教案17(卫星通讯系统 )

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）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 )低轨道卫星（LEO :）中轨道卫星（MEO: ）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

2、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。(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）卫星通讯展望 1、三代通信卫星的研制方案、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

3、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

4、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、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

5、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(500Gbit5Tbit)。3.通信卫星技术研发通信卫星技术研发 (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. 从从“铱铱”星系统到全球卫星通讯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(M

6、otorola)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(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

7、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，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

8、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，E）、1988年3月（东方红二号甲，E）和12月(110E）又发射了3颗实用通信卫星，初步建成了国家公

9、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

10、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

11、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.国际合作国际合作2007年5月14日发射

12、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

13、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

14、（3）POR（4）IOR2、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 Telephone 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

15、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。 终端体积小，重量轻，船站天线小巧轻便，采用全向天线，其通信费用便宜（同A站比）。3、国际海事卫星 -M通信系统1992年投入使用，提供电话、传真和

16、数据通信。终端体积小，重量轻、设备和通信费用低等优点。目前国际海事卫星 -M船站尚不满足GMDSS的要求。4、国际海事卫星 -B系统1993年投入使用，它是取代国际海事卫星 -A的系统，它是全数字化通信系统，而不像国际海事卫星 -A系统话音信道采用模拟通信方式，电传信道采用数字通信方式。5、国际海事卫星 -E系统即L波段的紧急无线电示位标（EPIRB)当船舶遇难时能手动或自动发出遇险报警信号。国际海事卫星 通信优先等级四个通信优先等级：Priority 0-日常通信（Routine）Priority 1-安全通信（Safety）Priority 2-紧急通信（Urgency）Priority

17、3-遇险通信（Distress） （4）国际海事卫星 -A系统通信业务 国际海事卫星 -A通信系统是国际海事卫星 第一个通信系统，于1982年投入商业使用，目前全球已有近20000台。1、国际海事卫星 -A船站的组成 由甲板上设备（ADE）和甲板下设备（BDE）两部分组成。甲板上设备包括：直径0.85-1.2m左右的抛物面天线;一个属于发射分系统的高功率放大器;一个属于发射分系统的低噪声放大器;双工耦合器(能使收发共用一付天线而收发之间又能相互隔离互不干扰);甲板上设备包括： 频率变换单元(它包括频率产生器、上变频器和下变频器三部分）； 稳定通信指向的通信伺服机构。甲板下设备包括：报、话调制器

18、； 报、话解调器；频率合成器； 中央处理器；信道控制器； 天线控制器；基带信号处理器； 任选功能板； 终端设备，它包括电传机、电话机、蜂鸣器、遇险报警按钮、高速数据传输设备。2、A型船站的基本功能（1）接收TDM载波（2）天线跟踪功能（3）发射申请信号；（4）通信功能。 3、电传通信业务电传通信的一般程序：1准备报文2选择发送时间3建立电传通信链路4结束通信4、电话通信业务电话通信的一般程序：1、准备发出电话呼叫2、选择合适的通话时间（1）你的通话是否是十分重要必须马上通话？（2）如无须马上通话，建议在非高峰期内通话。（5）国际海事卫星 -C系统通信业务 C船站是一种小型船站，它采用数字通信处

19、理技术，能够满足GMDSS对船舶通信设备的技术要求，具有体积小、重量轻、使用小巧轻便的全向天线、价格低廉、安装简单、耗电小、通信费低和操作简单等优点。 C标准船站常用于小型船舶，例如渔船和游艇，也做为大型船站（如A站、B站）的补充而被广泛应用。2、C船站的组成由室外安装设备（EME）和室内安装设备（IME）两部分组成。（1）室外安装设备又称天线射频单元，主要包括：2个中间放大器功率放大器低噪声放大器天线分离老板器等作用：是收发设备的前端和末端电路，它完成船站信号的频率转换和信号的收发。3、C船站的种类：可分为三类：第一类：船站只具有收发电传、数据信息的功能，不能接收EGC信息。第二类：C船站有

20、两种工作方式：（1）除完成第一类C船站的功能外，还具有当不进行正常电传或数据交换时能接收EGC报文并能够显示或打印。（2）仅作为EGC接收机使用，此时第二类C船站不能进行常规电传或数据通信。第三类：进行正常收发电文同时，可以连续独立地接收EGC信息。（4）国际海事卫星 -C系统通信业务1、 遇险通信业务C船站有两种不同地遇险呼叫：（1）遇险报警 船舶一旦遇险，只需按“遇险报警”按钮，即能将包括有船站识别码，遇险船位和遇险时间的“遇险报警”信息发射出去。（2）遇险优先等级电传是一份完整的电传，需要编辑电文，用来详细说明船舶的遇险情况和所需要的帮助。 遇险通信地一般程序：（1）准备好你的船站（2）

21、 常规检查（3）发出遇险报警或遇险优先等级电传2、 遇险通信注意事项（1）在时间允许情况下，应尽可能多地向RCC提供遇险性质。（2）最好选择船舶所在洋区中离船最近地岸站。（3）如果在5分钟内未收到岸站和RCC的的收妥通知，需重复发送遇险报警。（4）即使船站在（LOG-OUT)状态，也可进行“遇险报警”，但不可发送“遇险优先等级的电传”。（5）遇险报警后，船站应值守在初始遇险报警的洋区。（6）如属误报警，当等候救助机构的收妥确认通知，然后应向RCC发送一份取消该项报警的电文。3、安全通信业务 船站通过请求或接收广播可以获得各种导航、气象和其他安全业务。（1）使用两位码请求陆上有关部门提供安去业务

22、。如：医疗指导请求32 海事援助请求39 等等。（2）接收EGC安全通信网播发的海上安全信息。（5）国际海事卫星 -B/M系统通信业务国际海事卫星 -B系统 是1993年底投入使用，今后将逐步取代国际海事卫星 -A系统。国际海事卫星 -B系统是全数字的系统，而国际海事卫星 -A系统是模拟和数字通信方式相混合的系统。国际海事卫星 -M和B是姐妹系统，有许多共同之处。国际海事卫星 -M系统：国际海事卫星 -M和B是姐妹系统，有许多共同之处：（1）两个系统的地面段和空间段的组成相同；（2）接续控制和信令分系统也是相同。M系统的性能标准略低于B系统的性能指标。国际海事卫星 -B提供下列基本业务1、遇险

23、电传呼叫2、遇险电话呼叫3、电传（双工、单工和群呼）通信4、传真通信5、高速数据传输6、信用卡计费业务7、保密通信业务国际海事卫星 -B/M船站典型的通信程序：一、遇险通信程序1、遇险电话通信程序（1）摘下话机并听拨号音（或将话机开至TALK位置）；（2）按下“遇险按钮”并持续至少6S；（3）按下“”键；（4）当RCC工作人员应答时，给出遇险信息； 1、遇险电话通信程序：（5）依照RCC工作人员的指示，及当需要时，挂机等候以后的呼叫。（6）保持电话通信线路的畅通，以备RCC随时回叫。2、国际海事卫星 -B系统遇险电传通信：（1）按下“遇险按钮”并持续至少6S；（2）等候自动连接至RCC；（3）然后：给出遇险电传信息（4）将报文发至RCC3、常规电话通信程序（1）通话前准备；（2）选择最佳通信路由（包括洋区岸