教案17(卫星通讯系统 ).

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1、一、全球卫星通讯系统 二、国际海事卫星通信业务 课题十七、卫星通讯系统 （1）什么是卫星通讯 （2）通信卫星的分类 （3）卫星通讯展望 （4）卫星通讯在我国的发展 （1）什么是卫星通讯 利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波， 在两个或多个地球站之间进行的通信。 宇宙无线通信的第三种形式。 卫星通信系统的组成 （2）通信卫星的分类 静止轨道卫星(GEO : :GEostationary OrbitGEostationary Orbit) 低轨道卫星（LEO :Low Earth OrbitLow Earth Orbit） 中轨道卫星（MEO: Medium Earth OrbitMedium

2、Earth Orbit） 静止轨道卫星 (GEO) 低轨道卫星（LEO） 高度：7001500km 周期大约2h 信号衰减小、时延小 需要卫星多，系统复杂 中轨道卫星（MEO） 高度：大约10000km 避免GEO很大的信号衰减和时延，又不使系统 太复杂。 卫星通信的主要特点如下： 优点方面 (1)通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖进行的范围均 可进行通信。 (2)不易受陆地灾害影响。 (3)建设速度快。 (4)易于实现广播和多址通信。 (5)电路和话务量可灵活调整。 (6)同一信通可用于不同方向和不同区域。 缺点方面： (1)由于两地球站向电磁波传播距离有72000Km，信号到 达有延迟。

3、(2)10GHz以上频带受降雨雪的影响。 (3)天线受太阳噪声的影响。 （3）卫星通讯展望 1、三代通信卫星的研制方案 尽管地面通信系统的通信速率近年来在以每 年4倍的速度增长，但为了协调发展，卫星通信必 须在速度上与之保持一致，这就要求卫星通信的 速度也必须快速增长，因此对卫星通信具有高速 率和更大容量的要求今后还将更加强烈。就此而 言，有必要对今后30年的因特网卫星及其发展状 况予以考虑。 第一点，卫星更新换代以10年为单位，这似乎是周期长了些，但 却是合理的。 第二点，同样是因特网卫星，还分为固定、广播和移动通信，这 样一来，卫星固定业务就不是惟一的考虑。 第三点，第1代因特网卫星将优先

4、发展区域及国内通信业务，第2 代与第1代相比，更强调其全球通信能力。就此而言，应当对第2代所 涉及的环形星座卫星系统、地球静止轨道卫星及与低地球轨道(LEO) 卫星的连接等问题加以研究。 第四点，因为是大型卫星，因特网卫星每57年才发射一次。毋 庸讳言，应当在大型卫星的发射间隙，通过每13年发射一批小型卫 星，以加快卫星技术的发展。小型卫星计划将包括卫星基础设施试验 、定位技术以及LEO技术。实现航天相关技术与IT技术的协调发展是 非常重要的。 2、卫星通信能力的发展目标 第1代因特网卫星，即Gbit卫星或空间因特网(i-space)卫星每 个通道的通信容量为1.2Gbit，全部通信容量大约为

5、6Gbit。另一方 面，日本将于2005年发射的iP-STAR计划拥有总量为50Gbit的通 信容量，因此，有理由设想第1代因特网卫星的总容量为几个到几 十个Gbit(550Gbit)。 第2代，假定其通信容量是第1代的10倍，则要达到几十到几 百个Gbit(50500Gbit)。 第3代是第2代的10倍，达到几百至几千个Gbit(500Gbit 5Tbit)。 3.通信卫星技术研发 (1)跟踪研究新的卫星通信系统 (2)发展新频段及光通信 (3)高级的天线 (4)发展超高速/光学转发器 (5)卫星的超小型化 4. 从“铱”星系统到全球卫星通讯 目前几乎每个人都拥有一部手机，但也几乎所有的人都

6、 曾遇到过“您所拨打的手机不在服务区”的尴尬，如果在偏远 山区和荒漠里，甚至仅仅是在一些信号较弱的地区，再好的 手机也毫无用武之地。有没有能在地球任何一个地方都能收 发信号的通讯办法呢？ 1990年，摩托罗拉(Motorola)公司推出全球个人通信新 概念“铱”星系统。这个系统最初设计中是模拟化学元素 铱的原子结构，铱的原子核外有77个电子绕核旋转，所以设 计的“铱”星系统也由77颗卫星在太空中的7条太阳同步轨道 上绕地球运行，可以覆盖地球表面的任一点，构成“天衣无 缝”的通信覆盖区，后来，这一系统改为66颗卫星围绕6个近 地轨道运行，但仍用原来注册的名称。 1990年，摩托罗拉(Motoro

7、la)公司推出全球个人通信新概念 “铱”星系统。这个系统最初设计中是模拟化学元素铱的原子结构，铱 的原子核外有77个电子绕核旋转，所以设计的“铱”星系统也由77颗卫 星在太空中的7条太阳同步轨道上绕地球运行，可以覆盖地球表面的 任一点，构成“天衣无缝”的通信覆盖区，后来，这一系统改为66颗卫 星围绕6个近地轨道运行，但仍用原来注册的名称。 由于“铱”星公司对市场的错误估计和产品推销的失败，公司所 吸收的卫星电话用户的数量远远低于原来的预期，甚至达不到当初 预计数字的一个零头。同时，由于“铱”星公司的有息负债额高达44亿 美元，占投资总额的80%，严重的入不敷出导致资金迅速枯竭，财 务上陷入困境

8、，该公司不得不在1999年8月向法院申请破产保护，在 2000年3月17日，“铱”星公司被宣布破产，耗资57亿美元的“铱”系统 最终走向失败。 “铱”星公司的失败不意味着卫星通讯的失败，目前卫星通信系 统仍在发展且前景广阔，日益扩大的全球个人无线通讯系统的发展 也证实了这一点。 （4）卫星通讯在我国的发展 1、我国通信卫星发展历程 我国的通信卫星研制始于70年代。经过30多年的不 懈努力，我国形成了自己的通信卫星系列，其技术 已接近国际先进水平，在轨应用的国产通信卫星为 我国人民的生活、经济和政治活动提供服务，推进 了我国的改革开放和经济建设。 1970年发射第一颗卫星“东方红1号” 1984

9、年4月发射第一颗静止轨道通信卫星，向乌 鲁木齐、昆明、拉萨等提供数字语音服务，并 将中央电视台的节目传送至边远地区。 1986年2月（东方红二号甲， 103103 o o E）、1988 年3月（东方红二号甲， 87.587.5 o o E）和12月 (110.5.5 o o E）又发射了3颗实用通信卫星，初步 建成了国家公用、各部门专用卫星通信网。 东方红二号(简称东二)卫星是我国第一代通信卫星 ，在轨一共两颗。第一颗于1984年4月8日发射，定点于 东经125；另一颗于1986年2月1日发射，定点于东经 103。 我国从1986年开始正式启动了新一代通信卫星-东方红 三号（简称东三）的研制

10、工作。1994年完成第一颗星的研 制工作。该星于同年11月发射进入准同步轨道，但由于推 进剂泄漏，最终未能定点使用。经故障分析和局部改进后 ，第二颗卫星于1997年5月12日发射，5月20日定点于东 经125。 2000年1月，采用东方红三号卫星平台的另一颗通信 卫星-中星22号发射成功，定点于 东经98，已投入正常 使用。同年10月和12月，采用同一平台的两颗北斗导航试 验卫星也顺利升空。此外，采用这一平台的另外一些卫星 也正在研制中。 2、我国通信卫星的未来发展 我国通信卫星虽然已经有了明显的发展和进步，但和国民经济 发展的需要相比，和国际市场上的先进卫星相比，还存在一定的差 距。这主要表

11、现在卫星的寿命、研制周期和有效载荷的功率、重量 及种类等方面。我们必须根据自己的国情，确定我国通信卫星今后 发展的方向，提高卫星的市场竞争能力，满足飞速发展的卫星通信 事业的需求。 (1)东方红三号卫星公用平台的开发应用 东方红三号卫星公用平台是目前我国性能最好的、经过飞行考 验的地球静止轨道卫星平台，是我国通信卫星产业的重要财富。由 于它可分为不同的舱段，平台服务分系统和有效载荷（通信舱）相 对独立，具有较大的适应性，在一定的重量和功耗范围内可用于不 同有效载荷的多种卫星。考虑到数字压缩技术的飞跃进展，一路转 发器已可传多路电视，这使得东三卫星平台已可涉足于某些直播卫 星领域。 (2)大型地

12、球静止轨道卫星平台的研制 我国必须发展新一代大型静止轨道卫星平台，以满足今后 大容量、高功率、长寿命及多种有效载荷的通信卫星研制需求 。这类卫星包括大容量通信卫星、直播卫星、跟踪和数据中继 卫星、区域性移动通信卫星和军用通信卫星等。此外，大型静 止轨道卫星还有较好的性能价格比（以卫星定点后每千克有效 载荷的价格作比较）。 3.国际合作 2007年5月14日发射升空的尼日 利亚1号通信卫星就采用该平台，这也 是我国第一次向国外客户提供“交钥匙 工程”。 2008年10月30日 委内瑞拉1号通 讯卫星在西昌卫星发射中心成功发射 升空。这是中国首次向拉丁美洲用户 提供整星出口和在轨交付服务。 委内瑞

13、拉1号通讯卫星，采用中国 航天科技集团公司所属中国空间技术 研究院研制的东方红4号卫星平台，起 飞品质5100千克；载有4副通信天线 ，设计寿命15年。卫星覆盖大部分南 美地区及部分加勒比海地区。 4.时代跨越 “嫦娥一号”（ChangE1）是中国 自主研制、发射的第一个月球探测器 。中国月球探测工程嫦娥一号月球探 测卫星由中国空间技术研究院承担研 制。嫦娥一号主要用于获取月球表面 三维影像、分析月球表面有关物质元 素的分布特点、探测月壤厚度、探测 地月空间环境等。整个“奔月”过程大 概需要8-9天。嫦娥一号将运行在距月 球表面200千米的圆形极轨道上。嫦 娥一号工作寿命1年，计划绕月飞行一

14、年。执行任务后将不再返回地球。嫦 娥一号发射成功，中国成为世界第五 个发射月球探测器的国家地区。 二、 国际海事卫星通信业务 （1）国际海事卫星系统概述 在卫星通信被引入通信领域之前，常以 短波通信和微波中继通信方式实现远距离 通信。 短波通信使用短波频率，利用电离层反 射短波无线电波这一特性实现远距离通信 。 （2）国际海事卫星 卫星通信系统的 组成 1、空间段 四颗国际海事卫星卫星构成： （1）AOR-E （2）AOR-W （3）POR （4）IOR 2、地面段 由海岸地球站、网络协调站组成。 国际海事卫星电话（International Maritime Satellite Teleph

15、one Service）指 通过国际海事卫星接通的船与岸、船与船 之间的电话业务。 海事卫星电话用于船舶 与船舶之间、船舶与陆地之间的通信，可 进行通话、 数据传输和传真. 海事卫星电话 的业务种类有遇险电话、叫号电话和叫人 电话。我国各地均开放海事卫星电话业务 。 海岸地球站的作用： 提供卫星与国际国内电信网络之间的链 路。 网络协调站的作用： （1）与本洋区内的岸站以及其他洋区 的网络协调站建立通信联系； （2）与位于国际海事卫星 伦敦总部的 网络控制中心建立通信联系，以实现 整个系统的信息传递。 3、国际海事卫星 移动终端包括： （1）船站 （2）陆地移动站 （3）航空站 （3）国际海事卫星 各卫星通信系统及其业 务范围 1、国际海事卫星 -A系统 1982年投入商业使用，提供船至船和岸 至船的电话、电传、传真、电子邮件和高 速数据通信业务。 A船站的体积大，所以，它只能用于商 船和大型游艇。 2、国际海事卫星 -C系统 是A系统的补充，1990年投入使用。具 有电传和遇险通信、数据报告等功能外， 还具有接收EGC信息的功能。 终端体积