衛(wèi)星通信在大數(shù)據(jù)時(shí)代的運(yùn)用

曲君國(guó)

（華藝廣播中心，福建 福州 350003）

1 概述衛(wèi)星通信技術(shù)

現(xiàn)如今，信息通信技術(shù)主要利用無(wú)線電波傳輸信息，在這個(gè)過(guò)程中，人造衛(wèi)星發(fā)揮無(wú)線電波中繼站的作用。衛(wèi)星通信進(jìn)一步延伸了地面微波通信技術(shù)，這是因?yàn)榈厍蚯鏁?huì)直接影響到無(wú)線電波，主要是影響信息傳播的距離，因此人們利用衛(wèi)星中繼站中轉(zhuǎn)無(wú)線電波。對(duì)比其他的通信技術(shù)，衛(wèi)星技術(shù)的通信覆蓋面比較大，且通信容量非常大，可以保障信號(hào)傳輸質(zhì)量，可以實(shí)現(xiàn)通信組網(wǎng)，構(gòu)建全球性的網(wǎng)絡(luò)。但是衛(wèi)星通信技術(shù)具有較高的延時(shí)，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要包括人造衛(wèi)星和無(wú)線電通信站。在地球赤道上方太空當(dāng)中設(shè)置同步衛(wèi)星，衛(wèi)星和地球保持相對(duì)靜止的狀態(tài)，利用3 顆同步衛(wèi)星，可以實(shí)現(xiàn)全球范圍的通信，當(dāng)前在導(dǎo)航系統(tǒng)和定位系統(tǒng)當(dāng)中已經(jīng)廣泛利用衛(wèi)星通信技術(shù)[1]。

2 衛(wèi)星通信的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 北斗衛(wèi)星

北斗衛(wèi)星系統(tǒng)是我國(guó)的衛(wèi)星通信導(dǎo)航系統(tǒng)，由我國(guó)獨(dú)立研發(fā)而成，誤碼率比較低，同時(shí)具有較大的數(shù)據(jù)容量，時(shí)效非常快。應(yīng)用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的過(guò)程中，需要利用專用信道，同時(shí)需要支付通信費(fèi)用。當(dāng)前在應(yīng)急救援和地質(zhì)災(zāi)害以及交通運(yùn)輸?shù)确矫嬉呀?jīng)廣泛利用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，我國(guó)超過(guò)4 萬(wàn)艘的航海漁船已經(jīng)安裝了北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航終端，超過(guò)20 萬(wàn)輛的汽車安裝了北斗導(dǎo)航，一些手機(jī)也支持北斗系統(tǒng)，利用導(dǎo)航終端發(fā)送短信，用戶手機(jī)每月接受的短信可以達(dá)到80 萬(wàn)條以上。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)傳輸終端、網(wǎng)管中心以及中心站等，在通信過(guò)程中，首先加密處理詢問(wèn)信號(hào)，利用中心站向衛(wèi)星一號(hào)和衛(wèi)星二號(hào)發(fā)送信號(hào)，利用L波段的發(fā)送頻率。衛(wèi)星接收到信號(hào)之后，轉(zhuǎn)發(fā)器首先轉(zhuǎn)化信號(hào)為C 波段，再向服務(wù)區(qū)用戶轉(zhuǎn)發(fā)廣播，網(wǎng)管中心負(fù)責(zé)接收詢問(wèn)信號(hào)，解密之后再進(jìn)行加密，并且轉(zhuǎn)化為S 波段，向用戶終端發(fā)送信號(hào)。用戶接受詢問(wèn)信號(hào)之后，再向通信衛(wèi)星發(fā)送相應(yīng)信號(hào)，通信衛(wèi)星再向中心站發(fā)送響應(yīng)信號(hào)[2]。

利用北斗通信模塊可以檢查北斗卡的安裝情況，循環(huán)查詢接收的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)接受信息之后儲(chǔ)存信息，隨后利用通信接口傳遞信息，后臺(tái)接收信息之后發(fā)送遙測(cè)信息，利用北斗網(wǎng)絡(luò)傳遞相關(guān)信息。

2.2 VSAT 衛(wèi)星

利用VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可以雙向傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等信息，智能化水平較高，同時(shí)能對(duì)信號(hào)實(shí)施分割，可以多址聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)通信服務(wù)的等級(jí)和種類等，動(dòng)態(tài)分配頻帶，提高信息傳輸?shù)撵`活性和適應(yīng)性，只要在用戶終端安裝了VSAT 系統(tǒng)終端即可實(shí)現(xiàn)。VSAT 系統(tǒng)包括小站、轉(zhuǎn)發(fā)器以及主站三部分，主站包括網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心和圈套孔徑天線等設(shè)備，可以保障全網(wǎng)運(yùn)行的安全性，進(jìn)一步提高信息傳輸效率。小站負(fù)責(zé)收發(fā)用戶信息，主要有戶外和戶內(nèi)兩種設(shè)備。通信衛(wèi)星發(fā)揮中轉(zhuǎn)站的作用，去噪和加強(qiáng)處理主站發(fā)送的信號(hào)之后，再向小站發(fā)送處理過(guò)的信號(hào)。目前，在UDP/IP、TCP/IP 等傳輸協(xié)議當(dāng)中都可以利用VSAT 系統(tǒng)，可以連接遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)，利用PCVSAT 系統(tǒng)架構(gòu)直連計(jì)算機(jī)，可以使數(shù)據(jù)通信功能因此拓展，在最大程度上滿足通信的需求。此外，在物流管理、交通導(dǎo)航以及地質(zhì)勘探等領(lǐng)域當(dāng)中都開始廣泛利用VSAT 通信系統(tǒng)，如果利用VSAT 通信傳輸廣播信號(hào)和電視信號(hào)，可以使信號(hào)的覆蓋面因此提升，同時(shí)也可以保障信號(hào)的質(zhì)量[3]。

2.3 Ka 頻段衛(wèi)星

Ka 頻段衛(wèi)星吞吐量比較高，信息傳輸效率也非常高，因此在動(dòng)態(tài)視頻傳輸過(guò)程中，Ka 頻段衛(wèi)星發(fā)揮重要的作用。此外，Ka 頻段的波束寬度比較大，可以反復(fù)利用空間，豐富頻譜的資源，有利于提升通信衛(wèi)星系統(tǒng)的吞吐量和系統(tǒng)容量，節(jié)省應(yīng)用單位單寬成本。Ka 頻段的波長(zhǎng)比較短，可以支持小口徑的終端應(yīng)用，如在移動(dòng)式通信平臺(tái)當(dāng)中可以利用，利用星狀通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮B2C 服務(wù)優(yōu)勢(shì)。目前，美國(guó)具有成熟的Ka 頻段通信技術(shù)，其他國(guó)家也逐漸應(yīng)用了Ka 頻段通信技術(shù)，在軍事通信、野外作業(yè)以及民航通信等方面都開始推廣Ka 頻段通信技術(shù)。如果發(fā)生突發(fā)性災(zāi)害，利用Ka 頻段通信技術(shù)，可以提高應(yīng)急通信的穩(wěn)定性，降低災(zāi)害的影響。在民航通信過(guò)程中利用Ka 頻段通信技術(shù)，在空中可以享受WiFi 服務(wù)和電視服務(wù)，避免飛機(jī)陷入到信息孤島狀態(tài)，降低飛機(jī)失聯(lián)的發(fā)生率，維護(hù)民航運(yùn)行的安全性[4]。

3 衛(wèi)星通信在大數(shù)據(jù)時(shí)代的運(yùn)用

3.1 在衛(wèi)星通信中利用大數(shù)據(jù)技術(shù)

在衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)當(dāng)中利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以拓展衛(wèi)星通信的應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展未來(lái)更多的業(yè)務(wù)。結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)和衛(wèi)星通信，完善衛(wèi)星通信的業(yè)務(wù)處理流程，在通信傳輸過(guò)程中，可以延長(zhǎng)通信傳輸距離，擴(kuò)大覆蓋面。以地面終端為基礎(chǔ)，建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)處理和分析衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)，可以充分利用資源。大數(shù)據(jù)可以深入挖掘海量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)置關(guān)鍵詞等，建立模型分析發(fā)展規(guī)律，提高決策的科學(xué)性[5]。

3.2 在衛(wèi)星通信當(dāng)中利用云計(jì)算

在衛(wèi)星通信當(dāng)中利用云計(jì)算，可以提高衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理效率，建設(shè)衛(wèi)星和地面共享體系，使衛(wèi)星通信效率不斷提高。發(fā)揮云計(jì)算的高效性，可以提高衛(wèi)星實(shí)時(shí)通信的效率，增強(qiáng)客戶的體驗(yàn)感。當(dāng)前在航天航空方面該技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。利用云計(jì)算可以補(bǔ)償衛(wèi)星通信的誤差，可以運(yùn)算儲(chǔ)存系統(tǒng)維度和用戶端維度等數(shù)據(jù)，再通過(guò)共享功能，補(bǔ)充用戶定位誤差。建立云計(jì)算分布式計(jì)算架構(gòu)體系，可以整合衛(wèi)星云的數(shù)據(jù)，建立資源數(shù)據(jù)庫(kù)，支持系統(tǒng)各個(gè)功能，將系統(tǒng)的獨(dú)立功能充分發(fā)揮出來(lái)，提高系統(tǒng)利用率。當(dāng)前因?yàn)閼?yīng)用標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有得到統(tǒng)一，因此相關(guān)功能需求無(wú)法得到滿足，需要利用體制調(diào)整系統(tǒng)資源[6]。

3.3 在衛(wèi)星通信中利用融合平臺(tái)

現(xiàn)如今有效融合多項(xiàng)業(yè)務(wù)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)，改善了傳統(tǒng)衛(wèi)星通信獨(dú)立建網(wǎng)的局面。在很多衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)上，具有較多的獨(dú)立視頻系統(tǒng)，系統(tǒng)雖然是獨(dú)立的，但是各個(gè)系統(tǒng)之間的聯(lián)系非常緊密。每個(gè)系統(tǒng)發(fā)揮不同的功能，管理成本會(huì)因此提升，無(wú)法保障客戶的滿意度。因此，需要有效融合這些平臺(tái)，保證平臺(tái)的聯(lián)系性，利用同一平臺(tái)調(diào)度多個(gè)視頻。

利用視頻融合平臺(tái)需要發(fā)揮融合網(wǎng)關(guān)技術(shù)的作用，建立服務(wù)橋梁，可以聯(lián)通不同協(xié)議和媒體平臺(tái)，同一平臺(tái)即可調(diào)度不同的視頻會(huì)議和視頻指揮等業(yè)務(wù)。此外，在指揮控制系統(tǒng)中接入第三方視頻監(jiān)控和智慧系統(tǒng)等，可以進(jìn)一步融合各項(xiàng)數(shù)據(jù)[7]。

3.4 在衛(wèi)星通信中利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

我國(guó)即將迎來(lái)5G 時(shí)代，衛(wèi)星通信寬帶也會(huì)因此快速增長(zhǎng)，如果利用傳統(tǒng)的衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)，用戶的需求無(wú)法得到滿足。因此，可以推廣衛(wèi)星VSAT 系統(tǒng)，滿足時(shí)代發(fā)展需求，更多的融合通信技術(shù)，增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)感。

4 結(jié) 論

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，信息數(shù)量海量增加，這對(duì)于衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展也是一種挑戰(zhàn)。衛(wèi)星通信技術(shù)需要適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的需求，融合各種先進(jìn)技術(shù)，科學(xué)的分配寬帶，為人們的生活和工作提供更大的便利。