卫星通信的可用频谱资源很有限,建设宽带网必然要采用更高频率。
宽带卫星业务基本是使用Ku频段和C频段,但Ku频段的应用已经非常拥挤,故计划中的宽带卫星通信网基本是采用Ka频段,通过同步轨道卫星、非静止轨道卫星或两者的混合卫星群系统提供多媒体交互式业务和广播业务。 Ka 频段卫星通信技术己有基础,卫星通信要利用Ka频段必须解决下列关键技术问题:
*克服信号雨衰;
*研制复杂的Ka频段星上处理器;
*保证高速传输的数据没有明显的时延;
*保持星座中有关卫星之间的有效通信;
*通过星上交换进行数据包的路由选择。
国际上特别是欧洲、美国,有关Ka频段卫星通信概念和关键技术的试验工作已做了不少,可以说,现代卫星通信技术的发展已为解决后四项关键技术打下了基础,而降雨对信号的衰减是波长在1~1.5cm之间的Ka频段的特殊问题。由于使用的波长和雨滴的大小相仿,雨滴将使信号发生畸变。目前正在设计的Ka频段的卫星通信系统,因降雨衰减而引起的通信中断平均每月要超过3小时。这就难于满足一般电信用户通信可利用率达到99.9%的要求。
为了克服雨衰问题已提出的解决方法:
(1) 加大天线尺寸和信号功率,但这会增加卫星的成本;
(2) 设立更多的地面终端站,从而使信号能沿多条路径传送,但这会增加地面系统的成本;
(3) 通过控制功率分配,增大对降雨地区的传输功率。采用这个措施会增加卫星的复杂性,特别是提高了对控制软件的要求;
(4) 发展对信号畸变的校正技术;
(5) 采用地面光纤于卫星通信相结合的方式。
Ka频段的卫星通信系统雨衰问题的解决,在一定程度上是服务质量和费用的折衷。若要保证Ka频段卫星通信业务的高可靠性和高利用率,就必须在链路设计中留有一定余量来避免因暴雨造成通信中断。但这种余量在正常的天气情况下却是一种浪费,会导致整个系统的成本增加和终端的价格上升。 低轨道卫星星座组网技术积累了经验 以铱星、全球星和ICO为代表的非静止轨道卫星通信系统取得了很大进展,铱星系统已投入了运行。这些系统的建造促进了星座组网、星上处理和星间通信等技术的发展,开发过程中积累的卫星设计能力、卫星制造技术、大卫星系统集成和超大系统管理经验都将直接应用到全球宽带多媒体通信系统。可以说是全球个人移动电话系统奠定了发展全球宽带多媒体卫星通信系统的基础。
现在,人们从电视屏幕上能看到世界各地正在举行的体育比赛实况和当天发生的新闻。
这些电视信号就是通过卫星传送的,它实际上是卫星通信的一种形式。早在1946年,美国一些人用雷达把电波发射到月球,并第一次收到它的回波。
这个事实告诉人们,携载信号的微波可穿过大气层,从离我们38万多公里的月球反射地面的信号。 如果有一个星球,作为无人值班的微波中继站,将从地球上发来的电波信号加以放大处理后,再发回地球,就能便捷地实现远距离及国际通信了。
用来作卫星通信的人造卫星,叫做通信卫星。它被发射到地球赤道上空约3。
6万公里的轨道上,绕地球旋转,与地球自转的快慢一样。 这样,从地球上望去,就像是静止不动的一样。
只要有三颗这样的卫星,就可以实现全球通信。卫星通信除了能远距离传送信息以外,还有通信容量大、干扰小、质量好、功效高等优点。
一颗通信卫星能传送上万路电话,上十套的电视。卫星通信不仅可以普及电视广播和电视教育,还可以通长途电视电话,召开电视电话会议,使远隔重洋的人们能“见面”交谈。
我国不仅发射了自己的通信卫星,而且建立了包括乌鲁木齐、呼和浩特、拉萨、广州等地的很多卫星通信地面站。在这些地区里,不管是展翅云天的飞机,还是地面高速行驶的汽车,或在海洋乘风破浪的船舶,甚至身带接收机的便步行人,都可以通过卫星相互通信。
卫星通信的可用频谱资源很有限,建设宽带网必然要采用更高频率。
宽带卫星业务基本是使用Ku频段和C频段,但Ku频段的应用已经非常拥挤,故计划中的宽带卫星通信网基本是采用Ka频段,通过同步轨道卫星、非静止轨道卫星或两者的混合卫星群系统提供多媒体交互式业务和广播业务。 Ka 频段卫星通信技术己有基础,卫星通信要利用Ka频段必须解决下列关键技术问题:
*克服信号雨衰;
*研制复杂的Ka频段星上处理器;
*保证高速传输的数据没有明显的时延;
*保持星座中有关卫星之间的有效通信;
*通过星上交换进行数据包的路由选择。
国际上特别是欧洲、美国,有关Ka频段卫星通信概念和关键技术的试验工作已做了不少,可以说,现代卫星通信技术的发展已为解决后四项关键技术打下了基础,而降雨对信号的衰减是波长在1~1.5cm之间的Ka频段的特殊问题。由于使用的波长和雨滴的大小相仿,雨滴将使信号发生畸变。目前正在设计的Ka频段的卫星通信系统,因降雨衰减而引起的通信中断平均每月要超过3小时。这就难于满足一般电信用户通信可利用率达到99.9%的要求。
为了克服雨衰问题已提出的解决方法:
(1) 加大天线尺寸和信号功率,但这会增加卫星的成本;
(2) 设立更多的地面终端站,从而使信号能沿多条路径传送,但这会增加地面系统的成本;
(3) 通过控制功率分配,增大对降雨地区的传输功率。采用这个措施会增加卫星的复杂性,特别是提高了对控制软件的要求;
(4) 发展对信号畸变的校正技术;
(5) 采用地面光纤于卫星通信相结合的方式。
Ka频段的卫星通信系统雨衰问题的解决,在一定程度上是服务质量和费用的折衷。若要保证Ka频段卫星通信业务的高可靠性和高利用率,就必须在链路设计中留有一定余量来避免因暴雨造成通信中断。但这种余量在正常的天气情况下却是一种浪费,会导致整个系统的成本增加和终端的价格上升。 低轨道卫星星座组网技术积累了经验 以铱星、全球星和ICO为代表的非静止轨道卫星通信系统取得了很大进展,铱星系统已投入了运行。这些系统的建造促进了星座组网、星上处理和星间通信等技术的发展,开发过程中积累的卫星设计能力、卫星制造技术、大卫星系统集成和超大系统管理经验都将直接应用到全球宽带多媒体通信系统。可以说是全球个人移动电话系统奠定了发展全球宽带多媒体卫星通信系统的基础。
卫星通信就是先将信号转换成微波发射到地球同步卫星,而后通过地球同步卫星发射到转发信号,从而将信号覆盖面扩大,达到信号的传输.
一)什么是卫星通信
卫星通信是地球上(包括陆地、水面和低层大气中)无线电通信站之间利用人造卫星作为中继站而进行的空间微波通信,卫星通信是地面微波接力通信的继承和发展。我们知道微波信号是直接传播的,因此,可以把卫星通信看作是微波中继通信的一种特例,它只是把中继站放置在空间轨道上。
(二)卫星通信的特点
卫星通信是现代通信技术的重要成果,它是在地面微波通信和空间技术的基础上发展起来的。与电缆通信、微波中继通信、光纤通信、移动通信等通信方式相比,卫星通信具有下列特点:
(1)卫星通信覆盖区域大,通信距离远。因为卫星距离地面很远,一颗地球同步卫星便可覆盖地球表面的1/3,因此,利用3颗适当分布的地球同步卫星即可实现除两极以外的全球通信。卫星通信是目前远距离越洋电话和电视广播的主要手段。
(2)卫星通信具有多址联接功能。卫星所覆盖区域内的所有地球站都能利用同一卫星进行相互间的通信,即多址联接。
(3)卫星通信频段宽,容量大。卫星通信采用微波频段,每个卫星上可设置多个转发器,故通信容量很大。
(4)卫星通信机动灵活。地球站的建立不受地理条件的限制,可建在边远地区、岛屿、汽车、飞机和舰艇上。
(5)卫星通信质量好,可靠性高。卫星通信的电波主要在自由空间传播,噪声小,通信质量好。就可靠性而言,卫星通信的正常运转率达99.8%以上。
(6)卫星通信的成本与距离无关。地面微波中继系统或电缆载波系统的建设投资和维护费用都随距离的增加而增加,而卫星通信的地球站至卫星转发器之间并不需要线路投资,因此,其成本与距离无关。
但卫星通信也有不足之处,主要表现在:
(1)传输时延大。在地球同步卫星通信系统中,通信站到同步卫星的距离最大可达40000km,电磁波以光速(3*108m/s)传输,这样,路经地球站→卫星→地球站(称为一个单跳)的传播时间约需0.27s。如果利用卫星通信打电话的话,由于两个站的用户都要经过卫星,因此,打电话者要听到对方的回答必须额外等待0.54s。
(2)回声效应。在卫星通信中,由于电波来回转播需0.54s,因此产生了讲话之后的“回声效应”。为了消除这一干扰,卫星电话通信系统中增加了一些设备,专门用于消除或抑制回声干扰。
(3)存在通信盲区。把地球同步卫星作为通信卫星时,由于地球两极附近区域“看不见”卫星,因此不能利用地球同步卫星实现对地球两极的通信。
(4)存在日凌中断、星蚀和雨衰现象。
通信技术基础知识电信网(telecommunication network)是构成多个用户相互通信的多个电信系统互连的通信体系,是人类实现远距离通信的重要基础设施,利用电缆、无线、光纤或者其它电磁系统,传送、发射和接收标识、文字、图像、声音或其它信号。
电信网由终端设备、传输链路和交换设备三要素构成,运行时还应辅之以信令系统、通信协议以及相应的运行支撑系统。现在世界各国的通信体系正向数字化的电信网发展,将逐渐代替模拟通信的传输和交换,并且向智能化、综合化的方向发展,但是由于电信网具有全程全网互通的性质,已有的电信网不能同时更新,因此,电信网的发展是一个逐步的过程。
电信网按不同的分类体系可以划分如下:按电信业务的种类分为:电话网、电报网、用户电报网、数据通信网,传真通信网、图像通信网、有线电视网等。按服务区域范围分为:本地电信网、农村电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等。
按传输媒介种类分为:架空明线网、电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网、用户光纤网、低轨道卫星移动通信网等。按交换方式分为:电路交换网、报文交换网、分组交换网、宽带交换网等。
按结构形式分为:网状网、星形网、环形网、栅格网、总线网等。按信息信号形式分为:模拟通信网、数字通信网、数字模拟混合网等。
按信息传递方式分为:同步转移模式(STM)的综合业务数字网(ISDN)和异地转移模式(ATM)的宽带综合业务数字网(B-ISDN)等。什么是智能网?智能网(Intelligentized Network)的思想起源于美国。
20世纪80年代初,AT&T公司就采用集中数据库方式提供800号(被叫付费)业务和电话记帐卡业务,这是智能网的雏形。后来国际电联ITU-T (International Telecommunications Union)在1992年正式命名了智能网一词。
智能网是在现有交换与传输的基础网络结构上,为快速、方便、经济地提供电信新业务(或称增值业务)而设置的一种附加网络结构。智能网提供新业务的突出优点是可以做到快速、经济和方便。
由于智能网技术有标准模型约束,系统的实现可以独立于将要生成的新业务,且有标准通信协议支持产品的互联,从而为快速提供新业务创造了基础条件。智能网是以计算机和数据库为核心的,从理论上说,智能网能提供的新业务是无限的。
但是开办新业务要考虑实际需要和经济效益等因素。现在世界上已经提供的智能新业务有几十种。
但各地提供的种类不同,例如我国目前分国际、全国、省内三大类,所提供的业务也不尽相同。在世界上已经提供的常用的智能新业务如下:被叫集中付费业务:美国人把这种电话叫做“免费电话”,实际上只是打电话的人不付费,而由被叫用户付费。
使用这种业务时,用户需先拨“800”,因此也叫“800业务”。大众服务业务:用户拨通特定号码字头的电话号码,就能获得某种信息或可以进行咨询的服务。
在美国,使用这种业务时用户先拨“900”,所以又叫“900号业务”。可选记帐业务:简称“ABS业务”。
它可以提供多种记费方式,如主叫付费、被叫付费、主叫被叫分摊付费、第三方付费或信用卡付费等多种形式的记帐方式。专用虚拟网业务:用户可以按照自己的意愿,灵活地组建非永久性的专用网,称为“虚拟网”。
广域集中小交换机业务(WAC业务):用户可以享受市内专用小交换机的一切功能,而不用设置专用小交换机。通用号码业务:给有多个分号的企业分配一个通用的电话号码来受理业务。
智能网的主要组成部分有:业务交换点(SSP),用来识别用户对智能网的呼叫;业务控制点(SCP),完成对业务的控制,通常由大、中型计算机和大型数据库组成;业务管理系统(SMS),是智能网中的操作、维护、管理及监视系统。总之,整个电信网络正逐步向着智能化、宽带化、个人化的方向发展。
随着智能网的发展,可以实现智能网的网间互通,智能网与互联网Internet的结合,智能网与宽带综合业务数字网B-ISDN的结合,明天的智能网将更加智能化。什么是“一线通”?ISDN (Intergrated Service Digital Network)的中文名称是综合业务数字网,中国电信将“窄带综合业务数字网”(N-ISDN)俗称为“一线通”。
“一线通”采用数字传输和数字交换技术,将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络进行传输和处理,向用户提供基本速率(2B D,144kbit/s)和一次群速率(30B D,2Mkbit/s)两种接口。基本速率接口包括两个能独立工作的B信道(64Kkbit/s)和一个D信道(16Kkbit/s)。
其中B信道一般用来传输话音、数据和图像,D信道用来传输信令或分组信息。“一线通”是以电话综合数字网为基础发展而成的通信网,能提供端到端的数字连接,可承载话音和非话音业务,用户能够通过多用途用户网络接口接入网络。
“一线通”不仅能提供电路交换业务,还能提供分组交换和非交换的专用线业务,客户可根据需要灵活选用,并且能与现有电话网、分组网实现互通。“一线通”能够向用户提供三大类业务:①、承载业务(与用户终端类型无关,如电路交换的承载业务和分组交换的承载业务等);②、用户终。
电信网(telecommunication network)是构成多个用户相互通信的多个电信系统互连的通信体系,是人类实现远距离通信的重要基础设施,利用电缆、无线、光纤或者其它电磁系统,传送、发射和接收标识、文字、图像、声音或其它信号。电信网由终端设备、传输链路和交换设备三要素构成,运行时还应辅之以信令系统、通信协议以及相应的运行支撑系统。现在世界各国的通信体系正向数字化的电信网发展,将逐渐代替模拟通信的传输和交换,并且向智能化、综合化的方向发展,但是由于电信网具有全程全网互通的性质,已有的电信网不能同时更新,因此,电信网的发展是一个逐步的过程。
电信网按不同的分类体系可以划分如下:
按电信业务的种类分为:电话网、电报网、用户电报网、数据通信网,传真通信网、图像通信网、有线电视网等。
按服务区域范围分为:本地电信网、农村电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等。
按传输媒介种类分为:架空明线网、电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网、用户光纤网、低轨道卫星移动通信网等。
按交换方式分为:电路交换网、报文交换网、分组交换网、宽带交换网等。按结构形式分为:网状网、星形网、环形网、栅格网、总线网等。
按信息信号形式分为:模拟通信网、数字通信网、数字模拟混合网等。
按信息传递方式分为:同步转移模式(stm)的综合业务数字网(isdn)和异地转移模式(atm)的宽带综合业务数字网(b-isdn)等。
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