中低轨道卫星通信技术与应用

吴利群　杨靖宇　王肖蝶　(星通信息技术有限公司)

关键词　中低轨道卫星　小卫星　卫星通信　产业化

中低轨道卫星在通信领域有着相当广泛的应用,它是通信事业发展不可或缺的一个价值链.总结近十年来小卫星发展经验,在频率问题上,技术上、特别是运行方面加以改进与完善,小卫星将有很好的前景.通过建立一整套新型的商业模式,坚持产业化的过程,形成一个新兴的通信门类及行业,小卫星通信将会有长足的发展.两三年后,小卫星通信行业将还会有新一轮的高潮.

1985年,M otorola公司首席执行官Barry Bertigy的夫人在Caribbean度假时,遇到了通信的障碍,无法使用蜂窝电话与美国进行联系.她的遭遇更加使她的丈夫坚信,建立一个能够覆盖全球的无线网络,可以让任何人在任何地方进行电话联络,将是非常具有市场需求的.这种观点在20世纪80年代非常流行,并且促成了中低轨道通信卫星向商业化领域迈进.

所谓的中低轨道通信卫星,也称小卫星,是相对高轨道通信卫星而言的.高轨道卫星覆盖全球需要的卫星数量少,卫星寿命长,对于以广播电视为代表的单向通信非常有效.但由于其距离地面太高,信号的空间传输时延长,地面接收设备需要大体积高功率的笨重天线,地面接收设备受地形地物的影响严重.因此用于移动的、实时的、双向的交互式通信就显得力不从心.相对而言,中低轨道通信卫星系统有其长处,已经在军事领域上广泛使用.于是,一些无线通信和卫星领域的巨头纷纷投资,研制开发中低轨道通信卫星商用系统.经过十几年的发展,几家卫星公司开始相继投入运行,并且有更多的卫星公司成立,开始卫星系统的设计和卫星的建造与发射,其系统特点各有千秋.

铱星系统(Iridium)由M otorola公司等发起,计划由66颗卫星组成.主要进行语音通信,采用了先进的星际传递技术,信息在卫星之间传递,无须落地可以直接传送.最初的设想是:全球经常旅行的人,包括旅游者,特别是随经济全球化而日益增多的商务出差人士,人手一机,人手一个号码.系统于1998年9月发射了47颗卫星后,开始投入商业运行.

OR BCOM M系统由加拿大著名通信公司T eleglobe和美国卫星制造公司Orbital Science联合组建.定位于相对狭小的行业用户市场,专门进行短数据通信.潜在市场有移动物体跟踪定位、远处贵重财产监测、短信息传递等.计划由48颗卫星组成,1998年在成功发射35颗卫星后投入商业运行.

全球星系统(G lobal Star)由劳拉公司(Loral)和高通公司(Qualcomm)发起,由48颗卫星组成.定位于语音通信,采用先进的CDM A空间接入技术,于1999年10月正式投入全球商业运行.

中轨道通信卫星ICO公司也是定位于窄带语音通信,系统计划于2003年投入运行.

LEO ONE是与OR BCOM M系统相类似的系统,发起人包括Lockheed Martin和法国卫星通信公司等巨头.系统预计2002年开始发射卫星,技术性能指标将优于OR2 BCOM M系统.

T eledesic公司由无线通信领域的传奇领袖人物Craig MaCaw和微软公司总裁Bill G ates联合发起,目标非常远大,主要侧重于基于卫星的无线宽带上网.计划发射288颗卫星,在2005年开始运行.

一、小卫星通信行业步入低谷

20世纪80年代到90年代初,小卫星通信使投资人趋之若鹜,并且成了市场谈论的热点.但是,其发展并不是非常顺利的.铱星和全球星系统在发展之初没有预见到地面无线通信系统的技术飞跃,出现了市场定位偏差.面对地面系统的竞争,没有把重点放在卫星通信的优势领域,致使失败.OR BCOM M公司在开发市场时缺少系统性、计划性:公司投资了巨额资金同时进行多种应用开发的研究,并且发展了许多增值服务商来进行应用的开发.而由于在每个应用领域的终端数量没有快速增长,缺乏利益驱动,增值服务商纷纷离去,自己投资的应用开发公司也因资金短缺而被迫倒闭.另外,由于通信技术需要改进提高的问题,频率与地面系统共享而导致

自然杂志　24卷2期科技进展

的干扰问题,新产品的市场培育需要时间,商业化模式

处于探索阶段等等问题,低轨卫星通信系统的使用与当

初的预期出现严重滞后现象.

卫星通信市场没有如预想的快速发展,使投资人对

这个行业失去信心.

许多投资业分析专家研究甚至认为:低轨道卫星通

信服务市场当初的商业构想是错误的,低轨道卫星通信

只是填补了地面通信系统的部分空白,目前在地面系统

设施比较差的亚洲等地还存在一定的发展余地.而随着

地面无线系统的迅猛发展,其发挥的作用将越来越小.

由于没有后续资金支持,在资本市场的推波助澜

下,几家卫星通信公司相继进入破产保护程序.

铱星公司1999年进入破产保护,资金投入50亿美

元,正式运营一年,用户不到4万个.

ICO 公司1999年8月进入破产保护,资金投入14亿

美元,没有正式运营.

OR BCOM M 公司2000年9月进入破产保护,资金投

入8亿美元,投入运营两年,其终端用户为2.4万个;

全球星公司今年初出现财务危机,宣布停止支付债

务利息和优先股股利.其主要合伙人———全球星股份公

司在纳斯达克市场上的股票价格也是一跌再跌,从上市

时的49美元跌至最低时的0.20美元.11月全球星公司

开始与主要债权人商讨债务重组的可行性,如果不能达

成协议,也将进入破产保护.已投入资金36亿美元,运

营将近两年,用户为5万个.

金融资本市场对产业资本的发展起伏一直起加速

器的作用.从20世纪90年代起,在高科技领域获得巨额

回报的金融资本市场,胃口大开,加大了对科技企业的

压力.除了要求高回报,更加要求快速回报.卫星通信公

司的商业收益模式在设计时考虑到了这一点,但由于卫

星的投资比较巨大,在用户市场的培育阶段,如何早日

收回投资减少投资风险始终是一个难题.比较成功的商

业模式是采取许可证费的形式,即加盟的国家或运行商

一次性交付许可证费来减轻卫星前期投资的财务压力,

分散风险.20世纪60年代兴起的IntelSat 公司就是这样.

当时只有美国这样的卫星公司有能力组织一个国际性

卫星运行组织,吸引了近百个国家支付许可证费.但随

着地面系统和各种卫星系统的发展,其惟一性和需要性

受到了挑战,这种商业模式也就遇到了问题.

随后,高轨通信卫星Inmarsat 仍继承了这种商业模

式的原则,即定位在海洋业务,没有地面设施的挑战,海

事公约组织的成员国都是它的用户,因此它既能较早收

回投资,又有固定的会员用户,经营得较好.后来的通信

卫星公司虽然也想继承这种模式,但好景不再,它们已

经没有那么大的吸引力使运营商支付一大笔许可证费.OR BCOM M 公司实收的许可证费与预期相差甚远,其他卫星公司也为了吸引更多的国家地区运营其系统,免这送那,最终财务不支,难以维持.这与目前追求注重短期实效的投资市场理念相违背,所以几个小卫星公司刚刚运行一年就被判死刑,ICO 公司甚至还没有开始商业运行就被抛弃. 但是,投资业的敏感反应是否就可以说明中低轨道卫星通信领域的商业发展前景暗淡?随着地面系统发展,小卫星系统是否会失去意义?行业是否发展到了尽头?或者这只是中低轨道卫星通信在商业化进程中的波折?以下可从低轨卫星的技术特点来更深层次地探究其商业发展前景.二、中低轨卫星通信的商业发展前景仍然光明1.中低轨道卫星通信是无线通信链路中不可缺少　的一环小卫星通信系统具有全球覆盖、无缝隙通信,不因通信距离而影响通信成本,卫星技术可靠性高、应用范围广等技术特点.利用中低轨道通信卫星进行商业开发,就是看到了其独有的、或地面无法与其比拟的优势之处.仔细分析这些特点,可以看到作为整个无线通信链路的一个组成部分,卫星与地面无线通信系统,并不是非此即彼,而是互为补充,在不同的地区、应用领域发挥着不同的作用.并且由于卫星技术的前瞻性,其优势特点将随着时间的推移逐渐显露出来. 首先,小卫星通信的全球无缝隙覆盖,使其成为在边远地区、海上、空中提供可靠通信的惟一手段,全球星最新研制开发的M DSS 飞机安全通信系统,安装在飞机驾驶仓内,可以与地面进行数据、语音和图象的双向传递,使地面随时了解飞机的运行情况,解决了飞机安全监控、导航的一个大问题,已得到了许多航空公司的认可;其次,卫星通信系统节点少,链路环节集中,所以安全可靠性很强,是紧急情况下的可靠备用手段,像抗灾救险、日常备份都离不了它;更加重要的是,卫星通信系统中各终端、地面站之间是靠卫星连接的,通信成本不受通信距离的影响,在远距离通信上具有优势.而且卫星的通信容量大,直播卫星的网络拓扑构成能力使其可以经济地提供包括语音、数据、图象等多样化的通信服务.另外,相对于高轨道通信卫星,低中轨运行的轨道较低(10000～750km ),信号可迅速传送到地面用户,时延

?07?Ziran Zazhi V ol.24N o.2科技进展

较短,易于完成即时通信的任务.由于使用的无线电频

段(L、VHF、UHF)的原因,地面通信终端无须抛物面天线,容易实现用户终端的小型化,便于移动通信,利于接入新的一代数据通信网络.这一特点将使小卫星通信在经济全球化进程中顺应潮流方向,带来新的信息革命.

2.低轨卫星通信技术的发展将带动一个行业

　的兴起

经济的全球化,无论是人流还是物流都在向全球性发展,客观要求全球性的信息交流.在过去十年,地面无线移动通信系统快速膨胀,通信链路几乎覆盖了全部人类居住地区.但是由于建设成本原因,其覆盖范围仍然很难再超过目前的水平.这就给卫星通信行业带来了无限商机,无论是在地面系统无法覆盖地区的移动人流、物流,还是在无人地带的固定监测仪表,小卫星通信都是不可或缺的手段.

小卫星通信系统覆盖全球,在远距离通信上具有优势,而且由于其提供的服务不止是在人类居住的地区,又将经济全球化的意义扩大,伸展到了世界边缘.设想一下,在沙漠、海洋、天空,在全球的任何一个角落,多个

,再整合地面手段,可以交织成一个覆盖全球的三维信息网,这就为人类的经济活动真正意义上扩展到全球,提供了信息交流的基础.人们可以利用卫星建立的链路了解、勘察、开发经济不发达地区甚至现在的无人区.还可以进行远端监控、无人职守、发布指令、操作执行.而且随着小卫星商业应用的推广,其组成的“全球三维信息网”带来的行业发展是更加不可估量的通信革命,领域涉及卫星制造发射业、电信运营业、地面设备生产和配套应用软件开发业,甚至还有许多我们目前无法想像的新生行业.

高轨卫星直播电视服务兴起促进了卫星发射、地面设备生产等企业,从而带动了整个卫星行业在2000年的快速增长.根据卫星协会(Satellite Industry Association, SIA)对900家企业的调查统计,全球卫星行业2000年有810亿美元的收入,比1999年增长了17%,将44颗高轨卫星送入了轨道.可以预见,在未来的三五年内,小卫星“全球三维信息网”将发展成为卫星行业的主力军.就像网络的形成和发展给传统电信行业带来了翻天覆地的变化,并由此派生出了一系列相关产业一样,人们会越来越了解小卫星通信技术带来的革命性创新.随之而来,是在全球三维信息领域各种应用研究的兴起,各种新兴产业的诞生,从而必然带动一个行业的发展.3.卫星技术不断完善适应市场需求是一个过程

卫星通信系统和一切技术系统一样,有特点有缺点.特点决定卫星通信系统在现代通信网络中的存在价值,缺点决定了卫星通信的发展必然是有波折的.目前,低轨、中轨卫星通信市场虽处低谷,但技术仍在变革与发展,以适应变化的市场情况.

作为无线通信系统,频率是一个问题.低轨卫星系统使用的频率L、VHF、UHF,多为地面无线通信系统共享频段,在无线频段管理不完善的地区易受干扰.现存的各个低轨卫星系统采用了各类抗干扰技术,如OR B2 COM M的DCAAS(动态信道分配技术)用以和地面无线系统共享VHF、UHF频段.目前经过大量的事实证明,上述技术在频率管理规范的地区是完全适用的,但在中国大陆等频率管理混乱的地区,抗干扰性差.要更好地在国内开展低轨卫星业务有待进一步改善我国的电磁环境.而一些低轨卫星系统如铱星、G LOBA LST AR使用L波段,就避开了地面无线系统的干扰.

根据目前市场上对数据通信的需求增加,各卫星公司也在采取技术手段,实现语音业务向数据业务转移.新的铱星公司通过修改和升级软件的方法,将原设计的话音卫星变成以数据为主的卫星,同时保持一定的语音业务,从而使铱星系统获得新生.“铱”原来的数据率为2.4kbps,现提高到10kbps.新的数据率虽不敢称宽带传输,但比原设计提高3倍.铱星网络花费55亿美元,现在只用5500万美元完成业务转型.

一些卫星系统吸取了铱星的教训,开拓多种路由方式,避开星际链路的实时业务,以降低成本,减少复杂性.设计时放弃星际链路,改由通过地面光纤提供路由信息.如G LOBA LST AR系统通过地面光纤网提供路由信息.OR BCOM M系统的另一个特点是只向用户提供非实时数据业务,较之G LOBA LST AR系统提供即时性的数据通信有所不同.OR BCOM M系统采取的存储转发的通信机制,当一颗卫星运行出视界范围时,OR BCOM M的终端将数据存储起来,待下颗卫星进入视界范围再传输出去,缺点是时延增长,但OR BCOM M系统可以跟踪所有的终端,效率比较高,相对成本低,适合各类用户使用.OR2 BCOM M系统还提供全球定位服务.2000年9月美国一个叫“奇力”渔船队就是靠OR BCOM M系统脱险获救的. OR BCOM M系统正在尝试成为直播卫星系统的上行点播通道的提供商.

4.低轨卫星通信商业化是一个过程

卫星系统的商业化过程,包括认识市场、制定策略、

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反馈信息、再修订策略,不断循序渐进.作为高精尖的科

技成果应用,卫星通信服务的商业化进程更为复杂,星

体在发射升空后运行的几年内应不落后于地面系统的

发展.卫星的星上技术可以说有一定的超前技术储备,

所以配套的地面技术需要跟进完善,使星上的前瞻性技

术能够得到完美的发挥.用户对全新技术产品的认识需

要培育,市场的反馈意见再帮助产品修正、商业策略调

整,以适应市场的需要.

高轨通信卫星的商业发展过程就是一个很好的例

证.高轨卫星在地面通信网(包括光纤、有线网络)迅猛

发展的冲击下,经过几年的低潮摸索,借助收费电视市

场的重新兴起,发挥优势开发直播卫星业务,从而取得

了巨大的成功.现在卫星电视传输的市场份额已经超过

了地面线路,即使某些光缆铺设完善的城市也是如此,

美国最大的广播卫星系统DirecT V 已拥有超过了50%的

用户市场.

低轨道通信卫星的商业化也是一个过程.几家进入

破产保护的卫星公司都已经成功重组,被新的投资人收

购,并且重新开始运营.特别是ICO 公司,被Craig MaCaw

等投资人以12亿美元巨资收购,并且成立ICO 控股公

司,计划将新ICO 和T eledesic 合并组成卫星产业集团,

更好地拓展互为补充的业务.由Lockheed Martin 等投资

的LEO ONE 系统也正在积极做发射卫星的最后准备,计

划2003年开始发射第一颗卫星.

在这个过程中,为更好适应市场变化,铱星系统调

整了定位,将市场重点放在数据通信领域.OR BCOM M 修

正了经营模式,更加专注于明确的细分应用.与此同时,

用户市场对低轨卫星通信服务的接受程度也在不断提

高,“9.11”恐怖事件以后,经过破产后重整的铱星系统,

其用户终端数量和终端通信量都有比较大的增长.人们

已经意识到了正常的通信手段无法应对特殊情况的发

生,小卫星通信作为一种可依靠的替代手段,越来越受

到重视.三、未来几年的发展趋势及建议1.创新是小卫星商业化发展的基础在新的经济形势和全球的通信环境下,老的商业模式已经碰壁,小卫星的商业化进程需要创新.一方面要使卫星通信链路得到充分使用,保证用户市场的稳步发展,另一方面就是要创新收益模式,使其向资本市场的

期待靠近.

市场的发展必须瞄准整个通信发展环节来审视小

卫星的作用,创造一个数据通信的行业市场,强化全球三维通信网无缝隙的作用,证明数据传输信息化对各行各业的提升,特别是对传统行业的改造是必不可少的.这样,在新一轮的电信发展价值链中,小卫星逐步成为不可替代的一环. 新的商业模式要求卫星系统技术更加完善、专业化,产品更加符合特定市场需要,在某些方面具有特殊性、垄断性,从而保证经济上的成功.与此同时,相信金融投资资本在这新的一轮通信发展中,头脑也会日趋冷静,运作基础将向业务发展方向倾斜,投机行为、炒作行为将得到抑制.未来三五年间,投资资本将以新的形式与小卫星科技结合,从正的方向发挥加速器作用,产生巨大的效益.2.卫星公司发展模式的探讨必须注意卫星通信　周期性卫星发射成功后,在卫星的寿命期内星上的技术就不能够改变,难以升级,这一特点形成了卫星通信发展的周期性.发射之初,星体技术相对地面技术超前,其提供的服务产品也是针对市场需求预测的.而随着地面技术的配套开发成熟,逐步跟上甚至超过星上技术,经过市场考验修整的产品也逐渐发展步入稳定成熟期.随后,更新换代的卫星又将超前的技术市场带上天空,新的一个周期开始. 目前各低轨道卫星系统星群组建完毕,已开始运行,有的刚刚准备发射卫星,处于整个周期的前期发展阶段,应该顺应趋势,制定策略.3.完善和创新技术实现商业模式创新技术完善指从现在的市场需求出发,对现有卫星通信技术进行完善和改进.完善地面配套通信技术,使星上先进的技术得以发挥作用;完善卫星地面接收与网关中心的技术,保证卫星通路的顺畅和对卫星的控制;完

善通信终端,从笨重的终端到发展灵活小巧的便携式,

以适应不同领域的要求.铱星系统从语音通信转向数据

通信时,就是进行了软件技术完善.投资5500万美元修

改和升级软件,使数据通信率由原来的2.4kbps 提高到

了10kbps.

技术创新在星上技术研制方面,由于低轨、中轨靠

近地球,每颗卫星波束视界有限,因而需要较多的卫星

以星族的方式组网.有的低轨卫星星族要数百颗之多

(如T eldesic ).尽管随着电子技术的进步,小卫星的生产已产业化,卫星数量不再成为组网的主要问题,但是多卫星、多轨道对卫星发射、地面遥控、通信网络管理都提

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出了严峻的考验.另外,不论是新发射的卫星还是现有卫星系统的更新换代,要大胆设计小卫星星群组合和星座编队技术,扩大有限资源的功能和用途,充分利用这一卫星群及频率段.从发展趋势来看,宽带与Internet紧密结合将是主要方向.

在卫星通信商用领域,技术创新要瞄准低轨卫星的灵活性、多样性,往整合通信平台方向创新.今后,不管是地面系统、卫星系统都将是无缝隙通信链中的一环.大区域范围的通信服务,以卫星为龙头,配以地面设施组成通信平台将是方向,在带宽上得以补充,在用途上相辅相成,形成不同通信整合而统一派发的多模形态.

4.定位于明确的细分应用领域

小卫星数据通信市场具有非常大的发展空间,据OR BCOM M公司估计,1998年需要其服务进行数据通信的终端市场潜量有1.6亿,应用涉及车辆跟踪、渔船定位、环保监测、森林防火、输油管线监测等数十个领域.但到目前为止,配套的地面成熟应用产品,除了在交通车辆跟踪定位上比较成熟之外,其余几乎微乎其微.

小卫星通信的应用分布领域非常广,一个公司很难具有资金和技术实力全面同时发展.在卫星通信市场培育的一段较长时间里,卫星公司也很难通过用户量的增长而收回巨额开发费用.确定投资于两三个具体领域进行应用开发和市场开拓,才是保险稳妥的发展之道,而且专注于某个领域,也是实现独占性,获得行业支持的有力保证.目前各卫星公司也在寻找自己合适的应用市场,并且有一些已经瞄准方向.

全球星系统专注开发M DSS飞机通信系统和汽车定位急救市场.铱星系统目前的主要用户是美国军方.OR2 BCOM M公司在重型机械远端监控上已经取得一定成效,另外还在发展直播卫星的配套节目点播设备.LEO ONE系统的主要股东包括克来斯勒公司,它的重点也是汽车跟踪定位.

5.以高科技含量争取政府支持

政府的支持除了向新技术的研发提供基金外,另外就是购买使用高科技新产品,对高科技产品商业化直接给予支持.由于近几年商业资本在高科技领域的大量注入,一些商业开发成果已经超过了国家所拥有的技术.国家通过购买商业领域的科技成果,有些甚至是试验阶段未成熟的产品,完善后用于国家政府各部门.一方面减少了高科技先期研究的重复投入,另一方面也支持了处于萌芽阶段的产品商业化进程.最近Lockheed Martin 公司承接的下一代军事通信卫星定单,就是要把目前商用领域的一些高科技成果应用到国家防卫体系.

所以在目前的经济形式下,具有各种先进技术的卫星公司应该争取政府定单,获得政府支持.铱星系统目前最大的用户就是美国国防部,它为其2万名职员支付了7200万美元,使用这套卫星电话系统.政府的支持将使这些卫星公司的技术得以生存并进一步发展,以迎接新的经济高潮到来.

6.3～5年内小卫星通信行业格局形成

虽然说中、低轨卫星通信系统经过破产重组相继摆脱了巨额债务负担,即使如此,卫星系统本身运营费用也是非常庞大的.以OR BCOM M系统为例,一年的运营费用至少为4000万美元,如果加上卫星5年后的更新换代,每年所需的费用至少为1亿美元,而这还不包括在应用领域的开发支出.在目前的经济形势下,对于任何一个公司来说都将是非常困难的,经过破产重组的公司也未见得就可以生存下去.

可以预见,经过几年的发展,卫星通信技术将更加完善,应用领域将有很大的扩展,市场的接受程度也会有本质性变化.随着全球经济的回升,卫星通信行业将会有突破性进展.谁坚持到最后,谁就将是真正的获利者.

四、结　论

中低轨道卫星系统具有不可替代的通信功能.我们从其技术特性着手分析,并且遵循商品的一般发展规律,特别是参考高轨卫星的发展特点,认为中低轨通信卫星商业化是有发展前景的,特别是它所构建的“全球三维信息网”将带动一个产业的革命.

中低轨道卫星系统的商业化发展要有金融资本的参与,商业模式必须创新.要清楚小卫星在整个通信链中每个阶段所起的作用,明确自身的市场定位,同时要对小卫星进行技术创新,使之更贴近通信市场的需求,更能与其他地面系统配合,组成整合平台.

另外,小卫星通信的发展不仅需要大量资金,还需要开发应用市场.在没有形成完善的商业市场之前,更需要政府部门以及行业系统的支持.

作为低轨卫星通信事业发展的先驱,有好几个公司在这个过程中作出了牺牲.我们应该吸取经验教训,继往开来,发展我国的低轨小卫星通信事业.

提供全球移动数据业务的小卫星系统见下表.

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附表　提供全球移动数据业务的小卫星系统系统

数据率(kbps )上行下行轨道高度卫星数量频率(G H z )上行下行路由时延(s )投入运行时间(年)Iridium 铱星

1010780km (LE O )66 1.62 1.62星际0.11998G lobalstar 全球星

9.69.61410km (LE O )48 1.62 1.62地面0.11999Orbcomm

2.4 4.8～9.6850km (LE O )440.1490.138地面0.41998Leo one

2.4 2.4～9.6950km (LE O )480.1490.138地面0.62003New Ico

646410390km (ME O )10 2.19 2.00星际0.22003Skybridge

2000200001469km (LE O )8013.611.7地面0.12003T eledesic 2000640001350km (LE O )28828.919.1星际0.12003

吴利群　硕士,高级经济师,星通信息技术有限公司,上海

200030杨靖宇　工程师,星通信息技术有限公司,上海200030

王肖蝶　研究员,星通信息技术有限公司,上海200030

1　铱星公司网站.http :ΠΠw w https://www.360docs.net/doc/da2218886.html,

2　全球星公司网站.http :ΠΠw w https://www.360docs.net/doc/da2218886.html,

3　http :ΠΠw w https://www.360docs.net/doc/da2218886.html,.

4　G reg ory T wachtman.Can Satellite Services Survive In A W ireless W orld ?

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自组织生长纳米半导体量子点的研究进展彭英才①　赵新为②

　(①河北大学电子信息工程学院,②日本东京理科大学理学部)关键词　纳米量子点　自组织生长　尺寸与密度可控　量子器件

纳米半导体量子点以其所具有的新颖光电性质与输运特性,正在成为量子功能器件研究中的一个热点领域.作为纳米量子点的制备方法,自组织生长技术正在受到人们的普遍重视.而如何实现具有尺寸与密度可控纳米量子点的自组织生长,更为材料物理学家所广泛关注.因为这是由自组织方法形成的纳米量子点最终能否实现器件实用化的关键.本文将以纳米量子点→自组织生长→形成机理→尺寸与密度可控为主线,简要介绍近10年来纳米量子点自组织生长技术的研究进展.

一、前　言

各类纳米半导体量子点的自组织生长,目前已成为

信息功能材料科学领域中一个十分活跃的前沿课题[1].

毋庸置疑,纳米量子点自组织生长研究的兴起,不仅深

化了低维材料物理的研究内容,而且还刺激了材料制备

技术的长足进步.迄今,人们已采用诸如分子束外延

(M BE )、低压化学气相沉积(LPCVD )、激光烧蚀沉积

(LAD )以及选择外延生长(SEG )等技术,在各种衬底表面上以自组织生长方式,成功地制备了Ⅲ～Ⅴ族(InAs 与InG aAs )、Ⅳ～Ⅳ族(Si 与G e )以及Ⅲ族氮化物(G aN 与InG aN )等纳米量子点,并使其在各类新型电子器件,如量子点激光器[2]、量子点红外探测器[3]、量子点光波导[4]、量子点浮置栅M OS 存储器[5]、单电子晶体管[6]以及单电子电荷耦合器件(CCD )[7]中开始获得成功应用.但是,目前所面临的主要问题,是如何有效地控制纳米量子点的尺寸与密度,这是一个不容回避而又必须逾越

?47?Ziran Zazhi V ol.24N o.2科技进展

论电力应急通信中卫星通信技术的应用

论电力应急通信中卫星通信技术的应用摘要：卫星通信具有对外部环境依赖性小、覆盖面广、可移动性好、部署快、操作简易等优点，在应急通信保障中涵盖了通信、指挥调度、数据和视频采集、信息发布、过程监督等各个环节。在特殊情况下，卫星通信有可能成为应急通信的唯一技术手段，在消除通信孤岛方面起到了重要的作用。本文简单阐述了卫星应急通信建设的必要性，同时对卫星应急通信系统的特点及应用进行了分析。关键词：电力应急通信；卫星通信技术；应用 1卫星应急通信建设的必要性在巨大的自然灾害影响下，灾区的电力系统往往处于瘫痪状态，无法进行通信数据和图像的传输业务，给处于灾区中心的人造成无法与外界联系的恐慌心理，这成为电力企业需要研究并解决的问题。将卫星通信技术运用到电力通信应急中，有效发挥它的优良特性，比如不受环境、时间、地点限制，开通简单，组网方式灵活方便，传输距离远，能同时连接多处网址，也能解決通信数据和图像业务的双向传输需求，当灾害发生时，能第一时间开通，向人们传递灾区的外界人们测不到的信息，并保持信息的准确性和实效性，使外界人们能及时根据灾情，作出相应的救济措施，为解救灾区人们赢得第一时间。常见的卫星通信系统有四种，其一，卫星地面站，是指挥救灾的中心部，覆盖范围比较广，在覆盖范围内可以对灾区进行指挥和通信。其中的一个限制就是不能移动。其二，应急通信车，可以作为车载指挥车，听其名字，就可知其可以移动，机动能力强，无限集群、数字图传系统、超短波电台、短波都可以在车内集成，覆盖范围内的通信能力也可以通过卫星链路实现。但是因为它是可以移动的，不可避免的受到路面平整度的限制。其三，机动便携站，具有应急通信车的作用，打破路面限制，直接到达灾区，通过卫星链路进行灾情实况转播，但是它有体积和重量方面的限制。其四，卫星电话，作为终端设备，是信息指令互通的工具。灾情发生时，电力应急通信可以及时启用卫星通信技术，使几种通信系统能结合彼此的优势、弥补自身的限制，共同作用，能为灾区救助提供第一服务。 2分析VSAT卫星通信传输技术的特点 2.1 TDM/AlohaTDMA 此种体制属于纯星状卫星通信，系统中心站应用一个出向广播的TDM载波，各个远端站均可接受，而且可从中选择发送信息，形成了处境信道；主站如境方向的云端站应用Aloha机制，以竞争方式发送TDMA载波，一旦信道建立，可利用碰撞维持通信，主要特点如下：该体制由多个远端经过竞争、碰撞后形成，不能应用到通信时间较长、通信效率低下或实时性要求较高的场所。一般远端站数量超过30个时，可应用此种传输机制的传统卫星通信系统。目前随着科学技术的发展，人们已经对传统Aloha卫星通信系统进行了改变，提高了其宽带利用率，但延时情况依旧没有得到改善。Aloha有多种类型，显著差异是信道利用率、应用场所及平均传输时延不同。该体制下，各个端站均占用带宽，主要目的是承载入境通信时隙，要求降低通信服用下来。同时远端接入网络或登入网络的时间较长，受业务量与网络规模影响，容易降低通信质量。因此机制主要应用于传输突发分组数据、短消息等小规模或低速网络。该体制下的卫星通信要求使用单一星形网络，要求建立庞大的中心站与广播信道，保证所有小站均可接收广播。此种体制进行卫星通信时主要存在占用带宽大、成本高等问题。

无线通信技术应用及发展

无线通信技术应用及发展无线通信技术热点领域近几年来，全球通信技术的发展日新月异，尤其是近两三年来，无线通信技术的发展速度与应用领域已经超过了固定通信技术，呈现出如火如荼的发展态势。其中最具代表性的有蜂窝移动通信、宽带无线接入，也包括集群通信、卫星通信，以及手机视频业务与技术。蜂窝移动通信从上世纪80年代出现到现在，已经发展到了第三代移动通信技术，目前业界正在研究面向未来第四代移动通信的技术;宽带无线接入也在全球不断升温，近几年来我国的宽带无线用户数增长势头强劲。宽带无线接入研究重点主要包括无线城域网（WMAN）、无线局域网(WLAN)和无线个域网(WPAN)技术;模拟集群通信的应用开始得比较早，但随着技术的发展，数字集群通信技术越来越赢得大家的关注;卫星通信以其特殊的技术特性，已经成为无线通信技术中不可忽视的一个领域;手机视频广播作为一种新的无线业务与技术，正在成为目前最热门的无线应用之一。无线通信技术演进路线 2.1 无线技术与业务发展趋势

无线技术与业务有以下几个发展趋势: （1）网络覆盖的无缝化，即用户在任何时间、任何地点都能实现网络的接入。（2）宽带化是未来通信发展的一个必然趋势，窄带的、低速的网络会逐渐被宽带网络所取代。（3）融合趋势明显加快，包括:技术融合、网络融合、业务融合。（4）数据速率越来越高，频谱带宽越来越宽，频段越来越高，覆盖距离越来越短。（5）终端智能化越来越高，为各种新业务的提供创造了条件和实现手段。（6）从两个方向相向发展—— ①移动网增加数据业务:1xEV-DO、HSDPA等技术的出现使移动网的数据速率逐渐增加，在原来的移动网上叠加，覆盖可以连续;另外，WiMAX的出现加速了新的3G增强型技术的发展;

卫星通信技术的发展及应用

卫星通信技术的发展及应用伴随时代的发展、科技的进步，卫星通讯技术逐渐应用于各个领域，卫星通信技术发展的迅猛让其成为众多专家学者探讨的热点话题。基于此，本文对当前的卫星通信技术及其发展轨迹、应用领域进行简单探索，希望能对今后相关的研究起到参考作用。标签：卫星通信发展应用社会的需求以及科技技术的推动，卫星通信技术的发展正不断向更高峰攀升，卫星通信技术下的新兴技术产业以及发展动向也受到大眾的关注，本文将对此进行概述，重点涉及卫星通信技术的发展现状、未来发展趋势以及应用效果等。一、简介宽带卫星通信技术及其发展 1.宽带卫星通信发展及应用所谓宽带卫星通信技术，就是将卫星作为中转站和地面的站点进行高速通信业务的传递，其作为宽带领域同现代卫星通信技术相结合的高科技产物，是卫星通信技术目前最主要的一项发展倾向。多媒体卫星即宽带卫星通信体系中转点的宽带卫星，其具有较宽的带宽，高值的EIRP以及品质含量，并且其在卫星上面的处理转移能力也没有明显的漏洞。可以凭借宽带卫星向USAT也就是较小口径的终端装置进行双向的网络及多媒体连接业务。但是需要强调的是卫星带宽的承受量要远远低于光线的线路容量。宽带卫星通信体系主要的应用领域涉及娱乐，譬如交互双向游戏研发、远程教学视频、医疗教学、因特网媒体、电子商务以及数据中转站、文本传输等。据相关调查显示，当下全球卫星通信固有的近五千例常态转发装置里面，视频体系业务占据六成、数据占据两成、语音话务业务则仅一成。由此可见，接下来的几年，卫星通信技术的主要发展方向依然会以卫星视频为主导，卫星宽带通信技术仍需时间研讨。 2.宽带卫星通信体制亟待解决的技术难题 2.1空中接口常规标准化运用常规标准化的接口是考虑到了应用的推广意义以及成本控制，集中迎合发展趋势。 2.2星上处理技术为落实用户对于传输时间、终端标码以及误码率等方面的精细要求，宽带卫星采用星上处理的方式进行解决。传统通信卫星多运用弯道式转发技术，但是卫

4G通信技术及其应用前景

热点技术 4G通信技术及其应用前景 □杨超1梅康1陈金鹰1朱军2 （1、成都理工大学信息工程学院，成都 610059； 2、成都军区通信网络技术管理中心，成都 610011）摘要：本文在介绍第四代移动通信基本概念的基础上，对其可能采用的OFDM、软件无线电、智能天线、MIMO、基于IP的核心网技术进行了讨论。通过对4G通信技术主要优势的分析，探讨了4G的基本特征，以及由于新技术的引用和效能的提高，将为4G带来的更为广阔的应用领域和市场。关键词：移动通信4G OFDM 全IP核心网引言移动通信以其用户可在通信覆盖区域内任意位置、并在运动情况下通信，而极大地拓展了实用性，并为社会发展带来深刻的影响。以模拟信号传输为基础的第一代移动通信，解决了人们基本通话需求，所采用的蜂窝网络结构实现了频率的重用，使成千上万的公众能利用有限的频率资源进行大众化的通信。第二代移动通信以数字信号传输为基础，在改善通信质量、提高频率资源利用率和信道容量的同时，还提供低速率的数据传输能力。第三代移动通信进一步提高频率利用率，使高质量的视频宽带多媒体综合业务成为可能，也使手机上网、移动计算得以实现。进一步的移动通信发展将是怎样的面貌，是值得关注的话题，本文就已经露出了一些端倪进行讨论。一、4G的概念 “4G”是业界对第四代移动通信通俗的叫法，国际电联的官方称法是“IMT-Advanced”。4G技术不同于3G技术的一个明显特征是，4G技术由于连接传输速率大幅提高，从而能引入高质量的视频通信，将被广泛地应用于人们生活和经济建设的方方面面[1]。就数据传输速率而言，有了较大提高。如韩国三星电子所演示的4G技术，实现了静止时以1Gbps级的速度和移动时以100Mbps级的传输速率连续无停顿传输数据[2]。我国的首个4G外场试验系统在上海的测试也显示，该系统在高速移动环境下的信息传输速率达100Mbps，将现有移动通信传输效率提高了近10倍[3]。其次，就4G的应用和功能而言，同样进行了新的扩展。如韩国三星的4G演示中，同时使用宽带、视频通话、直播论坛等示范服务，4G传输的影像画面清晰，无停顿和抖动。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。 4G标准正在加紧制定中，4G标准申报工作已经结束，国际电联在相关的截止日期前已经收到6份提案，其中包括中国的TD-LTE-Advanced提案。世界无线电全会将于2012年春天召开，届时将正式公布4G标准最终结果。未来5年移动通信技术的最大热点将是4G和 3D，100Mbit/s的速度可让手机成为真正的移动多媒体终端[4]。二、4G通信中的关键技术

卫星通信技术及其优化

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/da2218886.html, 卫星通信技术及其优化作者：刘亿民来源：《中国科技博览》2013年第07期 [摘要]卫星移动通信是连接地面和太空之间的重要纽带，其发展的速度决定了一个国家在卫星技术方面的发展。卫星通信的发展空间无限大，需要在科技的不断创新中得到优化。尽量使全球的每个盲区都能得到信号，为人们的生活带来更多是便捷。文章主要介绍了卫星通信技术的现状，并结合现状提出了如何优化卫星通信技术的有效措施，最后对其发展前景进行了展望。 [关键词]优化卫星通信技术通信现状优化措施中图分类号:TN927.23 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)07-0085-01 1.引言从20世纪90年代至今，卫星通信技术方面的发展有着显著的提高，不断的推动着移动卫星的发展。卫星通信覆盖的范围极其广泛，通信包含的容量大，传输的效果极佳，抗干扰的能力也很强，基于这些普遍性的优点，卫星通信被人们普遍认为是通讯道路上不可缺少的技术之一，为人们的生活带来了方便。所谓卫星通信是人类利用人造卫星，以地球作为中继站，从外星转发大量的无线电波，进一步达到传递大量信息的目的。任何事物的产生都会伴随着其自身的优缺点，为了能够使卫星通信为我们的生活创造更多的便捷，需要了解其现有优缺点，对缺点进行改善和优化。 2.卫星通信技术的现状我国现在在卫星通信技术方面取得了很大的成就，但是还有很大的进步和提升的空间，在半个世纪的发展中，我国的卫星事业取得的成绩硕果累累，卫星通信技术也广泛应用到各个行业中。 2.1 卫星通信的优点卫星离地球表面的距离很远，但是通信的范围不管是海洋还是森林都可以接受到卫星发来的信号，只需安装接收装备。这点也能说明卫星通信优于其他通信的一点，同时其容量大，受用的范围极大，由于微波在太空中传播的效果稳定，信号质量优，不会受到其他介质和外界的干扰。因此，地球是否发生了变化对人们的通信都不受到直接影响。从成本的角度讲，卫星通信的成本不高，没有实质性的线路需要搭建，也无需维护，信号只是由相关设备发出微波进行接收进行通信。 2.2 卫星通信的缺点

低轨道卫星移动通信系统方案

摘要作为一种国家关键的基础通信设施，以及全球移动通信的有机组成部分，卫星移动通信系统在国家安全、紧急救援、互联网、远程教学、卫星电视广播以及个人移动通信等方面得到了广泛的应用。新一代宽带卫星通信系统可以提供个人电信业务、多信道广播、互联网的远程传送，是全球无缝个人通信、互联网空中高速通道的必要手段。近年来卫星通信新技术不断发展，特别是低轨道卫星移动通信系统受到了人们的广泛关注，其研究与应用已成为各国的战略发展重点。无线资源管理是低轨卫星移动通信系统研究中的一项重要内容，这主要是由于卫星系统的资源是非常昂贵的，因此如何合理而有效地管理并利用卫星系统的资源已成为关键。通过对低轨道卫星无线通信信道的基本特点的研究，文章具体从无线信道的缺点进行分析，并进行了matlab仿真模拟，得出信号经过多径信道的幅频特性，多径信道对不同频率信号的衰减情况不同，即具有频率选择性，以及信号经过多径信道的衰减情况，以及码元间隔对传输信号的影响，信号的码元间隔必须远大于信号的时延差，才能尽量的减小码间干扰。关键词：低轨卫星通信，信道，信道特性

Abstract As a national key infrastructure communication, as well as an organic part of the global mobile communications, Star mobile communication system in national security,emergency rescue, Internet, satellite TV broadcasting, remote teaching and personal mobile communication has been widely used in such aspects. A new generation of broadband satellite communication system can provide personal telecommunication business, multicasting, remote transmission, the Internet is a global seamless personal communications, high-speed Internet air passage means necessary. Satellite communication technology development in recent years, especially in low orbit satellite mobile communication system has received the widespread attention, its research and application has become a national strategic priorities. Wireless resource management is the study of Leo satellite mobile communication system is an important content, this is mainly due to the satellite system resources is very expensive, therefore how to reasonable and effective management and use of the resources of satellite system has become a key. Through the low orbit satellite studies the basic characteristics of wireless channel, the article specifically from wireless channel faults is analyzed, and the matlab simulation, it is concluded that the signal after a multipath channel amplitude frequency characteristics, multipath channel attenuation is different on different frequency signal, which has the frequency selectivity, as well as the attenuation of the signal through the multipath channel, and the influence of element spacing to transmission signal, the signal of the symbol interval must be greater than the signal delay is poor, can try to reduce intersymbol interference. KEY WORDS: LEO satellite， Channel，Channel characteristics

卫星通信技术在智能交通中的应用

卫星通信技术在智能交通中的应用姓名：李泽宇学号：100740318 专业：交通3班摘要：本文卫星通信系统的组成及功能以及其在智能交通中的应用，就卫星通信技术中的卫星定位系统在智能交通中的应用作简要分析，并简单介绍了现代卫星通信技术在智能交通中的应用案例，提出了个人对智能交通系统未来发展的建议和祝愿，希望智能交通为人民带来便捷的出行。关键字：卫星通信系统；智能交通；应用前言：卫星通信是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个地球站之间的通信。卫星通信技术服务于人类的各个角落，为人类的生活，交流带来了方便。现代卫星通信技术在智能交通中的应用涉及到了多个方面，如全球卫星定位系统GPS 及其在智能交通系统ITS 中的应用;基于卫星定位和无线通信技术的道路电子收费系统；卫星通信技术将在交通运输领域深入应用等。正文：1 卫星通信系统 1.1 卫星系统的组成卫星通信系统是由通信卫星和经该卫星连通的地球站两部分组成。静止通信卫星是目前全球卫星通信系统中最常用的星体，是将通信卫星发射到赤道上空35860 公里的高度上，使卫星运转方向与地球自转方向一致，并使卫星的运转周期正好等于地球的自转周期（24 小时），从而使卫星始终保持同步运行状态。故静止卫星也称为同步卫星。静止卫星天线波束最大覆盖面可以达到大于地球表面总面积的三分之一。因此，在静止轨道上，只要等间隔地放置三颗通信卫星，其天线波束就能基本上覆盖整个地球（除两极地区外），实现全球范围的通信。目前使用的国际通信卫星系统，就是按照上述原理建立起来的，三颗卫星分别位于大西洋、太平洋和印度洋上空。 1.2 卫星系统的功能 1.2.1 卫星系统功能方框图示于下图： 1.2.2 位置与姿态控制系统从理论上讲，静止卫星的位置相对于地球说是静止不动的，但是实际上它并不是经常能够保持这种相对静止的状态。这是因为地球并不是一个

低轨卫星组网设计

1概述卫星星座是指由多颗卫星按照一定规则和形状构成的可提供一定覆盖性能的卫星网络，是多颗卫星进行协同工作的基本形式。卫星星座结构会影响网络覆盖区域、网络时延和系统成本等。传统的同步轨道卫星轨道高、链路损耗大，对地面终端的EIRP和接收天线的G／T值要求过高，难以实现手持机与卫星直接进行通信；而低轨卫星由于链路损耗小，降低了对用户终端EIRP和G／T值的要求，可支持地面小型终端与卫星的直接通信，有利于信息的实时传输。现代通信的发展要求卫星通信系统应具有全球通信能力。低轨卫星实现全球覆盖所需的卫星数目较多(Iridium系统66颗星)，系统实现成本很高，对于我国这样的发展中国家要在短期构建全球性低轨卫星通信系统，无论是在经济上还是在技术上都存在较大困难。因此，在预期星座的整体构型下，通过设计和筛选，合理部署少数卫星以满足当前任务和需求，并在今后发展过不断发射新卫星进行补网，最终实现星座的预期覆盖和通信能力，是我国卫星通信发展的一条可行之路。 2星座参数设计 2.1轨道设计椭圆轨道多用于区域性覆盖，但轨道倾斜角必须为63.4°(为了避免拱点漂移)，这对中低纬度地区的覆盖十分不利，而圆轨道的倾斜角可在0°～90°。之间任意选择。考虑我国所处纬度围为北纬4°～54°之间，星座设计宜应采用倾斜圆轨道。轨道高度选择主要是系统所需卫星数目与地面终端EIRP和G／T值的折衷。同时，轨道高度的选择还需考虑地球大气层和·阿伦带两个因素的影响，

通常认为LEO 卫星的可用轨道高度为700～2 000 km 。 2.2卫星周期设计为了便于卫星轨道控制，通常选择使用回归轨道，即卫星运行周期与地球自转周期成整数比。卫星运行周期与地球自转周期关系如下式所示： n k Ts =Te (1) 式中，k 、n 为整数，Ts 为卫星运行周期，Te 为地球自转周期，且Te=86 164 s 。根据开普勒定理，可得卫星周期Ts(单位s)与轨道高度h 关系如下： ()μπ3 Re 2h T s += （2）式中，地球半径Re=6 378.137 km ，开普勒常数 23s m 98.398601K =μ。取k=2，n=25，可得卫星周期 Ts=6893 s ，轨道高度h=1450 km 。 2.3星座相位关系设计星座相位关系的确定是指确定卫星在星群中的位置，它包括轨道倾角、轨道平面的布置、同一平面卫星的位置和相邻轨道卫星的相对位置关系。通常，为了使卫星具有最大的均匀覆盖特性，同一轨道平面的卫星应均匀分布，即相邻卫星的相位差应满足360／m ，m 为该轨道平面的卫星数量。对于不同轨道平面卫星，相对相位角的不同会使星座的覆盖特性相差甚远。根据立体几何的关系，推导出两个星下点(卫星与地心连线和地面的交点)之间的距离d 的公式如下： ()()[]2cos sin 2sin 2sin cos sin 2arccos 212212122θθθθθ?+---=e R d 式中，1θ、2θ为两星下点的纬度，妒为两星下点经度差的绝对值。相对相角优化算法准则是使星下点间的最小距离最大化。

光纤通信技术的发展与应用

光纤通信技术的发展与应用一、光纤通信的应用背景通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源，早在三千多年前，我国就利用烽火台火光传递信息，这是一种视觉光通信。随后，在1880年贝尔发明了光电话，但是它们所传输的信息容量小，距离短，可靠性低，设备笨重，究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现，1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。二、光纤通信的技术原理光纤即光导纤维，光纤通信是指利用光波作为载波，以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中，光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质，以微米为单位，一般几或几十微米，比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层，根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射，实现信号的传输。涂层就是保护层，可以增加光纤的韧性以保护光纤。

光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号，然后通过光纤线路实现信号的远距离传输，光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上，通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号，并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平，最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减，并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示：通过信号的这一传输过程可以看出，信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换，第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号，第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外，在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。三、光纤通信的特点 1.抗干扰能力强。光纤的主要构成材料是石英，石英属绝缘材料的范畴，绝缘性好，有很强的抗腐蚀性。而且在实际应用过程中它受电流的影响非常小，因此抗电磁干扰的能力很强，可以不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等的干扰。这一特性相比于普通无线

卫星通信技术及其发展趋势

卫星通信技术及其发展趋势朱军王培国（成都军区）摘要：综述了卫星通信网中使用的CDMA、抗干扰、MPLS等技术和卫星通信的发展趋势，并对我国卫星通信的发展进行了展望。关键词：卫星通信CDMA 抗干扰MPLS 发展趋势卫星通信是以卫星作为中继的一种通信方式，是在地面微波中继通信和空间电子技术的基础上发展起来的，具有通信距离远、覆盖范围广、不受地面条件的约束、建站成本与通信距离无关、灵活机动、能多址连接且通信容量较大等优点，在全球许多领域应用效果很好，尤其在军事上具有重要的应用价值。 1 卫星通信网络的定义卫星通信网络是利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，从而实现两个或多个地面站之间通信的网络。其中，地面站是指设在地球表面（包括地面、水面和大气层）的通信站，也称为地球站。通信卫星的作用相当于离地面很高的中继站。卫星通信网络分为延迟转发式通信网络和立即转发式通信网络。当卫星的运行轨道属于低轨道时，对于相对较远的地面站而言，要进行远距离实时通信，除采用延迟转发方式（利用一颗卫星）外，也可以利用多颗低轨道卫星进行转发，这种网络就是通常所说的低轨道移动卫星通信网络。 2 卫星通信中的主要技术 2.1 CDMA技术 CDMA(码分多址)系统通过采用话音激活技术、前向纠错（FEC）技术、功率控制技术、频率复用技术、扇区技术等技术手段，可使CDMA系统容量大幅扩大，同时，它还具有抗多径干扰能力、更好的话音质量和更低的功耗以及软区切换等优点。CDMA以其本身所具有的特点及优越性而广泛应用于数字卫星通信系统中。特别是近年来，小卫星技术的发展为实现

全球移动通信和卫星通信提供了条件，利用分布在中、低轨道的许多小卫星实现全球个人通信，已在国际上逐渐形成完善的体系。 CDMA移动卫星通信系统根据导频信号的幅度实现功率控制, 减少用户对星上功率的要求从而增加系统的容量，减少多址干扰；CDMA移动卫星通信系统可利用多个卫星分集接收，大大降低多径衰落的影响，改善传输的可靠性。此外，由于CDMA多址方式具有优越的抗干扰性能、很好的保密性和隐蔽性、连接灵活方便所等特点，决定了它在军事卫星通信上具有重要的意义。 2.2 抗干扰技术现代军事斗争中，敌我双方对卫星通信干扰与抗干扰技术对抗越来越激烈。未来战争中电磁环境将变得越来越复杂，卫星通信因其固有的特点而面临极大的威胁。由于通信卫星始终暴露在太空中，且信道是开放的，易于受对方攻击。因此，军事卫星通信中干扰和抗干扰是斗争双方关注的焦点，研究在复杂电磁环境下卫星通信抗干扰技术体制已成为提高军事通信装备生存能力、确保军事指挥顺畅的关键。卫星通信抗干扰主要通过传输链路抗干扰、软硬件设备抗干扰以及建立综合智能抗干扰体系等措施实现。传输链路抗干扰主要有DS/FH混合扩频、自适应选频、自适应频域滤波、猝发通信、时域适应干扰消除、基于多用户检测的抗干扰、跳时(TH)、自适应信号功率管理、自适应调零天线、多波束天线、星上SmartAGC、分集抗干扰、变换域干扰消除、纠错编码和交织编码抗干扰技术等。软硬件设备抗干扰主要有光电隔离、硬件滤波、屏蔽、数字滤波、指令冗余、程序运行监视等技术。建立综合智能抗干扰体系可以通过建立软件化抗干扰硬件平台、建立智能化抗干扰软件应用系统，如：智能抗干扰系统、网络监测控制系统、专家策略支持系统等措施实现。特别值得一提的一种抗干扰、抗搜索、抗截获的技术是跳频通信技术，它是在现代信息对抗日益激烈的形势下迅速发展起来的。各国军方对这一先进技术的发展和应用十分重视，不断加强对跳频抗干扰通信的研究和推广应用。目前，跳频技术装备正朝着宽频带、高速率、数字化、低功耗的方向快速发展，其信息战潜力巨大。 2.3 基于MPLS的移动卫星通信网络体系构架 MPLS（多协议标签交换）技术由于可将IP路由的控制和第二层交换无缝地集成起来，具有IP的许多优点(如扩展性、兼容性好)，又可很好地支持QoS和流量工程，是目前最有前途的网络通信技术之一。近年来，在地面固定网MPLS技术逐渐成熟后，该技术已向光通信、无线通信和卫星通信等领域扩展。现有的宽带卫星系统设计主要采用卫星ATM 技术，研究表明该技术可给不同的业务提供很好的QoS保证，并可利用面向连接的虚通路设计以及流量分类等方法为网络提供有效的流量工程设计。

现代通信技术及发展前景

现代通信技术及发展前景信息技术是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存贮、传递、处理、检索、检测、分析和利用等的技术。凡涉及到这些过程和技术的工作部门都可称作信息部门。信息技术能够延长或扩展人的信息功能。信息技术可能是机械的，也可能是激光的；可能是电子的，也可能是生物的。信息技术主要包括传感技术，通信技术，计算机技术和缩微技术等。传感技术的任务是延长人的感觉器官收集信息的功能；通信技术的任务是延长人的神经系统传递信息的功能；计算机技术则是延长人的思维器官处理信息和决策的功能；缩微技术是延长人的记忆器官存贮信息的功能。当然，这种划分只是相对的、大致的，没有截然的界限。如传感系统里也有信息的处理和收集，而计算机系统里既有信息传递，也有信息收集的问题。目前，传感技术已经发展了一大批敏感元件，除了普通的照像机能够收集可见光波的信息、微音器能够收集声波信息之外，现在已经有了红外、紫外等光波波段的敏感元件，帮助人们提取那些人眼所见不到重要信息。还有超声和次声传感器，可以帮助人们获得那些人耳听不到的信息。不仅如此，人们还制造了各种嗅敏、味敏、光敏、热敏、磁敏、湿敏以及一些综合敏感元件。这样，还可以把那些人类感觉器官收集不到的各种有用信息提取出来，从而延长和扩展人类收集信息的功能。通信技术的发展速度之快是惊人的。从传统的电话，电报，收音机，电视到如今的移动电话，传真，卫星通信，这些新的、人人可用的现代通信方式使数据和信息的传递效率得到很大的提高，从而使过去必须由专业的电信部门来完成的工作，可由行政、业务部门办公室的工作人员直接方便地来完成。通信技术成为办公自动化的支撑技术。计算机技术与现代通信技术一起构成了信息技术的核心内容。计算机技术同样取得了飞

卫星移动通信系统发展及应用

第50卷第6期2017年6月通信技术 Communications Technology Vol.50 No.6 Jun.2017 ·1093· doi:10.3969/j.issn.1002-0802.2017.06.001 卫星移动通信系统发展及应用* 肖龙龙1，梁晓娟2，李信1 （1.中国人民解放军装备学院航天指挥系，北京怀柔 101406；2.中国移动通信集团青海有限公司，青海西宁 810008）摘要：卫星移动通信系统兼具卫星通信和移动通信的特点，使其优于其他通信手段，保证了实时、灵活、高效的通信质量,被广泛应用于各种通信领域。分析卫星移动通信的特点，根据移动通信卫星的轨道类型，分别介绍静止轨道卫星移动通信系统、中轨道卫星移动通信系统、低轨道卫星移动通信系统的发展现状，并详细阐述卫星移动通信在民用领域和军事领域的应用情况，最后总结归纳卫星移动通信的未来发展趋势。关键词：卫星通信；通信领域；移动通信；轨道中图分类号：TN927+.23 文献标志码：A 文章编号：1002-0802(2017)-06-1093-08 Development and Application of Satellite Mobile Communication System XIAO Long-long1, LIANG Xiao-juan2, LI Xin1 (1.Department of Space Command, PLA Academy of Equipment, Beijing 101416, China; 2.Qinghai Co. Ltd., China Mobile Communications Corporation, Xining Qinghai 810008, China) Abstract: Satellite mobile communication system has the characteristics of both satellite communication and mobile communication, and this makes it superior to other means of communication and be widely used in various fields of communication. The characteristics of satellite mobile communication are analyzed firstly, then according to the type of mobile communication satellite orbit, the development status of GEO satellite mobile communication systems, MEO satellite mobile communication systems and LEO satellite mobile communication systems is described. Secondly, the applications of satellite mobile communication in civil and military fields are discussed, and finally the future development trend of satellite mobile communication is summarized. Key words: satellite communication; communication field; mobile communication; orbit 0 引言卫星移动通信在通信业务领域占据了重要地位。相对于地面移动通信系统，它具有覆盖范围广、通信费用与距离无关、不受地理条件限制等优点，能够实现对海洋、山区和高原等地区近乎无缝的覆盖，可满足各类用户对移动通信覆盖性的需求。卫星移动通信依靠卫星通信的特点，在移动载体上集成了卫星通信系统或者卫星通信终端，从而实现载体在移动中的不间断通信。移动载体既可以是飞行器和地面移动装备，也可以是海上移动载体和移动单兵，大大扩展了移动卫星通信的使用范围和环境适应性，使其在民用和军事领域都得到了广泛应用[1]。本文从卫星移动通信的特点出发，介绍国内外主要卫星移动通信系统的发展现状，分析卫星移动通信在军民领域的应用情况，并展望其未来的发展趋势。 * 收稿日期：2017-02-22；修回日期：2017-05-20 Received date:2017-02-22;Revised date:2017-05-20

浅析5G移动通信技术的发展前景及应用

浅析5G移动通信技术的发展前景及应用摘要在移动通信技术飞速发展，并且已经广泛地运用到大众的日常生活中的今天，移动通信技术为人们的生活带来了诸多便利。随着人们对互联网和移动终端的需求愈发强烈，特别是物联网的发展，对网络通信速度有着更高的要求，这些产业需求无疑是推动5G网络发展的重要动力。但是目前，5G移动通信技术依然是探索性阶段，本文将针对性阐述5G移动通信技术研究过程中的一些关键性技术，展望移动通信技术的未来发展，以期促进5G移动通信技术的发展。关键词5G移动通信技术；发展方向；关键技术前言随着移动通信技术被广泛运用到大众的生活，大众对于移动通信技术也提出了更高的要求。移動通信技术在保证自身功能日趋完善的同时，也要满足用户日益复杂、多样的需求。5G技术正是在这样的前提下诞生的，并且具备高功能性和高效能，为客户提供更加丰富多样的应用体验。有科学家指出，5G技术目前还处于研究阶段，在未来的几年里，4G还将保持移动通信行业的主导地位，并依旧在持续高速发展。但5G 移动通信技术很有可能在2020 年正式进入市场，并逐渐被广大用户接受和认可。本文将以5G移动通信技术为依托，探究与5G 相关的关键性技术和其未来的发展趋势。 1 5G移动通信技术的未来发展前景 5G，是第五代移动通信技术的简称。相比于4G技术，5G将是移动通信技术革命性的转变。5G技术专为互联网而生，且相比于4G技术，它将拥有更大的容量，更快的响应速度，更多的设备支持，更短的时间消耗，更低的功耗要求[1]。从用户体验来看，在5G技术支持下，下载一部高清电影只需要几秒钟的时间。换言之，5G的出现就是要为用户提供更高效、更快捷、更方便、更全面的优质服务。该技术可以通过智能手机、可穿戴通信设备和智能物联网设备等移动设备终端实现更广泛的连续覆盖。相比于4G技术只能满足智能手机的技术需求的局限，5G移动通信技术将为未来物联网的发展提供超大的带宽，它的容量将会是目前广泛应用的4G技术的1000倍，真正实现“万物皆可联”的梦想，这为智能家居生活，智能办公需求等提供前所未有的发展空间。是21世纪最具革命性的技术变革。 2 5G移动通信技术中的关键性技术应用 5G移动通信正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展。它将从前“人与人”的沟通，转变为”人与物”、“物与物”的沟通。将为人们在获取信息、感知信息、参与信息制造和控制信息的能力上带来革命性的飞跃。5G技术的研发不会孤立进行，开发过程中也将吸收4G的优秀技术特性，如wifi局域网和蜂窝网，将会形成一个更智能、更广泛的网络新体系。随着各种智能新产品

卫星通信

浅述卫星通信系统当今世界已经进入了信息时代，信息技术改变着人们的生活和工作方式，作为信息传输基础的通信技术，越来越与人们的日常生活密切相关。21世纪通信的发展与多媒体、互联网络、个人通信等高科技产物融合在一起，成为信息产业中发展最为迅速，进步最快的行业。面对如此迅猛的发展，我们必须以新观念、新思路、新模式和新设计方法去适应未来信息化社会。卫星通信指的是在两个以上的地球站之间利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电波进行的通信，之前提到的地球站是设置在地球上（包括地面、水面和低层大气中）的无线电通信站。它将通信技术、计算机技术与航空航天技术相结合的一项重要成果，并且作为一种远距离通信方式从上世纪五十年代应用至今。目前，卫星通信广泛应用于国际通信、国内通信、国防、移动通信和广播电视等诸多领域。较其他传统的通信方式而言，卫星通信具有极大优势，特别是在边远山区、人烟稀少地区、沙漠地区、江河湖泊地区以及海岛等通信不发达的地区，卫星通信具有其他通信手段不可替代的作用。鉴于卫星通信具有的上述优势，使得它自诞生之日起便迅速发展成为现如今通信领域中最为重要的一种通信方式。一、卫星通信系统的起源于发展 1667年，著名物理学家牛顿在开普勒三定律的基础上，总结出了万有引力定律。万有引力定律的内容是：任何两个物体之间都存在着引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，而与两物体之间的距离平方成反比。卫星和地球也服从万有引力定律，这就使得牛顿发现的万有引力定律成为卫星诞生的理论基础。 1945年10月，就在第二次世界大战刚刚结束不久，当时的英国空军雷达军官阿瑟〃克拉克（Arthur C.Clark）在《无线电世界》杂志上发表了关于“地球外的中继站”（Extra-Terrestrial Relays）学术性文章。在

卫星通信技术的应用体会及未来趋势

卫星通信技术的应用体会及未来趋势摘要：在当前科学技术的不断发展下，信息传导逐渐成为了人们需要关注的问题之一，尤其是科学技术与网络技术的发展推动了现代通信技术的发展，与此同时，也给卫星通信技术提出了新的发展机会，这是顺应时代发展要求的关键所在。在新时期需要对卫星通信技术的应用问题加以分析，然后从不同的角度出发，制定完善的规划体系，真正发挥出卫星通信技术的作用与价值。关键词：卫星通信技术；应用；趋势从整体角度分析，卫星通信开创了现代化通信方式，与其它通信方式相比较，卫星通信具有众多的优势，比如覆盖面广阔、具有便捷性、灵活性等，能够带给客户更加完美的通信体验，同时卫星通信技术的有效应用也在一定程度上促使传输量更大，速度更快，社会也逐渐迈入了现代化时代。然而因为受到众多因素的影响，在卫星通信技术发展中存在非常多的问题，如果不及时处理与解决，则会制约其发展与进步，所以加强对卫星通信技术的研究具有重大现实意义。 1、卫星通信技术的基本概述从理论上分析，卫星通信技术主要是指应用人造地球微信作为中继站转发无线电波的通信系统，其优势众多，比如覆盖范围广泛、通信容量大、传输质量好、组网方便等，甚至还可以实现全球无缝连接。当然，卫星通信技术也具有缺点，比如传输过程中时间延续比较长，且及时性比较低。另外，从整体发展趋势分析，卫星通信技术主要应用在卫星移动、卫星遥感、卫星广播、卫星固定等众多领域，且伴随着智能化的不断发展，现如今卫星通信技术在智能手机操作中也得到了广泛的应用，并且逐渐形成了以卫星通信技术为主体的卫星定位系统，整体性能有所提升。 2、卫星通信技术的主要应用体会 2.1所存在的困境第一是传输时延长，这是卫星通信技术最为主要的缺陷，而在宽带通信方面更为明显，一般而言，在宽带上卫星通信的及时性是无法与光纤通信技术相对比的，或者在移动特性上，也无法与地面蜂窝移动系统相比较，正因为受到以上的影响因素，卫星通信技术目前已经无法从本质上满足高速数据业务的需求，并且光纤通信技术也逐渐的取代了卫星通信技术。举例说明，虽然卫星通信技术构建起了ATM网络，但是因为受到时延性的影响，所以通信互联的时候难以进行转换协议。第二是难以保证协议转换方式效果最佳，无论从宏观角度还是微观角度分析，均可以清楚的了解到宽带IP技术的有效应用下难度比较大，且主要是针对不同的协议，并且卫星通信技术难以保证所有转换方式的最佳。从当前的发展趋势分析，ATM技术是当前宽带系统传输技术的基础，但是因为ATM技术无法从本质上满足卫星通信技术的要求，所以无法保证光线质量，还有便是要想构建ATM 通信网络难度比较大，需要对协议与转换进行修改。第三是在传输安全上存在问题，虽然卫星通信技术存在优势，但是无论从哪一个方面分析，仍旧存在缺陷，而这在或多或少的影响了卫星传输的安全，在当前积极提高卫星传输安全性是值得思考的问题之一。 2.2关键技术第一是数据压缩技术，就目前而言，数据压缩技术得到了广泛的应用，数据压缩技术在数据处理领域得到有效应用，当然不论是静态的压缩还是动态压缩，在能量以及时间上均能够发挥出作用与价值。其中根据调查与分析，现阶段多媒