通信概论课件卫星通信概论

1 卫星通信系统卫星通信系统 2 卫星通信概论卫星通信概论 vv一、卫星通信的基本概况一、卫星通信的基本概况 vv二、卫星通信发展的历史二、卫星通信发展的历史 vv三、我国卫星通信发展史三、我国卫星通信发展史 vv四、卫星通信四、卫星通信主要特点主要特点 vv五、卫星通信五、卫星通信主要难点主要难点 vv六、卫星通信六、卫星通信应用范围应用范围 3 一、卫星通信概述一、卫星通信概述 vv、卫星通信概、卫星通信概 念念 vv、卫星通信可行性、卫星通信可行性 vv、卫星通信组、卫星通信组 成成 卫星空间部分卫星空间部分 卫星地球站卫星地球站 地面测控站地面测控站 4 卫 星 通 信 原 理 示 意 图 5 1 1、卫星通信概念的提出、卫星通信概念的提出 vv概念的产生：概念的产生： 时间时间19451945年年1010月；人物月；人物英国物英国物 理学家、空军雷达军官克拉克；理学家、空军雷达军官克拉克； vv克拉克设想：克拉克设想： 把中继站用火箭发射到赤道上空的静止把中继站用火箭发射到赤道上空的静止 轨道上，每隔轨道上，每隔120120度设一个静止卫星这度设一个静止卫星这 样不仅能够实现远距离通信，甚至能够样不仅能够实现远距离通信，甚至能够 实现全球通信。实现全球通信。 克拉克设想，把中继站克拉克设想，把中继站 用火箭发射到赤道上空用火箭发射到赤道上空 的静止轨道上，每隔的静止轨道上，每隔 120120度设一个静止卫星度设一个静止卫星 ，这样不仅能够实现远，这样不仅能够实现远 距离通信，而且还能够距离通信，而且还能够 实现全球通信。实现全球通信。 7 他十分精确的预 言，在1969年6月前 后，人类将完成登 月之壮举。他还预 言了电视电话的诞 生。这些幻想和预 言，今天都一一实 现了。 “空间通信之父” 8 阿波罗登月计划阿波罗登月计划 vv起因与时间：起因与时间： 前苏联宇航员加加林进入太空。前苏联宇航员加加林进入太空。 时间：时间：19611961年年4 4月月1212日乘东方一号日乘东方一号 宇宙飞船。宇宙飞船。 vv人类登月成功：人类登月成功： “ “阿波罗阿波罗” ”1111号飞船于号飞船于19691969年年7 7月月 20-2120-21日首次日首次 实现人登上月球实现人登上月球 的理想。此后，美国又相继的理想。此后，美国又相继6 6次次 发射发射“ “阿波罗阿波罗” ”号飞船，其中号飞船，其中5 5次次 成功。总共有成功。总共有1212名航天员登上月球。名航天员登上月球。 加加林加加林 阿姆斯特朗阿姆斯特朗 9 阿波罗登月计划阿波罗登月计划 vv对登月计划的质疑：对登月计划的质疑： 代表人物：著名物理学教授哈姆雷特。代表人物：著名物理学教授哈姆雷特。 vv质疑内容：质疑内容： 1 1、阿波罗登月照片纯属伪造、阿波罗登月照片纯属伪造 2 2、阿波罗登月录像带在地球上摄制、阿波罗登月录像带在地球上摄制 3 3、月球表面干燥脚印却非常清晰、月球表面干燥脚印却非常清晰 4 4、阿波罗计划进展速度可疑、阿波罗计划进展速度可疑 5 5、对土星五号火箭和登月舱的质疑、对土星五号火箭和登月舱的质疑 6 6、温度对摄影器材的影响、温度对摄影器材的影响 10 背景背景1 1：短波通信：短波通信 vv短波通信：短波通信： 当时远距离通信尤其是移动通信，主要采用当时远距离通信尤其是移动通信，主要采用 短波，短波通信是利用电离层的反射来实现短波，短波通信是利用电离层的反射来实现 信息的传输。信息的传输。 vv缺点：缺点： 由于电离层的高度和反射率随季节、昼夜而由于电离层的高度和反射率随季节、昼夜而 变化，因而短波通信信号不稳定。要求使用变化，因而短波通信信号不稳定。要求使用 者具有丰富的经验才能正常使用。者具有丰富的经验才能正常使用。 vv缺点：缺点： 可用频段有限，不足可用频段有限，不足30MHz30MHz，且全球共用。，且全球共用。 11 短 波 通 信 示 意 图 12 背景背景2 2：微波中继接力通信：微波中继接力通信 vv微波通信微波通信 由于微波是直线传输的，地面对微波吸由于微波是直线传输的，地面对微波吸 收很严重，因此每隔收很严重，因此每隔5050到到8080公里，需要公里，需要 架设很高的铁塔（架设很高的铁塔（8080100100米）来建造米）来建造 中继站，进行逐段接力通信，实现远距中继站，进行逐段接力通信，实现远距 离通信。离通信。 vv优缺点：优缺点： 微波通信较稳定、通信容量较大，但随微波通信较稳定、通信容量较大，但随 着远距的增加费用也成倍加大，有些地着远距的增加费用也成倍加大，有些地 区不便架设，超远距离通信困难很多。区不便架设，超远距离通信困难很多。 13 微波中继通信 14 卫星通信 15 2 2、卫星通信的可行性、卫星通信的可行性 vv引起关注引起关注 克拉克的设想发表后，受到了各国科学克拉克的设想发表后，受到了各国科学 家的重视，尤其是二战后火箭技术已经家的重视，尤其是二战后火箭技术已经 达到了一定的水平，纷纷开展了卫星技达到了一定的水平，纷纷开展了卫星技 术的研究。术的研究。 vv可行性可行性 19571957年年1010月，前苏联成功地发射了世界月，前苏联成功地发射了世界 上第一颗人造地球卫星，证实了上述理上第一颗人造地球卫星，证实了上述理 论的可行性。论的可行性。 16 2 2、卫星通信的可行性、卫星通信的可行性 vv二战后期的二战后期的V-2V-2火箭火箭 设计者：德国科学家冯设计者：德国科学家冯. .布劳恩布劳恩 性能指标：长性能指标：长13.513.5米，重米，重1313吨，吨， 载荷载荷1 1吨，射程吨，射程322322千米。千米。 投入使用：投入使用：19441944年年9 9月，目标伦敦。月，目标伦敦。 vv冯冯. .布劳恩布劳恩 美国第一颗卫星的发射成功，以及第一艘载美国第一颗卫星的发射成功，以及第一艘载 人登月飞船人登月飞船“ “阿波罗阿波罗1111号号” ”登上月球作出突出贡登上月球作出突出贡 献，而航天飞机的研制也是自他手中开始。献，而航天飞机的研制也是自他手中开始。 17 2 2、卫星通信的可行性、卫星通信的可行性 vv实现卫星通信的两个条件实现卫星通信的两个条件 1 1、运载工具、运载工具 具有足够推力和精度的多级火箭。具有足够推力和精度的多级火箭。 2 2、人造卫星、人造卫星 集电子、机械、控制等多学科综合能力集电子、机械、控制等多学科综合能力 。 3 3、具备能力的国家、具备能力的国家 前苏联、美国、法国、日本、中国、英国（印度、前苏联、美国、法国、日本、中国、英国（印度、 以色列、伊朗）朝鲜？以色列、伊朗）朝鲜？ 18 监控管理 分系统 遥测跟踪指 令分系统 地球站 通信地球站分系统 通信 测控 、卫星通信、卫星通信 系统的组成系统的组成 控制管理分系统 卫星分系统 19 1 1）通信卫星（卫星分系统）通信卫星（卫星分系统） vv位置和姿态控制系统位置和姿态控制系统 vv天线系统天线系统 vv空间转发器系统空间转发器系统 vv遥测指令系统遥测指令系统 vv电源系统电源系统 vv温控系统温控系统 vv入轨和推进系统入轨和推进系统 20 转发器系统 位置与姿态 控制系统 遥测指令 系统 入轨和推进 系统 电源系统 温控系统 天线系统 通信卫星的基本组成 21 位置和姿态控制系统位置和姿态控制系统 vv功能：功能： 它是卫星的它是卫星的“ “平衡器官平衡器官” ”，用于保持和控，用于保持和控 制卫星在轨道上的正确位置和姿态。制卫星在轨道上的正确位置和姿态。 22 星上天线系统星上天线系统 vv天线的作用天线的作用 它是卫星的它是卫星的“ “耳目耳目” ”，收发，收发 无线电信号的出入口。无线电信号的出入口。 vv天线分类：天线分类： 根据通信需要，天线有全球根据通信需要，天线有全球 波束天线、区域波束天线、波束天线、区域波束天线、 国内波束天线和点波束天线等多种。国内波束天线和点波束天线等多种。 23 空间转发器空间转发器 vv转发器功能转发器功能 它是卫星的它是卫星的“喉舌喉舌”，用于，用于 放大、变频进而转发天线收放大、变频进而转发天线收 到的无线电信号。到的无线电信号。 vv转发系统转发系统 一颗通信卫星上有几个到几十个转发器一颗通信卫星上有几个到几十个转发器 ，每个转发器能同时接收和转发多个地，每个转发器能同时接收和转发多个地 球站的信号。球站的信号。 24 遥测指令系统遥测指令系统 vv报告卫星状态报告卫星状态 用于将卫星工作情况及时用于将卫星工作情况及时 通知地面测控站。通知地面测控站。 vv接收控制指令接收控制指令 地面测控站发出的指令信号，地面测控站发出的指令信号， 使星上设备按指令动作。使星上设备按指令动作。 远望号测控船 25 星上电源系统星上电源系统 vv主要功能： 主要功能： 它是卫星的它是卫星的“ “心脏心脏” ”，用于，用于 提供星上设备工作所需的电能。提供星上设备工作所需的电能。 vv电源系统电源系统 有太阳能电池阵、蓄电池组等。有太阳能电池阵、蓄电池组等。 26 星上温控系统星上温控系统 vv主要功能： 主要功能： 它象卫星的它象卫星的“ “保姆保姆” ”， 用于保证卫星表面温用于保证卫星表面温 度在正常范围之内。度在正常范围之内。 27 入轨和推进系统入轨和推进系统 vv主要功能： 主要功能： 它有点象卫星的它有点象卫星的“ “拐棍拐棍” ”，用来保证卫星，用来保证卫星 在太空中的正确姿态。在太空中的正确姿态。 在地面测控站的指挥下，星上轴向和横在地面测控站的指挥下，星上轴向和横 向两个喷射推进器来控制卫星的姿态。向两个喷射推进器来控制卫星的姿态。 28 2 2）卫星地球站）卫星地球站 天线与人 29 卫星地球站卫星地球站 vv地球站组成：地球站组成： 它一般由天线、馈线设备、发射设备、它一般由天线、馈线设备、发射设备、 接收设备、信道终端设备、电源设备、接收设备、信道终端设备、电源设备、 自动跟踪设备以及临近设备等组成。自动跟踪设备以及临近设备等组成。 vv卫星天线：卫星天线： 抛物面天线，这种天线的抛物面反射器抛物面天线，这种天线的抛物面反射器 有把无线电波集中成窄窄的一束的本事有把无线电波集中成窄窄的一束的本事 ，即有很强的方向性。，即有很强的方向性。 30 卫星地球站（续）卫星地球站（续） vv天线的作用：天线的作用： 它可以减小无线电波在空间传播时的损它可以减小无线电波在空间传播时的损 失，保证通信卫星上的转发器和地球站失，保证通信卫星上的转发器和地球站 设备接收正常的信号。设备接收正常的信号。 vv自动跟踪设备：自动跟踪设备： 能根据卫星遥测系统发出的信号，迅速能根据卫星遥测系统发出的信号，迅速 判断天线偏离卫星的位置，然后转动天判断天线偏离卫星的位置，然后转动天 线使它对准九宵云外的卫星。线使它对准九宵云外的卫星。 31 卫星地球站（续）卫星地球站（续） vv发射和接收设备：发射和接收设备： 高功率放大器、高功率放大器、 低噪声放大器、低噪声放大器、 合路器、分配器、合路器、分配器、 上变频器、下变频器、上变频器、下变频器、 调制器、解调器调制器、解调器 基带设备。基带设备。 用 户 长途电话局 基带设备 调制解调 变 频 功率放大/低噪接收 天线 32 3)3) 地面遥测和监控站地面遥测和监控站 （控制管理分系统（控制管理分系统 ） vv测控内涵：测控内涵： 跟踪、遥测、指令和监测的简称。跟踪、遥测、指令和监测的简称。 vv测控站任务：测控站任务： 准确可靠地跟踪、测量卫星，对卫星进准确可靠地跟踪、测量卫星，对卫星进 行轨道修正、位置和姿态保持等控制。行轨道修正、位置和姿态保持等控制。 vv测控站与卫星：测控站与卫星： 一个测控站可以测控多颗卫星，但一颗一个测控站可以测控多颗卫星，但一颗 卫星在同一时间只能由一个特定的测控卫星在同一时间只能由一个特定的测控 站测控。站测控。 33 二、卫星通信发展简史二、卫星通信发展简史 vv、试验阶段（、试验阶段（1954195419641964年）年） vv、国际通信（、国际通信（1964196419741974年年) ) vv、国内通信（、国内通信（1975197519801980年）年） vv、VSATVSAT阶段（阶段（8080年代以后）年代以后） vv、移动通信（、移动通信（9090年代以后）年代以后） 34 1 1、试验阶段、试验阶段无源卫星通信无源卫星通信 vv通信试验：通信试验： 19541954年至年至19641964年，美国曾先后利用月球年，美国曾先后利用月球 、无源气球作为中继站，进行了电话、无源气球作为中继站，进行了电话、 电视传输实验。电视传输实验。 vv通信效果：通信效果： 无源中继不能对信号进行放大，地面接无源中继不能对信号进行放大，地面接 收到的信号质量不高，实用价值不大。收到的信号质量不高，实用价值不大。 35 1 1、试验阶段、试验阶段早期卫星通信早期卫星通信 vv前苏联前苏联19571957年成功发射卫星，卫星通信的希望即年成功发射卫星，卫星通信的希望即 将成为现实。将成为现实。 vv美国宇航局在美国宇航局在19581958年年1212月发射斯科尔广播实验卫月发射斯科尔广播实验卫 星，进行了磁带录音信号的传输。星，进行了磁带录音信号的传输。 vv19601960年年8 8月美国发射月美国发射“ “回声回声” ”（ECHOECHO）卫星，首次）卫星，首次 完成了有源延迟中继通信。完成了有源延迟中继通信。 vv19621962年年7 7月美国月美国AT&TAT&T公司发射了公司发射了“ “电星一号电星一号” ”低轨低轨 道通信卫星，实现了电话、电视和数据的传输。道通信卫星，实现了电话、电视和数据的传输。 vv19621962年年1111月美国无线电公司发射了月美国无线电公司发射了“ “中继一号中继一号” ”低低 轨道卫星，实现了跨洋的电视转播。轨道卫星，实现了跨洋的电视转播。 36 1 1、试验阶段、试验阶段同步卫星通信同步卫星通信 vv同步轨道卫星同步轨道卫星 19631963年年7 7月与月与19641964年年8 8月，美国先后发射月，美国先后发射 三颗三颗“ “辛康姆辛康姆” ”卫星，最后一颗被射入近卫星，最后一颗被射入近 似圆形的静止通信卫星。似圆形的静止通信卫星。 利用它成功地进行了电话、电视和传真利用它成功地进行了电话、电视和传真 的传输试验，并于的传输试验，并于19641964年秋用它向美国年秋用它向美国 转播了在日本东京举行的奥林匹克运动转播了在日本东京举行的奥林匹克运动 会实况。会实况。 37 2 2、国际通信、国际通信实用通信卫星实用通信卫星 vv商业通信卫星商业通信卫星 19651965年年4 4月，月，“ “国际卫星通信组织国际卫星通信组织” ”发射发射“ “ 晨鸟晨鸟” ”同步轨道静止通信卫星。同步轨道静止通信卫星。 两周后，前苏联也成功地发射了准同步两周后，前苏联也成功地发射了准同步 通信卫星通信卫星“ “闪电闪电-1-1” ” 。 vv国际通信业务国际通信业务 仅以国际卫星组织为例，在仅以国际卫星组织为例，在160160个国家个国家 和地区之间提供了和地区之间提供了4 4万条话路，并承担万条话路，并承担 了几乎全部国际电视业务的传输。了几乎全部国际电视业务的传输。 38 3 3、卫星技术的发展、卫星技术的发展 vv海事卫星组织（海事卫星组织（INMARSATINMARSAT） 利用同步卫星进行海上移动通信的卫星利用同步卫星进行海上移动通信的卫星 通信网，实现了以全球海上船只为主要通信网，实现了以全球海上船只为主要 服务对象的同步卫星移动通信。服务对象的同步卫星移动通信。 vv国内通信：国内通信： 七十年代，地面通信卫星的天线是非常七十年代，地面通信卫星的天线是非常 大，直径为大，直径为10103030米，主要用于固定通米，主要用于固定通 信，大型舰船的移动通信。信，大型舰船的移动通信。 从国际通信逐渐扩展到国内。从国际通信逐渐扩展到国内。 39 4 4、VSTAVSTA通信通信概念概念 vv基本概念：基本概念： VSAT (Very Small Aperture Terminal)VSAT (Very Small Aperture Terminal) 指终端天线口径小于指终端天线口径小于2.52.5米的卫星通信系统。米的卫星通信系统。 vv创新企业：创新企业： 8080年代初最初由美国赤道通信公司年代初最初由美国赤道通信公司 抓住了这一技术方向，推出了抓住了这一技术方向，推出了C100C100、 C120 VSATC120 VSAT卫星单向数据广播系统。卫星单向数据广播系统。 8080年代中期，又推出了年代中期，又推出了C200C200卫星双向交互通卫星双向交互通 信系统。信系统。 40 4 4、VSATVSAT通信通信发展发展 vv大公司介入大公司介入 8080年代中期，纷纷投入人力和财力从事年代中期，纷纷投入人力和财力从事 VSATVSAT系统的研制和开发，如美国的休斯系统的研制和开发，如美国的休斯 、哈里斯、高通，日本的、哈里斯、高通，日本的NECNEC公司。公司。 vv计算机联网：计算机联网： 远程联网大大推动了远程联网大大推动了VSATVSAT的发展。的发展。 vvVSATVSAT意义：意义： VSATVSAT确定了卫星通信向小型化、多功能确定了卫星通信向小型化、多功能 、智能化发展方向。、智能化发展方向。 41 4 4、VSATVSAT通信通信应用应用 vv广播式分发业务广播式分发业务 播发气象、股票、债券、播发气象、股票、债券、 商品等各种数据；播发商品等各种数据；播发 音乐、电视、新闻等各音乐、电视、新闻等各 种信号。种信号。 vv数据采集和监控数据采集和监控 对工业流程如输油、地质气象等实施数对工业流程如输油、地质气象等实施数 据采集和传输。据采集和传输。 vv双向交互业务双向交互业务 传输数据以提供信用卡确认、银行事务、预定传输数据以提供信用卡确认、银行事务、预定 业务和数据库服务等。业务和数据库服务等。 42 5 5、移动卫星通信、移动卫星通信 vv海事移动卫星通信系统海事移动卫星通信系统 vvMOTOROLAMOTOROLA“ “铱铱” ”星系统星系统 vvICOICO全球通信系统全球通信系统 vv全球星（全球星（GlobalstarGlobalstar）系统）系统 vvTeledesicTeledesic全球通信系统全球通信系统 43 通信卫星的轨道分类通信卫星的轨道分类* * vv高轨道卫星高轨道卫星 GEO GEO 距地面距地面 3580035800公里（同步卫星）公里（同步卫星） vv中轨道卫星中轨道卫星 MEO MEO 距地面距地面 500050002000020000公里公里 vv低轨道卫星低轨道卫星 LEO LEO 距地面距地面 500 500 50005000公里公里 44 通信卫星的轨道分类通信卫星的轨道分类* * vv高轨道卫星优点高轨道卫星优点 a)a)卫星寿命长卫星寿命长 b)b)应用相对简单应用相对简单 c)c)覆盖面积大覆盖面积大 vv高轨道卫星缺点高轨道卫星缺点 a)a)通信天线直径大通信天线直径大 b)b)远距离传输造成时延远距离传输造成时延 c)c)轨道资源紧张轨道资源紧张 45 通信卫星的轨道分类通信卫星的轨道分类* * vv低轨道卫星优点低轨道卫星优点 a)a)传输时间短传输时间短 b)b)多卫星可实现全球覆盖多卫星可实现全球覆盖 c)c)易实现个人手机通信易实现个人手机通信 vv低轨道卫星缺点低轨道卫星缺点 a)a)卫星寿命短卫星寿命短 b)b)发射投资高发射投资高 c)c)设备技术复杂设备技术复杂 46 通信卫星的轨道分类通信卫星的轨道分类* * vv中轨道卫星兼顾了低轨道卫中轨道卫星兼顾了低轨道卫 星和高轨道卫星的特点。星和高轨道卫星的特点。 47 （1 1）海事移动卫星通信）海事移动卫星通信 vv最早的最早的GEOGEO卫星移动通信系统卫星移动通信系统 （美国通信卫星公司（美国通信卫星公司COMSATCOMSAT的军用系统）的军用系统） vv2020世纪世纪7070年代应用于海上船只的安全年代应用于海上船只的安全 保障保障 vv19851985年决定把航空通信纳入业务范围年决定把航空通信纳入业务范围 之内之内 48 （1 1）海事移动卫星通信）海事移动卫星通信 vv移动汽车电话移动汽车电话 19951995年年8 8月月,INMARSAT,INMARSAT研制并成功运行了研制并成功运行了 世界上第一个全球汽车电话系统世界上第一个全球汽车电话系统, ,该系该系 统的用户驾驶汽车可在任何地方实现全统的用户驾驶汽车可在任何地方实现全 球通信。球通信。 系统使用了系统使用了4 4颗颗GEOGEO卫星；卫星；1212颗颗MEOMEO卫星卫星 系统设计提供系统设计提供1414种服务项目，初期提供种服务项目，初期提供 语音、传真及数据业务，通话费为每分语音、传真及数据业务，通话费为每分 钟钟4.64.6美元。美元。 49 海事卫星地面终端示意图海事卫星地面终端示意图 50 （2 2）“ “铱铱” ”星系统星系统 vv该系统值得介绍的内容较多，既有该系统值得介绍的内容较多，既有 美好的初衷，又有悲壮的失败。在美好的初衷，又有悲壮的失败。在 下一讲将单独介绍下一讲将单独介绍 51 （3 3）ICOICO全球通信系统全球通信系统 vv名 称：中圆轨道系统名 称：中圆轨道系统 Intermediate Circular OrbitIntermediate Circular Orbit vv投资者：国际海事卫星组织投资者：国际海事卫星组织 vv经国务院批准经国务院批准19791979年交通部代表我国年交通部代表我国 加入该组织加入该组织 vv19931993年通过了年通过了ICOICO卫星通信系统方案卫星通信系统方案 vv2020世纪世纪9090年代后期开始运行年代后期开始运行 52 （3 3）ICOICO全球通信系统全球通信系统 vv技术特点：技术特点： 它属于中轨道卫星通信系统，因而只需它属于中轨道卫星通信系统，因而只需 卫星卫星1212颗；该系统有颗；该系统有1212颗卫星分别在两颗卫星分别在两 个正交的圆形地球轨道面上运行，每个个正交的圆形地球轨道面上运行，每个 轨道面上有轨道面上有6 6颗卫星，其中一颗为备用颗卫星，其中一颗为备用 。卫星离地球表面高度为。卫星离地球表面高度为10350km10350km，运，运 行周期近行周期近6h6h。 53 （3 3）ICOICO全球通信系统全球通信系统 vv市场定位：市场定位： ICOICO将服务的目光从商务旅行者身上扩将服务的目光从商务旅行者身上扩 散到更广泛的人群中，它甚至特别强调散到更广泛的人群中，它甚至特别强调 为发展中国家服务。为发展中国家服务。 vvICOICO的用户终端：的用户终端： 手持机及车载、机载、船载和半固定。手持机及车载、机载、船载和半固定。 vv通信业务：通信业务： 话音、话音、2400bps2400bps双工数据通信业务；准双工数据通信业务；准 实时三类传真、定位业务、寻呼业务。实时三类传真、定位业务、寻呼业务。 54 （3 3）ICOICO全球通信系统全球通信系统 vv初衷美好：初衷美好： 无论从市场定位还是使用者的广泛性方无论从市场定位还是使用者的广泛性方 面，思路正确。面，思路正确。 vv失败原因：失败原因： 受到铱星系统失败的影响，未能按时筹受到铱星系统失败的影响，未能按时筹 集到所需资金。集到所需资金。 vv造成影响：造成影响： 使人们对移动卫星通信系统信心动摇。使人们对移动卫星通信系统信心动摇。 55 （4 4）GlobalStarGlobalStar系统系统 vv全球星系统：全球星系统： 由美国劳拉公司和高通公司倡导和发由美国劳拉公司和高通公司倡导和发 起的；起的； vv合作伙伴：合作伙伴： 世界上主要电信业务提供商和制造商世界上主要电信业务提供商和制造商 vv投资：投资： 在在19911991年，耗资年，耗资3030多亿美元多亿美元 56 （4 4）GlobalStarGlobalStar系统系统 vv卫星网络：卫星网络： 4848颗卫星，轨道高度颗卫星，轨道高度14141414公里公里, ,共有共有8 8个个 轨道平面。轨道平面。 vv手持机价格手持机价格 约为约为10001000美元，通话费为美元，通话费为0.30.30.50.5美元美元 / /分钟。分钟。 57 （4 4）GlobalStarGlobalStar系统系统 vv设计特点：设计特点： GlobalstarGlobalstar系统不是一个独立的通信网系统不是一个独立的通信网 ，而是对现有的公用、专用、市话、长，而是对现有的公用、专用、市话、长 途网，地面蜂窝移动通信网以及各种特途网，地面蜂窝移动通信网以及各种特 殊通信网的延伸和补充。殊通信网的延伸和补充。 vv设计构思设计构思 以以LEOLEO新技术和包括采用码分多址技术新技术和包括采用码分多址技术 的移动电话技术为基础。为简化网路结的移动电话技术为基础。为简化网路结 构，不采用星际链路交换信息的技术。构，不采用星际链路交换信息的技术。 58 （4 4）GlobalStarGlobalStar系统系统 vv申请破产保护：申请破产保护： 20022002年年2 2月月1919日全球星公司申请破产。日全球星公司申请破产。 vv失败原因：失败原因： 无法招揽足够的客户。无法招揽足够的客户。 资不抵债（资产资不抵债（资产5.7345.734亿，债务亿，债务33.433.4亿亿 ） vv希望奇迹发生：希望奇迹发生： 卫星表现尚好，希望卫星表现尚好，希望20102010年再生年再生 59 （5 5）TeledesicTeledesic全球通信系统全球通信系统 vv投资者：投资者： 比尔比尔 盖茨和克雷格盖茨和克雷格. .麦考，麦考， 于于19941994年提出年提出“ “满天星满天星” ”计划。计划。 vv系统组成：系统组成： 把把924924（1/101/10备用）颗卫星发射到备用）颗卫星发射到690690公里的公里的 轨道上，形成覆盖地球的互联网络。轨道上，形成覆盖地球的互联网络。 vv基本想法：基本想法： 世界大部分地方的通信事业并不发达，因此世界大部分地方的通信事业并不发达，因此 利用卫星进行高速因特网接入则是一条捷径利用卫星进行高速因特网接入则是一条捷径 。 60 TeledesicTeledesic性能指标性能指标 vv旋转周期：小于旋转周期：小于100min100min。 vv通信业务：通信业务： 话音、数据、视像、交互式多媒体及广话音、数据、视像、交互式多媒体及广 域网络信息。域网络信息。 vv接口速率：接口速率： 一般用户一般用户16k16k2Mbps2Mbps； 大容量用户为大容量用户为155M155M1.2Gbps1.2Gbps； vv用户天线：直径小于用户天线：直径小于25cm25cm 61 TeledesicTeledesic性能指标性能指标 vv卫星设置：卫星设置： 9 9颗高轨道卫星，颗高轨道卫星，4 4颗覆盖美洲；颗覆盖美洲；5 5颗覆盖欧洲颗覆盖欧洲 ；288288颗低轨道卫星（颗低轨道卫星（14001400公里）覆盖地球。公里）覆盖地球。 vv通信业务：通信业务： 广播、多频道电视、数据传输和交互式多媒广播、多频道电视、数据传输和交互式多媒 体及广域网络信息。体及广域网络信息。 vv系统结局：系统结局： 因当时世界范围内移动卫星处于低潮，因当时世界范围内移动卫星处于低潮，20022002年年 9 9月取消计划。月取消计划。 62 三、我国卫星通信发展历程三、我国卫星通信发展历程 vv我国的第一颗人造地球卫星我国的第一颗人造地球卫星 时间：时间：19701970年年4 4月月2424日日 意义：打破垄断意义：打破垄断 振奋人心振奋人心 人物：孙家栋院士人物：孙家栋院士 运载火箭、卫星技术运载火箭、卫星技术 专家专家 东方红1号 63 三、我国卫星通信发展历程三、我国卫星通信发展历程 vv1 1、引进地球站，开展卫星业务、引进地球站，开展卫星业务 vv2 2、研制地球站，建卫星试验站、研制地球站，建卫星试验站 vv3 3、实现租星建网和发星建网、实现租星建网和发星建网 vv4 4、卫星通信网现状、卫星通信网现状 64 1 1、开展国际卫星通信业务、开展国际卫星通信业务 vv第一：第一： 在在19711971年，我国就引进年，我国就引进10M10M车载站和车载站和30M30M 标准地球站，首次利用通信卫星成功地标准地球站，首次利用通信卫星成功地 进行国际通信。进行国际通信。 vv第二：第二： 19721972年，美国总统尼克松首次访华，有年，美国总统尼克松首次访华，有 关部门优选卫星通信作为主要通信手段关部门优选卫星通信作为主要通信手段 ，出色地完成了这次重要的国际通信任，出色地完成了这次重要的国际通信任 务。务。 65 1972年2月 21日，尼克 松一行抵达 北京，对中 国进行为期 七天的历史 性访问。 历史的瞬间 66 亨利. 基辛格 叶海亚. 汗 齐奥塞斯库 67 2 2、研制和建立通信试验站、研制和建立通信试验站 vv通信试验：通信试验： 7070年代末期，我国先后利用德国和法国年代末期，我国先后利用德国和法国 联合研制的联合研制的“ “交响乐交响乐” ”以及国际卫星通信以及国际卫星通信 组织的组织的IS IV-AIS IV-A、IS VIS V等通信卫星进行等通信卫星进行 通信和广播试验。通信和广播试验。 vv国内卫星网：国内卫星网： 在在8080年代初期，建立了北京、乌鲁木齐年代初期，建立了北京、乌鲁木齐 、拉萨和昆明、拉萨和昆明4 4座卫星通信地球站。座卫星通信地球站。 68 3 3、实现租星和发星建网、实现租星和发星建网 vv19841984年年 发射了第一颗试验同步通信卫星。发射了第一颗试验同步通信卫星。 vv19861986年年 又发射了实用通信广播卫星。又发射了实用通信广播卫星。 vv19861986年年7 7月月 以北京为主站，乌鲁木齐、呼和浩特、拉萨以北京为主站，乌鲁木齐、呼和浩特、拉萨 和广州为区域中心站的国家公用卫星通信网和广州为区域中心站的国家公用卫星通信网 建成，转发器为国际通信卫星建成，转发器为国际通信卫星IS VIS V。 vv19881988年年3 3月月7 7日和日和1212月月2222日，日， 我国又分别发射了两颗实用通信卫星。我国又分别发射了两颗实用通信卫星。 69 3 3、实现租星和发星建网、实现租星和发星建网 vv19901990年年2 2月，月， 我国又发射第我国又发射第5 5颗通信卫星。颗通信卫星。 vv19931993年初，年初， 原邮电部向美国原邮电部向美国GTEGTE公司购买在轨通信公司购买在轨通信 卫星，以卫星，以“ “中星中星5 5号号” ”命名加入国家公用命名加入国家公用 卫星通信网。卫星通信网。 该星拥有该星拥有2424部部C C波段和波段和6 6部部KuKu波段转发器波段转发器 ，传输中央和地方的，传输中央和地方的8 8套电视节目，同套电视节目，同 时还提供时还提供52005200路双向电话业务，并为若路双向电话业务，并为若 干个干个VSATVSAT系统提供专用网。系统提供专用网。 70 3 3、实现租星和发星建网、实现租星和发星建网 vv19941994年年1111月月3030日：日： 东方红东方红3 3号发射升空，由于太阳能电池号发射升空，由于太阳能电池 泄漏，该星未能送入同步轨道。泄漏，该星未能送入同步轨道。 vv19971997年年5 5月月1212日：日： 我国采用我国采用“ “长征长征3 3号甲号甲” ”运载火箭再次发运载火箭再次发 射具有射具有2424部部C C波段转发器的波段转发器的“ “东方红东方红3 3号号 B B” ”新型通信卫星，于新型通信卫星，于5 5月月2020日成功定点日成功定点 于东经于东经125125度的赤道上空，并以度的赤道上空，并以“ “中星中星6 6 号号” ”命名正式进入我国国家通信网通信命名正式进入我国国家通信网通信 卫星序列。卫星序列。 71 3 3、实现租星和发星建网、实现租星和发星建网 vv20112011年年9 9月月2929日：日： 我国我国“ “天宫天宫1 1号号” ”成功发射。成功发射。 长度：长度：10.410.4米；直径：米；直径：3.353.35米；米； 分别与神分别与神8 8、神、神9 9对接成功，未来对接成功，未来 可建立空间实验室。可建立空间实验室。 设计寿命设计寿命两年，以超期服役，预计在两年，以超期服役，预计在 20162016年年底或更晚时间逐步降低轨道年年底或更晚时间逐步降低轨道 最终在大气层中烧毁。最终在大气层中烧毁。 72 4 4、卫星通信网现状、卫星通信网现状 vv国际网：国际网： 上海、北京建成上海、北京建成4 4座大型地球站，座大型地球站，20002000 多条线路。多条线路。 vv国内网：国内网： 北京、广州、拉萨、乌鲁木齐、成都、北京、广州、拉萨、乌鲁木齐、成都、 呼和浩特等呼和浩特等3030多个大站及数十个小站，多个大站及数十个小站， 拥有拥有2000020000多条单向电路。多条单向电路。 vvVSATVSAT总数：总数： 19961996年底，年底，40004000多个卫星单收站，多个卫星单收站，90009000 多个收发站。多个收发站。 73 四、卫星通信系统的特点四、卫星通信系统的特点 vv1 1、通信距离远，覆盖范围宽、通信距离远，覆盖范围宽 vv2 2、不受地理等条件限制、不受地理等条件限制 vv3 3、多址通信和广播通信、多址通信和广播通信 vv4 4、通信容量大、通信容量大 vv5 5、大范围移动通信、大范围移动通信 74 1 1、通信距离远覆盖范围宽、通信距离远覆盖范围宽 vv通信距离：通信距离： 一颗同步卫星一颗同步卫星1800018000公里左右。公里左右。 vv覆盖范围：覆盖范围： 卫星视区可达到全球表面积的卫星视区可达到全球表面积的42.4%42.4%。 vv其它特点：其它特点： 建站成本与通信距离无关，这一点对国建站成本与通信距离无关，这一点对国 际通信来说尤其重要。际通信来说尤其重要。 75 2 2、不受地理等条件的限制、不受地理等条件的限制 对于卫星通信来说，只要通信双对于卫星通信来说，只要通信双 方的设备正常，就可以实现通信，不方的设备正常，就可以实现通信，不 会因为以下几种条件的限制：会因为以下几种条件的限制： vv不受地理条件的限制不受地理条件的限制 vv不受自然灾害不受自然灾害 vv人为事件的影响。人为事件的影响。 76 3 3、广播通信和多址通信、广播通信和多址通信 vv广播通信广播通信 在覆盖范围内，无论什么地方，都可以在覆盖范围内，无论什么地方，都可以 收到所有的广播。收到所有的广播。 vv多址通信多址通信 既然地球站有发射机，也装有接收机，既然地球站有发射机，也装有接收机， 只要架设起来，相互之间都可以同时通只要架设起来，相互之间都可以同时通 信，这种能同时实现多方向、多地点通信，这种能同时实现多方向、多地点通 信的能力，称为信的能力，称为“ “多址联接多址联接” ”。 77 卫星广域网联网示意图卫星广域网联网示意图 卫星卫星 VSATVSAT终端终端 VSATVSAT终端终端 局域网局域网 78 4 4、通信容量大、通信容量大 vv提高容量的措施：提高容量的措施： 微波波段，转发器功率和新体制、新技微波波段，转发器功率和新体制、新技 术的不断发展，卫星通信容量越来越大术的不断发展，卫星通信容量越来越大 ，传输的业务类型越来越多样化。，传输的业务类型越来越多样化。 vv现代卫星容量：现代卫星容量： 一颗卫星其通信容量就可超过一颗卫星其通信容量就可超过3300033000条条 话路，即话路，即6 6万多人可同时打电话。万多人可同时打电话。 79 5 5、通信灵活、机动、通信灵活、机动 vv小型地球站：小型地球站： 2.42.43.6m3.6m天线；天线； vv机动地球站：机动地球站： 1.21.2或或1.8m1.8m天线天线 vv海事卫星：海事卫星： 随身携带；随身携带； vv转播车：转播车： 传送电视节目的车载地球站。传送电视节目的车载地球站。 vv手持终端：手持终端： 低轨道手持式卫星通信终端。低轨道手持式卫星通信终端。 80 四、技术上的难点四、技术上的难点 vv1 1、空