衛星移動通信系統發展及應用探究

朱駿 陳海波 趙鵬

摘 要：利用人造地球微信作為中繼站、轉發移動用戶與固定用戶之間的通信無線電波、達成兩點或多點之間的移動通信目的，這就是衛星移動通信系統的基本工作。最基本的衛星移動通信系統所服務的對象就全面覆蓋了地球外空間段、地面段以及用戶段。衛星移動通信系統本身兼顧多重功能，它的衛星通信與移動通信功能強大，可保證做到實時、高效與靈活，通信質量優質，目前被廣泛應用于各個通信發展領域。文章主要探討當前衛星移動通信系統的各方面技術發展現狀，并對它在各個領域中的實際技術應用進行了簡單研究。

關鍵詞：衛星移動通信系統；發展現狀；技術應用

衛星移動通信系統擁有強大的運載火箭及地面、海上、空中移動裝備載體，它能夠實現移動單兵作戰，有效擴展移動衛星通信的使用范圍與環境適應性，常被應用于民用及軍事領域中，擁有較高的實際應用價值。

1 衛星移動通信系統的基本組成

衛星移動通信系統的主要工作場合還是在空間段，它在空間段中會設立空間站，其中包括一個或多個衛星轉發器，他們都是通信中繼站，可為網絡用戶與空間站之間提供相互信息連接。而在地面上也建立了信關站、衛星控制中心以及網絡控制中心，它們保證了整個通信網絡的正常運營。而用戶段則包含了各種類型的用戶終端，其中比較主要的是手持終端和移動終端，如圖1所示。

圖1 衛星移動通信系統的基本結構組成示意

結合圖1及上文可以了解到，衛星移動通信系統首先能夠在陸地、海面及空中甚至是太空移動，且它擁有地面蜂窩狀移動通信系統與常規化通信系統，可實現全球覆蓋無縫隙通信組網。另外，它的移動天線波束可在地面覆蓋區域變化時依然保持正確指向，即它具有全方向性天線波束[1]。

2 衛星移動通信系統的發展現狀

目前的衛星移動通信系統擁有多種分類方法，下文主要結合當前該系統的發展分類對其技術應用發展現狀進行分析。

2.1 靜止軌道的衛星移動通信系統技術發展現狀

如果按照全部通信衛星軌道類型分類，可劃分為靜止軌道衛星移動通信系統、中軌道衛星通信系統以及低軌道衛星通信系統。以靜止軌道衛星移動通信系統為例，它僅僅通過3顆衛星就實現對兩極之間所有地球區域的全面覆蓋，目前已經成為全球范圍內的洲際性遠程通信系統。這種衛星移動通信系統具有建設成本低、應用范圍廣的特點，例如比較著名的亞洲蜂窩衛星系統、天通一號衛星移動通信系統都是基于靜止軌道設置的。以下簡單介紹其中的亞洲蜂窩衛星移動通信系統以及舒拉亞衛星移動通信系統。

2.1.1 亞洲蜂窩衛星移動通信系統

亞洲蜂窩衛星移動通信系統擁有ACeS系統，它是集合了美國、菲律賓、印度尼西亞、泰國等多國衛星移動通信技術的跨國綜合技術系統。該系統中擁有基本的衛星控制站、網絡控制中心、網關以及用戶終端，還包括了特別的Garuda衛星。在整個ACeS系統中就包含了4顆計劃發射的Garuda衛星，他們的軌道位置不同、定位不同、所覆蓋的亞洲地區點波束也不同，但4顆衛星總體覆蓋超過140個亞洲地區點波束點，為24個國家及地區服務，覆蓋面積超過3 000萬平方公里。

從它的應用來看，它主要負責提供地方區域性衛星移動通信業務、GSM蜂窩電話功能（呼叫等待、呼叫轉移）等。我國約占到ACeS服務區域范圍的1/3，這說明在我國其系統研發與應用的潛在市場強大，目前它與中國通信衛星公司的合作已經走上正軌。

2.1.2 舒拉亞衛星移動通信系統

舒拉亞衛星移動通信系統其空間段中擁有3顆地球同步軌道衛星，其中每一顆衛星都裝配了高功率、多點波束天線及移動通信有效載荷，其覆蓋區域范圍內擁有大量的數據服務節點和蜂窩式語音節點。

目前該系統可為其服務區域范圍內提供移動衛星通信各項業務，其覆蓋范圍主要是歐洲，其中還包括了非洲、南亞以及大洋洲等117個國家及地區，目前它的服務范圍也擴大到中國全境。作為目前全球上第一款創造性衛星移動通信系統，它其中就整合了包括GSM、GPS以及衛星在內的多種通信功能，其中它的GPS定位技術與智能衛星電話技術已被我國所廣泛應用。

2.2 全球星衛星移動通信系統技術發展現狀

全球星衛星移動通信系統來自于美國勞拉空間通信公司與高通公司，該系統中的經典全球星系統就是“銥星系統”，如圖2所示。

圖2 全球星移動通信系統—銥星系統

銥星系統本身擁有48顆衛星與6顆備用衛星，它們平均分布在8個52°傾角軌道平面上，可實現對全球南北緯超過70°空間的全面覆蓋。該系統目前已經應用于全球的車載固定定位系統中，配合銥星系統采用全向天線可提高其定位質量與語音信息傳輸質量。我國是從2000年開始引入并使用這一技術服務內容的，它目前在我國所采用的是星際鏈路結構，通過星際鏈路接入國內地面共用網，再配合地面網實現全球移動衛星通信過程，被廣泛應用于包括非可再生/可再生資源開采、科考、水利、運輸、公安邊防以及海上作業等行業領域[2]。

3 衛星移動通信系統的現代化技術應用

當前衛星移動通信系統的現代化技術應用范圍廣、可應用類型多，下文主要圍繞它在全球的各個領域應用展開簡要探究。

3.1 民用領域的現代化技術應用

首先，衛星移動通信系統在民用領域應用較多，它可為全球范圍內的人們提供個人通信業務，保證全球通信暢通。同時它可提供搶險救災與應急救援服務，通過遠程通信實現對各種交通工具的有效調度使用，這提高了它在民用領域應用的便捷性。就以我國為例，在某些地區遭遇地震、颶風、洪水、泥石流等破壞性較大的災難時，地方區域有線網絡必然癱瘓，此時就要利用到遠程衛星移動通信系統，通過它實現全球衛星網絡定位，實現遠程無線信息傳遞、多方位動態圖像實時傳輸、語音溝通以及高清視頻會議等。它保證了人類在遭遇大型災害事故時還能實現全過程、全方位、全時間的應急通信交流。所以縱觀全球，衛星移動通信系統已經朝著遠程應急通信的發展方向快速發展。

3.2 交通領域的現代化技術應用

在交通領域，衛星移動通信系統所發揮的作用更大。例如它針對空中交通的管制作用非常明顯，可在地面上就實現對飛機與地面站之間的地對空通信業務，實現航班導航、通信導航以及空中交管調制。目前隨著衛星移動通信系統服務范圍的擴大，即使航班飛行到荒野、海洋上空依然可實現遠程通信聯系，通過控制中心的雷達衛星移動通信系統就能隨時隨地傳遞航空數據與語音通信數據，切實保證日常航行中對通信機制的有效控制與緊急信息溝通。所以在利用衛星移動通信系統后，空中交通管制工作的整體操作效率有所提高[3]。

4 結語

衛星移動通信系統具有極強的機動性與極大的覆蓋范圍，它的應用可靠性良好且傳輸效率相當之高。在未來，它的多種功能融合發展必然會將衛星移動通信系統終端服務與導航定位服務項目發展推上新高度。同時在全球范圍內，像天地一體化組網網絡構建就希望實現空間網絡與地面網絡的互聯互通、互相補充與高效率技術協同，確保衛星移動通信終端遍及全球、造福全人類。

[參考文獻]

[1]胡煜雪，張勇，郭達，等.低軌衛星通信系統鏈路層設計[J].通信技術，2017（10）：2274-2278.

[2]童新海.衛星移動通信系統發展及其應用分析[C].北京：第9屆中國衛星通信廣播電視技術國際研討暨新設備展示會論文集，2011：81-84.

[3]肖龍龍，梁曉娟，李信.衛星移動通信系統發展及應用[J].通信技術，2017（6）：1093-1100.