淺談衛星通信技術的應用

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淺談衛星通信技術的應用:衛星通信技術及其應用探討

[摘 要]衛星通信技術是以衛星作為中繼的一種通信技術，具有通信距離遠、覆蓋范圍廣、不受地面條件的約束、建站成本與通信距離無關、靈活機動、能多址連接且通信容量大等優點。本文以我國為例，主要從衛星固定通信、衛星移動通信、衛星直播以及衛星寬帶通信四個方面探討了衛星通信技術的發展與應用。

[關鍵詞]衛星固定通信 衛星移動通信 衛星直播 衛星寬帶通信

一、衛星通信技術概述

1.衛星通信的概念

衛星通信是指利用人造衛星做中繼站轉發無線電信號，在多個地球站之間進行通信。衛星通信是地面微波接力通信的繼承和發揚，是微波接力的一種特殊形式。

2.衛星通信系統的組成

衛星通信系統由空間段和地面段兩部分組成。

（1）空間段。以衛星為主體，并包括地面衛星控制中心（SCC）、跟蹤、遙測和指令站。衛星星載的通信分系統主要是轉發器，現代的星載轉發器不僅能提供足夠增益，而且具有處理和交換功能。

（2）地面段。地面段包括了支持用戶訪問衛星轉發器，并實現戶間通信的所有地面措施。衛星地球站是地面段的主體，它提供與衛星的連接鏈路，其硬件設備與相關協議均適合衛星信道的傳輸。如圖1

二、衛星通信中的主要技術

1.CDMA技術。CDMA（碼分多址）系統通過采用話音激活技術、前向糾錯（FEC）技術、功率控制技術、頻率復用技術、扇區技術等技術手段，可使CDMA系統容量大幅擴大，同時，它還具有抗多徑干擾能力、更好的話音質量和更低的功耗以及軟區切換等優點。CDMA以其本身所具有的特點及優越性而廣泛應用于數字衛星通信系統中。特別是近年來，小衛星技術的發展為實現全球移動通信和衛星通信提供了條件，利用分布在中、低軌道的許多小衛星實現全球個人通信，已在國際上逐漸形成完善的體系。

CDMA移動衛星通信系統根據導頻信號的幅度實現功率控制， 減少用戶對星上功率的要求從而增加系統的容量，減少多址干擾；CDMA移動衛星通信系統可利用多個衛星分集接收，大大降低多徑衰落的影響，改善傳輸的可靠性。此外，由于CDMA多址方式具有優越的抗干擾性能、很好的保密性和隱蔽性、連接靈活方便所等特點，決定了它在軍事衛星通信上具有重要的意義。

2.抗干擾技術。衛星通信抗干擾主要通過傳輸鏈路抗干擾、軟硬件設備抗干擾以及建立綜合智能抗干擾體系等措施實現。

傳輸鏈路抗干擾主要有DS/FH混合擴頻、自適應選頻、自適應頻域濾波、猝發通信、時域適應干擾消除、基于多用戶檢測的抗干擾、跳時（TH）、自適應信號功率管理、自適應調零天線、多波束天線、星上SmartAGC、分集抗干擾、變換域干擾消除、糾錯編碼和交織編碼抗干擾技術等。

3.基于MPLS的移動衛星通信網絡體系構架。MPLS（多協議標簽交換）技術由于可將IP路由的控制和第二層交換無縫地集成起來，具有IP的許多優點，又可很好地支持QoS和流量工程，是目前最有前途的網絡通信技術之一。近年來，在地面固定網MPLS技術逐漸成熟后，該技術已向光通信、無線通信和衛星通信等領域擴展。現有的寬帶衛星系統設計主要采用衛星ATM 技術，研究表明該技術可給不同的業務提供很好的QoS保證，并可利用面向連接的虛通路設計以及流量分類等方法為網絡提供有效的流量工程設計。

衛星MPLS體系結構分為用戶層、接入層、核心層三部分，其中，用戶層包括衛星手持移動終端（直接接入移動衛星網）、小型專用局域網用戶（通過小型地面移動終端接入衛星網）、其他網絡用戶（通過地面網關站接入衛星網絡）等。接入層由標簽邊緣交換路由器（LER）組成，完成衛星MPLS網同其他網絡以及衛星手持移動終端的連接，其主要功能包括實現對業務的分類、建立FEC和標簽之間的綁定、約束LSP的計算、分發標簽、剝去標簽以及用戶QoS接納管理和相應的接入流量工程控制等。核心層由標簽交換路由器（LSR）組成，完成信息按MPLS標簽進行交換轉發，其上主要運行MPLS控制協議和第三層路由協議，并負責與其他標簽交換路由器交換路由信息來建立路由表、分發標簽綁定信息、建立和維護標簽轉發表等工作。如圖2

三、衛星通信技術的應用

1.衛星通信技術在廣播電視領域中的應用。我國是一個人口眾多的國家，由于人口的基數較大，這就導致我國電視機擁有量達到3.5億臺，并且我國還有數千家各種各樣的電視媒體機構，有線電視的用戶量也已經達到9000萬戶。我國的電視節目雖然數量眾多，但是規模偏小，是處于發展的前期，潛力巨大。我國各類電視數目雖然較多，但是供于村村通的節目也就44套，和美國相比，雖然他們人口基數只有兩億但是人家的有線電視用戶量已經達到了6000萬戶，衛星電視直播的用戶也有近2000萬。雖然我國現在處于發展階段，和一些發達國家相比有很大的差距，但是隨著我國發展的不斷深入，我國一定也會達到、甚至超過這樣的水平，所以我國衛星通信技術在電視廣播領域中的應用的前景是巨大的。目前，我國政府以及一些電視領域中的專家普遍表示我國發展衛星電視直播的業務已經成熟，我國已經獲得了發展DBs的軌位和頻道，而且我國在發展村村通的時候又有了一定的衛星廣播的經驗，并且得到了廣大人民的支持，現在我國自行研制的RD已經進入市場。如圖3

2.衛星通信技術在計算機網絡領域中的應用。衛星通訊技術在計算機網絡中的應用主要就是提供寬帶網絡。而提供網絡寬帶屬于衛星固定通信業務。目前國際上衛星寬帶業務發展主要體現在兩個方面，第一就是在原有的VSAT技術的基礎上研發新的產品并利用現有的頻段衛星資源，快速的建立起寬帶連接，以滿足用戶的需求，這一種是在和地面寬帶業務的競爭中來獲得自己的生存空間；而另外一種是積極的發展高頻段的新型衛星寬帶通信系統，來適應新業務的要求，這一種是和地面相輔相成的。我國目前的狀況，就是首先要積極的發展衛星寬帶通信業務，國內的電信經營商應該根據不同客戶的需求提供不同的業務；其次就是跟蹤國外再見的新型的衛星寬帶通信系統；最后建立起自己的衛星寬帶通信系統。

結束語

衛星通信已經成為世界電信結構眾多的重要組成部分，并一直在為全球幾十億人提供電話、數據和視頻業務。盡管具有更高容量、更低比特費用的光纖系統仍在不斷發展，但衛星通信仍然生存了下來，并隨著它的新應用、新業務的形成，而為人們帶來更大的財富和便利。

淺談衛星通信技術的應用:衛星通信技術在電力應急通信中的應用探析

摘 要當前自然災害頻繁發生，使得受災地區電力通信網絡被破壞，而對電網的安全運行產生了嚴重的影響，在這種情況下，電力通信中建立衛星通信系統對電力應急搶修來說具有重要的意義。本文在對衛星通信的必要性進行分析的基礎上，對衛星通信系統的3種傳輸體制進行分析，并結合電網應急通信的要求，簡要對衛星通信系統應急網絡建設進行實際分析。

【關鍵詞】衛星通信 電力應急通信 應用 探討

1 衛星應急通信建設的必要性

因為衛星通信具有不受到實踐地點以及環境等影響的限制，其在傳輸上具有遠距離傳輸、容易開通以及組建網絡方式靈活，可以實現多個地址之間的連接，同時可對圖像數據以及語音進行雙向傳輸等優勢，越來越受到應急通信的歡迎。在突發性災害發生時，地面通信系統到致命的破壞，外界需要對災區信息進行了解，就需要借助于衛星應急通信手段對重要信息和數據進行傳輸，使得相關部門或者指揮中心可以得到更為準確的情報，這對救援工作的順利執行具有重要的意義，因此衛星通信系統為主的應急通信系統的建立具有重要的作用。

2 VSAT衛星通信傳輸技術簡介

目前，國內有三類傳輸體制被應用到衛星通信系統中，其分別是：TDM/TDMA、MF-TDMA和SCPS/DAMA。

2.1 TDM/Aloha TAMA

TDM/Aloha TAMAZ體制作為一個純星狀的衛星通信網絡，其系統中心站是利用出向廣播TDM載波，在遠端站進行接收，并在其中選擇信息進行發送，使得可以有出境的信道；同時在主站進入境內的方向，借助于Aloha機制進行遠端站以競爭的方式進行TDMA載波發送，以有入境信道的產生，這種信道的建立方式借助于碰撞后對信息的重新發射來保證通信的可靠性的。其主要特點在于：第一，多個遠端站點以競爭和碰撞的形式進行重新發射，因此并不適用于通信效率低、系統通信時間延長以及對信息實時要求很好的情況；第二，由于這種體制使得每一個端站都要占據一個帶寬，于是無論有沒有業務數據的處理都要占用信道，使得信道復用效率會大大降低；第三，由于此類衛星系統是單一的網絡系統，因此要借助于龐大的中心站進行廣播信道傳播以及小站進行信號接收，這存在著帶寬比較大以及建設成本高等問題。

2.2 MF-TDMA

MF-TDMA是在傳統的時分多址方式的基礎上發展出來的，其原理是將原來系統中一個高速TDMA載波以不同速率的小TDMA載波進行分解后，網絡的所有站點可以根據實際通信對這些小載波進行選擇通信。這種方式的特點有：第一，系統可以進行跳頻和調速處理，這是由于多址方式對一個網絡中不通速率和不通頻率的載波進行信息接收和發射的支持，使得網絡系統在處理信息時變得更加靈活方便；第二，單一平臺上可以進行單跳、全網狀以及星型和混合型的拓撲結構。這是MF-TDMA的TDMA體制的優勢顯示出來的，其可以適用于全網狀業務的應用以及同時可以配置成星狀業務的應用等，但不是十分適用于樹狀業務的應用；第三，系統是借助于TDMA的成幀格式對信息進行傳輸的，就需要對幀同步要有嚴格的建立；第四，系統的固定突發包以及固定幀的設計，使得對于帶寬的利用上效率變低；第五，TDMA載波的速率不能過低，目的在于使得TDMA幀的效率得以提高；第六，純TDMA體制比較昂貴，因此在選擇衛星網絡時要注重價格的選擇。

2.3 SCPC/DAMA

在對原來的FDMA技術進行改造后的SCPC/DAMA，可以使得每個信道上按照占用需求進行載波方式上對2個節點之間的通信。在該系統中，設置有專門對系統中信道的建立與釋放的信令廣播信道。遠端站點支持對DAMA按照需要進行分配來對信息回傳，可以借助于SCPC方式對任意兩點進行通信處理。這種方式也具有一些特點，第一，SCPC/DAMA體制采用的是頻分多址的處理方式，比TDMA通信的效率高很多；第二，SCPC/MADA體制的系統可以借助于DAMA按照需求進行反向回傳分配，使得衛星帶寬可以節約和提高對空間信道資源的使用率；第三，業務信道采用連續的載波方式，使得載波進行中斷后恢復以及對系統進行加密更加便利；第四，SCPC體制的中心站建網初期費用比較低；第五，根據系統的設置對信道的申請分配自動的實現；第六，適用于星型、多級星型等網絡傳輸方式。

2.4 各種傳輸技術的比較

三種傳輸技術中，從對衛星通信網絡的可以擴展性以及對網絡應對位置業務的能力提升和對拓撲建設性能等方面進行綜合分析，SCPC/DAMA系統具有較強的擴展性和靈活性，因此對網絡進行建設時應該主要采用SCPC/DAMA系統。

3 衛星應急通信網絡系統的實現

根據某大型電網公司對衛星應急通信建設的要求，采用SCPC/DAMA系統進行系統建設，使得其中的每一個站點都能夠和上一級節點站之間進行通信，并且可以根據業務上的不同需求對衛星信道鏈接進行自動的建立和斷開，可以基于使用業務的傳輸流量的大小關系使得衛星帶寬可以隨時自動的調整。各個站點之間都要發射一個SCPC載波來建立雙方向的衛星信道。當然，衛星的鏈路也能夠采用非對稱的信道方式，也即上行速率和下行的速率可以不一樣的。

電網應急通信建設方案中，可以對電網的調度中心建立其一個“一發射和六十接收”的中心站點，在各個廠站點上建立其“一發射和兩接收”的遠程端站點，各個廠站點之間可以直接的進行通信。加入后期需要在一個遠端站和另一個遠端站之間建立直接通信關系，只需要在原有的遠端站上對系統進行升級處理即可，采用系統臨時分配的子載波進行數據通信。

4 結束語

在借助于衛星通信技術的電網應急通信系統使得應急搶修指揮中心對應急指揮更能夠很好的發揮指揮的優勢，綜合各方面的技術手段，及時的恢復電網系統通信。在通信技術的快速發展下，衛星通信技術將作為電力系統通信的一個很重要的方式，對電網通信網絡系統的保障具有十分重要的意義。

作者單位

國網嘉興供電公司 浙江省嘉興市 314033

淺談衛星通信技術的應用:無線電多媒體通信技術及其在衛星通信中應用

摘 要：無線電多媒體通信技術是基于對信息多樣性的需求，利用通用可編程數字信號處理器，采用高效的數據壓縮算法，減小系統傳輸數據量，實現多媒體信息的窄帶傳輸，窄帶無線電多媒體通信技術具有高效的傳輸效率，其在衛星通信等無線電通信領域具有廣泛的應用前景。

關鍵詞：多媒體通信技術 衛星通信 MPEG-4

隨著信息技術的不斷發展，傳統單一通信媒體已很難適應當今多元化信息的發展需求。高速設備、大容量存儲裝置和高性能計算機快速發展為多媒體通信技術的發展奠定了基礎，多媒體通信是一種新興的信息科學技術，是多媒體、通信、計算機和網絡等相互滲透和發展的產物，它為文字、數據、圖形、圖像、視頻和音頻等不同格式的諸種消息和信息的存儲、傳輸和處理提供支撐環境和手段。

1 系統組成結構

無線電多媒體通信終端由視頻采集模塊、緩沖控制模塊、圖像壓縮編碼模塊、通信控制模塊和電源模塊等組成，系統組成結構如圖1所示。

模擬視頻信號經過A/D采樣編碼后，變成YUV數字視頻信號后，然后以16位數據總線寬度寫入視頻緩存器，視頻緩沖控制模塊實現對視頻緩存器的讀、寫、刷新等控制功能。視頻緩沖器選用SRAM或SDRAM，實現視頻數據緩存。視頻緩沖控制模塊，采用Xilinx公司的Virtex II pro系列FPGA控制SDRAM實現。

圖像壓縮編碼模塊，采用TI公司的TMS320DM642，該芯片是TI公司C6000系列高速定點數字信號處理芯片，它具有靈活的指令系統和操作性能，支持匯編語言和C語言的單獨或混合編程。TMS320DM642采用改進的哈佛處理結構，指令流水線操作，并行處理，計算和處理速度很高，并行運行速度達到1600MIPS。在片內提供128K字節的RAM用作程序和數據存儲，其最大可擴展尋址空間為1M字。TMS320DM642提供的多信道緩沖串口和DMA數據傳送方式極大地方便了它在圖像領域的應用和開發。

通信模塊采用PowerPC或ARM實現，根據信道狀況變化，控制實現圖像格式、分辨率、壓縮數據傳輸碼率調整。由于現代基于IP的通信網，已經成為主流，因此通信接口采用UART和Ethernet接口，在與窄帶無線電臺接口是采用UART接口，在與基于IP的數傳電臺中采用Ethernet接口。

2 系統設計實現

多媒體通信技術最為嚴重的瓶頸問題是有大量的數據需要存儲、處理和傳輸，其中，最大的數據量來自數字圖像數據，如30幀/s的活動圖像數據量達2 748Kbps，傳輸速率需要2.8Mbps，顯然，沒有圖像壓縮技術的進步，就難以實現真正意義上的多媒體通信。無線電多媒體通信技術實現的核心是圖像壓縮技術，圖像輸入幀格式采用YCbCr4：2：0，TMS320DM642根據接收到的命令及發送數據速率等通信狀態，從視頻緩存區讀取數據進行壓縮編碼，然后發往信道進行傳輸，圖像壓縮采用MPEG-4國際標準算法，圖像數據壓縮率最低可達到4～64Kbps。當信道為帶寬較寬（>128kb/s），傳輸實時動態圖像。

MPEG-4是由MPEG（Moving Picture Esperts Group）開發的IEO/IEC標準。其視頻部分提供了基于自然對象、合成對象、自然/合成對象編碼的幾個層次。其中Simple Visual Profile主要應用于低比特率移動通信，其他幾個層次可應用于互聯網、實時多媒體監控數字電視制作與播出等方面。MPEG-4在視頻檢驗層中引入了視頻對象面的概念VOP，它充分利用視覺生理特性和圖象信源的各種特征，實現從波形編碼到模型編碼的轉變。VOP編碼采用第一代混合編碼方法，實現結構如圖2所示。

在圖像傳輸過程中，如果預測參考幀是I圖像，則經過DCT變換和量化的編碼的I圖像可以通過反量化和反DCT變換存儲在幀存儲器中，作為預測編碼的參考幀。如果預測參考幀是P圖像，則經過DCT變換和量化編碼的該幀殘差數據，通過反量化和反DCT變換再和原來的參考圖像相加，也形成了預測參考幀存入幀存儲器中。

在編碼實現過程中，用射像頭捕捉到的為640×480的422YUV數據，該系統把它處理成320×240的數據，然后對其按MPEG-4標準進行壓縮編碼，最后再把編碼后的數據填充成640×480的數據顯示。在系統實現過程中，通過對DSP中的相關模塊修改數據類型、使用內聯函數、數據打包處理、編寫匯編代碼、調用圖像庫、人工干預軟件流水等方式對程序代碼進行優化，可把原來實時壓縮處理視頻圖像速率為1～2幀/秒的代碼，優化為25幀/秒，大大提高了代碼的運行速率，達到實時壓縮處理的效果。

3 在衛星通信中應用舉例

衛星通信具有通信距離遠，可靠性高等優點，其在國防通信、應急救生等領域越來越廣泛，但隨著應用范圍的擴大，有限的通信衛星資源和日益擴大的需求之間的矛盾日漸突出，針對此問題，可將無線多媒體通信技術應用到衛星通信中，其應用框圖如圖3所示。發送方把從攝像頭中捕獲到的圖像，應用多媒體通信終端進行視頻壓縮，壓縮后的碼流通過衛星多功能復接設備接入調制解調器，然后通過變頻和放大設備經衛星天線發送到通信衛星，接收方將從通信衛星接收到的信號，經低噪聲放大、變頻、解調和多媒體通信終端解壓縮后送音視頻顯示設備，進行存儲和顯示。

4 結語

無線電多媒體通信技術是一種新興的綜合通信技術，應用此技術可以滿足窄帶條件下信息傳輸多樣化的需求，實現了實時視頻傳輸。無線電多媒體通信技術可應用于衛星實時視頻通信系統，具有廣泛的應用前景。

淺談衛星通信技術的應用:淺談衛星通信技術及發展趨勢

摘要：衛星通信是以衛星作為中繼的一種通信方式，是在地面微波中繼通信和空間電子技術的基礎上發展起來的，具有通信距離遠、覆蓋范圍廣、不受地面條件的約束、建站成本與通信距離無關、靈活機動、能多址連接且通信容量較大等優點，在全球許多領域應用效果很好，尤其在軍事上具有重要的應用價值。

關鍵詞：衛星通信 主要技術

一、衛星通信網絡的定義

衛星通信網絡是利用人造地球衛星作為中繼站轉發無線電波，從而實現兩個或多個地面站之間通信的網絡。其中，地面站是指設在地球表面（包括地面、水面和大氣層）的通信站，也稱為地球站。通信衛星的作用相當于離地面很高的中繼站。衛星通信網絡分為延遲轉發式通信網絡和立即轉發式通信網絡。

當衛星的運行軌道屬于低軌道時，對于相對較遠的地面站而言，要進行遠距離實時通信，除采用延遲轉發方式（利用一顆衛星）外，也可以利用多顆低軌道衛星進行轉發，這種網絡就是通常所說的低軌道移動衛星通信網絡。

二、衛星通信中的主要技術

1. CDMA技術

CDMA(碼分多址)系統通過采用話音激活技術、前向糾錯（FEC）技術、功率控制技術、頻率復用技術、扇區技術等技術手段，可使CDMA系統容量大幅擴大，同時，它還具有抗多徑干擾能力、更好的話音質量和更低的功耗以及軟區切換等優點。CDMA以其本身所具有的特點及優越性而廣泛應用于數字衛星通信系統中。特別是近年來，小衛星技術的發展為實現全球移動通信和衛星通信提供了條件，利用分布在中、低軌道的許多小衛星實現全球個人通信，已在國際上逐漸形成完善的體系。

CDMA移動衛星通信系統根據導頻信號的幅度實現功率控制, 減少用戶對星上功率的要求從而增加系統的容量，減少多址干擾；CDMA移動衛星通信系統可利用多個衛星分集接收，大大降低多徑衰落的影響，改善傳輸的可靠性。此外，由于CDMA多址方式具有優越的抗干擾性能、很好的保密性和隱蔽性、連接靈活方便所等特點，決定了它在軍事衛星通信上具有重要的意義。

2. 抗干擾技術

現代軍事斗爭中，敵我雙方對衛星通信干擾與抗干擾技術對抗越來越激烈。未來戰爭中電磁環境將變得越來越復雜，衛星通信因其固有的特點而面臨極大的威脅。由于通信衛星始終暴露在太空中，且信道是開放的，易于受對方攻擊。因此，軍事衛星通信中干擾和抗干擾是斗爭雙方關注的焦點，研究在復雜電磁環境下衛星通信抗干擾技術體制已成為提高軍事通信裝備生存能力、確保軍事指揮順暢的關鍵。

衛星通信抗干擾主要通過傳輸鏈路抗干擾、軟硬件設備抗干擾以及建立綜合智能抗干擾體系等措施實現。

傳輸鏈路抗干擾主要有DS/FH混合擴頻、自適應選頻、自適應頻域濾波、猝發通信、時域適應干擾消除、基于多用戶檢測的抗干擾、跳時(TH)、自適應信號功率管理、自適應調零天線、多波束天線、星上SmartAGC、分集抗干擾、變換域干擾消除、糾錯編碼和交織編碼抗干擾技術等。軟硬件設備抗干擾主要有光電隔離、硬件濾波、屏蔽、數字濾波、指令冗余、程序運行監視等技術。建立綜合智能抗干擾體系可以通過建立軟件化抗干擾硬件平臺、建立智能化抗干擾軟件應用系統，如：智能抗干擾系統、網絡監測控制系統、專家策略支持系統等措施實現。

特別值得一提的一種抗干擾、抗搜索、抗截獲的技術是跳頻通信技術，它是在現代信息對抗日益激烈的形勢下迅速發展起來的。各國軍方對這一先進技術的發展和應用十分重視，不斷加強對跳頻抗干擾通信的研究和推廣應用。目前，跳頻技術裝備正朝著寬頻帶、高速率、數字化、低功耗的方向快速發展，其信息戰潛力巨大。

3. 基于MPLS的移動衛星通信網絡體系構架

MPLS（多協議標簽交換）技術由于可將IP路由的控制和第二層交換無縫地集成起來，具有IP的許多優點(如擴展性、兼容性好)，又可很好地支持QoS和流量工程，是目前最有前途的網絡通信技術之一。近年來，在地面固定網MPLS技術逐漸成熟后，該技術已向光通信、無線通信和衛星通信等領域擴展。現有的寬帶衛星系統設計主要采用衛星ATM 技術，研究表明該技術可給不同的業務提供很好的QoS保證，并可利用面向連接的虛通路設計以及流量分類等方法為網絡提供有效的流量工程設計。

衛星MPLS體系結構分為用戶層、接入層、核心層三部分，其中，用戶層包括衛星手持移動終端(直接接入移動衛星網)、小型專用局域網用戶(通過小型地面移動終端接入衛星網)、其他網絡用戶(通過地面網關站接入衛星網絡)等。接入層由標簽邊緣交換路由器(LER)組成，完成衛星MPLS網同其他網絡以及衛星手持移動終端的連接，其主要功能包括實現對業務的分類、建立FEC和標簽之間的綁定、約束LSP的計算、分發標簽、剝去標簽以及用戶QoS接納管理和相應的接入流量工程控制等。核心層由標簽交換路由器(LSR)組成，完成信息按MPLS標簽進行交換轉發，其上主要運行MPLS控制協議和第三層路由協議，并負責與其他標簽交換路由器交換路由信息來建立路由表、分發標簽綁定信息、建立和維護標簽轉發表等工作。

三、衛星通信的發展趨勢

在目前的通信衛星中，已采用許多代表當今世界通信衛星的先進技術，如氙粒子發動機、高能太陽電池和蓄電池、大天線和多點波束（如：THURYU、ASES、TORSS、GALILEO等衛星天線）、衛星星上處理器（如：窄帶信道化器、數字波束成形網絡和BUTLER矩陣放大器）以及射頻功率動態按需分配等技術，這些技術的發展，對通信衛星和衛星通信的發展產生了深刻的影響。

1. 通信衛星向大、小兩極發展

現代衛星通信的發展趨勢之一就是衛星星體本身正在向大型化和微型化兩個方向發展。一方面，各國為了提高衛星的靈敏度和星上處理能力，以及實現衛星的一星多能，把衛星星體造得越來越大，重量也越來越重。衛星大了也有弱點，易受電磁干擾和敵方反衛星武器的破壞，而小衛星、微小衛星卻能克服這種弱點。如果用多顆小衛星組網來代替單顆大衛星，就可以提高衛星系統的生存能力。

2. 衛星通信向衛星移動通信方向演進

衛星移動通信是指利用衛星實現移動用戶間或移動用戶與固定用戶間的相互通信。隨著技術的發展，衛星的功能逐漸增強，許多原來由地球站執行的功能被轉移到衛星上去完成，從而使地面設備變得越來越簡單，天線尺寸也隨之大幅度減小。隨著頻譜擴展、數字無線接入、智能網絡技術的不斷發展，衛星移動通信在向衛星個人通信方向演進，用手持機可實現在任何地點、任何時間與世界任何地方接入衛星移動通信網的用戶進行雙向通信。

3. 衛星通信與互聯網技術相結合

由于衛星通信和計算機技術的飛速發展，產生了衛星互聯網技術。目前衛星互聯網的連接方式主要有兩種：一種是利用寬帶衛星的雙向傳輸；另一種則是利用衛星的高速下載和地面網絡反饋的外交互通信方式，即將衛星鏈路作為下行數據鏈路，而將電話撥號、局域網等其他通信鏈路作為上行數據鏈路，這種方式是基于當前互聯網信息流量的非對稱性提出來的，它是衛星通信的一個熱點。

4.通信寬帶化

為了滿足衛星通信系統用戶對帶寬的需求，衛星通信技術已向Ka、Q等波段發展。一些國家衛星系統已拓展直EHF頻段。采用EHF頻段有很多現有其他頻段無可比擬的優點，一是擴大EHF頻段的容量，大大減輕現有頻譜擁擠現象；二是EHF的波束窄，可減少受核爆炸影響出現的信號閃爍和衰落，抗干擾和抗截收能力強。三是EHF 頻段系統使用的部件尺寸和重量都可大大縮小和減輕。

四、小結

在Internet、衛星寬帶多媒體業務、衛星IP傳輸業務、衛星ATM和地面蜂窩業務發展的推動下，衛星通信將獲得更大發展。尤其是光開關、光交換、光信息處理、智能化星上網控、超導、新的發射運載工具和新的軌道技術等各種新技術、新工藝的實現，將使衛星通信產生革命性的變化。衛星通信作為全球信息化網絡設施的重要組成部分，將對我國和世界經濟、社會、軍事的發展產生重大的促進作用。

淺談衛星通信技術的應用:試述北斗衛星通信技術在水情自動測報系統中的應用

摘 要：本文介紹了北斗衛星通信系統特點，組成，并對北斗衛星軟件設計、通信機制設計進行了分析。

關鍵詞：水情自動測報系統;北斗衛星;通信技術;監控中心

1 北斗衛星通信系統特點及建設目標

北斗衛星通信系統憑借自身特點，解決了衛星測報系統存在的缺陷，能滿足水情自動測報的需求。北斗衛星通信系統具有速度快、支持多用戶等特點，與水情自動測報系統所要求的特性正好可以吻合。它的短通信功能完全符合短數據、大容量信息傳輸的要求，受雨衰引起的損耗及噪聲的影響都非常小。

工程項目水情、墑情測報系統是一個水情、墑情數據自動采集、傳輸、接收處理及時的實時測報系統，其系統功能應符合水利部《水文自動測報系統規范》(以下簡稱規范)的要求，功能如下：系統在暴雨、洪水等惡劣條件下也能夠進行工作，設備可靠性要達到設計要求。系統中各設備應符合結構簡單、可靠、低耗的原則，并要有防雷措施，遙測站要在無人的條件下工作。遙測站能在環境溫度C10~45℃及相對濕度 90%。遙測站能自動采集實時水情數據并自動定時將水情、流量、墑情數據發送至中心站，數據精度應滿足《規范》要求。中心站后臺微機實時接收水情、流量、墑情數據，并對這些數據進行檢索、修改、顯示、打印。當電網斷電時，數據處理設備仍能連續工作 4 h 以上

2 基于北斗衛星通信技術的水情自動測報系統

基于北斗衛星通信技術的水情自動測報系統由北斗衛星水情自動測報站、北斗衛星通信鏈路和監控中心組成。

2.1 北斗衛星水情自動測報站

北斗衛星水情自動測報站由北斗通信模塊、遙測終端機、前端傳感器、電源等組成。北斗衛星水情自動測報站與監控中心采取點對點方式傳輸，定時向監控中心發送位置信息，在緊急情況下及時的向監控中心發送水情數據。

2.1.1 北斗通信模塊

北斗通信模塊選用北斗衛星用戶終端。用戶終端天線設備和主機設備體積都很小，操作方便，安裝維護也簡便易行。用戶終端整機功耗小，其發射機理為瞬間突發，使終端的功率消耗得到有效地控制，對工作環境惡劣的野外測站而言具有很好的實用性。

2.1.2 遙測終端機

遙測終端機可連接多種傳感器，支持多種通信方式，如北斗衛星、GSM/GPRS等。保證在無人值守情況下長期穩定地運行。靈活配置的模塊化結構能適應各種不同的需求，為各級部門的防汛決策提供了及時、有效的水情信息。

2.1.3 前端傳感器

前端傳感器包括水位傳感器、雨量傳感器、流量傳感器、水質傳感器等各種傳感器。

2.1.4 電源

電源采用密封免維護蓄電池，選用太陽能板浮充。水情自動測報站的遙測終端機具備一個可控的電源輸出，可控制蓄電池電壓的輸出與切斷。遙測終端機在野外采用蓄電池、太陽能板充電。為減少遙測站的功耗，在發送完數據后，將切斷衛星用戶終端的電源。僅在滿足發射條件的情況下開啟，并發送數據。由于采用了節省功耗的工作模式，可以滿足全年7@24h不間斷供電的要求。

2.2 北斗衛星通信鏈路

北斗衛星通信鏈路由北斗衛星、北斗衛星網管中心組成。主要功能是將對所有水情自動測報站發送的水情數據進行備份，可登錄到北斗網管中心下載相應的水情數據。

2.3 北斗衛星監控中心

北斗衛星監控中心由衛星指揮型終端、數據接收服務器、數據應用服務器、水情數據庫等組成。監控中心是系統數據的匯合點和控制中心，具有控制系統運行方式與過程的功能。

2.3.1 衛星接收終端

北斗衛星指揮型終端除了具有普通用戶機功能外，同時監收下轄用戶機的定位和通信信息，并可以向下屬用戶機發送通播信息。特有功能如下：(1)兼收功能。可同時兼收500個用戶，包括用戶的所有通信及定位情況。（2）內置電池。內置大容量鋰電池，在斷電情況下仍可持續使用，保證指揮機運行穩定。（3）大數據處理能力。指揮機硬件配置高，采用高性能處理單元，處理能力遠遠高于普通終端，可同時處理100多條數據。（4）全信道鎖定。可以同時鎖定北斗系統全部6個信道，普通終端只能鎖定2個。全信道鎖定可大大增強通信的成功率，保證在任何一個信道上的數據都可接收至指揮機。（5）通播功能。可向下轄用戶發送通播信息，發送一條通播數據后所有下轄都可以同時接收。

2.3.2 數據接收服務器

數據接收服務器從2個信道進行接收。第1信道:互聯網。數據通過互聯網進行傳輸，數據接收服務器通過TCP/IP協議和北斗網管中心建立穩定連接，實時接收野外站點傳輸的數據。第2信道：衛星系統。通過北斗衛星系統實時地將數據發送到數據接收服務器，數據接收服務器通過RS232協議接收數據。

2.3.3 水情數據庫

數據接收服務器接收到數據之后對數據進行解壓縮、解碼、分析入庫處理，將水雨情數據寫入實時水情數據庫，提供給數據應用服務器分析使用。

2.4 北斗衛星軟件設計

2.4.1 北斗衛星測站控制軟件

北斗衛星監控中心與北斗衛星水情自動測站構成一點對多點的傳輸模式。北斗衛星水情自動測報站將本地水情數據發送到北斗衛星監控中心，由監控中心發送相應的回執確認信息，北斗衛星水情自動測報站根據不同的回執采取相應的行動，或自動轉入休眠或重新發送水情數據。

2.4.2 北斗衛星信息處理軟件北斗衛星信息處理軟件的功能是接收北斗衛星傳送的數據，將數據進行相應的處理后進行發送。

2.5 北斗衛星通信機制設計

采用北斗衛星與遙測終端機連接，主要解決通信頻度控制策略、信息格式設計的問題。

2.5.1 通信頻度控制策略

由于北斗衛星短信單次收費標準高于移動短信收費標準的5倍以上，因此，一般不采用與移動短信通信遙測站相同的發送策略。水雨情數據只在必要時發送。根據北斗衛星通信費用較高(015元/次)的特點，一般設置發送間隔為1次/h，如無變化(不下雨)時不發送數據。每天08B00無條件發送平安報，作為與接收(分)中心之間的/心跳0信號。

2.5.2 信息格式設計

北斗衛星單條短信字節數分為A、B、C三檔，對應的字節長度分別為43， 70， 98字節。其收費標準相差較大，分別為015， 018， 110元。另外，北斗衛星運營商還提供包年的收費方式。在滿足應用要求的前提下，合理設計，盡可能降低費率。綜合考慮包年方式以及實際需求，系統中北斗短信采用98字節長度。

3 北斗衛星水情自動測報站通信暢通率應用實驗

為了驗證基于北斗衛星的水情自動測報技術的工作性能，選取了溫州市已建成的19個北斗衛星水情自動測報站點，設定數據向位于監控中心的北斗衛星指揮型終端發送。19個北斗衛星水情自動測報站均設置為15 min定時自報，中心站72 h (2013年1月16)18日)接收。實驗證明，19個北斗衛星水情自動測報站的平均暢通率達到97199%，滿足了設計要求。

4結束語

綜上所述，北斗衛星的水情自動測報站點的建立，彌補了移動信號覆蓋范圍不全的缺陷，為水利部門掌握全流域的水雨情數據提供了有力的技術支持。