我国航天科研试验卫星通信网发展规划问题研究

1、我国航天科研试验卫星通信网发展规划问题研究26I卫星与网络1前言我国航天科研试验卫星通信网是为我国航天通信骨干基础网络,在卫星发射,载人航天等各项任务中长期作为跨场区,远距离主用通信手段,圆满保证了各项试验任务的顺利完成,特别是在陆基,海基和空基等机动和移动平台上,一直发挥着不可替代的重要作用.今后一段时期,载人航天交会对接,探月二期,三期及北斗卫星等多项重大试验任务相继展开,这对我国航天试验通信系统提出了更高的要求,也为我国航天试验卫星通信网的建设和发展卫星通信网如何发展,如何在试验任务中发挥更大的作用,成为我们亟待回答的问题,需要我们集思广益,深入思考,给出明确的发展方向和思路.2卫通网的

2、总体概况我国航天卫星通信系统从八十年代中期开始规划建设,二十余年来在经历了四个"五年规划",多项国家大型专项工程的建设,在"需求牵引,技术推动"下,逐步建成了具有航天试验特一定规模,站型分布合理,业务功能齐全,机动能力较强的C频段,Ku频段卫星通信网以及L频段海事电路用户网.传输能力能够满足航天试验任务要求.网络采用FDMA技术体制,业务终端设备有TES,DAMAlO000,IBS/天试验的机动布站要求,建设了车载,船载,机载,便携等样式的卫星通信地球站,可根据任务需要,灵活组织调配使用.我国航天科研试验卫星通信网长期以来一直作为航天科研试验任务的跨场区

3、通信联网的主要通信手段之一,与地面光纤通信系统共同组成跨场区信息传输主干网络,与以TDM技术为核心的网络终端设备结合,构成专线业务承载网络,提供透明信道,承担各类试验任务跨场区数据,指挥调度,图像等业务信息的传输.3任务与需求分析未来我国航天试验任务越来越繁重,作为主要支撑的测发系统和测控通信系统正向着一体化和信息化方向发展,对试验通信网提出了新的,更高的要求.主要体现在以下几个方面:航天测发与测控通信系统面临着一体化和信息化的重大建设任务,要求通信系统实现由TDM为核心的专线网络向以IP技术为核心的分组交换网络的重大转变,建设基于IP技术的新一代综合通信网.后续航天试验具有频度高,交叉并行多

4、,持续时间长等特点,要求新一代通信网采用长期在线运行模式,支持多源充足,网络管理能力强大,能够实现资源的灵活调度与高度共享.新的试验任务,新的任务组织模式以及航天试验的系统一体化,信息化的进一步发展,使得通信网的数据流量大幅度增加.在未来的航天,探月任务中,测站机动布站,航天试验任务搜索与救援等均加强了对机动通信能力的要求,要求利用直升机,车辆等多种载体,实现图像,语音,数据等业务信息综合传输,信息传输容量2Mbit/s以上.我国航天试验场,大都处于西部欠发达地区,民族构成复杂,安全形势严峻,自然灾害与治安事件频发,对处理突发事件的应急通信提出了强烈需求.4差距与不足面对快速增长的新需求,可以

5、看出,信息跨场区远程传送能力不足成为制约科研试验通信网能力提高的主要2o1o,O7/总第96期l27I;【需求还存在以下几方面的息传输能力不足,卫星转支持IP业务组网通信能豆信能力不足.任务需求与技术发展趋航天科研试验卫星通信:按照"信息传输宽带多样化,卫通设备综合刍动化,"的建设要求,蛩共用,多体制共存,多阳多方向灵活组网,满足需求,支持陆上,海上和止务的综合卫星通信网.能力提升,做到"一个呱好"一个统筹兼顾".I提升"暴统需在三个方面进一步单站传输能力,二是机宽带,机动,灵活的卫星通信网,实现卫星通信综合能力的跃升,满足科研试验任

6、务的需求.5l2"一个重点突破"卫星通信能力提升的基础是拥有充足的卫星转发器资源,突破卫星转发器资源限制的瓶颈是卫星通信系统发展中的又一个重点.5.3"一个统筹兼顾"卫星通信网的建设,在满足试验任务基础上,要统筹兼顾应急通信需求,从而提高综合建设效益.6总体发展思路按照确定的建设目标,统筹规划,统一设计,分步实施,突破重点,注重配套,按计划,有步骤地开展系统建设.主要从以下六个方面进行把握.据试验任务布站和信息传输需要,通过申请转发器带宽和买断商用转发器相结合的方式,解决覆盖国土范围内卫星通信带宽资源不足的问题;以租用或买断转发器的方式为主,解决对太平洋

7、,印度洋方向的测量船以及对国外站的通信问题;另一方面,采用载波控制,高效调制和卫星广播等技术,提高转发器资源的利用率.有IP接口并具备QoS功能的卫星通信终连接和信息可靠传输.3)采取固定站与机动站相结合,并重点加强机动通信能力的方式,组织开央站和区域中心站建设,提高固定站的宽带信息传输能力;重点加强具有支持宽带业务传输的车载,船载和机载站的建设;研制展开迅速,易操作的便携站,解决搜索救生和应急通信问题.4)在技术体制上,以FDMA体制为术体制为主构建中高速卫星通信网,以TDMA体制为主构建中低速卫星通信网.5)在通信频段上,重点发展C频段上重点解决航天任务中心与测控站间中高速信息传输问题,在

8、Ku频段上,重点解决机动站与中心站间高速信息传输问题,Ka频段重点解决个别点位高速通信需求以及船载站,机载站等特殊载体的通信难题.6)建设独立的卫星通信网络管理系统.构建以北京中央站为一级中心,各基地为二级中心的管理控制体系,可根据试验任务的需要,实现对远端卫星通信地球站的参数配置和监视管理,实现网络组织灵活快速和调整高效的目标.7关键技术我国航天科研试验卫星通信网下一步发展,要重点突破以下几方面的关键技术问题.我国航天科研试验卫星通信网络的持续发展需要重点解决卫星转发器的高效利用以及适应IP传输的灵活组网问题.采用FDMA体制的载波动态分配技术以及TDMA相结合的技术,解决卫星转发器的灵活高

9、效利用问题.根据测控站分时接力工作的原理,采用载波动态分配技术传输2Mbit/s以上的测控数据,同时利用TDMA技术传输调度,低速数据以及网管信息,并实现以上两种技术有机的结合.对卫星通信终端进行IP化改造,引入路由,协议加速,流控及Qos技术措施,满足系统组网及IP包传输的时延,时延抖动,丢包率等要求.为适应在有限带宽内的高速率业务传输需要,需要采用高阶调制来提高频带利用率,同时通过采用高效编码技术来降低对信号功率的要求.国外早就开展了多制式高阶调制和高效编码技术研究,进行了大量传输试验,并形成了相关技术标准,典型的lESS,INMARSAT系列标准和欧洲的式的已实用化的调制解调器最高速率达

10、采用了8PSK调制方式,但是没有采用16QAM,16APSK高阶调制以及LDPC码,Turbo码等高效编码方式,与lESS标准规定的45Mb/s数据速率相比,传输速率明显偏低.今后,高阶调制高效编码需要着重解决的关键技术问题如下:信道的非线性将导致高阶调制信号的交调失真,严重时将影响解调性能.为此,除了在解调端采用均衡技术以外,也应在调制端采取一定的补偿措施,将这种影响减到最小.高效编译码技术需要重点研究编译码算法和编译码器硬件设计,不断提高编码增益,降低调制解调器接收端的Eb/Nol'-限,节省卫星转发器功率.由于采用了高效编码,解调器工作在低信噪比条件下,需要解决在低信噪比条件下的

11、信息提取以及位定时和载波同步等难题.7_2_4宽带信号的自适应均衡技术随着信号频谱宽度的增加,群时延对传输信号的影响也会越来越严重,需要采用自适应均衡技术消除信道的频率选择性和时间选择性衰落对传输的不利影响.术直升机机载卫星通信地球站需要重:1.JOhnFarserotuand:RamiieePrasad.Asurveyof:futurebFOadbai"1dmultimedia:sate1.1itesystems,issuesand:trends.IEEECommunications:Magazine.June2000,pp.:128133:2.刘剑黄国策宋爱民,宽带:卫星通信概述

12、,数据通信,2003年:24:3.张更新甘仲民,浅论我国:卫星移动通信系统的发展思路和:策略,数字通信世界,2005年第7:期,2005(7):2427:4.张更新张杭,卫星移动通:信系统,人民邮电出版社,2001.:1O:2010/o7/总第96期l29点解决两个关键技术:一是机载动中通天线技术,二是专用突发调制解调器技术.根据天线的装载环境,需要设计合适的天线型式,确保天线的结构,大小和重量同时满足系统传输性能要求和飞机飞行安全需要.由于旋翼快速转动对天线造成遮蔽,使得直升机机载卫星通信系统的调制解调器不能采用常规的工作方式,要重点考虑并解决适应直升机环境的周期间断式信息接收,旋翼缝隙检测

13、和周期突发式信息发送等问题.为拓展船载卫星通信地球站卫星转发器资源及解决大容量传输问题,需要引入Ka高频工作频段,但测量船安装使用位置受限,建设新站极为困难,需要将现有的卫星通信地球站改造成多频共用卫星通信地球站,其关键设备就是多频共用天线,因此有必要进行多频共用天线技术研究.7-4-2Ka频段关键技术建设Ka频段卫通系统,需要研究Ka频段卫星通信信道特性,包括Ka频段的大气雨衰模型,大气损耗等特性模型.相控阵天线具有捕获目标快,跟踪精度高,体积小,易于与载体共形等优点,能克服地面天线的结构体积大,跟踪复杂的问题,特别适合在机动和移动场合下使用,是车辆,飞机,船舶等移世界发达国家竞相研发相控阵

14、技术,并逐步拓展其使用领域.我国在国防,航天及民用领域也对相控阵天线有着迫切的应用需求.目前国内卫星通信相控阵天线技术还不成熟,需要解决设备小型化,方位30I卫星与网络俯仰的二维相控,与载体的共形技术以及天线效率,极化隔离度和旁瓣特性的性能提高等一系列技术难题.8发展重点在FDMA体制的基础上,逐步提高每个卫星通信地球站的传输能力,对卫星通信系统的接口进行IP化改造,建设成宽带IP卫通网;同时采用TDMA技术以及载波动态分配技术提高卫星通信转发器资源的共享水平以及组网水平.卫星通信网管系统按照三级管理体系进行建设,重点建设各级管理节点网的监控信道,采用SNMP协议,实现卫星通信全网的状态监控,

15、任务计划管理,资源调配,作业调度等管理功能,实现通信系统管理的自动化和信息化,为通信网络的运行,管理,维护提供支持,为卫星通信网的有效使用提供有力的管理工具和保障手段.发挥卫星通信系统具有对各种移动载体的良好适应性优势,重点建设好车载站,船载站,机载站以及便携站.车载站重点建设可搬移式车载站,采用FDMA或.rDMA技术体制,满足航天试验任务测控点位的机动通信需求.船载站重点解决好多频多馈天线以及Ka频段的天线跟踪等关键技术,提高岸船通信的传输能力.机载站重点解决好机载天线以及专用突发调制解调器关键技术,提高机载卫通站的信息传输能力.便携卫通站需要解决设备小型化,进一步减轻系统体积和重量,提高

16、系统的开通时间,应用于搜索救生和应急通(文章来源于卫星通信产业发展研会文集)1凡有卫星应用产业相关资源,知识或工作背景者,以下各岗位均优先考虑.同时本刊欢迎外地作者兼职撰稿或提供焦点,热点及项目信息等职位1:主编(编辑部)岗位要求:1,正规院校本科毕业,五年以上文字工作经验:文笔优秀.思维敏捷,思路清晰,新闻敏感性强:具有良好的责任,bid团队合作精神'92,主持杂志的编辑出版工作,贯彻办刊方针,把握办刊方向:3,制定选题规划和发稿计划,并组织实施;4,组织编辑对来稿初审,指导编辑按审稿程序约请专家或相关人士进行二审:5,终审或加工重要稿件,把好稿件质量关;6,有计算机通信相关专业或媒体工作经验者优先考虑.职位2:记者资深记者(编辑部)岗位要求:1,拥有新闻理想,有事业心和责任心;2,对企业商业模式,竞争格局及产业的发展卫星应用及产业与网络融合等领域有深刻认识;3,本科以上学历,有2年以上(资深记者要求4年以上)商业,财经,管理类媒体记者工作经验:4,能吃苦耐劳,有钻研精神,能完成全行业内的密集采访工作.采编写能力强,文笔犀利,独到,有思想.职位3:编辑资深编辑(编辑部)岗位要求:1,本科及以上学历,中文,新闻或其他相关专业,2年以上(资深编辑要求5年以上)商业,财经或者管理类媒体采编从业经验,熟悉杂志的工作流程;2,