卫星通信系统2次培训.ppt

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1、卫星通信系统,内容,一、卫星通信概述二、卫星通信的历史三、卫星通信系统的组成四、通信卫星的工作过程五、卫星移动通信系统六、移动卫星通信的频谱划分七、卫星通信中的电波损耗八、卫星移动通信的评价九、卫星互联网技术,一、卫星通信概述,什么是卫星通信,卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在多个地面站之间进行的通信,卫星通信优点,远：卫星通信的距离远。同步通信卫星可以“看”到地球最大跨度达一万八千余公里。在这个覆盖区内的任意两点都可以通过卫星进行通信，微波通信一般是50公里左右设一个中继站，一颗同步通信卫星的覆盖距离相当于三百多个微波中继站。,卫星通信优点（续）,多：指通信路数多、容量

2、大。一颗现代通信卫星，可携带几个到几十个转发器，可提供几路电视和成千上万路电话。,卫星通信优点（续）,好：指通信质量好、可靠性高。卫星通信的传输环节少，不受地理条件和气象的影响，可获得高质量的通信信号。总结为远、多、好、活、省,卫星通信优点（续）,活：指运用灵活、适应性强。它不仅可以实现陆地上任意两点间的通信，而且能实现船与船，船与岸上、空中与陆地之间的通信，它可以结成一个多方向、多点的立体通信网。,卫星通信优点（续）,省：指成本低。在同样的容量、同样的距离下，卫星通信和其他的通信设备相比较，所耗的资金少，卫星通信系统的造价并不随通信距离的增加而提高，随着设计和工艺的成熟，成本还在降低。,广播

3、卫星的技术要求,1、必须是对地静止的，以便观众使用简单，无需跟踪卫星而且定向性强的接收天线；这不仅要求使用赤道同步卫星，还要求卫星能精确地保持它在轨道上的位置和姿态。,广播卫星的技术要求（续）,2、必须有足够的有效辐射功率，以简化地面接收设备。在覆盖面积较大，波束为2左右的情况下，个体接收卫星电视广播所需的转发器发射功率是几百瓦，集体接收方式所需的是几十瓦。,广播卫星的技术要求（续）,4、重量应保证工作需要，并在此前提下尽量减轻，以节约发射费用。为此，星上各分系统所用的材料比重要小，耗电部分应尽可能提高效率，以减轻整个星体重量。已发射的以及近期内将要发射的广播卫星的重量，大体在30008000

4、公斤之间。,广播卫星的技术要求（续）,3、必须有足够长的使用寿命和可靠度，以降低停播率，并避免经常更换卫星所带来的停播和浪费。为此要求卫星使用长寿命、高可靠度的元件、部件，并必须设置星上备份部件、备份转发器，及发射备份卫星。目前的广播卫星设计寿命为57年。,二、卫星通信的历史,低轨道卫星阶段,1、1957年10月4日前苏联成功发射了第一颗人造地球卫星；2、1958年12月美国发射了“斯科尔”（SCORE）广播试验卫星，进行磁带录音信号的传输；3、1960年8月，美国发射了“回声”（ECHO）无源发射卫星，首次完成了有源延迟中继通信；4、1962年7月美国发射了“电星一号”（TELESTAR-1

5、）低轨道通信卫星，在6GHz/4GHz实现了横跨大西洋的电话、电视、传真和数据的传输，奠定了商用卫星通信的技术基础；5、1962年11月美国发射了“中继1号”（RELAY-1）低轨道卫星，完成了横跨太平洋的美、日之间的电视传播；,低轨道卫星,由于火箭推力有限，卫星高度均没有超过1万公里，它们围绕地球转一圈的时间为几个小时；对于地球上的观察者而言，卫星总是不停地围绕地球旋转；为了接收来自卫星地信号，地球站的天线要不停地跟踪卫星；当卫星转到地球的另一侧的时候，地球站只有暂停工作，等待再一次转到这一侧的时候继续跟踪；卫星相对地球站存在相对运动，由此产生的多普勒效应（在以后的文章中会介绍）使接收频率发

6、生变化，导致设备的复杂化。,同步卫星,6、1963年7月美国发射“辛康2号”（SYNCOM-）卫星，其轨道高度升高后，可使卫星在赤道上空绕地球一周的时间与地球自转一周的时间相等；7、1964年10月该卫星向全世界转播了东京奥运会的实况。8、1965年前苏联发射了“闪电”（MOLNIYA）同步卫星，完成了苏联和东欧之间的区域性通信和电视广播。至此，经过通信卫星的试验，使卫星通信的实用价值得到了广泛的承认。,同步卫星,同步卫星使建立稳定的通信线路才成为现实，至此卫星通信作为现代通信方式取得了稳固的地位。,组织,9、1964年8月商用的卫星临时组织成立;10、1973年2月更名为国际通信卫星组织（I

7、NTELSAT）；,移动卫星业务,11、1976年“海事卫星1号”（MARISAT-1）发射到大西洋上空；12、1979年“国际海事卫星组织”（INMARSAT）成立；,我国的卫星通信发展,1、1970年4月，我国成功发射了第一颗卫星；2、1984年4月，我国成功发射第一颗试验用“同步通信卫星”STW-1（即东方红二号）；3、1986年2月，我国用长征3号火箭成功发射第二颗“实验通信卫星”STW-2；4、1988年3月，我国用长征3号火箭发射成功第一颗“实用通信卫星”；5、1988年12月又发射了“东二甲2”卫星，说明我国的卫星通信技术已经迈入国际领先领域；,三、卫星通信系统的组成,卫星系统功

8、能方框,卫星的主要设备包括下列七大系统,1）位置与姿态控制系统2）天线系统3）转发器系统4）遥测指令系统5）电源系统6）温控系统7）入轨和推进系统,1）位置与姿态控制系统,卫星漂移：从理论上讲，静止卫星的位置相对于地球说是静止不动的；当太阳、月亮的辐射压力发生强烈变化时，由于他们所产生的对卫星的干扰，也往往会破坏卫星对地球的相对位置；,控制卫星姿态,星上定向天线的波束必须永远指向地球中心或覆盖区的中心；定向波束只有十几度或更窄，波束指向受卫星姿态变化的影响相当大；卫星距离地球表面有36000KM，姿态差之毫厘，将导致天线的指向谬之千里。太阳电池的表面必须经常朝向太阳，所有这些都要求对。,2）天

9、线系统,卫星的天线系统包括通信天线和遥测指令天线，分别采用消旋天线和全向天线。要求两种天线：体积小、重量轻、可靠性高，寿命长、增益高、波束永远指向地球。,3）转发器系统,空间转发器系统是卫星的主体。实际上是一部高灵敏度的宽带收发信机。其功能就是以最小的附加噪声和失真以及尽可能高的放大量来转发无线信号。,4）遥测指令系统,主要任务是把卫星上的设备工作情况原原本本地告诉地面上的卫星测控站；忠实地接收并执行地面测控站发来的指令信号。,5）电源系统,现代卫星的电源同时采用太阳能电池和化学电池；要求电源系统体积小、重量轻、效率高、寿命长。,6）温控系统,使卫星内部和表面温度保持在允许的范围内，否则将影响

10、星上的电子设备的性能和寿命，甚至会发生故障。在卫星壳体或天线上温差过大的时候，往往产生变形，对天线的指向以及传感器精度以及喷嘴的方向性等都会带来不良影响。,7）入轨和推进系统,静止卫星的轨道控制系统主要是由轴向和横向两个喷射推进系统构成的。轴向喷嘴是用来控制卫星在纬度方向的漂移，横向喷嘴是用来控制卫星因环绕速度发生变化造成卫星的在经度方向的漂移。喷嘴是由小的气体（一种气体燃料）火箭组成的，它的点火时刻和燃气的持续时间由地面测控站发给卫星的控制信号加以控制的。,推进系统的另一职能是采用自旋稳定、重力梯度稳定和磁力稳定等方法对卫星进行姿态控制。,自旋控制,自旋控制,卫星被送上天时，在与火箭分离之前

11、由火箭中的一个旋转装置使它以每分钟10100转的速度旋转。旋转的卫星好像陀螺一样，旋转轴始终指向一个方向，就不会随意翻滚了。装在卫星轴上的天线，却不能随着星体转，所以要装上一个消旋装置，使天线稳稳地瞄准地球。,地面卫星接收系统,因为卫星转发器的体积、重量收到严格限制，转发器的发射功率一般在几十瓦至一百多瓦。经过三万六千公里的传输到达地面，信号衰减很大，同时混入了各种噪声。为了接收如此微弱的信号，卫星地面接收站必须采用方向性很强的天线来收集信号能量，并通过低噪声微波放大器（LNB）的放大、变换，,1.卫星地面接收天线,卫星转发器发射的信号功率传输到地面的电波能量非常微弱，因此必须采用大口径的抛物

12、面天线。它可以将天线各点的能量聚集到一点（即下图中的焦点F），如果在这点上安装一个馈源，则可提供足够的信号给高频头。天线的口径越大，收集到的信号能量就越多，电视画面就越清晰。通常用天线增益GR来表示其收集能量的程度，例如天线的口径为1.8米，对于C波段而言，GR35dB，对于Ku波段而言，GR44.5dB；而3米的天线，则分别为39.5dB和48.5dB。,2.低噪声高频头（LNB）,为了减少信号能量的损失，通常将LNB（低噪声放大器和降频器，即高频头）与天线馈源装在一起，置于抛物面天线的焦点处。它的作用是预先将非常微弱的微波信号先进行放大、混频，变成第一中频（9502150MHz），然后通过

13、一根高频电缆引到室内的卫星接收机（称室内单元）或卫星接收卡，经放大、变换处理，便可输出给电视机接收卫星电视节目或输出给计算机接收数据。,四、通信卫星的工作过程,卫星通信系统组成,由通信卫星和地面部分通信地面站两大部分构成,通信卫星工作的基本原理,通信卫星实际上就是一个悬挂在空中的通信中继站。它居高临下，视野开阔，只要在它的覆盖照射区以内，不论距离远近都可以通信，通过它转发和反射电报、电视、广播和数据等无线信号。,工作的基本原理,地面站1发出无线电信号，这个微弱的信号被卫星通信天线接收，在通信转发器中进行放大，变频和功率放大，再由卫星的通信天线把放大后的无线电波重新发向地面站2，从而实现两个地面

14、站或多个地面站的远距离通信。,一个简单的例子,北京市某用户要通过卫星与大洋彼岸的另一用户打电话:先要通过长途电话局，由它把用户电话线路与卫星通信系统中的北京地面站连通，地面站把电话信号发射到卫星，卫星接到这个信号后通过功率放大器，将信号放大再转发到大西洋彼岸的地面站，地面站把电话信号取出来，送到受话人所在的城市长途电话局转接用户。,电视节目的转播,与电话传输相似;由于各国的电视制式标准不一样，在接收设备中还要有相应的制式转换设备，将电视信号转换为本国标准。,其他业务,电报、传真、广播、数据传输等业务与电话传输过程相似，不同的是需要在地面站中采用相应的终端设备。,五、卫星移动通信系统,卫星移动通

15、信系统,按其应用来分，按他们所采用的技术手段来分,一）按应用分类,海事卫星移动系统（MMSS）、航空卫星移动系统（AMSS）陆地卫星移动系统（LMSS）。,海事卫星移动系统,主要用于改善海上救援工作，提高船舶使用的效率和管理水平，增强海上通信业务和无线定位能力。,航空卫星移动系统,主要用于飞机和地面之间为机组人员和乘客提高话音和数据通信,陆地卫星移动系统,主要用于为行驶的车辆提供通信,二）按轨道分类,通信卫星的运行轨道有两种:低或中高轨道。同步定点轨道,低或中高轨道,在这种轨道上运行的卫星相对于地面是运动的。它能够用于通信的时间短，卫星天线覆盖的区域也小，并且地面天线还必须随时跟踪卫星。,同步

16、定点轨道,高达三万六千公里的，即在赤道平面内的圆形轨道；卫星的运行周期与地球自转一圈的时间相同，在地面上看这种卫星好似静止不动，称为同步定点卫星；覆盖照射面大，三颗卫星就可以覆盖地球的几乎全部面积，可以进行二十四小时的全天候通信。,三）按频率分类,按照卫星所使用的频率范围将卫星划分为L波段卫星，Ka波段卫星等等。,四）按服务区域分类,按服务区域划分，有全球、区域和国内通信卫星。,全球通信卫星,服务区域遍布全球的通信卫星，这常常需要很多卫星组网形成。,区域卫星,仅仅为某一个区域的通信服务,国内卫星,范围则更窄，仅限于国内使用，其实各种分类方式都是想将卫星的某一特性更强地体现出来，以便人们更好的区

17、分各种卫星。,轨道卫星,1）卫星不动（同步轨道卫星）已经广泛应用的Inmarsat以及正积极开发中的AMSC（美国），CELSAT（美国），MSS（加拿大）、Mobilesat（澳大利亚）等移动通信系统均属于这种情况。这些系统已经实现到车，船和飞机等移动体 上的通信，实现到手机的通信指日可待。,2）卫星动（非同步轨道卫星），终端不动,通过非同步轨道卫星实现到较大终端（例如移动通信网的基站）的通信，而以后再连接到手持机的用户。Calling（美国）系统大体上属于这种情况。移动用户通过关口站上的卫星进行通信也基本属于这种情况。,3）卫星动（非同步轨道卫星），终端也动。,大量中、低轨道系统（如铱星系

18、统、全球星系统、奥迪赛系统）极化均属这种情况，特征就是做到终端手持化，实现了卫星通信适应未来个人移动通信的需求。,卫星轨道,就卫星在空间运行的轨道形状来说，有圆轨道和椭圆轨道。,几个定义,倾角：卫星轨道与地球赤道可以构成不同的夹角；赤道轨道：倾角等于零；极轨道：倾角等于90；倾斜轨道：倾角在090之间,圆轨道,按其高度分为3种：低轨道（LEO）（距地面数百公里至5000KM，运行周期为24小时）；中轨道（MEO）（距地面500020000KM，运行周期412小时）；高（同步）轨道（GEO）（距地面35800KM,运行周期24小时），它又称为静止轨道。,LEO/MEO/GEO,LEO:铱星系统（

19、Iridium）和全球星系统（Globalstar）是LEO系统发展那最快的范例。MEO:奥迪赛系统（Odyssey）、InmarsatP-21是MEO系统的范例。GEO:Inmarsat系统、氚（Tritium）系统、亚洲卫星移动通信系统（ASMTS）（该系统是美国休斯公司建议我国发展的）是GEO系统的范例。其网络基本上与固定业务卫星系统相同。,这三种系统都要用手持机进行个人通信。他们除了具有语音通信功能外，还应具有传送数据、传真、寻呼、静态图象和定位等功能。这3种不同轨道系统用手持机进行个人通信，各有优劣，其性能表如下表所示：,不同轨道系统性能表,高轨道（GEO）,在实现国际远距离通信和电

20、视传输方面，这些卫星一直担当主角GEO卫星存在一些问题,（1）自由空间中，信号强度反比于传输距离的平方。高轨道（GEO）卫星距地球过远，需要有较大口径的通信天线。,（2）信号经过远距离传输会带来较大的时延,在电话通话中，这种时延会使人感到明显的不适应。在数据通信中，时延限制了反应速度，对于2001年台式超级计算机来说，半秒种的时延意味着数亿字节的信息滞留在缓冲器中。,（3）轨道资源紧张,高轨道（GEO）卫星只有一条轨道，相邻卫星的间隔又不可以过小，因为地球站天线分辨卫星的能力受限于天线口径的大小。在Ka频段（1730GHz）为了能够分出2间隔的卫星，地面站天线口径的合理尺寸应不小于66cm。按

21、这样计算，高轨道（GEO）卫星只能提供180颗同轨道位置。这其中还包括了许多实用价值较差，处于大洋上空的位置。,中、低轨道卫星（MEO,LEO）用于个人全球通信有很多优点,低轨道卫星（LEO）轨道高度仅是高轨道（GEO）卫星的二十分之一至八十分之一：路径损耗通常比高轨道（GEO）卫星低很多，所发射的功率是高轨道（GEO）卫星的二百分之一至二千分之一，传播时延仅为高轨道（GEO）卫星的七十五分之一，这对实现终端手持化和达到话音通信所需要的时延要求是很必要的,缺点,由于运转周期和轨道倾角关系，中轨道（MEO）和低轨道卫星（LEO）相对于地球上的观察者不再是静止的，为了保证在地球上任一点均可以实现2

22、4小时不间断的通信，必须精心配置多条轨道及一大群具有强大处理能力的通信卫星，这样一个庞大而又复杂的空间系统要实现稳定可靠的运转，涉及到技术上和经济上的一系列问题。,空间基站,计算机、微电子技术和小型卫星技术的发展，使解决建立大型中轨道（MEO）和低轨道卫星（LEO）卫星通信系统的难题成为可能,六、移动卫星通信的频谱划分,频段是指上下限频率之间的频率范围，又称为波段。频段的选择对卫星系统总体设计非常重要，需对传播机理、传播损耗、传播中引入的外部噪声、可能提供的有效带宽、与其它系统之间的干扰以及电子器件和通信设备的发展水平等综合考虑。,在300MHZ-10GHZ范围频段的电波，受地球周围对流层和电

23、离层的影响小，这个频段称为无线电窗口，在电视广播、卫星通信和地面微波通信中用得较多。1979年国际电联的世界行政大会对卫星广播频段进行了分配，分为L、S、C、Ku、Ka、Q、V七个频段，中国分在Ku频段第三区，并使用C频段（3.7-4.2GHZ）的线极化波。,移动卫星通信的频谱划分,分配给卫星移动通信业务的频率范围为235MHz71GHz。,上限,工作频率的下限由适合于移动地球站的小口径天线所能达到的天线增益所决定的。若要求的天线增益为3dB，则对于1m有效口径的天线，频率下限为200MHz。,下限,工作频率的上限受到很多因素影响。在1GHz以上，降雨衰减（雨点会降低信号强度）和分子吸收一般随

24、频率增加而增大。对于要求高可靠性的系统，最佳的频率范围为200MHz10GHz。除了传播因素以外还应考虑技术发展水平、可靠性要求以及频率再用等因素。,卫星移动业务的调整和分配,1992年世界无线电行政大会（WARC92）,（1）1000MHz以下,包括低轨道卫星在内的非同步卫星全球主用和次用频段原来的分配如下：137137.025MHz（下行，主用）137.175137.825 MHz（下行，主用）137.025137.175 MHz（下行，次用）137.825138 MHz（下行，次用）148149.9 MHz（上行，主用）400.15401 MHz（下行，主用）,92年世界无线电行政大会所

25、作的补充,分给移动卫星业务的312315 MHz和387390 MHz（次用）也可以由低轨道卫星所使用，但用于非同步卫星时要进行协商；分给移动卫星业务全球主用的148149.9 MHz和分给陆地移动卫星的149.9150.05 MHz（全球主用）用于非同步卫星时也要进行协商。,（2）L和S频段,新分15251530 MHz频段，作为全球海运移动卫星业务的主用频段，这一频段也作为陆地卫星移动系统的全球次用频段。,还专门为移动卫星业务分配了16101626.5 MHz（上行）和2483.52520 MHz（下行）新的全球主用频段。这个频段也为全球定位系统和导航系统使用。大部分大型的低轨道卫星系统均

26、使用这个频段。,在S频段为MSS（卫星移动系统）分配的全球主用频段是：19802010 MHz；21702200 MHz;25002520 MHz;26702690 MHz。同时要求其中19702010 MHz和21602200 MHz到2000年1月1日以后才可以使用，25002520 MHz和26702690 MHz到2005年1月1日以后才可以使用。,(3)C波段和Ku波段,目前世界各国的卫星广播普遍采用C波段（3.44.2GHz）和Ku波段（10.712.75GHz）。由于C波段为地面通信业务公用，为了避免卫星信号对地面通信业务的干扰，卫星发射到地面的功率通量密度要受到限制（一般为EI

27、RP=36dBW左右），为了保证接收到的图像的质量，通常要采用较大口径的天线（1.83米），主要适用于集体接收（例如：CATV系统）。,(3)C波段和Ku波段,Ku波段的特点是频率高，频率范围宽，信道容量大，它是卫星广播的优选频段，卫星发射到地面的功率通量密度不受限制（一般EIRP50dBW）；加上信号波长短，同样口径天线的增益要比C波段高，从而采用较小口径天线（0.51.2米）就能获得满意的图像，因此更适于个体接收。,UHF频段：400-200MHz；频段：1.6-1.5GHz；C频段：6-4GHz；X频段：8-7GHz；Ku频段：14-11GHz；Ka频段：30-20GHz。实际工作频段与

28、划分的频率范围略有出入。,七、卫星通信中的电波损耗,损耗从哪里来自由空间传播损耗其他传播损耗,损耗从哪里来,卫星通信是在空间技术和地面微波中继通信技术的基础上发展起来的，靠大气外卫星的中继实现远程通信。其载荷信息的无线电波要穿越大气层，经过很长的距离在地面站和卫星之间传播，因此它受到多种因素的影响。传播问题会影响到信号质量和系统性能，是造成系统运转中断的一个原因，因此电波传播特性是卫星通信以及其他无线通信系统进行系统设计和线路设计时必须考虑的基本特性。,卫星通信的电波,卫星通信的电波要经过对流层（含云层和雨层）、平流层、电离层和外层空间，跨越距离大，因此影响电波的传播因素很多。,传播问题,卫星

29、通信的电波在传播中要受到损耗,最主要的是自由空间传播损耗，它占总损耗的大部分；其他损耗还有大气，雨，云，雪，雾等造成的吸收和散射损耗等。还会因为受到某种阴影遮蔽（例如树木、建筑物的遮挡等）而增加额外的损耗，固定业务卫星通信系统则可通过适当选址避免这一额外的损耗。,卫星移动通信系统的损耗,由于移动用户的特点，使接收电波不可避免地受到山，植被，建筑物的遮挡反射、折射引起的多径衰落；海面上的船舶、海面上空的飞机还会受到海面反射等引起的多径衰落影响；固定站通信的时候，虽然存在多径传播，但是信号不会快衰落，只有由温度等引起的信号包络相对时间的缓慢变化，当然条件是不能有其他移动物体造成电波的发射等情况发生

30、。,八、卫星移动通信的评价,卫星通信中，要求发射机和发射天线具有强大的发射功率和很高的天线增益，接收机要有极高的灵敏度和极低的噪声，,参数表征,（1）等效各向同性辐射功率（EIRP）EIRP也称为等效全向辐射功率，它的定义是地球站或卫星的天线发送出的功率（P）和该天线增益（G）的乘积，即：EIRP=P*G如果用dB计算，则为EIRP(dBW)=P(dBW)+G(dBW)EIRP表示了发送功率和天线增益的联合效果。,（2）噪声温度（Te）,在地面微波系统中，设备产生的噪声功率是用噪声系数来表示的。在卫星系统中，经常要求噪声预算的精度在几分之一dB以内，否则在一个具有许多站的大型卫星系统内，线路计

31、算和系统性能中的1dB误差可能会造成很大的一笔费用支出。,噪声温度（Te）,噪声温度是将噪声系数折合为电阻元件在相当于某一温度下的热噪声，这里温度以绝对温度K计算。对于低噪声接收机来说，采用等效噪声温度比噪声系数具有更高的计算精度。噪声温度（Te）和噪声系数（NF）的关系如下：NF=101g(1+Te/290)dB（在室温17）卫星接收机的典型Te在1000K左右（NF=7dB），地球站接收机的典型Te在201000K范围内。,（3）品质因数（G/Te）,G/Te 是天线增益与噪声温度之比。在卫星通信系统中，Te的高低严重影响接收信号的实际效果，因此必须在G中减去Te的影响才能正确反映接收系统

32、的实际质量，G/Te 值的计算公式如下：G/Te=G(dB)-101g Te(dB/K),九、卫星互联网技术,起源,自从1847年电话诞生以来，电信业务得到了迅速的发展，对大多数发展中国家来说，电信网络的质量和普及率还很低80年代引入的VSAT技术能较快地解决此问题，它不仅能为无地面线路可用的区域提供服务，而且在性能、提供的业务种类、可用度、传输成本、扩容成本等方面都能与地面线路进行竞争。VSAT的迅速发展还得益于80年代计算机的大量普及和计算机联网需求的大量增加。,什么是VSAT？,VERY SMALLAPERTURETERMINA“甚小孔径终端”，“甚小天线地球站”VSAT系统中小站设备的

33、天线口径小，通常为0.3m-2.4m,VSAT特点,VSAT是80年代中期利用现代技术开发的一种新的卫星通信系统。具有灵活性强，可靠性高，成本低，使用方便以及小站可直接装在用户端等特点。,VSAT特点（续）,借助VSAT用户数据终端可直接利用卫星信道与远端的计算机进行联网，完成数据传递、文件交换或远程处理，从而摆脱了本地区的地面中继线问题，这在地面网络不发达、通信线路质量不好或难于传输高速数据的边远地区，使用VSAT作为数据传输手段是一种很好的选择。目前，广泛应用于银行、饭店、新闻、保险、运输、旅游等部门。VSAT卫星通信网一般是由大量VSAT小站与一个主站（Hub）协同工作，共同构成的一个广

34、域稀路由（站多，各站业务量小）的卫星通信网。,VSAT网根据业务性质可分为三类：,以数据通信为主的网，这种网除数据通信外，还能提供传真及少量的话音业务；以话音通信为主的网，这种网主要是供公用网和专用网话音信号的传输和交换，同时也能提供交互型的数据业务。以电视接收为主的网，接收的图像和伴音信号可作为有线电视的信号源通过电缆分配网传送到用户家中。,与地面网通信网相比，VSAT卫星通信网具有以下特点：,1、覆盖范围大，通信成本与距离无关；2、可对所有地点提供相同的业务种类和服务质量（包括误比特率和传输时延等）；3、灵活性好（多种业务可在一个网内并存，对一个站来说支持业务种类、分配的频带和服务质量等级

35、等可动态调整）；4、可扩容性好，扩容成本低，开辟一个新通信地点所需时间短；5、点对多点通信能力；6、独立性好，是用户拥有的专用网，不像地面网受电信部门制约；7、互操作性好，可使采用不同标准的用户跨越不同的地面网而在同一个VSAT网内进行通信；8、通信质量好（有较低的误比特率和较短的网络响应时间）；9、传播时延大。,与传统卫星通信网相比，VSAT卫星通信网的特点：,1、面向用户而不是面向网络，VSAT与用户设备直接通信而不是如传统卫星通信网中那样中间经过地面电信网络后再与用户设备进行通信；2、小口径天线，天线口径一般小于2.4m，某些环境下可达到0.5m；3、智能化（包括操作智能化、接口智能化、

36、支持业务智能化、信道管理智能化等）功能强，可无人操作；4、安装方便，只需简单的安装工具和一般的地基（如普通水泥地面、楼顶、墙壁等）；5、低功率的发射机，一般几瓦以下；6、集成化程度高，VSAT从外表看只能分为天线、室内单元（IDU）和室外单元（ODU）三个部分；7、VSAT站很多，但各站的业务量较小。8、一般用作专用网而不像传统卫星通信网那样主要用作公用通信网。,VSAT迅速发展的原因,VSAT技术上的进步，VSAT的设计思想一开始就是面向专用网的：一是面向覆盖范围大而业务量又较小的应用环境（即稀路由应用环境）和面向点-多点之间通信的应用环境（包括广播电台、收集、双向交互等通信方式）；二是在保

37、证性能要求的前提下，尽量降低VSAT小站成本，以利于推广普及；三是尽量简化VSAT小站操作，使用户易学易用。,VSAT业务种类及典型应用,VSAT网可对各种业务分别采用广播（点多点）、收集（多点点）、点-点双向交互、点-多点双向交互等多种传递方式，充分说明了VSAT的灵活性。,VSAT网的组成,由VSAT小站、主站和卫星转发器组成。数据VSAT卫星通信网通常采用星状结构。,1、主站,中心站或中央站，是VSAT网的心脏。它与普通地球站一样，使用大型天线，天线直径一般约为3.5m8m（Ku波段）或7m13m（C波段）。在以数据业务为主的VSAT卫星通信网（数据VSAT网）中，主站既是业务中心也是控

38、制中心。主站通常与主计算机放在一起或通过其它（地面或卫星）线路与主计算机连接，作为业务中心（网络的中心结点）；同时在主站内还有一个网络控制中心（NCC）负责对全网进行监测、管理、控制和维护。在以话音业务为主的VSAT卫星通信网（话音VSAT网）中，控制中心可以与业务中心在同一个站，也可以不在同一个站，通常把控制中心所在的站称为主站或中心站。由于主站涉及整个VSAT网的运行，其故障会影响全网正常工作，故其设备皆有备份。为了便于重新组合，主站一般采用模块化结构，设备之间采用高速局域网的方式互连。,2、VSAT小站,VSAT小站由小口径天线、室外单元（ODU）和室内单元（IDU）组成。在相同的条件下

39、（例如相同的频段、相同的转发器条件）话音VSAT网的小站为了实现小站之间的直接通信，其天线明显大于只与主站通信的数据VSAT小站。,3、卫星转发器,一般采用工作于C或Ku波段的同步卫星透明转发器。在第一代VSAT网中主要采用C波段转发器，从第二代VSAT开始，以采用Ku波段为主。具体采用何种波段不仅取决于VSAT设备本身，还取决于是否有可用的星上资源，即是否有Ku波段转发器可用，如果没有，那么只能采用C波段。,VSAT系统在Internet接入方面的应用主要有以下几种方式：,1、为大型ISP提供远程Internet连接 目前大约80的Internet信息内容存于美国本上的计算机。通过卫星系统直

40、接建立和美国Internet的高速链路是必要的。这些链路可以是速率对称的也可以是非对称的，链路两个方向都具有相对稳定的数据流。由于Internet业务量的不对称性，通常针对客户的确切需求提供非对称卫星链路。,2、扩展Internet到边远地区并在ISP间提供链接,为通信能力不足的地区提供点到点相互连接，在大ISP和它下属的小ISP之间提供高速连接，这种连接主要在一个国家内部。入向速率即发往主要ISP的信息量相对较低。例如中国科技网网络中心和它在全国的50多个入口点的连接，金桥信息网的VSAT服务网、中国教育网的高速卫星通道筹都可归属于这类应用。,3、直连到计算机（包括连接到LAN服务器）,卫星

41、通信和计算机等一系列新的技术发展，使一种新的VSAT系统实现构架成为现实，这种新构架称作Direct to PC或称PCVSAT，卫星通过点到多点连接方式将ISP服务器直连到用户计算机，使各种公司无论大小，甚至个人用户均可利用空间数据通信的强大功能。,宽带卫星通信技术的未来,目前的卫星通信通常属于C波段和Ku波段系统，现代宽带卫星系统，除INTELSAT及Cyberstar拟考虑KuKa渐进过渡、Skybridge系统使用Ku频段外，大多利用Ka频段（2030GHz），甚至EHF或QF（405060GHz）的更高频段。这些系统主要用于多信道广播、Internet和Intranet的远程传送和作为地面多媒体通信系统的接入手段，它们可以发展成为全球信息高速公路的重要组成部分，成为实现全球无缝个人通信、Internet空中高速通道必不可少的手段。,业内专家预言，不仅C波段和Ku波段VSAT继续繁荣兴旺，而且还将诞生新一代VSAT系统，预计Ka波段系统也将推动VSAT进入更多的数据业务领域，而且最终进入家庭。,总结,一、卫星通信概述二、卫星通信的历史三、卫星通信系统的组成四、通信卫星的工作过程五、卫星移动通信系统六、移动卫星通信的频谱划分七、卫星通信中的电波损耗八、卫星移动通信的评价,