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1、衛(wèi)星通信系統(tǒng),1,衛(wèi)星通信概論,一、衛(wèi)星通信的基本概況 二、衛(wèi)星通信發(fā)展的歷史 三、我國(guó)衛(wèi)星通信發(fā)展史 四、衛(wèi)星通信主要特點(diǎn) 五、衛(wèi)星通信主要難點(diǎn) 六、衛(wèi)星通信應(yīng)用范圍,2,,一、衛(wèi)星通信概述,、衛(wèi)星通信概 念 、衛(wèi)星通信可行性 、衛(wèi)星通信組 成 衛(wèi)星空間部分 衛(wèi)星地球站 地面測(cè)控站,3,4,衛(wèi)星通信原理示意圖,1、衛(wèi)星通信概念的提出,概念的產(chǎn)生： 時(shí)間1945年10月；人物英國(guó)物理學(xué)家、空軍雷達(dá)軍官克拉克； 克拉克設(shè)想： 把中繼站用火箭發(fā)射到赤道上空的靜止軌道上，每隔120度設(shè)一個(gè)靜止衛(wèi)星這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)全球通信。,5,,,,,,,克拉克設(shè)想，把中繼站用火箭發(fā)射到赤道

2、上空的靜止軌道上，每隔120度設(shè)一個(gè)靜止衛(wèi)星，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)全球通信。,7,,他十分精確的預(yù)言，在1969年6月前后，人類將完成登月之壯舉。他還預(yù)言了電視電話的誕生。這些幻想和預(yù)言，今天都一一實(shí)現(xiàn)了。,“空間通信之父”,阿波羅登月計(jì)劃,起因與時(shí)間： 前蘇聯(lián)宇航員加加林進(jìn)入太空。 時(shí)間：1961年4月12日乘東方一號(hào) 宇宙飛船。 人類登月成功： “阿波羅”11號(hào)飛船于1969年7月 20-21日首次 實(shí)現(xiàn)人登上月球 的理想。此后，美國(guó)又相繼6次 發(fā)射“阿波羅”號(hào)飛船，其中5次 成功。總共有12名航天員登上月球。,8,加加林,阿姆斯特朗,阿波羅登月計(jì)劃,對(duì)登月計(jì)劃的質(zhì)疑

3、： 代表人物：著名物理學(xué)教授哈姆雷特。 質(zhì)疑內(nèi)容： 1、阿波羅登月照片純屬偽造 2、阿波羅登月錄像帶在地球上攝制 3、月球表面干燥腳印卻非常清晰 4、阿波羅計(jì)劃進(jìn)展速度可疑 5、對(duì)土星五號(hào)火箭和登月艙的質(zhì)疑 6、溫度對(duì)攝影器材的影響,9,背景1：短波通信,短波通信： 當(dāng)時(shí)遠(yuǎn)距離通信尤其是移動(dòng)通信，主要采用短波，短波通信是利用電離層的反射來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。 缺點(diǎn)： 由于電離層的高度和反射率隨季節(jié)、晝夜而變化，因而短波通信信號(hào)不穩(wěn)定。要求使用者具有豐富的經(jīng)驗(yàn)才能正常使用。 缺點(diǎn)： 可用頻段有限，不足30MHz，且全球共用。,10,11,短 波 通 信 示 意 圖,背景2：微波中繼接力通信,微波通信

4、 由于微波是直線傳輸?shù)?，地面?duì)微波吸收很嚴(yán)重，因此每隔50到80公里，需要架設(shè)很高的鐵塔（80100米）來(lái)建造中繼站，進(jìn)行逐段接力通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。 優(yōu)缺點(diǎn)： 微波通信較穩(wěn)定、通信容量較大，但隨著遠(yuǎn)距的增加費(fèi)用也成倍加大，有些地區(qū)不便架設(shè)，超遠(yuǎn)距離通信困難很多。,12,,,13,微波中繼通信,14,衛(wèi)星通信,2、衛(wèi)星通信的可行性,引起關(guān)注 克拉克的設(shè)想發(fā)表后，受到了各國(guó)科學(xué)家的重視，尤其是二戰(zhàn)后火箭技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了一定的水平，紛紛開(kāi)展了衛(wèi)星技術(shù)的研究。 可行性 1957年10月，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，證實(shí)了上述理論的可行性。,15,2、衛(wèi)星通信的可行性,二戰(zhàn)后期的V-2

5、火箭 設(shè)計(jì)者：德國(guó)科學(xué)家馮.布勞恩 性能指標(biāo)：長(zhǎng)13.5米，重13噸， 載荷1噸，射程322千米。 投入使用：1944年9月，目標(biāo)倫敦。 馮.布勞恩 美國(guó)第一顆衛(wèi)星的發(fā)射成功，以及第一艘載人登月飛船“阿波羅11號(hào)”登上月球作出突出貢獻(xiàn)，而航天飛機(jī)的研制也是自他手中開(kāi)始。,16,2、衛(wèi)星通信的可行性,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信的兩個(gè)條件 1、運(yùn)載工具 具有足夠推力和精度的多級(jí)火箭。 2、人造衛(wèi)星 集電子、機(jī)械、控制等多學(xué)科綜合能力。 3、具備能力的國(guó)家 前蘇聯(lián)、美國(guó)、法國(guó)、日本、中國(guó)、英國(guó)（印度、 以色列、伊朗）朝鮮？,17,18,監(jiān)控管理 分系統(tǒng),,遙測(cè)跟蹤指令分系統(tǒng),,,,地球站,,,,,,,,,

6、,,,,,,通信地球站分系統(tǒng),,,,,,通信,測(cè)控,、衛(wèi)星通信 系統(tǒng)的組成,,,,,,控制管理分系統(tǒng),衛(wèi)星分系統(tǒng),1）通信衛(wèi)星（衛(wèi)星分系統(tǒng)）,位置和姿態(tài)控制系統(tǒng) 天線系統(tǒng) 空間轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng) 遙測(cè)指令系統(tǒng) 電源系統(tǒng) 溫控系統(tǒng) 入軌和推進(jìn)系統(tǒng),19,20,,,轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng),,位置與姿態(tài) 控制系統(tǒng),,遙測(cè)指令 系統(tǒng),,入軌和推進(jìn) 系統(tǒng),,電源系統(tǒng),,溫控系統(tǒng),天線系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,通信衛(wèi)星的基本組成,,位置和姿態(tài)控制系統(tǒng),功能： 它是衛(wèi)星的“平衡器官”，用于保持和控制衛(wèi)星在軌道上的正確位置和姿態(tài)。,21,星上天線系統(tǒng),天線的作用 它是衛(wèi)星的“耳目”，收發(fā) 無(wú)線電信號(hào)

7、的出入口。 天線分類： 根據(jù)通信需要，天線有全球 波束天線、區(qū)域波束天線、 國(guó)內(nèi)波束天線和點(diǎn)波束天線等多種。,22,空間轉(zhuǎn)發(fā)器,轉(zhuǎn)發(fā)器功能 它是衛(wèi)星的“喉舌”，用于 放大、變頻進(jìn)而轉(zhuǎn)發(fā)天線收 到的無(wú)線電信號(hào)。 轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng) 一顆通信衛(wèi)星上有幾個(gè)到幾十個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器能同時(shí)接收和轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)地球站的信號(hào)。,23,遙測(cè)指令系統(tǒng),報(bào)告衛(wèi)星狀態(tài) 用于將衛(wèi)星工作情況及時(shí) 通知地面測(cè)控站。 接收控制指令 地面測(cè)控站發(fā)出的指令信號(hào)， 使星上設(shè)備按指令動(dòng)作。,24,遠(yuǎn)望號(hào)測(cè)控船,星上電源系統(tǒng),主要功能： 它是衛(wèi)星的“心臟”，用于 提供星上設(shè)備工作所需的電能。 電源系統(tǒng) 有太陽(yáng)能電池陣、蓄電池組等。,25,星上溫控

8、系統(tǒng),主要功能： 它象衛(wèi)星的“保姆”， 用于保證衛(wèi)星表面溫 度在正常范圍之內(nèi)。,26,,入軌和推進(jìn)系統(tǒng),主要功能： 它有點(diǎn)象衛(wèi)星的“拐棍”，用來(lái)保證衛(wèi)星在太空中的正確姿態(tài)。 在地面測(cè)控站的指揮下，星上軸向和橫向兩個(gè)噴射推進(jìn)器來(lái)控制衛(wèi)星的姿態(tài)。,27,2）衛(wèi)星地球站,28,,,天線與人,衛(wèi)星地球站,地球站組成： 它一般由天線、饋線設(shè)備、發(fā)射設(shè)備、接收設(shè)備、信道終端設(shè)備、電源設(shè)備、自動(dòng)跟蹤設(shè)備以及臨近設(shè)備等組成。 衛(wèi)星天線： 拋物面天線，這種天線的拋物面反射器有把無(wú)線電波集中成窄窄的一束的本事，即有很強(qiáng)的方向性。,29,衛(wèi)星地球站（續(xù)）,天線的作用： 它可以減小無(wú)線電波在空間傳播時(shí)的損失，保證通信

9、衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器和地球站設(shè)備接收正常的信號(hào)。 自動(dòng)跟蹤設(shè)備： 能根據(jù)衛(wèi)星遙測(cè)系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)，迅速判斷天線偏離衛(wèi)星的位置，然后轉(zhuǎn)動(dòng)天線使它對(duì)準(zhǔn)九宵云外的衛(wèi)星。,30,衛(wèi)星地球站（續(xù)）,發(fā)射和接收設(shè)備： 高功率放大器、 低噪聲放大器、 合路器、分配器、 上變頻器、下變頻器、 調(diào)制器、解調(diào)器 基帶設(shè)備。,31,,用 戶,,長(zhǎng)途電話局,,基帶設(shè)備,,調(diào)制解調(diào),,變 頻,,功率放大/低噪接收,,天線,,,,,,,3) 地面遙測(cè)和監(jiān)控站 （控制管理分系統(tǒng) ）,測(cè)控內(nèi)涵： 跟蹤、遙測(cè)、指令和監(jiān)測(cè)的簡(jiǎn)稱。 測(cè)控站任務(wù)： 準(zhǔn)確可靠地跟蹤、測(cè)量衛(wèi)星，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行軌道修正、位置和姿態(tài)保持等控制。 測(cè)控站與衛(wèi)星： 一個(gè)測(cè)

10、控站可以測(cè)控多顆衛(wèi)星，但一顆衛(wèi)星在同一時(shí)間只能由一個(gè)特定的測(cè)控站測(cè)控。,32,二、衛(wèi)星通信發(fā)展簡(jiǎn)史,、試驗(yàn)階段（19541964年） 、國(guó)際通信（19641974年) 、國(guó)內(nèi)通信（19751980年） 、VSAT階段（80年代以后） 、移動(dòng)通信（90年代以后）,33,1、試驗(yàn)階段無(wú)源衛(wèi)星通信,通信試驗(yàn)： 1954年至1964年，美國(guó)曾先后利用月球、無(wú)源氣球作為中繼站，進(jìn)行了電話、電視傳輸實(shí)驗(yàn)。 通信效果： 無(wú)源中繼不能對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，地面接收到的信號(hào)質(zhì)量不高，實(shí)用價(jià)值不大。,34,,1、試驗(yàn)階段早期衛(wèi)星通信,前蘇聯(lián)1957年成功發(fā)射衛(wèi)星，衛(wèi)星通信的希望即將成為現(xiàn)實(shí)。 美國(guó)宇航局在1958年12

11、月發(fā)射斯科爾廣播實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，進(jìn)行了磁帶錄音信號(hào)的傳輸。 1960年8月美國(guó)發(fā)射“回聲”（ECHO）衛(wèi)星，首次完成了有源延遲中繼通信。 1962年7月美國(guó)AT&T公司發(fā)射了“電星一號(hào)”低軌道通信衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了電話、電視和數(shù)據(jù)的傳輸。 1962年11月美國(guó)無(wú)線電公司發(fā)射了“中繼一號(hào)”低軌道衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了跨洋的電視轉(zhuǎn)播。,35,,1、試驗(yàn)階段同步衛(wèi)星通信,同步軌道衛(wèi)星 1963年7月與1964年8月，美國(guó)先后發(fā)射三顆“辛康姆”衛(wèi)星，最后一顆被射入近似圓形的靜止通信衛(wèi)星。 利用它成功地進(jìn)行了電話、電視和傳真的傳輸試驗(yàn)，并于1964年秋用它向美國(guó)轉(zhuǎn)播了在日本東京舉行的奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)實(shí)況。,36,2、國(guó)際通信實(shí)

12、用通信衛(wèi)星,商業(yè)通信衛(wèi)星 1965年4月，“國(guó)際衛(wèi)星通信組織”發(fā)射“晨鳥(niǎo)”同步軌道靜止通信衛(wèi)星。 兩周后，前蘇聯(lián)也成功地發(fā)射了準(zhǔn)同步通信衛(wèi)星“閃電-1” 。 國(guó)際通信業(yè)務(wù) 僅以國(guó)際衛(wèi)星組織為例，在160個(gè)國(guó)家和地區(qū)之間提供了4萬(wàn)條話路，并承擔(dān)了幾乎全部國(guó)際電視業(yè)務(wù)的傳輸。,37,3、衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展,海事衛(wèi)星組織（INMARSAT） 利用同步衛(wèi)星進(jìn)行海上移動(dòng)通信的衛(wèi)星通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了以全球海上船只為主要服務(wù)對(duì)象的同步衛(wèi)星移動(dòng)通信。 國(guó)內(nèi)通信： 七十年代，地面通信衛(wèi)星的天線是非常大，直徑為1030米，主要用于固定通信，大型艦船的移動(dòng)通信。 從國(guó)際通信逐漸擴(kuò)展到國(guó)內(nèi)。,38,4、VSTA通信概念,基本

13、概念： VSTA (Very Small Aperture Terminal) 指終端天線口徑小于2.5米的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。 創(chuàng)新企業(yè)： 80年代初最初由美國(guó)赤道通信公司 抓住了這一技術(shù)方向，推出了C100、 C120 VSAT衛(wèi)星單向數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)。 80年代中期，又推出了C200衛(wèi)星雙向交互通信系統(tǒng)。,39,4、VSAT通信發(fā)展,大公司介入 80年代中期，紛紛投入人力和財(cái)力從事VSAT系統(tǒng)的研制和開(kāi)發(fā)，如美國(guó)的休斯、哈里斯、高通，日本的NEC公司。 計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)： 遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)大大推動(dòng)了VSAT的發(fā)展。 VSAT意義： VSAT確定了衛(wèi)星通信向小型化、多功能、智能化發(fā)展方向。,40,4、VSAT通信

14、應(yīng)用,廣播式分發(fā)業(yè)務(wù) 播發(fā)氣象、股票、債券、 商品等各種數(shù)據(jù)；播發(fā) 音樂(lè)、電視、新聞等各 種信號(hào)。 數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控 對(duì)工業(yè)流程如輸油、地質(zhì)氣象等實(shí)施數(shù) 據(jù)采集和傳輸。 雙向交互業(yè)務(wù) 傳輸數(shù)據(jù)以提供信用卡確認(rèn)、銀行事務(wù)、預(yù)定 業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)等。,41,5、移動(dòng)衛(wèi)星通信,海事移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) MOTOROLA“銥”星系統(tǒng) ICO全球通信系統(tǒng) 全球星（Globalstar）系統(tǒng) Teledesic全球通信系統(tǒng),42,通信衛(wèi)星的軌道分類*,高軌道衛(wèi)星 GEO 距地面 35800公里（同步衛(wèi)星） 中軌道衛(wèi)星 MEO 距地面 500020000公里 低軌道衛(wèi)星 LEO 距地面 500 5000公里,43

15、,通信衛(wèi)星的軌道分類*,高軌道衛(wèi)星優(yōu)點(diǎn) a)衛(wèi)星壽命長(zhǎng) b)應(yīng)用相對(duì)簡(jiǎn)單 c)覆蓋面積大 高軌道衛(wèi)星缺點(diǎn) a)通信天線直徑大 b)遠(yuǎn)距離傳輸造成時(shí)延 c)軌道資源緊張,44,通信衛(wèi)星的軌道分類*,低軌道衛(wèi)星優(yōu)點(diǎn) a)傳輸時(shí)間短 b)多衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋 c)易實(shí)現(xiàn)個(gè)人手機(jī)通信 低軌道衛(wèi)星缺點(diǎn) a)衛(wèi)星壽命短 b)發(fā)射投資高 c)設(shè)備技術(shù)復(fù)雜,45,通信衛(wèi)星的軌道分類*,中軌道衛(wèi)星兼顧了低軌道衛(wèi) 星和高軌道衛(wèi)星的特點(diǎn)。,46,（1）海事移動(dòng)衛(wèi)星通信,最早的GEO衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng) （美國(guó)通信衛(wèi)星公司COMSAT的軍用系統(tǒng)） 20世紀(jì)70年代應(yīng)用于海上船只的安全保障 1985年決定把航空通信納入業(yè)務(wù)

16、范圍之內(nèi),47,（1）海事移動(dòng)衛(wèi)星通信,移動(dòng)汽車電話 1995年8月,INMARSAT研制并成功運(yùn)行了世界上第一個(gè)全球汽車電話系統(tǒng),該系統(tǒng)的用戶駕駛汽車可在任何地方實(shí)現(xiàn)全球通信。 系統(tǒng)使用了4顆GEO衛(wèi)星；12顆MEO衛(wèi)星 系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供14種服務(wù)項(xiàng)目，初期提供語(yǔ)音、傳真及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通話費(fèi)為每分鐘4.6美元。,48,海事衛(wèi)星地面終端示意圖,49,（2）“銥”星系統(tǒng),該系統(tǒng)值得介紹的內(nèi)容較多，既有 美好的初衷，又有悲壯的失敗。在 下一講將單獨(dú)介紹,50,（3）ICO全球通信系統(tǒng),名稱：中圓軌道系統(tǒng) Intermediate Circular Orbit 投資者：國(guó)際海事衛(wèi)星組織 經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)197

17、9年交通部代表我國(guó)加入該組織 1993年通過(guò)了ICO衛(wèi)星通信系統(tǒng)方案 20世紀(jì)90年代后期開(kāi)始運(yùn)行,51,（3）ICO全球通信系統(tǒng),技術(shù)特點(diǎn)： 它屬于中軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，因而只需衛(wèi)星12顆；該系統(tǒng)有12顆衛(wèi)星分別在兩個(gè)正交的圓形地球軌道面上運(yùn)行，每個(gè)軌道面上有6顆衛(wèi)星，其中一顆為備用。衛(wèi)星離地球表面高度為10350km，運(yùn)行周期近6h。,52,（3）ICO全球通信系統(tǒng),市場(chǎng)定位： ICO將服務(wù)的目光從商務(wù)旅行者身上擴(kuò)散到更廣泛的人群中，它甚至特別強(qiáng)調(diào)為發(fā)展中國(guó)家服務(wù)。 ICO的用戶終端： 手持機(jī)及車載、機(jī)載、船載和半固定。 通信業(yè)務(wù)： 話音、2400bps雙工數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)；準(zhǔn)實(shí)時(shí)三類傳真、定位

18、業(yè)務(wù)、尋呼業(yè)務(wù)。,53,（3）ICO全球通信系統(tǒng),初衷美好： 無(wú)論從市場(chǎng)定位還是使用者的廣泛性方面，思路正確。 失敗原因： 受到銥星系統(tǒng)失敗的影響，未能按時(shí)籌集到所需資金。 造成影響： 使人們對(duì)移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)信心動(dòng)搖。,54,（4）GlobalStar系統(tǒng),全球星系統(tǒng)： 由美國(guó)勞拉公司和高通公司倡導(dǎo)和發(fā) 起的； 合作伙伴： 世界上主要電信業(yè)務(wù)提供商和制造商 投資： 在1991年，耗資30多億美元,55,（4）GlobalStar系統(tǒng),衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)： 48顆衛(wèi)星，軌道高度1414公里,共有8個(gè)軌道平面。 手持機(jī)價(jià)格 約為1000美元，通話費(fèi)為0.30.5美元/分鐘。,56,（4）GlobalSta

19、r系統(tǒng),設(shè)計(jì)特點(diǎn)： Globalstar系統(tǒng)不是一個(gè)獨(dú)立的通信網(wǎng)，而是對(duì)現(xiàn)有的公用、專用、市話、長(zhǎng)途網(wǎng)，地面蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)以及各種特殊通信網(wǎng)的延伸和補(bǔ)充。 設(shè)計(jì)構(gòu)思 以LEO新技術(shù)和包括采用碼分多址技術(shù)的移動(dòng)電話技術(shù)為基礎(chǔ)。為簡(jiǎn)化網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，不采用星際鏈路交換信息的技術(shù)。,57,（4）GlobalStar系統(tǒng),申請(qǐng)破產(chǎn)保護(hù)： 2002年2月19日全球星公司申請(qǐng)破產(chǎn)。 失敗原因： 無(wú)法招攬足夠的客戶。 資不抵債（資產(chǎn)5.734億，債務(wù)33.4億） 希望奇跡發(fā)生： 衛(wèi)星表現(xiàn)尚好，希望2010年再生,58,（5）Teledesic全球通信系統(tǒng),投資者： 比爾蓋茨和克雷格.麥考， 于1994年提出“滿天

20、星”計(jì)劃。 系統(tǒng)組成： 把924（1/10備用）顆衛(wèi)星發(fā)射到690公里的軌道上，形成覆蓋地球的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。 基本想法： 世界大部分地方的通信事業(yè)并不發(fā)達(dá)，因此利用衛(wèi)星進(jìn)行高速因特網(wǎng)接入則是一條捷徑。,59,Teledesic性能指標(biāo),旋轉(zhuǎn)周期：小于100min。 通信業(yè)務(wù)： 話音、數(shù)據(jù)、視像、交互式多媒體及廣域網(wǎng)絡(luò)信息。 接口速率： 一般用戶16k2Mbps； 大容量用戶為155M1.2Gbps； 用戶天線：直徑小于25cm,60,Teledesic性能指標(biāo),衛(wèi)星設(shè)置： 9顆高軌道衛(wèi)星，4顆覆蓋美洲；5顆覆蓋歐洲；288顆低軌道衛(wèi)星（1400公里）覆蓋地球。 通信業(yè)務(wù)： 廣播、多頻道電視、數(shù)據(jù)傳

21、輸和交互式多媒體及廣域網(wǎng)絡(luò)信息。 系統(tǒng)結(jié)局： 因當(dāng)時(shí)世界范圍內(nèi)移動(dòng)衛(wèi)星處于低潮，2002年9月取消計(jì)劃。,61,三、我國(guó)衛(wèi)星通信發(fā)展歷程,我國(guó)的第一顆人造地球衛(wèi)星 時(shí)間：1970年4月24日 意義：打破壟斷 振奮人心 人物：孫家棟院士 運(yùn)載火箭、衛(wèi)星技術(shù) 專家,62,東方紅1號(hào),三、我國(guó)衛(wèi)星通信發(fā)展歷程,1、引進(jìn)地球站，開(kāi)展衛(wèi)星業(yè)務(wù) 2、研制地球站，建衛(wèi)星試驗(yàn)站 3、實(shí)現(xiàn)租星建網(wǎng)和發(fā)星建網(wǎng) 4、衛(wèi)星通信網(wǎng)現(xiàn)狀,63,1、開(kāi)展國(guó)際衛(wèi)星通信業(yè)務(wù),第一： 在1971年，我國(guó)就引進(jìn)10M車載站和30M標(biāo)準(zhǔn)地球站，首次利用通信衛(wèi)星成功地進(jìn)行國(guó)際通信。 第二： 1972年，美國(guó)總統(tǒng)尼克松首次訪華，有關(guān)

22、部門優(yōu)選衛(wèi)星通信作為主要通信手段，出色地完成了這次重要的國(guó)際通信任務(wù)。,64,65,1972年2月21日，尼克松一行抵達(dá)北京，對(duì)中國(guó)進(jìn)行為期七天的歷史性訪問(wèn)。,歷史的瞬間,66,亨利. 基辛格,葉海亞. 汗,齊奧塞斯庫(kù),2、研制和建立通信試驗(yàn)站,通信試驗(yàn)： 70年代末期，我國(guó)先后利用德國(guó)和法國(guó)聯(lián)合研制的“交響樂(lè)”以及國(guó)際衛(wèi)星通信組織的IS IV-A、IS V等通信衛(wèi)星進(jìn)行通信和廣播試驗(yàn)。 國(guó)內(nèi)衛(wèi)星網(wǎng)： 在80年代初期，建立了北京、烏魯木齊、拉薩和昆明4座衛(wèi)星通信地球站。,67,3、實(shí)現(xiàn)租星和發(fā)星建網(wǎng),1984年 發(fā)射了第一顆試驗(yàn)同步通信衛(wèi)星。 1986年 又發(fā)射了實(shí)用通信廣播衛(wèi)星。 1986年

23、7月 以北京為主站，烏魯木齊、呼和浩特、拉薩和廣州為區(qū)域中心站的國(guó)家公用衛(wèi)星通信網(wǎng)建成，轉(zhuǎn)發(fā)器為國(guó)際通信衛(wèi)星IS V。 1988年3月7日和12月22日， 我國(guó)又分別發(fā)射了兩顆實(shí)用通信衛(wèi)星。,68,3、實(shí)現(xiàn)租星和發(fā)星建網(wǎng),1990年2月， 我國(guó)又發(fā)射第5顆通信衛(wèi)星。 1993年初， 原郵電部向美國(guó)GTE公司購(gòu)買在軌通信衛(wèi)星，以“中星5號(hào)”命名加入國(guó)家公用衛(wèi)星通信網(wǎng)。 該星擁有24部C波段和6部Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器，傳輸中央和地方的8套電視節(jié)目，同時(shí)還提供5200路雙向電話業(yè)務(wù)，并為若干個(gè)VSAT系統(tǒng)提供專用網(wǎng)。,69,3、實(shí)現(xiàn)租星和發(fā)星建網(wǎng),1994年11月30日： 東方紅3號(hào)發(fā)射升空，由于太陽(yáng)能電

24、池泄漏，該星未能送入同步軌道。 1997年5月12日： 我國(guó)采用“長(zhǎng)征3號(hào)甲”運(yùn)載火箭再次發(fā)射具有24部C波段轉(zhuǎn)發(fā)器的“東方紅3號(hào)B”新型通信衛(wèi)星，于5月20日成功定點(diǎn)于東經(jīng)125度的赤道上空，并以“中星6號(hào)”命名正式進(jìn)入我國(guó)國(guó)家通信網(wǎng)通信衛(wèi)星序列。,70,3、實(shí)現(xiàn)租星和發(fā)星建網(wǎng),2011年9月29日： 我國(guó)“天宮1號(hào)”成功發(fā)射。 長(zhǎng)度：10.4米；直徑：3.35米； 分別與神8、神9對(duì)接成功，未來(lái) 可建立空間實(shí)驗(yàn)室。,71,4、衛(wèi)星通信網(wǎng)現(xiàn)狀,國(guó)際網(wǎng)： 上海、北京建成4座大型地球站，2000多條線路。 國(guó)內(nèi)網(wǎng)： 北京、廣州、拉薩、烏魯木齊、成都、呼和浩特等30多個(gè)大站及數(shù)十個(gè)小站，擁有200

25、00多條單向電路。 VSAT總數(shù)： 1996年底，4000多個(gè)衛(wèi)星單收站，9000多個(gè)收發(fā)站。,72,四、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點(diǎn),1、通信距離遠(yuǎn)，覆蓋范圍寬 2、不受地理等條件限制 3、多址通信和廣播通信 4、通信容量大 5、大范圍移動(dòng)通信,73,1、通信距離遠(yuǎn)覆蓋范圍寬,通信距離： 一顆同步衛(wèi)星18000公里左右。 覆蓋范圍： 衛(wèi)星視區(qū)可達(dá)到全球表面積的42.4%。 其它特點(diǎn)： 建站成本與通信距離無(wú)關(guān)，這一點(diǎn)對(duì)國(guó)際通信來(lái)說(shuō)尤其重要。,74,2、不受地理等條件的限制,對(duì)于衛(wèi)星通信來(lái)說(shuō)，只要通信雙 方的設(shè)備正常，就可以實(shí)現(xiàn)通信，不 會(huì)因?yàn)橐韵聨追N條件的限制：,75,不受地理?xiàng)l件的限制 不受自然災(zāi)害

26、人為事件的影響。,3、廣播通信和多址通信,廣播通信 在覆蓋范圍內(nèi)，無(wú)論什么地方，都可以收到所有的廣播。 多址通信 既然地球站有發(fā)射機(jī)，也裝有接收機(jī)，只要架設(shè)起來(lái)，相互之間都可以同時(shí)通信，這種能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多方向、多地點(diǎn)通信的能力，稱為“多址聯(lián)接”。,76,77,衛(wèi)星廣域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)示意圖,衛(wèi)星,VSAT終端,VSAT終端,局域網(wǎng),4、通信容量大,提高容量的措施： 微波波段，轉(zhuǎn)發(fā)器功率和新體制、新技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信容量越來(lái)越大，傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)類型越來(lái)越多樣化。 現(xiàn)代衛(wèi)星容量： 一顆衛(wèi)星其通信容量就可超過(guò)33000條話路，即6萬(wàn)多人可同時(shí)打電話。,78,5、通信靈活、機(jī)動(dòng),小型地球站： 2.43.6m天線

27、； 機(jī)動(dòng)地球站： 1.2或1.8m天線 海事衛(wèi)星： 隨身攜帶； 轉(zhuǎn)播車： 傳送電視節(jié)目的車載地球站。 手持終端： 低軌道手持式衛(wèi)星通信終端。,79,四、技術(shù)上的難點(diǎn),1、空間電子技術(shù) 2、信號(hào)傳播時(shí)延 3、多址聯(lián)接技術(shù) 4、高度的可靠性,80,1、先進(jìn)的空間和電子技術(shù),空間技術(shù) 由于距地面數(shù)萬(wàn)公里，電磁波傳播損耗很大，空間環(huán)境復(fù)雜多變，要把衛(wèi)星發(fā)射到靜止軌道上精確定點(diǎn)，并經(jīng)常保持較小的漂移，難度是很高的。 電子技術(shù) 就通信來(lái)說(shuō)，為了保證質(zhì)量，需要采用高增益的天線、大功率發(fā)射機(jī)、低噪聲接收設(shè)備和高靈敏度的調(diào)制解調(diào)器等一系列技術(shù)。正是這種需要，促進(jìn)了微波、信號(hào)檢測(cè)等理論與技術(shù)的迅速發(fā)展。,81,2

28、、解決傳播時(shí)延帶來(lái)的影響,傳播時(shí)延 電磁波傳播速度約等于光速，地球站衛(wèi)星地球站距離近8萬(wàn)公里，時(shí)間約為0.27秒。 回波效應(yīng) 即發(fā)話者在0.54秒后會(huì)聽(tīng)到反射回來(lái)的本人講話的回聲，成為一種干擾。 解決方法 為了消除或抑制回波干擾，地球站要增加一些設(shè)備和技術(shù)。,82,3、實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接,多址聯(lián)接 通信衛(wèi)星的廣播式工作，為“多址聯(lián)接”提供了可能性，但是，要將可能性變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，必須解決“多址技術(shù)”的問(wèn)題，即接收站如何識(shí)別和選出發(fā)給自己的信號(hào)。 多址技術(shù) 這要求發(fā)射站發(fā)射的信號(hào)或傳輸手段必須具有區(qū)別于其它站的某種特征。,83,4、高度穩(wěn)定、可靠地工作,重要性 靜止衛(wèi)星處于離地球數(shù)萬(wàn)公里之外，作為中繼站，既

29、無(wú)人值守，更無(wú)人維修。衛(wèi)星上組裝有成千上萬(wàn)個(gè)電子和機(jī)械元器件，若其中一個(gè)發(fā)生故障或損壞，就可能引起通信衛(wèi)星的失效，導(dǎo)致整個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的癱瘓。 解決方法 在衛(wèi)星上使用的都是經(jīng)過(guò)精選的可靠性高、壽命長(zhǎng)的元、器件。它們需要進(jìn)行大量的壽命與可靠性試驗(yàn)。,84,五、衛(wèi)星通信的應(yīng)用范圍,1、國(guó)際、國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途通信 2、廣播、電視節(jié)目傳輸 3、新聞?dòng)浾?、石油勘探、海洋石油、森林防護(hù)、緊急救援等 4、航空、航海、交通等移動(dòng)通信 5、金融部門遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)、發(fā)布信息 6、用于軍事通信、偵察,85,思考題,1、衛(wèi)星通信產(chǎn)生的背景？ 2、衛(wèi)星與微波通信有何相同之處？ 3、衛(wèi)星通信有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 4、移動(dòng)衛(wèi)星通信的主要用途？,86,“衛(wèi)星通信系統(tǒng)”結(jié)束,謝謝大家！,87,