卫星移动通信系统发展现状分析

作者:庞江成;徐小涛;李超 刊名:数字通信世界 上传者:韩大跃

【摘要】卫星移动通信系统在各个领域都具有广泛的应用前景;本文重点分析了卫星移动通信系统的发展现状;包括国外和国内现状;对几种典型的静止轨道和星座轨道卫星移动通信系统的发展情况进行了介绍;结合卫星通信的应用特点;分析卫星移动通信系统的应用优势;最后对卫星移动通信的发展趋势进行了展望;

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透视 Hot-Point Perspective DIGITCW 热点 144DIGITCW2020.01 二战后,出于国际竞争的需要,卫星通信进入了人们的视野。经过几十年的飞速发展,卫星通信业务包含的内容已经非常广泛,包括电视直播、卫星音频广播、卫星宽带、卫星固定通信、卫星移动通信以及对地观测等业务,本文主要探讨分析卫星移动通信的发展现状。卫星移动通信是指利用人造地球卫星作为中继站,转发移动用户间或移动用户与固定用户间用于进行通信的无线电波,实现两点或多点之间的移动通信 [1]。卫星移动通信系统相比于其他通信系统的固有优势,是其保持飞速发展和技术不断进步的关键因素,其优势在于通信覆盖范围广、通信费用不受距离的影响、能够适应各种地理条件下的通信,对于连接地面固定通信保障范围之外的高山、海洋、海岛和高原等偏远地区的通信具有重要意义。本文通过分析卫星移动通信系统国内外新发展现状,探讨其在应用和发展趋势。 卫星移动通信系统按照轨道类型可以分为静止轨道卫星移动通信系统和星座轨道卫星移动通信系统。静止轨道卫星轨道高度一般为3.6万 km,采用同步轨道,特点是传播时延大,不能实现两极覆盖,投资少、技术复杂度低;卫星一般采用大型多波束天线、高功率等技术。星座轨道卫星移动通信系统的轨道高度包括中轨道、低轨道和极低轨道,轨道高度分布在50-20000km 之间,其中,中轨道卫星主要作用是进行信号中继和作为星上交换核心,低轨道和极低轨道卫星主要进行与地面终端进行信息传输。优点是卫星链路传播损耗小、传播时延短、卫星部署灵活多样,可以实现真正的全球覆盖 ;缺点是需要卫星数量较多,运行管理复杂。 表1 静止轨道和星座轨道卫星对比 卫星种类 轨道高度 优点 缺点 静止轨道卫星 3.6万千米 卫星数量少;建设成本低 信号损耗大;传输时延大;传输速率低 星座轨道卫星 50-20000千米 传输速率快;传输时延小;信号损耗小;真正的全球覆盖 建设成本高;运行管理复杂;空间资源紧张 1 卫星移动通信系统国外发展现状 静止轨道移动卫星通信系统的典型代表是国际移动卫星公司经营的 Inmarsat 系统、阿联酋的 Thuraya 系统和北美卫星移动通信系统 MSAT。星座轨道卫星移动通信系统的典型代表有美国的铱星系统、全球星系统和空中互联网系统等,均已投入商业运营。 表2 国内外典型卫星移动通信系统分类 系统种类 系统名称(国际) 系统名称(国内) 静止轨道卫星移动通信系统 北美卫星移动通信系统(MSAT);海事卫星移动通信系统(Inmarsat);瑟拉亚系统(Thuraya);亚洲蜂窝卫星系统(ACeS); TerraStar系统 “天通一号”系统 星座轨道卫星移动通信系统 铱系统;全球星系统; OneWeb卫星星座系统; SpaceX星链卫星系统;轨道卫星通信系统(Orbcomm);亚马逊Project Kuiper系统 “虹云”系统;“鸿雁”系统 1.1 静止轨道卫星移动通信系统 1.1.1 北美卫星移动通信系统(MSAT) 作为世界上第一个区域性卫星移动通信系统,MSAT 系统由加拿大通信部和美国宇航局于1983年联合开发,空间段包括2颗卫星,覆盖区域为加拿大和美国地区,包括夏威夷、墨西哥和加勒比群岛等区域。MSAT 系统使用两种频段 :L 频段和 Ku 频段,L 频段用于卫星和移动终端之间的信息传输,而 Ku 频段用于卫星与关口站、基站、中心控制站之间的通信。MSAT 提供的业务比较丰富,大体可分为两类,一类是公众通信业务,如移动电话业务、移动无线电业务和移动数据业务等;一类是

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