證系統(tǒng)安全與穩(wěn)定的運(yùn)行。小衛(wèi)星通信的關(guān)鍵技術(shù)主要有通信系統(tǒng)的鏈路預(yù)算以及接收機(jī)參數(shù)估計(jì)技術(shù)和同步技術(shù)等，其中鏈路預(yù)算技術(shù)是設(shè)計(jì)小衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要計(jì)算方法和參考依據(jù)，精確的鏈路預(yù)算能夠確保通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。近年來(lái)，通信系統(tǒng)接收技術(shù)和相應(yīng)的算法逐漸由信號(hào)模擬技術(shù)向數(shù)字化轉(zhuǎn)變；由于衛(wèi)星通信整體碼速率有所提升因此對(duì)接收機(jī)的信息處理速度以及算法的復(fù)雜度、同步速度和穩(wěn)定性也提出了更高的要求；信息傳輸量的大幅增加使得遙測(cè)領(lǐng)域中逐漸采用比特傳輸速率更高的調(diào)制方式；由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)在數(shù)字通信過(guò)程中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的晶振不同，以及移動(dòng)平臺(tái)引起的多普勒效應(yīng)，造成發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之問(wèn)會(huì)產(chǎn)生相位和頻率的偏移，這種多普勒頻移一般較高，即便在頻偏較大時(shí)，接受同步技術(shù)也應(yīng)能夠正常工作，即捕獲帶寬較大。
3 小衛(wèi)星通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介
3.1 鏈路預(yù)算技術(shù)
鏈路預(yù)算，即對(duì)一通信系統(tǒng)中發(fā)射設(shè)備，傳送信道以及接收設(shè)備的通信鏈路的變化情況進(jìn)行的全面核算，是對(duì)小衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)，具體而言是從發(fā)射端的信源起始，通過(guò)編碼、調(diào)制、變頻等多項(xiàng)操作，將信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射出去，再由信道進(jìn)行傳輸，最后到達(dá)接收天線處由接收機(jī)進(jìn)行信息處理，解調(diào)所需信息。其重要性在于：
第一，可確定系統(tǒng)工作是否滿足系統(tǒng)實(shí)際需要。
第二，通過(guò)計(jì)算鏈路余量檢查系統(tǒng)能否滿足設(shè)計(jì)要求。
第三，驗(yàn)證在部分設(shè)備具有硬件限制的情況下鏈路其他部分能否進(jìn)行彌補(bǔ)。對(duì)于模擬電路來(lái)說(shuō)，該性能指標(biāo)是基帶信道的信噪比；對(duì)于數(shù)字電路來(lái)說(shuō)，其性能指標(biāo)是基帶信道上測(cè)得的誤碼率；衛(wèi)星鏈路分為兩種信號(hào)路徑：由地面站到衛(wèi)星的上行鏈路和從衛(wèi)星到地面站的下行鏈路，其中上行鏈路的信號(hào)發(fā)射過(guò)程包括編碼調(diào)頻上變頻放大功率等操作，信號(hào)從天線傳送到小衛(wèi)星的接收端，而下行鏈路則包括低噪聲放大下變頻解調(diào)解碼等操作，是地面站對(duì)接收信號(hào)的處理操作。與通信系統(tǒng)鏈路預(yù)算有關(guān)的數(shù)據(jù)因素有天線特性，傳輸距離最大值，信號(hào)發(fā)射/接受功率，熱噪聲，信噪比以及接收系統(tǒng)的質(zhì)量。
3.2 同步算法
無(wú)論是接受哪種形式的調(diào)制信號(hào)，接收機(jī)同發(fā)射機(jī)都必須保持同步，對(duì)于數(shù)字調(diào)頻技術(shù)而言，有載波同步和碼元同步兩種基本同步模式，前者是對(duì)載波頻率以及相位進(jìn)行估計(jì)，后者則是對(duì)定時(shí)抽樣時(shí)鐘進(jìn)行估計(jì)。由于發(fā)射信號(hào)在衛(wèi)星通信的傳輸過(guò)程中必然存在一定延遲，因此產(chǎn)生了載波相位的偏移，同時(shí)由于其在傳播過(guò)程中受到噪聲干擾和多普勒效應(yīng)影響，還會(huì)產(chǎn)生頻率偏移，因此同步技術(shù)是數(shù)字通信中的關(guān)鍵技術(shù)，研究調(diào)制信號(hào)的載波同步和碼元同步技術(shù)能夠保障衛(wèi)星通信系統(tǒng)可靠、有效、快速的運(yùn)行。由于載波同步算法利用的是判決反饋環(huán)路的模型，是在時(shí)鐘已同步的基礎(chǔ)之上才能進(jìn)行，因此載波同步應(yīng)位于碼元同步滯后才可工作。以先碼元同步再載波同步的模式為例，模擬信號(hào)被天線接收后，由ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再將頻帶信號(hào)通過(guò)下變頻轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶐盘?hào)，之后通過(guò)碼元同步和載波同步對(duì)有載波偏差以及時(shí)鐘偏差的信號(hào)進(jìn)行估計(jì)，最后解調(diào)輸出，碼元同步位于載波同步前，以碼元時(shí)間為基本數(shù)據(jù)處理周期，對(duì)相關(guān)硬件的要求較低，同步性能較好。
3.3 型號(hào)參數(shù)
估計(jì)衛(wèi)星通信信號(hào)的參數(shù)估計(jì)是重要的非合作通信接收技術(shù)，因?yàn)閷?duì)信號(hào)的頻率和調(diào)制方法等重要數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和估測(cè)是保證解調(diào)準(zhǔn)確和達(dá)到監(jiān)視、截獲信息的目的的重要方法，以便為偵察系統(tǒng)的工作打好基礎(chǔ)。小衛(wèi)星通信系統(tǒng)的常用解調(diào)方式有BPSK解調(diào)、QPSK解調(diào)、CPM解調(diào)、SOQPSK解調(diào)等。一般情況下，欲通過(guò)衛(wèi)星通信捕捉信號(hào)，接收系統(tǒng)的帶寬需遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬，應(yīng)使用寬帶接收機(jī)。
4 結(jié)語(yǔ)
小衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有的多重優(yōu)勢(shì)使其在當(dāng)今世界范圍內(nèi)的衛(wèi)星通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，吸引了眾多研究學(xué)者，本文針對(duì)其中的幾項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單說(shuō)明。衛(wèi)星通信的作用范圍廣，涉及的技術(shù)種類眾多而且較為復(fù)雜，需要我們不斷進(jìn)行深入研究和實(shí)踐，進(jìn)而推進(jìn)衛(wèi)星通信向小型化方向發(fā)展。
作者簡(jiǎn)介：王富德（1994―），男，遼寧鞍山人，沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)生。
沈叢ǎ1995―），男，江蘇張家港人，沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)生。
姚佩航（1997―），男，遼寧大連人，沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)生。
摘 要
由于MF-TDMA（多頻時(shí)多分址）技術(shù)在支持綜合業(yè)務(wù)的傳輸方面以及衛(wèi)星通信靈活組網(wǎng)方面都有一個(gè)比較明顯的優(yōu)勢(shì)，適合大多數(shù)不同規(guī)模的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。但是，多頻時(shí)多分址技術(shù)也有其自身的局限性，工作模式屬于突發(fā)模式，在資源的分配方面也存在一定的滯后性，因此在實(shí)際的工作應(yīng)用過(guò)程中，必須對(duì)其網(wǎng)絡(luò)工作的方式和系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行一個(gè)合理的設(shè)計(jì)，以提高多頻時(shí)多分址衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用效率。本文主要就MF-TDMA的工作模式進(jìn)行了分析，并對(duì)其參數(shù)的選擇進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】MF-TDMA 衛(wèi)星通信 技術(shù)體制 分析研究
MF-TDMA技術(shù)是由90年代的單載波TDMA技術(shù)的基礎(chǔ)上又經(jīng)過(guò)一些列的發(fā)展革新而來(lái)的一種新型的寬帶VSAT網(wǎng)，它對(duì)FDMA和TDMA進(jìn)行了一個(gè)整合，吸取了兩者的優(yōu)點(diǎn)，并且借鑒了FDMA的設(shè)計(jì)理念，將TDMA技術(shù)體制進(jìn)行了一個(gè)改善，解決了其龐大的缺點(diǎn)，讓用戶們的使用更加方便。系統(tǒng)的擴(kuò)展能力很強(qiáng)，可以根據(jù)實(shí)際情況以及實(shí)際客戶的需求自動(dòng)的增加載波寬帶和載波的數(shù)量，網(wǎng)絡(luò)管理也可以對(duì)衛(wèi)星的實(shí)時(shí)資源有一個(gè)動(dòng)態(tài)的分配，提高IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)資源的利用效率。
1 FMT調(diào)制解調(diào)技術(shù)
濾波多音調(diào)制技術(shù)也就是FMT調(diào)制解調(diào)技術(shù)，顧名思義它是一種多載波的傳輸技術(shù)，實(shí)際上它是與正交頻分復(fù)用系統(tǒng)類似的多載波傳輸技術(shù)，其的基本原理就是發(fā)送端低通濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)子信道的頻帶進(jìn)行一個(gè)嚴(yán)格的限制而達(dá)到的多載波的調(diào)制技術(shù)，其使用的低通濾波器必須是嚴(yán)格帶限的。FMT與OFDM都是多載波的正交調(diào)制技術(shù)，但是二者還有所區(qū)別，OFDM的各個(gè)子載波的頻道都處于一個(gè)重疊正交的狀態(tài)，而FMT由于有嚴(yán)格帶限的各個(gè)子信道而使得其相鄰的子載波波頻互相不重疊。
2 典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
2.1 獨(dú)立的網(wǎng)狀和星狀組網(wǎng)模式
MF-TDMA的衛(wèi)星通信體制可以構(gòu)建多種類型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對(duì)于獨(dú)立的網(wǎng)狀和星狀組圖模式來(lái)說(shuō)，其主要是依靠MF-TDMA衛(wèi)星通信體制通過(guò)主載波和業(yè)務(wù)載波等的通信載波來(lái)支持的。在獨(dú)立的網(wǎng)狀組圖網(wǎng)模式時(shí)，網(wǎng)內(nèi)的各個(gè)站可以在主載波上接收廣播的參考幀，并且還可以將申請(qǐng)信息發(fā)射出去，進(jìn)行一個(gè)自主測(cè)距管理，然后經(jīng)過(guò)主載波和業(yè)務(wù)載波兩者實(shí)現(xiàn)一個(gè)相互之間的通信。在獨(dú)立的星狀組網(wǎng)模式下，網(wǎng)內(nèi)的各個(gè)業(yè)務(wù)站要首先接受主站發(fā)射的廣播載波參考幀，然后進(jìn)一步的通過(guò)業(yè)務(wù)載波發(fā)射申請(qǐng)信息并實(shí)現(xiàn)分站與主站之間的一個(gè)通信，各個(gè)業(yè)務(wù)站之間也可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)雙跳通信，不過(guò)這個(gè)所謂的雙跳通信是由主站來(lái)完成的，而測(cè)距管理則由主站在經(jīng)過(guò)計(jì)算之后通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)站加以指導(dǎo)完成。
2.2 多點(diǎn)廣播與通信融合網(wǎng)
MF-TDMA衛(wèi)星通信技術(shù)不僅僅可以支持業(yè)務(wù)載波等通信載波的配置，除此之外還可以支持單獨(dú)配置的廣播載波。網(wǎng)內(nèi)的各個(gè)站點(diǎn)可以將網(wǎng)狀組網(wǎng)通信和廣播載波發(fā)送廣播信息的任務(wù)同時(shí)進(jìn)行，比如，在進(jìn)行網(wǎng)狀組通信的同時(shí)可以進(jìn)行視頻、信令以及相關(guān)數(shù)據(jù)的傳送與傳輸，網(wǎng)內(nèi)工作的最大特點(diǎn)就是支持廣播業(yè)務(wù)與通信業(yè)務(wù)共用一個(gè)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。
3 MF-TDMA體制的優(yōu)勢(shì)所在
3.1 系統(tǒng)靈活和廣播能力較強(qiáng)
在現(xiàn)代通信衛(wèi)星的發(fā)展過(guò)程中，對(duì)通信節(jié)點(diǎn)之間的組網(wǎng)能力有一個(gè)重要的要求，要求其有足夠靈活，能夠及時(shí)應(yīng)對(duì)變化。到目前為止我國(guó)的MF-TDMA綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)已經(jīng)可以比較靈活的形成星狀網(wǎng)以及網(wǎng)狀網(wǎng)了，并且，其發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，在其同一個(gè)網(wǎng)內(nèi)還可以靈活自如的形成不同的網(wǎng)絡(luò)。比如，在同一個(gè)網(wǎng)內(nèi)，可以將電話業(yè)務(wù)配置成為網(wǎng)狀網(wǎng)，而將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)配置成為星狀網(wǎng)，并且，還可以根據(jù)不同的實(shí)際情況，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)部門的情況配置不同的虛擬子網(wǎng)，將數(shù)據(jù)廣播和數(shù)據(jù)共享更加完美的實(shí)現(xiàn)出來(lái)?？偠灾琈F-TDMA的一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是可以靈活的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的重新配置，并且，MF-TDMA還可以將接有不同任務(wù)的不同的幾個(gè)站進(jìn)行一個(gè)對(duì)接，還可以對(duì)其的工作狀態(tài)和實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行一個(gè)監(jiān)控，系統(tǒng)呼叫轉(zhuǎn)換的時(shí)間也大大的減短了。
3.2 業(yè)務(wù)支持能力強(qiáng)
在之前，對(duì)于稀路由的，端到端的話音或者是相對(duì)來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù)較為低俗的業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，大多都是采用SCPC/DAMA系統(tǒng)構(gòu)成星狀網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)接，也有是通過(guò)小站業(yè)務(wù)經(jīng)主站來(lái)完成轉(zhuǎn)接的任務(wù)的。但是隨著用戶業(yè)務(wù)多樣性的變化，通信網(wǎng)絡(luò)也不得不使用多樣性的服務(wù)來(lái)滿足客戶多樣性的要求，尤其是針對(duì)于IP的業(yè)務(wù)，與普通的電話基于CALL-BY-CALL的模式不同，本端的IP數(shù)據(jù)需要在同一個(gè)時(shí)刻去到不同的目的地，這就是為什么采用MF-TDMA這一份體制來(lái)構(gòu)成平時(shí)的IP網(wǎng)絡(luò)了。
3.3 支持視頻會(huì)議
對(duì)于MF-TDMA來(lái)說(shuō)，其還有一個(gè)十分重要的應(yīng)用就是其支持任一點(diǎn)對(duì)視頻會(huì)議的功能，在新的MF-TDMA系統(tǒng)中，每一個(gè)站內(nèi)發(fā)出的時(shí)隙，以及時(shí)隙所包含的信元，都可以經(jīng)過(guò)合理配置，從而實(shí)現(xiàn)一方面指向目的地，另一方面進(jìn)行廣播應(yīng)用，進(jìn)行全網(wǎng)或者是分組用戶通收，從而呈現(xiàn)所需要的視頻會(huì)議。
4 MF-TDMA體制的應(yīng)用設(shè)計(jì)
4.1 進(jìn)行多類站型疊層組網(wǎng)的應(yīng)用
所謂的提高多類地球站混合組網(wǎng)通信容量實(shí)際上就是通過(guò)采用一些雙值守載波以及地球站分類和自動(dòng)適配的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)這些技術(shù)的應(yīng)用使得小口徑地球站間可以使用低速度的載波、大口徑地球站間可以使用高速度的載波，并且還實(shí)現(xiàn)了大小地球站間可以使用中速率的載波進(jìn)行成企鵝狀的組網(wǎng)通信，這些不同速度的載波的應(yīng)用可以將地球站之間收發(fā)信號(hào)的能力充分的利用起來(lái)，從而加大多類地球站混合組網(wǎng)的通信容量。
4.2 應(yīng)用規(guī)劃
MF-TDMA系統(tǒng)的工作主要是依靠衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器的工作，其參數(shù)配置的靈活性較強(qiáng)。因此，對(duì)于相同的通信網(wǎng)建設(shè)或者是任務(wù)保障來(lái)說(shuō)，其可行的配置方案會(huì)存在很多種不同的方案，但是，需要注意的是在不同種類的配置方案中，其對(duì)應(yīng)方案幀的效率也不盡相同，這就決定了其對(duì)于通信衛(wèi)星的占有也不完全相同。使用的規(guī)劃就是要達(dá)到一個(gè)在保證任務(wù)需求和服務(wù)質(zhì)量的前提下，要找出幀效率最高，并且轉(zhuǎn)發(fā)器資源的利用效率相對(duì)來(lái)說(shuō)較高的系統(tǒng)配置方案，需要注意的是，在最終的確定階段還應(yīng)當(dāng)結(jié)合地面站型的配置情況，來(lái)最終確定配置方案?？傊?，應(yīng)當(dāng)注意到以下的幾點(diǎn)，任務(wù)的需求、地球站的類型、相關(guān)的氣象信息等。綜合考慮，確定最佳的配置方案十分重要。
5 總結(jié)
總而言之，MF-TDMA技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過(guò)了不斷的融合與創(chuàng)新，其獨(dú)有的靈活性為多樣性的需求帶來(lái)了便利，視頻會(huì)議功能也是其特色，其的發(fā)展有了一定的進(jìn)步，但是依舊存在一些不足需要去改進(jìn)，其關(guān)于網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星資源的配置更是需要經(jīng)過(guò)綜合考慮各種因素，才能最終確定一個(gè)最佳的配置方案，這也是MF-TDMA技術(shù)在今后發(fā)展的主要方向，
作者單位
1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所 河北省石家莊市 050081
2.中國(guó)人民解放軍91917部隊(duì) 北京市 102100
摘 要 小衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有研發(fā)費(fèi)用少，重量輕，性能穩(wěn)定，信號(hào)覆蓋范圍廣以及不受地域條件限制等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)Ξ?dāng)前大型同步軌道的衛(wèi)星通信進(jìn)行補(bǔ)充作用，在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)也受到了眾多研究機(jī)構(gòu)的重視，因此對(duì)小衛(wèi)星通信系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行研究同時(shí)具有實(shí)踐意義和理論意義。
【關(guān)鍵詞】小衛(wèi)星 通信系統(tǒng) 作用 研究 意義
衛(wèi)星通信技術(shù)在軍事、政治、工業(yè)、生活等方面均具發(fā)揮著重要作用，而相比之下，小衛(wèi)星則更具有大型同步衛(wèi)星所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的眾多優(yōu)勢(shì)而受到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的重視，同時(shí)，衛(wèi)星向小型化趨勢(shì)發(fā)展也是全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向。我國(guó)從本世紀(jì)初期開(kāi)始著手小衛(wèi)星的相關(guān)研制和發(fā)射工作。
1 小衛(wèi)星的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1.1 荷載較少
小衛(wèi)星在每次的的任務(wù)中一般僅需要裝載一種特殊設(shè)備，進(jìn)而很好地避免了大型衛(wèi)星中出現(xiàn)的荷載間復(fù)雜配比問(wèn)題。
1.2 研制時(shí)間短、費(fèi)用低
小衛(wèi)星的研制一般只需經(jīng)過(guò)一到兩年，同時(shí)相關(guān)的研究經(jīng)費(fèi)也相比大型衛(wèi)星明顯降低，因此更具有經(jīng)濟(jì)性，更體現(xiàn)其實(shí)踐意義。
1.3 重量輕
小衛(wèi)星的重量一般較小，就當(dāng)前國(guó)際情況來(lái)看，最微型的小衛(wèi)星的質(zhì)量?jī)H有幾百克，體積也很小，因此功能密度大，模塊可多次利用。
1.4 信號(hào)覆蓋范圍廣
由于小衛(wèi)星具有較強(qiáng)的組網(wǎng)能力，因此能夠形成精度較高，功能強(qiáng)大而且信號(hào)覆蓋范圍廣的星座系統(tǒng)，進(jìn)而具有易于補(bǔ)網(wǎng)和星座功能穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。
1.5 減緩頻率壓力
小衛(wèi)星的星座中包括多顆衛(wèi)星，可以頻率復(fù)用，因此具有減小空間任務(wù)所具有的頻率壓力。
2 小衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要技術(shù)簡(jiǎn)介
衛(wèi)星在通信中起著中轉(zhuǎn)作用，即將地球站傳送來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)變頻和放大轉(zhuǎn)送到另一端的地球站，地球站是衛(wèi)星與地面信息系統(tǒng)的鏈接點(diǎn)，用戶通過(guò)地球站途徑進(jìn)入衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，形成鏈接的電路信號(hào)鏈；為了確保系統(tǒng)的運(yùn)行正常，衛(wèi)星通信系統(tǒng)必須和地面的監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)想鏈接，測(cè)控系統(tǒng)能夠?qū)νㄐ判l(wèi)星運(yùn)行的軌道進(jìn)行檢測(cè)和控制，以保證地面檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)πl(wèi)星所傳送的通信信息進(jìn)行有效的監(jiān)控，保證系統(tǒng)安全與穩(wěn)定的運(yùn)行。
小衛(wèi)星通信的關(guān)鍵技術(shù)主要有通信系統(tǒng)的鏈路預(yù)算以及接收機(jī)參數(shù)估計(jì)技術(shù)和同步技術(shù)等，其中鏈路預(yù)算技術(shù)是設(shè)計(jì)小衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要計(jì)算方法和參考依據(jù)，精確的鏈路預(yù)算能夠確保通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。近年來(lái)，通信系統(tǒng)接收技術(shù)和相應(yīng)的算法逐漸由信號(hào)模擬技術(shù)向數(shù)字化轉(zhuǎn)變；由于衛(wèi)星通信整體碼速率有所提升因此對(duì)接收機(jī)的信息處理速度以及算法的復(fù)雜度、同步速度和穩(wěn)定性也提出了更高的要求；信息傳輸量的大幅增加使得遙測(cè)領(lǐng)域中逐漸采用比特傳輸速率更高的調(diào)制方式；由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)在數(shù)字通信過(guò)程中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的晶振不同，以及移動(dòng)平臺(tái)引起的多普勒效應(yīng)，造成發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之問(wèn)會(huì)產(chǎn)生相位和頻率的偏移，這種多普勒頻移一般較高，即便在頻偏較大時(shí)，接受同步技術(shù)也應(yīng)能夠正常工作，即捕獲帶寬較大。
3 小衛(wèi)星通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介
3.1 鏈路預(yù)算技術(shù)
Link Budget（鏈路預(yù)算），即對(duì)一通信系統(tǒng)中發(fā)射設(shè)備，傳送信道以及接收設(shè)備的通信鏈路的變化情況進(jìn)行的全面核算，是對(duì)小衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)，具體而言是從發(fā)射端的信源起始，通過(guò)編碼、調(diào)制、變頻等多項(xiàng)操作，將信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射出去，再由信道進(jìn)行傳輸，最后到達(dá)接收天線處由接收機(jī)進(jìn)行信息處理，解調(diào)所需信息。其重要性在于：
（1）可確定系統(tǒng)工作是否滿足系統(tǒng)實(shí)際需要；
（2）通過(guò)計(jì)算鏈路余量檢查系統(tǒng)能否滿足設(shè)計(jì)要求；
（3）驗(yàn)證在部分設(shè)備具有硬件限制的情況下鏈路其他部分能否進(jìn)行彌補(bǔ)。
對(duì)于模擬電路來(lái)說(shuō)，該性能指標(biāo)是基帶信道的信噪比；對(duì)于數(shù)字電路來(lái)說(shuō)，其性能指標(biāo)是基帶信道上測(cè)得的誤碼率；衛(wèi)星鏈路分為兩種信號(hào)路徑：由地面站到衛(wèi)星的上行鏈路和從衛(wèi)星到地面站的下行鏈路，其中上行鏈路的信號(hào)發(fā)射過(guò)程包括編碼調(diào)頻上變頻放大功率等操作，信號(hào)從天線傳送到小衛(wèi)星的接收端，而下行鏈路則包括低噪聲放大下變頻解調(diào)解碼等操作，是地面站對(duì)接收信號(hào)的處理操作。與通信系統(tǒng)鏈路預(yù)算有關(guān)的數(shù)據(jù)因素有天線特性，傳輸距離最大值，信號(hào)發(fā)射/接受功率，熱噪聲，信噪比以及接收系統(tǒng)的質(zhì)量。
3.2 同步算法
無(wú)論是接受哪種形式的調(diào)制信號(hào)，接收機(jī)同發(fā)射機(jī)都必須保持同步，對(duì)于數(shù)字調(diào)頻技術(shù)而言，有載波同步和碼元同步兩種基本同步模式，前者是對(duì)載波頻率以及相位進(jìn)行估計(jì)，后者則是對(duì)定時(shí)抽樣時(shí)鐘進(jìn)行估計(jì)。由于發(fā)射信號(hào)在衛(wèi)星通信的傳輸過(guò)程中必然存在一定延遲，因此產(chǎn)生了載波相位的偏移，同時(shí)由于其在傳播過(guò)程中受到噪聲干擾和多普勒效應(yīng)影響，還會(huì)產(chǎn)生頻率偏移，因此同步技術(shù)是數(shù)字通信中的關(guān)鍵技術(shù)，研究調(diào)制信號(hào)的載波同步和碼元同步技術(shù)能夠保障衛(wèi)星通信系統(tǒng)可靠、有效、快速的運(yùn)行。由于載波同步算法利用的是判決反饋環(huán)路的模型，是在時(shí)鐘已同步的基礎(chǔ)之上才能進(jìn)行，因此載波同步應(yīng)位于碼元同步滯后才可工作。下面以先碼元同步再載波同步的模式為例，如圖1所示，模擬信號(hào)被天線接收后，由ADC（analog-to-digital converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再將頻帶信號(hào)通過(guò)下變頻轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶐盘?hào)，之后通過(guò)碼元同步和載波同步對(duì)有載波偏差以及時(shí)鐘偏差的信號(hào)進(jìn)行估計(jì)，最后解調(diào)輸出，碼元同步位于載波同步前，以碼元時(shí)間為基本數(shù)據(jù)處理周期，對(duì)相關(guān)硬件的要求較低，同步性能較好。
3.3 型號(hào)參數(shù)盲估計(jì)
衛(wèi)星通信信號(hào)的參數(shù)估計(jì)是重要的非合作通信接收技術(shù)，因?yàn)閷?duì)信號(hào)的頻率和調(diào)制方法等重要數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和估測(cè)是保證解調(diào)準(zhǔn)確和達(dá)到監(jiān)視、截獲信息的目的的重要方法，以便為偵察系統(tǒng)的工作打好基礎(chǔ)。小衛(wèi)星通信系統(tǒng)的常用解調(diào)方式有BPSK解調(diào)，QPSK解調(diào)，CPM解調(diào)，SOQPSK解調(diào)等。一般情況下，欲通過(guò)衛(wèi)星通信捕捉信號(hào)，接收系統(tǒng)的帶寬需遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬，解應(yīng)使用寬帶接收機(jī)。
4 結(jié)語(yǔ)
小衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有的多重優(yōu)勢(shì)使其在當(dāng)今世界范圍內(nèi)的衛(wèi)星通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，吸引了眾多研究學(xué)者，本文針對(duì)其中的幾項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單說(shuō)明。衛(wèi)星通信的作用范圍廣，涉及的技術(shù)種類眾多而且較為復(fù)雜，需要我們不斷進(jìn)行深入研究和實(shí)踐，進(jìn)而推進(jìn)衛(wèi)星通信向小型化方向發(fā)展。
作者單位
河北諾亞人力資源開(kāi)發(fā)有限公司 河北省石家莊市 050000
摘要：通信傳輸?shù)姆绞街饕袃煞N，分別為衛(wèi)星通信和光纖通信。隨著光纖技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖通信方式在實(shí)踐中應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣。很多人都認(rèn)為衛(wèi)星通信方式將退出歷史舞臺(tái)。但一種新型的衛(wèi)星通信技術(shù)出現(xiàn)了，即VSAT衛(wèi)星通信。相比于傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信方式，VSAT衛(wèi)星通信改變了傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸方式，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳輸。近年來(lái)，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)在實(shí)踐中應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣。本文將結(jié)合我國(guó)通信行業(yè)的實(shí)際情況，分析和研究VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 應(yīng)用
1 VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述
1.1 VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成及連接方式
VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要包括三部分。第一，是主站。主站就是指樞紐站。主站中包括天線、VSAT主站終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)控制中心等。其中，天線使用的是圈套口徑的天線，這樣可以有效減少發(fā)射功率。主站在VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)中具有比較重要的作用，可以對(duì)整個(gè)通信系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和管理；第二，是通信衛(wèi)星。通信衛(wèi)星其實(shí)就是中轉(zhuǎn)站，可以對(duì)地球傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，并將其傳回到地球上；第三，是小站。小站包括兩部分，一部分是安裝在戶外，通常是安裝在建筑物的頂層。另一部分要安裝在室內(nèi)。戶內(nèi)的設(shè)備和戶外的設(shè)備是連接在一起的，大多是通過(guò)電纜相連。VSAT小站具有語(yǔ)音功能，可以進(jìn)行通話。這樣，電話網(wǎng)上的用戶就可以通過(guò)小站和主控站進(jìn)行通話。
VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要是通過(guò)軟件對(duì)系統(tǒng)工作過(guò)程進(jìn)行控制。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)支持多種連接方式，可以根據(jù)用戶的要求選擇連接的方式。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的連接方式可以歸納為兩種，分別為點(diǎn)多點(diǎn)連接和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接。首先，介紹點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接是通過(guò)空間信道完成的。在實(shí)踐過(guò)程中，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式可以選擇下述幾種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?。第一種是異步字符透明傳輸。其中包括雙向數(shù)據(jù)傳輸和單向數(shù)據(jù)傳輸兩種方式。數(shù)字廣播行業(yè)中使用的是單向數(shù)據(jù)傳輸方式，如果是字符型終端則應(yīng)采用雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?；第二種是同步位透明傳輸。其中也包括雙向數(shù)據(jù)傳輸和單向數(shù)據(jù)傳輸兩種方式。在開(kāi)展點(diǎn)多點(diǎn)廣播業(yè)務(wù)時(shí)可以采用單向數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?。其次，介紹點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接包括兩種形式，一種是同一小站不同的數(shù)據(jù)端口和主站同一端口連接在一起。另一種是不同小站數(shù)據(jù)端口和主站同一端口連接在一起。異步字符廣播式、同步位透明廣播方式等均屬于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接方式。
1.2 SAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點(diǎn)
相比于一般的通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有下述特點(diǎn)。第一，VSAT衛(wèi)星通信的容量比較大，成本比較低；第二，VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)中衛(wèi)星的體積不斷增大，轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量不斷增多；第三，隨著VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了微型地球通信網(wǎng)，可以滿足更多用戶的使用需求；第四，VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)在使用的過(guò)程中不會(huì)受到地形、地物的影響，對(duì)使用環(huán)境條件的要求比較低；第五，VSAT衛(wèi)星通信設(shè)備安裝過(guò)程比較簡(jiǎn)單，1到2天就可以開(kāi)通一個(gè)VSAT小站；第六，VSAT衛(wèi)星通信的質(zhì)量比較高，很少會(huì)出現(xiàn)信息傳輸錯(cuò)誤的現(xiàn)象。
2 VSAT衛(wèi)星通信存在的問(wèn)題
（1）投資者對(duì)VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)了解不全面。早在上世紀(jì)80年代就出現(xiàn)了VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)，但直到90年代也沒(méi)有人進(jìn)行相關(guān)方面的投資。后來(lái)，一些投資者進(jìn)行了VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的投資，但并沒(méi)有了解清楚VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)，只是認(rèn)為VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)屬于高新技術(shù)，投資的回報(bào)率會(huì)比較高。當(dāng)發(fā)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)難以取得回報(bào)時(shí)，很多投資者都撤資了；（2）缺少有利的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件。目前，我國(guó)雖然已經(jīng)開(kāi)放了VSAT衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)，但卻對(duì)VSAT公司進(jìn)行了很多的限制，從而影響了VSAT公司的發(fā)展；（3）沒(méi)有形成行業(yè)管理特色。VSAT衛(wèi)星通信行業(yè)發(fā)展的速度比較快，在其快速發(fā)展的過(guò)程中相關(guān)的制度規(guī)定卻還不完善。再加上VSAT衛(wèi)星通信行業(yè)本身涉及到的業(yè)務(wù)比較多，管理比較復(fù)雜，從而使得很多VSAT公司不知道該如何管理，沒(méi)有形成行業(yè)管理特色，進(jìn)而影響了管理的效果。
3 VSAT衛(wèi)星通信的應(yīng)用
目前，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)在不斷完善，在各行各業(yè)中都具有較為廣泛的應(yīng)用。例如，在金融、證券、地質(zhì)、交通、物流等領(lǐng)域中都會(huì)涉及到VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)。本文將以某煙草全國(guó)衛(wèi)星通信專用網(wǎng)為例，介紹一下VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)的具體應(yīng)用過(guò)程。
某省是我國(guó)煙草生產(chǎn)的重點(diǎn)地區(qū)，對(duì)于全國(guó)煙草市場(chǎng)的發(fā)展具有重要的影響。建立全國(guó)衛(wèi)星通信專用網(wǎng)可以更好地追蹤卷煙生產(chǎn)銷售的信息。全國(guó)衛(wèi)星通信專用網(wǎng)中主要包括兩部分。一部分是地面段。其中主要包括中心控制站和VSAT小站。中心控制站有一個(gè)。VSAT小站有2214個(gè)，在全國(guó)各個(gè)連鎖店。另一部是空間段。其中主要是Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器。在全國(guó)衛(wèi)星通信專用網(wǎng)中使用了兩種類型的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。一種是雙向數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，主要是用于中心控制站和小站之間的數(shù)據(jù)通信。另一種是電話網(wǎng)，主要是為了滿足電話通信的需求。電話通信網(wǎng)采用的是SCPC/DAMA制式，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)采用的是TDM/TDMA制式。如果是從中心控制站向小站傳輸數(shù)據(jù)，則需要經(jīng)過(guò)TDM信道。如果是從小站向中心控制站傳輸數(shù)據(jù)，則需要經(jīng)過(guò)TDMA信道。
4 結(jié)語(yǔ)
總之，VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)作為一種新型的衛(wèi)星通信技術(shù)，在各行各業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用。未來(lái)，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用范圍將變得越來(lái)越廣，通信效果會(huì)越來(lái)越好。
[摘 要]本文從寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的概念入手，簡(jiǎn)單介紹了寬帶通信衛(wèi)星星座系統(tǒng)，有靜止軌道、中低軌道以及靜止軌道和非靜止軌道衛(wèi)星的混合。然后闡述了現(xiàn)代寬帶衛(wèi)星所面臨的問(wèn)題，比如說(shuō)：延時(shí)太長(zhǎng)和時(shí)延抖動(dòng)、功率的管理繁忙等。接著深入探討了寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的技術(shù)，即衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)、星上處理技術(shù)、星間鏈路、波束成形技術(shù)等。
[關(guān)鍵詞]寬帶衛(wèi)星 通信系統(tǒng) 關(guān)鍵技術(shù)
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也火力全開(kāi)的發(fā)展著，因此，技術(shù)研發(fā)和人們?nèi)粘Ｉ顚?duì)通信技術(shù)的要求也變得越來(lái)越高。因?yàn)楹芏嗤ㄐ诺捻?xiàng)目，都需要質(zhì)量的保證，因此，對(duì)衛(wèi)星通信的系統(tǒng)的依賴便越來(lái)越強(qiáng)。近年來(lái)，寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)由于自身重量輕，信號(hào)覆蓋面積廣，性能穩(wěn)定，以及研制和發(fā)射費(fèi)用都較低的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在全世界內(nèi)得到了廣泛的研究和應(yīng)用，逐漸成為現(xiàn)代信息傳播的重要手段。為促進(jìn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)的探討也是必不可少的。
1 寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)
1.1概念
衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)，俗稱衛(wèi)星寬帶或衛(wèi)星上網(wǎng)，就是衛(wèi)星通信與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的產(chǎn)物，具體來(lái)說(shuō)指的是通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像和視像的處理和傳送。通過(guò)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(wù)和廣播業(yè)務(wù)。常見(jiàn)的寬帶衛(wèi)星業(yè)務(wù)基本是使用Ku頻段和C頻段，但Ku頻段的應(yīng)用已經(jīng)非常擁擠，故計(jì)劃中的寬帶衛(wèi)星通信網(wǎng)基本是采用Ka頻段。
1.2 寬帶通信衛(wèi)星星座系統(tǒng)
由于軌道低，每一顆衛(wèi)星所能覆蓋的通信范圍相對(duì)較小，如果要使全球都能被覆蓋上通信信號(hào)，那么需要把幾十顆衛(wèi)星按照一定的形狀進(jìn)行編隊(duì)，從而組建成一個(gè)全球系統(tǒng)，形成衛(wèi)星星座。目前國(guó)際上已發(fā)射或者是即將發(fā)射的系統(tǒng)有十幾個(gè)，這些系統(tǒng)采用的技術(shù)手段也是多種多樣。
1.2.1靜止軌道
在赤道的平面上運(yùn)行的衛(wèi)星一般是靜止軌道的通信衛(wèi)星星座系統(tǒng)，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)覆蓋全球的功能只需要使用三顆衛(wèi)星，目前已經(jīng)存在的是美國(guó)的ASTROLINK系統(tǒng)、日本的WINDS系統(tǒng)、歐洲的EUROSKYWAY系統(tǒng)等。但就實(shí)際情況而言，因?yàn)樾l(wèi)星的軌道高度相對(duì)較高，傳播路徑的損耗較大，使得傳播的信號(hào)會(huì)有一段較長(zhǎng)時(shí)間的延遲，大概是250-280ms，而且音頻和視頻的傳輸質(zhì)量也不太令人滿意。
1.2.2中低軌道
可以在任意兩個(gè)用戶之間建立實(shí)時(shí)通訊、完成實(shí)時(shí)交互式的業(yè)務(wù)，是中軌道和低軌道通信衛(wèi)星系統(tǒng)能滿足的，因?yàn)樗麄兊膫鞑バ盘?hào)延時(shí)情況只有110-130ms、20-23ms。而且系統(tǒng)中的衛(wèi)星都是可以進(jìn)行批量化生產(chǎn)，形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)，從而降低每一顆衛(wèi)星的造價(jià)和發(fā)射費(fèi)用。但不足之處是這些系統(tǒng)中的衛(wèi)星會(huì)帶來(lái)一個(gè)較為復(fù)雜和系統(tǒng)控制和網(wǎng)絡(luò)管理問(wèn)題；除此之外，中軌道和低軌道的衛(wèi)星通信系統(tǒng)需要很多數(shù)量的衛(wèi)星，才能完成覆蓋全球的功能。比如說(shuō)：美國(guó)的TELEDESIC衛(wèi)星系統(tǒng)最初使用了840顆衛(wèi)星，歐洲的SKYBRIDGE由最初的64顆增加到80顆。
1.2.3靜止軌道和非靜止軌道衛(wèi)星的混合
靜止軌道的衛(wèi)星在語(yǔ)音和交互式視頻業(yè)務(wù)方面，因?yàn)檠訒r(shí)的長(zhǎng)度太長(zhǎng)而不如非靜止的衛(wèi)星，但就使用的衛(wèi)星數(shù)量和發(fā)射費(fèi)用而言，靜止軌道又比非靜止的衛(wèi)星造價(jià)更低。因此，如果建立靜止軌道和非靜止軌道衛(wèi)星的混合星座系統(tǒng)，可以更廣范圍的進(jìn)行覆蓋，更短延時(shí)的進(jìn)行信號(hào)傳播，比較適合一些組播和廣播等項(xiàng)目，比如說(shuō)，美國(guó)的CYBERSTAR和歐洲的SKYBRIDGE就組成了一個(gè)混合系統(tǒng)，形成戰(zhàn)略聯(lián)盟進(jìn)而輕松的開(kāi)拓衛(wèi)星市場(chǎng)的相關(guān)業(yè)務(wù)。
2 現(xiàn)代寬帶衛(wèi)星所面臨的問(wèn)題
2.1 延時(shí)太長(zhǎng)和時(shí)延抖動(dòng)
傳輸過(guò)程的時(shí)延、星上交換和處理的時(shí)延、上下行鏈路傳播的時(shí)延等基本構(gòu)成了寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)在傳輸信號(hào)和數(shù)據(jù)時(shí)所經(jīng)歷的各種時(shí)延，這些時(shí)延的長(zhǎng)度也就組成了總時(shí)延的長(zhǎng)度。因?yàn)殪o止衛(wèi)星系統(tǒng)一般情況下是固定的，相對(duì)于地面而言，所以在信號(hào)傳播的過(guò)程中基本上沒(méi)有切換，因此擁有相對(duì)固定的時(shí)延。非靜止衛(wèi)星系統(tǒng)雖然時(shí)延比靜止系統(tǒng)短小，但因?yàn)槠鋾?huì)隨著衛(wèi)星的移動(dòng)、切換等狀態(tài)而發(fā)生變化，出現(xiàn)一些細(xì)小的時(shí)延。
2.2 功率的管理繁忙
C頻段是經(jīng)常會(huì)發(fā)生擁擠現(xiàn)象的一個(gè)頻段，主要是因?yàn)檫\(yùn)作大型業(yè)務(wù)的通信衛(wèi)星常常運(yùn)行在4-6GHz的C頻段，擁擠發(fā)生后又會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的堵塞、時(shí)延的加長(zhǎng)，造成信號(hào)傳播的不暢。為了改善這一現(xiàn)象，運(yùn)營(yíng)商多開(kāi)始使用11-14GHz的Ku頻段，一般是采用兩者結(jié)合的方式進(jìn)行保守的發(fā)展。一旦Ku頻段也發(fā)生擁擠現(xiàn)象時(shí)，則運(yùn)營(yíng)商會(huì)繼續(xù)投入到全Ka頻段的通信競(jìng)爭(zhēng)中。
3 寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的技術(shù)
3.1 衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)
基于ATM技術(shù)發(fā)展的復(fù)雜的星上交換、星上處理、星上路由等技術(shù)可以直接將信息從上行鏈路傳遞到指定的下行鏈路點(diǎn)波束上，這種方式能夠在一定程度上減短信號(hào)傳播的時(shí)間。多頻時(shí)多分址接入技術(shù)、時(shí)分復(fù)用技術(shù)的采用，對(duì)于在Ka頻段工作的靜止軌道系統(tǒng)而言，能夠在不同地區(qū)、但在同一點(diǎn)波束內(nèi)的用戶接入其中，從而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)的傳播，實(shí)現(xiàn)用戶之間的資源共享。
3.2 星上處理技術(shù)
衛(wèi)星、用戶站和網(wǎng)絡(luò)主控制站組成了一個(gè)傳統(tǒng)意義上的彎管模式衛(wèi)星系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的用戶必須建立TDMA同步和時(shí)隙同步。當(dāng)結(jié)成同步狀態(tài)后，用戶把關(guān)于目的地、吞吐量等請(qǐng)求發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)主控制站，然后主控制站開(kāi)始檢查衛(wèi)星的相關(guān)資源，比如說(shuō)：頻道是否可用、發(fā)射功率是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)等。當(dāng)這些檢查都通過(guò)以后，主控制站即接受連接的請(qǐng)求并為客戶分配信道，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。
3.3 星間鏈路
衛(wèi)星之間的通信鏈路就是星間鏈路，即是指在空間內(nèi)建立一個(gè)通信子網(wǎng)，利用衛(wèi)星之間的可靠性和高容量性進(jìn)行通信，盡可能的節(jié)約地面的資源。星間鏈路既可以存在于同一軌道的衛(wèi)星之間，也可以存在于異軌道中，且都會(huì)產(chǎn)生一部分傳播時(shí)延。非靜止衛(wèi)星系統(tǒng)會(huì)因?yàn)樾l(wèi)星的移動(dòng)狀態(tài)和自適應(yīng)路由技術(shù)而不間斷的改變星間鏈路，而靜止衛(wèi)星系統(tǒng)中的星間鏈路時(shí)延是不會(huì)改變的。
3.4 波束成形技術(shù)
通信天線是寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)中常用的天線，主要包括全球波束、區(qū)域波束、點(diǎn)波束天線等。全球波束天線的半功率角寬度恰好覆蓋衛(wèi)星對(duì)地球的整個(gè)視區(qū)。而區(qū)域波束和點(diǎn)波束天線則擁有較小的半功率角寬度，能夠集中的滿足某一特殊地區(qū)的通信要求。
4 結(jié)語(yǔ)
對(duì)于寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的研究已經(jīng)進(jìn)入第四代了，這種結(jié)合了IP、ATM和相關(guān)的衛(wèi)星技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)具有眾多的優(yōu)點(diǎn)：高利用率的帶寬、覆蓋地面廣等。但在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，人們要求的通信質(zhì)量問(wèn)題還存在一定的缺陷，因此在這一方面還需要有關(guān)研究人員深入探索，積極研發(fā)，發(fā)展更高級(jí)的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，提高通信系統(tǒng)的使用質(zhì)量。
摘要：隨著通信領(lǐng)域的發(fā)展，衛(wèi)星通信系統(tǒng)以覆蓋面廣、受地理環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)受到現(xiàn)代信息交換的青睞。在空間通信技術(shù)不斷進(jìn)步的過(guò)程中，業(yè)務(wù)需求量大增，無(wú)線資源的有限性與業(yè)務(wù)需求的無(wú)線增長(zhǎng)之間矛盾越來(lái)越大，為了緩解這二者之間的矛盾，在進(jìn)行衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)的內(nèi)容就是提升多媒體傳輸?shù)馁|(zhì)量及速度，基于此，文章在Qos的基礎(chǔ)上，對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞：QoS；衛(wèi)星通信技術(shù)；關(guān)鍵技術(shù)
現(xiàn)今，網(wǎng)絡(luò)在人們的生活中已經(jīng)成為了不可替代的角色，通信、娛樂(lè)、購(gòu)物等都依賴于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，這導(dǎo)致傳統(tǒng)的地面互聯(lián)網(wǎng)覆蓋無(wú)法很好地滿足人們不斷變化的需求。衛(wèi)星所具備的覆蓋面是非常廣的，在利用衛(wèi)星的基礎(chǔ)上構(gòu)建了衛(wèi)星通信系統(tǒng)，以便于滿足人們的需求。衛(wèi)星通信系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，速度是非?？斓?，但是隨著業(yè)務(wù)量及人們對(duì)質(zhì)量要求的提升，衛(wèi)星通信系統(tǒng)需要利用相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)來(lái)保證QoS。
1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)OoS要求
所謂QoS，是指在一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的集體行為上的一套質(zhì)量需求的集合。在對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群涂煽啃赃M(jìn)行描述時(shí)，應(yīng)用的就是服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，比如吞吐量、傳輸延遲、錯(cuò)誤率等。有限性是網(wǎng)絡(luò)資源一個(gè)顯著的特征，這促使用戶在使用網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)，存在一定的競(jìng)爭(zhēng)性，由此就產(chǎn)生了服務(wù)質(zhì)量，對(duì)于服務(wù)質(zhì)量的外在體現(xiàn)，最為明顯的就是網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)比較多時(shí)，說(shuō)明服務(wù)質(zhì)量比較高。服務(wù)質(zhì)量需要進(jìn)行提升，有效的手段就是提升網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率。衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)在提供服務(wù)時(shí)，包含保證性服務(wù)和盡最大努力性服務(wù)兩種，所謂保證性服務(wù)，是指用戶在使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠提供QoS保證，通常會(huì)通過(guò)確保QoS度量來(lái)實(shí)現(xiàn)保證；而盡最大努力性服務(wù)，QoS保證參數(shù)并不是一定要由網(wǎng)絡(luò)明確的提供。
對(duì)于衛(wèi)星通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行OoS指標(biāo)衡量時(shí)，所用到的參數(shù)包含時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)、帶寬、丟包率、可靠性。發(fā)送方將數(shù)據(jù)包發(fā)出之后，一段時(shí)間之后接收方才能接到，傳輸過(guò)程中花費(fèi)的時(shí)間就是時(shí)延，當(dāng)時(shí)延越大時(shí)，接收方接收到數(shù)據(jù)包的時(shí)間就越長(zhǎng)，這對(duì)QoS的影響是比較大的；發(fā)送方和接收方在進(jìn)行數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)，當(dāng)時(shí)延產(chǎn)生變化時(shí)，就形成了抖動(dòng)，當(dāng)存在抖動(dòng)時(shí)，就會(huì)影響收發(fā)緩存器的選擇，進(jìn)而導(dǎo)致重發(fā)等問(wèn)題的發(fā)生，對(duì)傳輸?shù)耐ㄍ嘎试斐蓢?yán)重的影響；發(fā)送方和接收方數(shù)據(jù)包的傳輸會(huì)具備一定的傳輸速率，持續(xù)的最大傳輸速率就是帶寬，網(wǎng)絡(luò)基本設(shè)備會(huì)對(duì)帶寬產(chǎn)生一定的限制，同時(shí)，在同一條路徑上，當(dāng)共享的數(shù)據(jù)包越多時(shí)，帶寬所受到的影響越大；數(shù)據(jù)包傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)產(chǎn)生丟包的現(xiàn)象，丟失的數(shù)據(jù)包與發(fā)送數(shù)據(jù)包總量之間的比值就是丟包率；衛(wèi)星通信系統(tǒng)受到天氣因素的影響非常小，因此，其可靠性并不會(huì)受到降雨等環(huán)境因素的影響，不過(guò)，系統(tǒng)的工作頻帶、功率電平等都會(huì)對(duì)可靠性產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響到衛(wèi)星通信系統(tǒng)的QoS保證。
2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)
在當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)中，采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為TCP/IP協(xié)議，因此，衛(wèi)星通信系統(tǒng)在進(jìn)行協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建時(shí)，也應(yīng)該以TCP/IP協(xié)議結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，同時(shí)，結(jié)合自身的特點(diǎn)，科學(xué)的進(jìn)行修改和擴(kuò)充。具體說(shuō)來(lái)，協(xié)議體系結(jié)構(gòu)包含5個(gè)層次：應(yīng)用層，主要的功能是進(jìn)行各種業(yè)務(wù)的處理；傳輸層，主要的功能是進(jìn)行控制，控制的對(duì)象有流量、擁塞等，保證數(shù)據(jù)包的正常傳輸；網(wǎng)絡(luò)層，制定相應(yīng)的路由策略；物理層，主要的功能是進(jìn)行功率控制、定向天線等。在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，通過(guò)各個(gè)層功能的發(fā)揮，促進(jìn)數(shù)據(jù)包傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)，在傳輸?shù)倪^(guò)程中，每個(gè)層都需要進(jìn)行QoS保證，以便于保證QoS的質(zhì)量，促進(jìn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展。
3 基于QoS保證的衛(wèi)星通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
3.1 物理層傳輸技術(shù)
隨著通信技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)谶M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，逐漸提升了傳輸速度的要求。用戶在利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，傳輸速度多由Ku波段和C波段來(lái)完成，不過(guò)隨著人們要求的提升，這兩個(gè)波段的傳輸速度已經(jīng)無(wú)法滿足要求，基于此，就需要在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，采用更高的波段。對(duì)此，衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用了信道編解碼技術(shù)，即使在信道條件比較差時(shí)，所具備的傳輸速度依然比較高，由此一來(lái)，各種多媒體業(yè)務(wù)的QoS要求就能夠很好地被滿足。對(duì)于不同的寬帶多媒體業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，其對(duì)傳輸質(zhì)量的要求也是不相同的，為了很好地滿足各種類型多媒體的要求，在進(jìn)信道編碼時(shí)，采用的為差錯(cuò)控制編碼，這種編碼的速度可以進(jìn)行變化。
3.2 數(shù)據(jù)鏈路層接入技術(shù)
對(duì)于多媒體業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，其服務(wù)質(zhì)量的保證需要通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)的帶寬來(lái)保證。對(duì)于數(shù)據(jù)鏈路層來(lái)說(shuō)，QoS保證的基本條件是將帶寬的利用效率提升，在進(jìn)行帶寬利用效率提升時(shí)，應(yīng)用了無(wú)線資源管理技術(shù)，這便是一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)。在信道運(yùn)行的過(guò)程中，天氣對(duì)其產(chǎn)生的影響是比較大的，而無(wú)線資源管理策略的制定與信道運(yùn)行有著一定的關(guān)聯(lián)性，因此，在選擇技術(shù)時(shí)，必須要充分地考慮天氣的因素，從而有效地避免無(wú)線資源管理策略的制定受到影響，這樣一來(lái)，在開(kāi)展各項(xiàng)多媒體業(yè)務(wù)時(shí)，擁塞現(xiàn)象發(fā)生的可能性將會(huì)顯著降低，最大限度地避免了數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中丟包現(xiàn)象的發(fā)生，降低了丟包率。用戶在接入衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，會(huì)具有一定的時(shí)延，為了將時(shí)延減小，同時(shí)，有效地提升系統(tǒng)容量，就需要利用高效的接入算法。
3.3 網(wǎng)絡(luò)層路由技術(shù)
在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，含有星間鏈路，當(dāng)衛(wèi)星間的連接處于相同的軌道上時(shí)，呈現(xiàn)出來(lái)的是靜態(tài)的，而當(dāng)處于不同的軌道上時(shí)，呈現(xiàn)出來(lái)的就是動(dòng)態(tài)的，由此一來(lái)，衛(wèi)星間的鏈路狀態(tài)信息就會(huì)不斷的變化。另外，衛(wèi)星處于太空環(huán)境中，衛(wèi)星鏈路受到背景噪聲的影響，具備非常高的錯(cuò)碼率，而且具備的時(shí)延也是非常大的，進(jìn)而導(dǎo)致星上所具備的處理能力和存儲(chǔ)能力都比較差，為了避免這些問(wèn)題的存在，在網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用了路由技術(shù)，在適用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，制定完善的路由算法和路由協(xié)議。
3.4 移動(dòng)性管理
衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的星地鏈路會(huì)發(fā)生切換，在切換的過(guò)程中，原有的接入點(diǎn)衛(wèi)星不再起作用，系統(tǒng)需要重新地選擇新的接入點(diǎn)衛(wèi)星，同時(shí)，還需要重新計(jì)算網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约熬W(wǎng)絡(luò)路由。對(duì)于星地鏈路的切換來(lái)說(shuō)，當(dāng)切換策略比較科學(xué)時(shí)，就可以以非?？斓乃俣葘簳r(shí)中斷的通信恢復(fù)，相反，當(dāng)策略的科學(xué)性比較差時(shí)，恢復(fù)就會(huì)比較慢?；诖?，就需要對(duì)切換策略進(jìn)行有效的管理，一般以移動(dòng)性管理為主，這樣一來(lái)，在進(jìn)行切換時(shí)，系統(tǒng)所受到的影響就會(huì)比較少，從而有效地實(shí)現(xiàn)了QoS保證。
4 結(jié)語(yǔ)
對(duì)于人們不斷提升的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中需要保證QoS。當(dāng)前，衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為TCP/IP協(xié)議，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合衛(wèi)星的特點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)，通過(guò)相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，有效地滿足了QoS的要求，并且提升了資源的利用效率，促進(jìn)了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展。
