卫星通信新技术课件

1、卫星通信新技术是现代通信技术是现代通信技术的重要成果，它是在地面微波的重要成果，它是在地面微波通信和空间技术的基础上发展通信和空间技术的基础上发展起来的。与电缆通信、微波中起来的。与电缆通信、微波中继通信、光纤通信、移动通信继通信、光纤通信、移动通信等通信方式相比，卫星通信具等通信方式相比，卫星通信具有许多优势。有许多优势。3卫星通信卫星通信的优势优势l覆盖区大覆盖区大, ,通信距离远通信距离远, ,三颗同步卫星可覆盖全球三颗同步卫星可覆盖全球l频带宽频带宽, ,容量大容量大l机动性好机动性好, ,不受地理条件限制不受地理条件限制l通信可靠性高通信可靠性高, ,质量好质量好, ,稳定稳定l费用

2、与距离无关费用与距离无关l有多址能力有多址能力, ,组网灵活组网灵活l可实现区域及全球个人移动通信可实现区域及全球个人移动通信主要内容主要内容u 我国卫星通信发展现状我国卫星通信发展现状u 当代卫星通信新技术当代卫星通信新技术u 卫星光通信卫星光通信u 卫星通信在三网融合领域的应用卫星通信在三网融合领域的应用u 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统u 卫星通信的发展前景卫星通信的发展前景 我国卫星通信我国卫星通信2121世纪初发展基本情况如下世纪初发展基本情况如下：（1 1）卫星固定通信：空间段建设大发展；）卫星固定通信：空间段建设大发展；相应的卫星公用通信网、卫星专用通信网和卫相应的卫星公用通信

3、网、卫星专用通信网和卫星广播电视传输网得到较好的发展。星广播电视传输网得到较好的发展。（2 2）卫星移动通信：静止轨道的便携式用）卫星移动通信：静止轨道的便携式用户终端的全球卫星移动通信系统运营良好；中户终端的全球卫星移动通信系统运营良好；中低轨道的手持式用户终端的各种全球卫星移动低轨道的手持式用户终端的各种全球卫星移动通信系统运营不佳。通信系统运营不佳。（3 3）卫星直接广播：国外卫星声音直播系）卫星直接广播：国外卫星声音直播系统正在进入中国市场；国内卫星电视直播统正在进入中国市场；国内卫星电视直播系统已纳入国家重点建设项目，前期建设系统已纳入国家重点建设项目，前期建设准备工作已开始。准备工

4、作已开始。（4 4）卫星宽带通信：积极发展卫星宽带通）卫星宽带通信：积极发展卫星宽带通信业务；密切跟踪新型卫星宽带通信系统信业务；密切跟踪新型卫星宽带通信系统动态。动态。主要内容主要内容u 我国卫星通信发展现状我国卫星通信发展现状u 当代卫星通信新技术当代卫星通信新技术u 卫星光通信卫星光通信u 卫星通信在三网融合领域的应用卫星通信在三网融合领域的应用u 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统u 卫星通信的发展前景卫星通信的发展前景 卫星光通信卫星光通信卫星光通信光通信由于其保密性能高，传输容量大，已经被应用到空空、空地等需要海量数据传输的场景中。国外光通信发展已经达到了实用阶段。国内由于器件研发尚

5、不成熟，目前空通信也是处在实验阶段。卫星光通信卫星光通信定义：利用人造地球卫星作为中继站转发激光信号，可以实现在多个航天器之间以及航天器与地球站之间的通信。其传输速率高、可利用频带宽、安全性（可靠性）高、保密性强、终端设备体积小、质量轻、功耗低等优点吸引着各国专家锲而不舍地探索。l卫星光通信的基本技术l卫星光通信地球站的基本组成 l卫星光通信的现状和发展趋势 卫星光通信的关键技术卫星光通信的关键技术l 激光器技术。激光器技术。l 捕获、跟踪与瞄准技术捕获、跟踪与瞄准技术l 精密天线收发技术。精密天线收发技术。l 调制、接收技术。调制、接收技术。l 震动抑制技术。震动抑制技术。光学接收解调星上交

6、换处理再调制光学再发射 开辟了全新的卫星通信频道开辟了全新的卫星通信频道 使卫星通信容量大为增加使卫星通信容量大为增加 数数据传输速率可以做到据传输速率可以做到 100Gb/s, 100Gb/s, 且有潜在优势。且有潜在优势。 减小了卫星通信设备的体积和重量减小了卫星通信设备的体积和重量 , ,低能耗低能耗 , , 这将极大这将极大提高卫星寿命和星上处理能力。提高卫星寿命和星上处理能力。 增加了卫星通信的保密性。增加了卫星通信的保密性。 具有较强的抗干扰能力具有较强的抗干扰能力 其抗干扰性远高于卫星微波通信。其抗干扰性远高于卫星微波通信。 卫星光通信也具有明显的缺点卫星光通信也具有明显的缺点

7、, , 最重要是激光星地链路最重要是激光星地链路受大气中的降雨、烟尘、雾撞的影响比微波大受大气中的降雨、烟尘、雾撞的影响比微波大 , , 星地间星地间指向精度要求很高指向精度要求很高。地球站基本组成地球站基本组成卫星光通信卫星光通信现状现状,发展趋势发展趋势l 目前目前， 国际上研究卫星光通信的主要有欧洲、日本和美国际上研究卫星光通信的主要有欧洲、日本和美国。卫星光通信技术已经从关键技术研究发展到地面模拟、国。卫星光通信技术已经从关键技术研究发展到地面模拟、空间实验空间实验 以及工程实现。已建有专用于卫星光通信试验以及工程实现。已建有专用于卫星光通信试验的卫星光通信地球站的卫星光通信地球站 ,

8、 ,可以预期可以预期 , , 卫星光通信的发展将卫星光通信的发展将会导致一场新的卫星通信革命。会导致一场新的卫星通信革命。随着卫星激光通信关键技术的突破随着卫星激光通信关键技术的突破和激光所具有的优势逐步体现，业和激光所具有的优势逐步体现，业界的专家达成一致意见：面对日益界的专家达成一致意见：面对日益增长的高数据率和大通信容量的需增长的高数据率和大通信容量的需求，必须用光通信来实现卫星通信。求，必须用光通信来实现卫星通信。未来世界的通信体系将是一个天上未来世界的通信体系将是一个天上卫星光网和地面光纤光网连接一起卫星光网和地面光纤光网连接一起的空地激光通信体系的空地激光通信体系。近年来的商业需求

9、和空间信息公路、信息高速近年来的商业需求和空间信息公路、信息高速公路的发展公路的发展, ,对卫星间激光链路技术要求更加迫切对卫星间激光链路技术要求更加迫切, ,这这些已经作为美国、欧洲、日本等国发展该方面技术的些已经作为美国、欧洲、日本等国发展该方面技术的动力动力, ,并正向商业应用转化。并正向商业应用转化。现在空间光通信系统发展的趋势主要是现在空间光通信系统发展的趋势主要是: :(1) (1) 空间光通信系统的应用正在向低轨道小卫星星座空间光通信系统的应用正在向低轨道小卫星星座星间激光链路发展星间激光链路发展; ; (2) (2) 激光星间链路用户终端向小型化、一体化方向发激光星间链路用户终

10、端向小型化、一体化方向发展展; ;(3) (3) 低轨道小卫星星座激光链路正进入商业化、低轨道小卫星星座激光链路正进入商业化、实用化发展阶段。实用化发展阶段。主要内容主要内容u 我国卫星通信发展现状我国卫星通信发展现状u 当代卫星通信新技术当代卫星通信新技术u 卫星光通信卫星光通信u 卫星通信在三网融合领域的应用卫星通信在三网融合领域的应用u 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统u 卫星通信的发展前景卫星通信的发展前景 三网融合对象上没有明确包含地面 无线网和空中卫星网，主要是针对基于 光纤的电信宽带网和有线电视网。但是 必须指出，不包含地面无线网，特别是 空中卫星网的三网融合是不完整的。在全球化

11、、个人化、宽带化、多媒 体化、天地一体化通信时代，光纤、地 面无线和卫星通信之间既有相互竞争的 一面，更有相互补充的一面，它们共同 支撑当今信息网络的发展。在三网融合 过程中，需要扬长避短，充分发挥光纤 通信的大容量传输、地面无线通信的移 动漫游、卫星通信的大容量广播投递等 各自优势。卫星通信对于实施普遍服务、消除 信息鸿沟不可或缺 。我国地广人多，城乡之间、东西部 之间社会经济发展极不平衡，信息技术 应用能力和水平差距较大，数字鸿沟和 信息贫富差距明显存在。具有长距离传 输、广区域覆盖、大容量投递、等品质 服务能力的卫星通信技术和系统的配套 开发和利用，可以避免在三网融合推进 过程中，不同地

12、区和不同群体之间在信 息技术应用、信息内容获取方面差距的 继续扩大。 包含卫星网络在内的三网融合应包含卫星网络在内的三网融合应 用图景及其意义用图景及其意义 卫星通信系统的加入，让三网融合 在网络结构上更加合理，服务种类上更 加丰富 服务范围上更加广阔，运行成 本上更加经济，产业带动上更加强大。 三网融合的本质并非三网合一、三网趋 同，而是三网和各种传输资源的综合利 用。卫星通信系统的应用，可以为用户 提供更多的服务内容，为经济发展提供 更大的推动力量，为科技进步提供更好 的历史机遇，为文化繁荣提供更佳的网 络平台，为社会和谐提供更强的支撑保 障。主要内容主要内容u 我国卫星通信发展现状我国卫

13、星通信发展现状u 当代卫星通信新技术当代卫星通信新技术u 卫星光通信卫星光通信u 卫星通信在三网融合领域的应用卫星通信在三网融合领域的应用u 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统u 卫星通信的发展前景卫星通信的发展前景 l北斗卫星系统介绍l北斗卫星系统任务及功能l北斗卫星系统功能应用及面临的挑战北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通通信系统信系统（CNSSCNSS），是继美），是继美全球定位系统全球定位系统（GPSGPS）和俄）和俄GLONASSGLONASS之后第三个成熟的之后第三个成熟的卫星导航系统卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户

14、端组成，可系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力。务，并具短报文通信能力。工程建设系统组成： 空间段：由5颗GEO卫星和30颗Non-GEO卫星组成Non-GEO 卫星GEO 卫星星座系统组成： 地面段：由由主控站主控站、上上行注入站行注入站和和监测站监测站组成组成工程建设北斗系统地面段系统组成： 用户段：由北斗用户终端以及与其它由北斗用户终端以及与其它GNSS兼容的终端兼容的终端组成组成工程建设北斗系统的用户终端 四大功能四大功能

15、短报文通信：短报文通信： 北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，用户可以一次传送40-60个汉 字的短报文信息。 可以达到一次传送达120个汉字的信息。在远洋航行中有重要的应用价值。 精密授时：精密授时： 北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供20ns-100ns时间同步精度。 定位精度定位精度： 精度100米(1)，设立标校站之后为20米(类似差分状态)。工作频率：2491.75MHz。 系统容纳的最大用户数：系统容纳的最大用户数： 每小时540000户。军用功能军用功能民用功能民用功能个人位置 服务气象应用 道路交通管理铁路智能交通海运和水运 航空运输 应急救援北斗”卫星导航定位系统的军事

16、功能与GPS类似，如：飞机、导弹、水面舰艇和潜艇的定位导航；弹道导弹机动发射车、自行火炮与多管火箭发射车等武器载具发射位置的快速定位，以缩短反应时间；人员搜救、水上排雷定位等。 中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其称，按照“质量、安全、应用、效益”的总要求，北斗卫星导航系统照“三步走”的发展战略稳步推进。 2000年建成了北斗卫星导航试验系统，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。 建设北斗卫星导航系统，2012年左右 形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。 2020年左右，北斗卫星导航系统形 成全球覆盖能力。一、部署进度的比拼。（四大全球系统部署的时间进度是个重大考验，捷足先登是成功

17、的第一步。GPS在这方面遥遥领先，GLONASS正在恢复建设中，Galileo遭遇资金困境，北斗系统若要抢占市场，在系统部署方面面临挑战。） 二、卫星性能的竞争。（导航卫星设计和研制水平决定着系统的性能，目前北斗卫星设计已经达到国外导航卫星水平，在未来发展中要不断自主创新，争取在国际导航卫星研制领域处于领先地位。 ）三、系统发展的博弈。（未来卫星导航系统需要持续的发展建设，以满足用户要求；需要国家持续的经费投入、人才培养、产业推广，以确保我国北斗卫星导航系统在未来发展与国际竞争中占据优势地位。）主要内容主要内容u 我国卫星通信发展现状我国卫星通信发展现状u 当代卫星通信新技术当代卫星通信新技术u 卫星光通信卫星光通信u 卫星通信在三网融合领域的应用卫星通信在三网融合领域的应用u 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统u 卫星通信的发展前景卫星通信的发展前景 随着卫星通信技术的进步和卫星通信能力的提高，卫星通信应用范围愈来愈广泛，服务水平愈来愈提高。在当今地面通信飞速发展的情况下，卫星通信在发展市场中虽然遇到很大的困难和风险，甚至遭受重大挫折，但由于它的不可替代的特点决定了它仍要发展和应用。因此，从全局和长远来看，未来卫星通信的发展前景仍是光明而美好的。(1)地面电信网通常由交换网、传输网和接入网组成，现代卫星通信技术都 可