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衛星通信論文

時間:2022-05-07 05:02:30

序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了一篇衛星通信論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。

衛星通信論文

衛星通信論文:衛星通信課程實驗教學探索

摘要:針對實驗設備成本制約衛星通信實驗課程發展的問題,該文分析了本科生和研究生兩種教學對象的特點,對衛星通信實驗課程的開設內容以及實驗條件建設進行了探討與摸索。本科生實驗教學設計采用低成本實驗設備,突出感性認識;研究生實驗課程突出學習的自主性,引導學生發現問題,激發學生學習興趣,并在實際教學中取得了較好效果。

關鍵詞:衛星通信;實驗教學;衛星廣播電視

截至2015年底,中國在軌運行的衛星數量已超過140顆,僅次于美國,位居世界第二。然而,伴隨著衛星數量的突破,我國的衛星產業發展卻相對滯后,尤其是地面應用系統的發展還不夠。除投入不足外,人才缺乏也是一個重要原因。衛星通信課程作為高校電子通信類專業的主干課程在激發學生對衛星通信領域的學習興趣、培養衛星通信領域的人才等方面有著不可替代的作用。

1實驗課程開設背景

由于衛星通信設備昂貴、通信衛星資源緊缺,傳統的本科《衛星通信》課程主要以理論教學為主,以實驗演示和參觀觀摩為輔,實踐教學的比例非常少。衛星通信的頻率很高,常規的仿真平臺很難實現全系統仿真,因此,有條件的院校開設的仿真實驗僅限于衛星通信的中頻部分[1],讓學生觀察信號在中頻部分的處理與傳輸過程,深化學生對通信基本理論的認識,但這些改善無法讓學生體會到真正的衛星通信過程,也很難激發學生對衛星通信領域的學習熱情和興趣。另外,隨著衛星通信技術的迅速發展,《衛星通信》課程的教學內容需要不斷更新,與工程實際結合也更加密切,實驗教學的重要性越來越突顯。與理論教學相比,由于學時有限、實踐環節組織困難,實驗教學已成為衛星通信教學改革與發展的瓶頸。

2實驗教學內容設計

為提高衛星通信課程的教學質量,激發學生的學習熱情,對衛星通信課程實驗教學的內容和方法進行了探索,在教學實踐中取得了一定效果。具體而言,該校在通信工程專業的本科生教學中開設了《衛星通信》課程,在研究生教學中開設了《現代通信新技術》(其中包含了衛星通信的相關內容),針對不同的培養對象,教學的內容、方式方法有很大差異。

2.1本科實驗教學

本科教學中學生數量眾多,傳統的《衛星通信》實驗課程受限于實驗設備的成本,只能讓學生進行衛星通信的演示和觀摩,無法讓學生切身體會衛星通信的過程。隨著技術的發展,作為一種最廉價的衛星通信方式之一——衛星廣播電視已進入千家萬戶,它主要由天線(及其支架)、衛星電視接收機、電視機以及電源等設備組成。該系統屬于衛星通信中的單向接收地球站,而衛星通信中的反向發射鏈路與接收鏈路相似,因此,該系統完全可以作為學生體驗衛星通信過程的實驗設備。然而,雖然電視機在該系統中僅作為通信的終端設備,與衛星通信實驗課程的教學目的關聯性不強,但電視機的成本卻占據該套實驗系統的70%以上;另外,衛星廣播電視實驗的開設通常需要在室外開闊地域進行,此時系統的室外供電也將成為課程開設必須考慮的因素;上述兩個原因導致衛星電視接收系統在《衛星通信》實驗課程的開設過程中無法得到推廣。為解決該問題,通過市場調研,將衛星電視接收機和電視機的功能改由尋星儀來實現。尋星儀是融合了衛星電視接收機、電視機以及頻譜儀簡易功能的一體化設備,采用鋰電池供電,不需要市電,便于室外實驗的開設。整套系統成本低于1000元,其簡易的頻譜儀功能還可以開設衛星信標的接收實驗。尋星儀的操作界面與常規的衛星電視接收機完全相同,可以設置衛星名稱、高頻頭本振、接收頻率、符號率、極化方式等參數;連接衛星電視接收天線后,當天線對準目標衛星時即可接收到該衛星上的信號(即接收的信號強度和信號質量高于衛星接收機門限);若目標衛星上有公開的電視節目,還可以直接使用該終端收看衛星廣播電視。在該系統上開設的實驗課程可以讓學生熟練掌握衛星通信中天線對星的基本流程與操作技巧,明確天線三維指向的參考基準與天線精確對準衛星的判斷標準,使學生對衛星通信的整個過程進行全面、整體認知,鍛煉和培養學生的實踐動手能力。本科生的實驗教學重點在于突出學生的感性認識,通過衛星實驗,使學生能夠掌握衛星通信的基本原理,明白衛星通信中對星的標準是什么,并掌握對星的常見技巧。對于學有余力的學生,啟發他們更深入了解衛星通信發展的新技術、新方向。

2.2研究生實驗教學

與本科生相比,研究生具有更大的學習自主性,理論講授不僅要細而專,還要廣而泛。在本科現有衛星通信內容的基礎上,重點講授與衛星通信相關的天線技術、陣列信號處理技術以及通信技術等的發展現狀,為研究生下一步的課題選擇提供參考。作為小班教學,研究生的衛星通信實驗課可以采用完全自主的形式——將固定衛星地球站、便攜式地球站、衛星動中通地球站以及寬帶無線通信系統、無人機視頻采集等設備交給學生進行自主組合,按照系統搭建由簡單到復雜,地球站由固定到移動,通信業務由話音到視頻的漸進過程,讓學生體會衛星通信在實際生活中的各種應用場景以及還存在亟需解決的問題,激發學生投身衛星通信領域技術研究的興趣。

3結語

衛星通信實驗課程的開設可以強化學生對衛星通信基本原理的理解和掌握,激發學生對衛星通信領域的學習興趣。該文針對本科生和研究生兩種教學對象,對衛星通信實驗課程的開設內容以及實驗條件建設進行了探討與摸索,在實際的教學過程中取得了良好效果。然而,適合于不同對象、不同接受能力的實驗內容和教學方法的改革是永無止境的,如何取得更好教學效果還需要與廣大高校的衛星通信課程教師共同探討。

衛星通信論文:民航TES衛星通信系統功率研究

【摘要】由于民航C波段衛星網的極化隔離度指標下降,各站發射功率超標,衛星轉發器處于長期功率飽和,嚴重影響轉發器工作狀況和壽命,本文研究對民航C波段衛星網的功率調整的方法。及功率調整理論依據。從而改善C波段衛星網工作狀況。

【關鍵詞】民航TES系統;衛星通信;功率調整

1電話調整方案

首先,選擇一路具有ICM卡的CU板直接連接電話機,如無配置請提前準備,并確認電話號碼。準備一根電話線與一部普通電話,將電話通過電話線與CU板“telco”相連。打開所在的TES衛星機箱電源,開啟ODU電源。只開起該CU板所在的機箱,待該CU板上線,并顯示數字“4”后,撥打網控衛星電話(號碼為168(1、2)和166)。然后,由網控進行發射功率比較,指導標定功率。

2發射調制波方案

(1)準備英文版操作系統的電腦筆記本和CU版監控線。(2)具體調整方案。打開cutunet軟件,敲擊showfolde(顯示文件夾)按鈕,選定frequency&power。(頻率和功率)。發射頻點是經過聯絡網絡控制工程師獲得分派的,而后將gainsettings(發射功率)應用默認設置。選擇條目modula-tion&rate。Datarate選擇19.2K。Modulation選擇BPSK。FECrate選擇1/2。選中scrambler&diff.encoder。選中TXenable。選中Qinvert。敲擊OK按鈕直至CU板上呈現“—/E.”交替出現為止,調整若不成功,需多次嘗試。(CU3慢選APPLY后OK.)。

3功率調整

調整功率需要調整地球站點室內和室外設立的衰減器,正常先調整室外ODU,而后微調各機架的室內衰減器。調整室內衰減器:地球站需要對每一組衰減器所屬的機箱進行調整,衰減增大減小功率,衰減減小增大功率。調整室外衰減器:3.1agilisodu上下行衰減值的調動(1)AGILIS監控電纜的制作;(2)AGILISODU監控顯示。3.2efdataODU的上行鏈路和下行鏈路的衰減值調整(1)制作efdataODU監控電纜;(2)設置通信參數;(3)監控顯示。3.3vitacomODU的上行鏈路和下行鏈路的衰減值調整(1)制作vitacomodu監控電纜;(2)啟動超級終端;(3)VITACOM超級終端的通信參數設置。終端仿真:DECVT-100。速率:9600bps。停止位:1。數據位:8。奇偶校驗:無。流量控制:關閉。(4)VITACOMODU監控顯示3.4V2ODU監控界面VSATUUtility———RFM———ConfigureRFM———RFM。

4接收功率調整

調整完發射功率后,需要對地球站的接收電平進行標較。以下方法對地球站接收電平的調整。首先,地面站把機箱的接收中頻電纜連接到頻譜分析儀,在頻譜分析儀上電自檢完成以后,頻譜分析儀參數設置為以下:70.125MHz的中心頻率,跨度SPAN為300kHz,RBW為3kHz,VBW為300Hz,而后調整接收到的信號電平衰減器在近68dBm。

5調整結果功率調整的理論研究

5.1衛星通訊體系中的功率控制原理

衛星通信體系中的功率控制,是在用戶通訊質量被保障的前提下,將發射功率降低,以削減系統干擾,提升系統容量。它是先對接收端的接收信號強度和信噪比等指標進行評價,然后改動發射功率來抵償無線信道中的途徑消耗和衰敗,實現既保障通訊質量,又不會對衛星通信體系中的別的用戶發生分外的影響。衛星通訊體系是一個功率受限體系的典范,用體系功率控制來保證衛星通訊體系正常工作,提升衛星通訊體系通訊容量,節約衛星通訊體系資源。功率控制算法主要從兩個層次分析和研究。全局層次和局部層次。可以將功率控制分成不同的類型。根據功率控制在衛星系統中的鏈路方向不同分為:上行功率控制和下行功率控制。根據功率控制信息的獲取方式分為:開環、閉環、外環。其中閉環又稱為快速內環。開環功率控制是指發射端根據自身測量得到的信息對發射功率進行控制。不需要接收端的反饋。開環功率控制控制在TD-LTE系統中主要用于隨機接入過程。由于系統上下行鏈路在一個載頻上傳送,通過對導頻信號的路徑損耗估計。接收端可以對發送信號的路徑進行準確估計。相應調整發送功率。開環功率控制的基本原理可描述為:Pnest(dBm)=Ploss(dB)+Pdes(dBm)其中Pnest(dBm)為開環功率控制調整后的終端發射功率。Ploss(dB)為測量得到的鏈路路徑損耗。Pdes(dBm)為基站期望收到的目標功率。開環功率控制不需要反饋信道。算法相對于閉環功率控制反應更靈敏。它可對移動臺發射功率的調整一步到位。即信道衰落多少節補償多少。但是在深衰落的信道環境中,開環會使功率幅度調節過大產生誤調。惡化系統性能。所以開環功率控制在目前的標準中僅在無線鏈路建立時使用。閉環功率控制是指需要發射端根據接收端送來的反饋信息對發射功率進行控制的過程。它分為功率調節和功率判決兩個部分。因此,功率調整的延遲較大。

5.2上行鏈路功率控制

鏈路上行FDMA在云,雨,雪和霧影響的氣候前提下,衛星接納端的信號接納電平具有很大變化,對上行信號的接收有很大影響。功率控制調整,由地球站和網控完成。網絡控制檢驗上行信號的Eb/N0(信噪比),并且用專項使用信元方法及時向各個地球站廣播,網絡控制判斷是否上行信號的接受Eb/N0(信噪比)高出閾值:閾值是一個窗口,確保接受Eb/N0(信噪比)在固定范圍內的上行鏈路信號。如果接收Eb/N0值大于設定的(Eb/N0)max則適當減小其發射功率;如果Eb/N0值不大于設定的(Eb/N0)max則判斷其是否小于(Eb/N0)min,如果Eb/N0值小于設定的(Eb/N0)min,則適當增加其發射功率,如果接收值在(Eb/N0)max和(Eb/N0)min之間就不對其發射功率進行調整。

作者:唐秋紅 單位:民航東北空管局

衛星通信論文:客戶關系管理在衛星通信的應用

摘要:客戶、客戶關系是企業的戰略性資源,客戶關系管理有助于提高客戶滿意度、忠誠度和企業競爭力,為了實現國際化和規模化發展,我國衛星通信運營企業需要全方位加強客戶管理管理。

關鍵詞:客戶關系管理;衛星通信運營

1引言

資本、設施、員工、客戶等資源是企業生存和發展的基礎。客戶所具有的稀缺、價值等特性決定了它是企業的戰略性資源。隨著市場經濟的不斷完善和全球一體化程度的不斷加深,客戶在市場中的地位愈發突出,市場競爭也隨之由產品競爭、技術競爭擴展到服務競爭、客戶競爭。互聯網和知識經濟時代的到來一方面縮短了產品生命周期,增加了市場競爭劇烈程度,另一方面也為企業優化客戶服務流程、整合客戶服務渠道、開發客戶資源,即實施客戶關系管理建立了基礎。其目的在于提高客戶滿意度和忠誠度,創造客戶價值,增強企業市場競爭力。衛星通信運營屬于信息傳輸服務業,這種服務是基于信息技術系統,類似于產品的服務,主要特點是生產與消費同時發生。與產品型和一般服務型企業一樣,衛星通信運營企業同樣需要自己的客戶關系管理。目前,我國衛星通信運營業總體規模相對較小,產業化程度相對較低,客戶關系管理尚處于初級階段。隨著我國衛星通信運營國際化程度的不斷提高,以及基于Ka寬帶通信系統的公眾服務能力的逐漸形成,加強客戶關系管理將是必然的要求。

2客戶關系管理釋義

2.1客戶關系管理的內涵

一般來講,客戶關系管理具有下面三個層面的含義:首先,客戶關系管理是一種先進的企業管理理念和策略。其核心思想是將客戶和客戶關系視為企業的重要資源,要求企業在經營過程中始終堅持以客戶為中心,選擇和管理高價值客戶,通過深入的客戶分析和完善的客戶服務來滿足客戶需求,創造客戶價值,提高客戶滿意度、忠誠度和企業經營效益。其次,客戶關系管理是一類新的企業管理模式和運營機制。它貫穿于企業市場營銷、銷售、客戶服務三大業務環節。基于優化的企業組織體系和業務流程,一系列獲取、保持和增加可獲利客戶的方法和過程,以及全面和個性化的客戶資料,這些業務部門能夠協同建立和維護卓有成效的客戶關系,向用戶提供快捷和周到的優質服務。第三,客戶關系管理是一套完整的信息管理和應用解決方案。它將現代商業理念與電話、互聯網、移動互聯網、電子商務、數據挖掘、數據倉庫等信息技術緊密結合在一起,為企業市場營銷、銷售、客戶服務及戰略決策等活動提供了一個高效的運作平臺。由此可見,客戶關系管理是管理理念、管理模式和信息技術的結合體,它以信息技術為手段,通過對“以客戶為中心”的業務流程的重新組合和設計,形成一個自動化的解決方案,以提高客戶的滿意度和忠誠度,最終實現企業經營效益的提高和利潤的增長。“以客戶為中心”是客戶關系管理的核心所在,客戶關系管理內涵主要包含客戶價值、關系價值和信息技術三個方面,如圖1所示。由圖1可知,客戶價值和關系價值之間存在某種互動關系。通過關系價值的管理,企業將資源和能力集中在關系價值最高的客戶身上,為其提供高質量的產品和服務,滿足其需要,進而實現客戶價值最大化。同時,客戶價值能夠提高客戶的滿意度和忠誠度,促進客戶關系的質(如客戶消費更多更廣)和量(如客戶生命周期的延長)的全面提升,進而增加客戶關系價值。客戶價值與關系價值的互動過程就是客戶價值和企業收益的最大化過程,即企業和客戶的雙贏過程,信息技術在其中發揮了支撐作用。

2.2客戶關系管理的作用

客戶關系管理的作用主要體現在以下幾個方面:一是效率提高。借助于信息網絡技術,客戶關系管理可以提高市場營銷、銷售、客戶服務等業務處理流程的自動化程度,實現企業范圍內的信息共享,提高企業員工的工作能力和服務質量,加快企業的運轉速度,降低企業運作成本。二是市場拓展。通過網絡營銷、電子商務等新的經營手段,客戶關系管理可以擴大企業經營活動范圍,幫助營銷人員發現目標客戶群,進行精準的市場投放和目標客戶跟蹤,從而及時和準確地把握市場機會,有效地占領市場份額。三是客戶保留。客戶關系管理有助于整合營銷和服務渠道,增強客戶響應能力,提供更個性化、專業化和主動化的服務,提升企業形象,提高客戶感知價值以及客戶滿意度和忠誠度,幫助企業留住更多老客戶,吸引更多新客戶。四是決策支持。利用數據倉庫和數據挖掘技術,客戶關系管理可以準確掌握客戶需求信息,進而為企業的客戶劃分、產品選型和功能設計、合同談判、信用政策等決策提供有力地支持。五是管理創新。客戶關系管理是企業內部管理體系的基本要素,是踐行客戶導向理念的重要保證。通過客戶關系管理系統反饋的信息,企業可以快速圖1客戶關系管理的內涵檢驗內部管理體系的科學性和合理性,及時調配組織資源、調整政策和制度、優化業務流程。六是文化變革。客戶關系管理有利于強化企業管理人員和員工對于客戶關懷、服務質量、工作效率、協同配合、資源整合、流程優化、戰略聯盟、商業生態等理念的認知,進而形成以客戶為中心的企業文化。2.3客戶關系管理系統的結構客戶關系管理理念的落實、流程的實施需要客戶關系管理系統來支撐。其建設目的是對電話、互聯網、現場訪問等客戶溝通渠道進行有機整合,對企業市場營銷、銷售、客服三部分業務活動提供信息化和模塊化的功能支撐,對產品、客戶、銷售等數據進行挖掘處理,為企業經營管理、戰略決策提供支持。典型的客戶關系管理體系結構主要由市場、渠道、活動、功能和數據等層面構成,如圖2所示。企業與客戶之間的交互有電話、互聯網、現場訪問等多種途徑,市場營銷、銷售、客服等活動開展是建立在市場分析、客戶跟蹤、問題解答等系統功能之上,而這些功能的實現是建立在數據庫系統之上。作為解決方案的客戶關系管理集成了包括互聯網、電子商務、多媒體技術、數據倉庫、數據挖掘、專家系統、人工智能、呼叫中心等當今最新的信息技術,落實以客戶為中心的管理理念,實現了信息共享、業務協同、流程優化、商務智能、科學決策。

3客戶關系管理在衛星通信運營中的應用

客戶關系管理是一個系統工程,其應用涉及到企業經營觀念、組織結構、業務流程、產品質量、信息技術、客戶價值等各個方面。相對地面通信運營業以及國際衛星通信運營業而言,現階段我國衛星通信運營業的市場化、產業化發展程度還較低,運營企業客戶管理管理的實施需要從如下多個方面同步進行:(1)轉變管理理念。客戶關系管理要真正發揮有效作用,要求運營企業人員轉變思想觀念、思維方式,將客戶視為一種稀缺資源,將客戶關系管理視為一種企業戰略,樹立以客戶為中心的服務意識和文化風尚,與客戶結成利益共同體,在經營目標上把客戶滿意作為判斷工作的標準之一。(2)優化組織機構。以客戶為中心要求運營企業建立靈活的組織機構、高效的人員隊伍、統一的服務界面,以快速地調配企業資源,對客戶,特別是大客戶需求做出相應,因為衛星通信客戶主要是大客戶。由于衛星通信與互聯網等信息技術密切相關,必須加強客服人員信息技術和服務管理綜合培訓。(3)再造業務流程。運營企業應從業務流程角度分析公司的市場營銷、銷售、客服現狀,尤其要站在客戶的立場上體驗其購前、購中、購后的感受,發現導致客戶不滿的原因。再造業務流程要以客戶需求作為流程的中心,重新整合企業流程和業務操作方法,使企業各部門的行動保持一致性,向用戶提供高效的“一站式”服務。(4)整合營銷渠道。衛星運營的服務渠道包括客戶經理、商、電話專線、網站、自助終端、營業廳等多種形式。這些服務資源需要統籌規劃,服務內容和形式需要統一標準,從而向用戶提供及時、高質量的服務。(5)改善網絡質量。網絡質量是客戶滿意的前提,在客戶選擇網絡供應商時起著至關重要的作用。運營企業要努力改善網絡質量,改進業務監測方法,增強網絡穩定性,優化信號覆蓋范圍和性能指標,從而做到保留老客戶,不斷發展新客戶。(6)細分目標客戶。對目標市場與客戶進行細化是運營企業提供針對性服務的前提。按照價值大小,客戶可以分為大客戶、普通客戶;按照生命周期,客戶可以分為潛在客戶、穩定客戶、衰退客戶。通過客戶細分,運營企業能夠充分掌握客戶的狀況和行為,針對不同客戶群體的特點,實施差異、高效的營銷策略和客戶服務。(7)共享信息資源。分散于運營企業不同部門的產品、客戶、銷售等信息通常較為零散,表達方式也可能是不一致的。為了實現信息資源共享,需要對這些信息進行集中、整理、集成到主題導向的客戶關系管理系統中央數據倉庫之中,并通過數據挖掘和數據分析,以進行價值發掘。(8)提供特色服務。通信領域的同質化競爭必然要求運營企業借助客戶關系管理系統的分析功能,不斷發展特色業務,提供特色服務,如系統設計與集成服務、上行服務、設備托管服務、網絡代維服務、衛星與地面通信捆綁服務、技術培訓服務、咨詢和資訊服務等。(9)開發信息技術。移動通信和智能手機代表信息技術的主要發展方向和客戶關系管理系統應用開發的主要方向。移動商務使得原有客戶關系管理系統上的客戶資源管理、銷售管理、客戶服務管理、日常事務管理等功能可以平穩遷移到智能手機上。通過移動客戶關系管理系統,運營企業可以隨時隨地與客戶溝通。另外,基于智能手機的微博、微信、視頻等均可作為客戶信息收集的便捷渠道。

4結束語

“企業的惟一目的就是創造客戶”是管理學大師彼得?德魯克有一句經典名言,它道出了企業經營的本質,即企業的存在是為了服務客戶,企業的壯大需要創造客戶。在信息化、全球化時代,客戶關系管理已成為企業服務客戶、創造客戶的必要手段。目前,我國衛星通信運營企業面臨規模化、國際化發展的雙重任務,面臨地面通信運營商和國際衛星通信運營商的雙重競爭,由粗放式經營模式向集約化經營模式轉變是必然的發展路徑。在經營理念、管理模式和信息系統等各個層面導入客戶關系管理,必將為衛星通信運營企業注入強大的發展動力。

作者:沈永言 單位:中國衛通集團有限公司

衛星通信論文:衛星通信應用系統對水文工作的應用

摘要:2012年,水利衛星通信應用系統在黃委建設的50處衛星小站建成投運以來,在水情報汛和日常水文業務中發揮了備用信道作用,確保了黃河重要水情信息的傳遞,產生了很好的防洪減災效益。介紹了水利衛星通信應用系統在黃河水文工作中的應用情況,就應用中發現的通話延遲、設備維修費用及與水利專網的互聯互通問題提出了合理建議,以期為推廣和應用新一代水利衛星通信平臺,提高抗災救災能力提供幫助。

關鍵詞:衛星通信;水文;黃河

1概況

2000年以來,隨著國家加大水利基礎設施投入,黃河水文通信取得了長足發展,固話、手機和互聯網在基層報汛站逐步得到了普及和發展。目前,黃委水文局已建成了與所轄上游水文水資源局、寧蒙水文水資源局等6個水文水資源局相連的廣域網絡,通過GSM短信、北斗衛星以及公用網絡取代了以往短波電臺和電話的報汛方式,構建了覆蓋全流域的水情報汛通信體系[1]。黃委所屬雨量站和水位站全部實現了自動報汛,報汛工作的準確性、時效性和自動化水平得到了很大提高,職工勞動強度大為降低。為進一步提高水利通信保障水平,2012年,水利部在水利衛星平臺基礎上,建成了水利衛星通信應用系統,在全國七大流域機構建設了180個衛星小站,從而形成了水利專網、地面公網和空中衛星的有效結合、互為補充的立體通信格局。其中,黃委共建設50個衛星小站,包括15個水情分中心站和35個報汛站。水利衛星信道不但可以進行常規的數據傳輸,還可以進行語音、圖像等防汛綜合信息的雙向實時傳輸,進一步提升了黃河汛情信息采集和傳輸。

2水利衛星通信應用系統概況

2010年水利部建成并投入運行水利衛星通信平臺,2012年,水利部在水利衛星通信平臺基礎上建設了水利衛星通信應用系統,解決流域的水文報汛、應急搶險機動通信、工程視頻監視、互聯網接入等綜合業務需求。水利衛星通信平臺使用了亞洲5號和亞太6號通信衛星,擁有27.2MHz衛星資源,采用兩種波段組合傳輸方案(Ku+C)。Ku波段使用亞洲5號衛星,帶寬22.2MHz;C波段使用亞太6號衛星,帶寬5MHz。水利衛星通信應用系統主要由衛星轉發器和衛星通信地球站組成,其中衛星通信地球站根據功能又分為衛星主站、衛星小站兩類。水利衛星通信應用系統組成見圖1。

2.1衛星主站

水利衛星通信主站設在水利部,采用主流的DVB-S2技術標準、TDM/TDMA體制和Ku+C波段組網,實現了衛星信號接收、發送和語音軟交換、IP數據廣播、互聯網接入、視頻服務等功能。

2.2衛星小站

一期水利衛星小站主要設在全國流域機構的水文、水庫站點,均使用亞洲5號衛星Ku波段轉發器資源。其從功能上主要分為語音數據小站、綜合業務小站和應急通信小站3類小站。3類小站由于功能定位不同,所使用的組網方式、解決方案與設備配置也有所差別,其中,語音數據小站具有語音數據通信、高速數據通信和數據采集組網功能,標準配置一般包括衛星天線、室外單元(BUC)、低噪聲放大器(LNB)、室內單元(IDU)、語音網關(IAD)、交換機、串口服務器以及電話機等。綜合業務小站主要在語音數據小站的基礎上增加了視頻監控功能[2],配置攝像機和硬盤錄像機或帶視頻存儲功能的視頻服務器,將采集到的圖像存儲于本地供日常監控使用,也可將實時圖像通過衛星信道傳送至中心站。應急通信小站主要在綜合業務小站基礎上增加了自動對星模塊和單兵系統,可以服務于巡測、搶險等外業或應急通信;目前,衛星小站中,黃委建設了47個語音數據站和3個綜合水文站(吳堡、黑石關、花園口站)。在二期建設中,黃委還將建設75個衛星小站(含3個應急便攜型衛星小站)。

3水利衛星在黃委應用情況

3.1衛星電話通信

衛星小站語音通信功能是利用主站配置的軟交換(SoftSwitch)和相應的中繼網關設備來實現。黃委衛星小站可以通過衛星鏈路經主站軟交換直接與其他衛星小站用戶互通,也可以通過衛星鏈路經主站軟交換、VOIP網關、SDH專網與黃委各級專網用戶互通。由于后一種通信鏈路實現了衛星電話接入黃委內線電話網,擴大了衛星電話通信對象,而且較前一種通信鏈路的衛星電話通話延時短,通話質量高,深受黃委衛星小站用戶和內線電話用戶歡迎,使用率較高。黃委水利衛星小站電話號碼編碼主要按照《全國水利通信網自動電話編號》標準(SL417-2007)編制。根據衛星小站位置和所屬地區區號,黃委水利衛星小站共分配了12個局向號,分別為:93719、99319、99719、94729、93549、99349、99389、93989、93919、93799、95319、95469。

3.2高速數據通信

為充分利用水利衛星信道,黃委建立了與常規報汛信道并行,從報汛站到水情分中心再到黃委水情中心的水情傳輸衛星備用信道,采用“實時雨水情數據先到先入庫,同一數據不覆蓋”機制進行水情數據傳輸。為黃委10個水情分中心的衛星小站配置了應用終端和路由器,實現了衛星通信網絡和所在辦公局域網連通,使各衛星小站均能通過衛星信道訪問水利專網,增強了報汛單位上下級間業務聯系。按照《水利信息網命名及IP地址分配規定》的標準(SL307—2004),黃委50個衛星小站水利內網IP分配在10.253.28.X和10.253.29.X地址段。黃委水利衛星系統網絡結構見圖2。

3.3效益

水利衛星通信應用系統的投入應用,為黃河水文增加了一條水情報汛備份傳輸通道,將水情分中心和報汛站與黃委內線互通,實現了報汛站與上級單位利用衛星系統的VOIP電話互通和網絡互通,增強了各級黃河水文間業務聯系,提高了黃河水文對黃河防汛安全、水庫調度運用、水資源管理等治黃業務的技術支撐力度。在2013年和2014年汛期水文工作中,黃委利用公網信道和衛星小站同時報送雨水情信息,解決了常規信道故障情況下無法及時進行網絡傳輸和語音通信而影響正常報汛的問題,并在應急處置方面發揮了衛星通信的突出優勢。

4水利衛星應用系統應用評價

4.1主要優點

(1)衛星通信不受地形影響,不需建中繼站,通信距離遠、信道穩定[3]、不受水毀、地震等突發災情影響,特別適合于點多,面廣、地理位置偏僻、公網通信線路不發達地區,而通信時效性、保障性要求高的報汛測站。水利衛星應用系統為各級報汛單位增加了一條與傳統公眾通信系統并行的衛星備份傳輸通道,可有效增強防汛通信保障能力,一定程度解決雨水情測報、預警和重點河段的工程視頻監控等通信需求。(2)通信功能全。水利衛星通信與北斗衛星通信相比,增加了語音通信,數據廣播、高速網絡應用等功能,非常適合基層防汛通信應用。(3)基層用戶單位運行維護成本低。水利部在建設新一代水利衛星通信平臺時,一次性購買了水利衛星信道15年使用權,對于各使用單位則采取免收衛星轉發器資源頻率占用費、入網費、通信費,極大程度降低了衛星通信小站的運行成本。

4.2存在的不足

(1)水利衛星電話間的通話存在明顯延遲,部分衛星小站通信不穩定。由于地面站到衛星中轉站的距離遠,根據使用感受,延遲接近1S,和普通電話相比,交流不夠流暢。另外,可能由于存在日凌中斷、星蝕和雨衰現象等原因[4],部分小站的語音通信不穩定,有少部分衛星小站電話存在時通時不通的情況,尤其在雷雨天氣效果不佳。(2)基層單位普遍缺乏衛星系統備品備件和運行維護經費,設備維護困難。另外,衛星系設備技術復雜,需要經過專門培訓的技術人員運行維護[5]。(3)由于一期項目缺乏配套的路由設備和應用終端,黃委還未能全面實現衛星網絡和水利專網的互聯互通,個別衛星小站還不能使用衛星信道的數據通信功能。

5工作建議

目前,水利通信的應用發展具有傳輸帶寬越來越大、傳輸質量越來越高、技術手段更新越來越快的特點,在水利業務的應用上出現了精細化、動態管理的趨勢[6]。2014年水利部已啟動了流域偏遠水文站信息傳輸衛星通信小站建設,項目將于2016年全面實施,項目實施后,黃委將形成擁有125個衛星小站的衛星報汛網,基本實現黃委所屬干支流水文站的衛星通信全覆蓋,將大大增強黃委水情報汛的保障能力。為進一步促進水利衛星通信系統推廣應用,提出如下建議:(1)加強二期項目通信平臺優化和完善,加強設備選型,提高系統穩定性;開展技術研究,提高水利衛星語音、數據及視頻監控的傳輸質量。(2)為衛星小站配置一定數量的備品備件和專用維修工具,滿足流域機構基礎維修工作需要。(3)各級水利衛星應用部門應加強相關設備配套和運行維護工作,認真總結一期系統建設經驗,確保系統正常運行。

6結語

新一代水利衛星應用系統從設施、設備軟、硬件到技術特點上都非常適合防汛基層業務工作。投入運用以來,在2013和2014年黃河水情報汛工作中發揮了顯著作用。隨著水利信息化建設的不斷深入,水利系統對信息傳輸的要求越來越高,衛星通信作為專網和公網的重要補充將繼續發揮不可替代作用。在各級防汛部門推廣和應用新一代水利衛星通信平臺以進一步提高抗災救災能力,效益顯著,很有意義。

作者:任偉 許卓首 虞航 楊會穎 單位:水利部黃河水利委員會防汛辦公室 水利部黃河水利委員會水文局

衛星通信論文:衛星通信抗干擾技術發展趨勢研究

摘要圍繞衛星通信抗干擾技術的發展趨勢,對其中的衛星通信傳輸信號系統干擾的類別和對抗干擾的方式分別做了陳述,突顯其重要作用。

關鍵詞衛星通信;抗干擾;技術

衛星通信技術作為新的媒體通信手段,其特點表現在大容量、高質量、大面積和組網方便等方面,它已經是現代化通信的主要發展方向,也是組建全球化通信的重要手段。但是在信號的傳輸過程中也容易受到各種因素的干擾。

1衛星通信抗干擾類別

1.1各系統之間的相互干擾

在進行衛星通過的過程中,由于各個通信系統之間使用的是相同的頻率,而且相互的距離也非常近,在這種情況下就可能出現互相干擾的現象。

1.2電磁干擾

這主要是指在衛星通信和地面無線電系統之間受到的電磁干擾,這種干擾的來源有很多種,有廣電系統的干擾、雷達系統干擾和微波通信系統的干擾。此外還有來自工業、科學和醫療等器械設備的電磁干擾,還有例如地球站質量的不達標或者不規范操作也將導致干擾產生。

1.3天電干擾

這是指自然界對系統產生的干擾,主要是由于銀河系內的某些星體發生碰撞或者爆炸,產生巨大的能量和散發出各種射線,對衛星通信的信號對產生一定的干擾,有時流星雨也會產生這樣的干擾。

1.4人為干擾

這種干擾就非常好理解了,主要是人為因素對衛星通信系統的傳輸上行與下行進行介入。以上幾種類別的干擾都對衛星信號的傳輸產生了不同的干擾,因此需要根據干擾類型的不同來制定相應的抗干擾技術對策,這樣才能保證衛星通信系統在信號傳輸過程中處于穩定狀態,達到良好的通信質量的目的。

2抗干擾的技術手段

2.1天線抗干擾

由于衛星通信應用的普遍性,致使該系統具有分布廣泛和空間覆蓋地域大的特點,它是很容易遭遇干擾的。天線抗干擾是其中最常見和常用對抗干擾的技術手段,它的技術組成部分主要包括自適應調零、智能天線和相控陣天線等,分別的工作原理如下。1)自適應調零技術。這項技術擁有多波束的接收天線,當發生干擾信號時候,該系統就會關閉干擾方向的波束,達到抗干擾目的,這種技術對干擾信號的頻率可以起到一定的減弱作用。2)智能天線技術。這種技術可以按照無線信道的環境自適應天線方向,從而實現天線的最佳性能。利用這種技術可以對抗來自不同方向信號的干擾,而且它能夠提高信號比將近幾十倍的效果。其組成部分有信號通道、自適應信號處理和天線陣列,運行原理主要是利用了天線自身特點來調整并優化了天線陣的方向圖。這樣就可以起到增加自身天線信號強度,減弱干擾信號強度地目的。3)相控陣天線技術。這也是在對抗干擾中的重要手段,在運作中也要據實際情況而改變,提高控制天線指向的有效性,而控制天線指向又與天線波束形態有關,所以在選擇波束形狀時,一定要保證具有較強的抗干擾性。

2.2自適應編碼調制

在應用該技術時,首先應估計它的信道,其目的是在將狀態信息通過回傳信道傳送到發送端時可以對信噪比進行分析,然后根據信噪比的區別進行編碼和調制方式的自適應調整。當發現信噪比過高時,就應選用較高的信息速率。相反,當信噪比過低時,就應該選用較低的信息速率。通過這樣的調整可以提高信道的利用率和傳輸的科學性與可靠性。其中,影響該技術性能的主要因素有調制編碼方案的粒度、鏈路狀態以及自適應回路的延時等等。此外,為了提高該技術的性能,應該綜合考慮技術現狀及發展趨勢,盡量選擇較大功率和更高頻利用率的方案。

2.3無線光通信

這是一種通過大氣傳輸光信號的技術,但只有在收發信號的端機之間沒有視距路徑的遮擋,且光發射功率充足的情況下才可選用該技術。組成無線光通信系統的技術主要包括信道、接收機和發射機三大部分。在傳輸信號時,兩端都要安裝光接收機和光發射機,以此完成全雙工通信任務。其中,電信號的調整會對光發射機的光源產生一定的影響,這是基于它利用了光學望遠鏡和大氣信道實現的傳輸。而光接收機是在利用望遠鏡收集的光信號后,采用光電檢測器將光信號輸出轉換為電信號輸出。

3衛星通信抗干擾技術的未來發展

研究衛星通信干擾的對抗技術絕非一朝一夕就能完成的,它將是一項長期的任務。同時,在研究中應該特別注重這幾方面:首先在探索對抗干擾的技術時,也要積極開展對通信體制的研究,制定出預測干擾能力更強的通信系統。當然,這種系統除了要具備相關的信號處理技術外,同時也要保證其針對不同類型的干擾可以利用相應的對抗技術進行抵御和防治。與此同時,也要提高其支持業務的種類和組網能力的靈活程度。關于提高衛星通信系統性能的研究工作,主要可以從以下三個方面進行。首先,在智能天線研究方面需要逐步增強。主要包括天線反射面形狀的研究、理想波束的設計研究、微帶平面天線的研究,及盲波束形成技術和相控陣Mt3A技術的研究等。其次,就是對增強自適應擴頻技術與混合擴頻技術等相關技術領域的研究,對于這方面的研究,科研人員可以借助于依據密碼序列和混沌序列的相關設計原理,來尋找到傳輸性能更好,發射頻率更高的跳擴頻碼。最后,跟據衛星傳輸系統信號的特性,尋找最好的、最合適的信號抗干擾的方式,同時增強研究多數據率和多制式調制解調器的技術。

4結束語

在對抗衛星通信干擾因素中,已經發展出了多種有效的技術手段。但是,也要不斷增強對相關技術的研究,提高其操作性并使之發揮更大的作用。

作者:杜祥春 單位:大慶鉆探工程公司地質錄井一公司信息中心

衛星通信論文:油田數據傳輸中衛星通信技術的應用

【摘要】現階段,衛星應用早已廣泛應用于我國社會多個領域的建設中,推動了社會的向前發展。衛星通信技術,對于油田數據傳輸具有至關重要的作用,能夠極大程度的提升了數據傳輸的時效性和準確性,有利于提升油田工作效率。通過對油田數據傳輸工程中衛星通信技術模式的應用進行研究,希望能夠為相關工作人員提供一定的理論借鑒。

【關鍵詞】油田數據傳輸工程;衛星通信技術;運用

前言

隨著我國科學技術的不斷發展和完善,更多的技術在社會領域中發揮重要作用。石油資源是國家發展的重要能源,在油田的勘探、以及油田數據傳輸中,衛星通信技術發揮出了重大的作用,推動了我國石油事業的發展。因此,我國石油行業必須對衛星通信技術給與足夠重視,充分發揮衛星通信技術的重要價值。

1衛星通信技術概述

在當前時期,衛星通信技術得到了較快的發展,已經廣泛應用于社會多個領域中。而將衛星通信技術同油田施工項目有效結合,能夠促進油田施工項目工作效率的提升,對于油田工作具有一定的積極作用。相對來講,油田工程中所運用到的衛星通信技術,是一項較為系統、復雜的技術,需要對多方面進行綜合考慮,特別是對人才的使用方面[1]。而石油勘探往往是在人煙稀少、荒涼偏遠的沙漠、戈壁地區開展工作,同總部距離較為遙遠,并且常規通信信號非常弱,惡劣的工作環境導致通信較為困難。而衛星通信模式的應用,就是充分發揮出人造衛星的功能,通過對無線信號的轉發,實現相互之間的通信。衛星通信具有非常全面的優勢,比如說較大的覆蓋區域,較遠的傳輸距離,并且通信不受到地理環境因素的影響,具有可靠穩定的特點。現階段的衛星通信技術,經過過年不斷的發展,進一步加強對寬帶綜合信息傳輸通道的應用,有效的提升其通信效果。對于油田在較為荒涼偏遠的地區進行勘探,通過VAST衛星通信系統,可以解決油田數據傳輸問題。

2油田數據傳輸工程中衛星通信技術模式的應用

(1)網絡通信。衛星通信技術模式能夠全面覆蓋實際施工場地,并且能夠同總部有效連接。利用衛星通信技術,可以幫助施工人員更為方便的開展相關活動,在實際現場即可登錄石油企業的內部網絡,實現文件信息的上傳和下載,實時接收和發送油田數據信息。(2)語音通信。利用衛星電話,能夠同外線電話進行通信,油田總部人員能夠利用任意電話實現同施工現場的連接,實時進行施工內容溝通,提出指導性意見,不僅為施工工作帶來了便利,并且能夠在一定方面節省了通信資金。(3)遠程數據傳輸。在油田施工過程中,油田總部對數據信息的獲取提出了很高的需求,必須保證油田數據信息的實時性和準確性,利用衛星通信技術模式,能夠有效構建一套數據傳輸體系,充分結合數據的實時獲取、數據的遠程傳輸、以及數據信息的等內容,有效的將施工現場同總部連接起來,將現場油田數據信息及時傳送到總部,保證了信息數據的準確性和實時性,并且可以以曲線圖、或者數據表的形式進行展示,更為方便進行總結和分析,充分發揮出衛星通信技術的作用。總部管理人員、以及地質研究人員只需瀏覽器,即可實現對現場情況的全面了解,同時可以開展相關施工指導和命令的下達,保證油田工作能夠安全生產[2]。(4)遠程決策指揮。利用衛星通信技術,可以有效解決相關施工管理人員,頻繁在現場與總部之間來往的情況發生,不僅有效的降低費用的支出、以及精力的浪費,并且能夠有效解決油田數據信息傳送不及時、不全面、不直觀等問題。利用衛星通信技術,可以同視頻會議系統充分銜接,構建遠程遠策平臺,幫助總部及時了解現場動向,實現油田施工現場的遠程指導。

3油田衛星通信系統的優化

①由于油田施工的特殊性,對于數據傳輸提出了較高的要求,所以優化油田衛星通信系統,對于開展野外油田勘探工作相當具有必要性,有效提升工作效率和質量。通過控制油田數據量、以及傳輸率,能偶保證數據信息傳遞的有效性,滿足衛星通信相關協議[3]。進一步了解衛星通信信息的雙向不對稱性,能夠促進帶寬接入的穩定運行,保證用戶數據獲取的需求得到滿足。②利用Ku波段衛星室外設備,能夠使油田數據信息的傳遞穩定性得到提升;在油田數據傳遞階段,需要利用變頻器、或者功率放大器,保證電源設備、以及微處理器都能夠穩定運行。通過控制對Ku天線口徑,有利于提升信息回傳速率,及時解決油田工作所需,滿足油田信息數據傳輸的需求。

4總結

衛星通信技術,為我國石油領域的發展開辟了全新的途徑,在油田數據傳輸工程中,合理利用衛星通信技術,能夠有效滿足各項生產所需。總而言之,衛星通訊系統的成立,有效的保證數據傳輸的準確性和及時性,突破了傳統管理模式中的限制,使油田數據信息可以以更為可靠、直接的方式傳送到總部,進而提高管理水平,降低石油勘探風險。

作者:王博 單位:大慶油田信息技術公司創業分公司

衛星通信論文:衛星通信技術消防通信指揮系統研究

摘要:進入21世紀以來,尤其是近些年,我國自然災害頻發,安全事故也不斷增加,這就對消防部門火災撲救和應急救援工作提出了更加嚴峻的考驗。消防現場通信指揮系統是處置各種災害事故的關鍵,為使指揮更加靈活,對復雜條件下衛星通信技術的使用至關重要。文章擬就基于衛星通信技術的消防通信指揮系統研究展開論述,以期為現代消防指揮提出合理建議。

關鍵詞:衛星通信技術;消防指揮

引言

一般而言,與消防相關的緊急事件都具有突發特點,體現在時間和地點的不可知性以及現場環境的不確定性。在救援活動中,指揮協調各參戰力量,以達到協同配合、高效處置的關鍵在于消防通信指揮系統和手段的有效運用和高效運行。截至目前為止,消防部門各級、各戰斗單元之間的聯系主要依靠無線電臺、公網電臺、移動電話及公網音視頻設備來完成,這些手段存在易受環境信號影響、受距離影響等不利因素,通信時有不流暢和對公網通信設施的高度依賴帶來了嚴重的弊病,影響了救援現場尤其是復雜環境條件下消防作戰行動的高效運作,因此,必須大力發展消防通信指揮系統,而現代衛星通信技術的發展給指揮系統的完善帶來了可喜的發展機遇。

1消防應急通信指揮系統的發展現狀和建設目標

如前所述,高效的消防通信指揮系統不僅是消防部門完成火災撲救和搶險救援任務的重要保障,更是完成救援任務的根本要求。進入21世紀以來,尤其是近些年,我國自然災害頻發,安全事故也不斷增加,如四川汶川地震、南方雨雪冰凍、甘肅舟曲泥石流及大連油港火災、青島地下輸油管線爆炸、天津港“8.12”爆炸等災害事故,這就對消防部門火災撲救和應急救援工作提出了更加嚴峻的考驗。消防現場通信指揮系統是處置各種災害事故確保指揮決策高效的關鍵。消防通信指揮系統的目標是建立以無線、有線、視頻圖像傳輸、基礎信息網絡、衛星通信和移動通信指揮車為依托的快速應急通信保障系統,遭遇到突發的災害事故時能夠快速開通,及時建立起現場指揮與戰斗單元、前方與后方、消防與各聯動部門之間的信息交流,實現各項任務的部署、調整和推進,進而為快速完成應急救援處置任務,最大限度挽救人員生命與財產提供及時、高效、暢通的通信保障。由此可見,在滅火和應急救援行動中通信指揮系統可以看作為消防部門指揮的網絡系統,對災害事故的處置起到十分重要的作用。近些年來,我國有關消防信息化與通信建設方面雖然取得了長足的進步,但是與發達國家仍有距離,甚至與近鄰日本相比仍不能望其項背。在一些突發事故的處置過程中我國消防通信指揮仍存在指揮不靈、組成單一、協同性差等問題。因此,在一些突發的自然災害的應對行動中,必須依照現行《消防通信指揮系統設計規范》,建設完善的消防通信指揮系統,進一步借鑒國內外的先進經驗,實現消防通信指揮系統的安全、可靠、準確、快速。為不斷提高消防通信指揮的快速反應與科學決策能力,在系統建設過程中,要綜合運用現代網絡技術架構綜合指揮系統,整合運用各種現代化通信技術手段,制定有針對性通信指揮和通信保障方案,同時要明確各級各崗位分工,并通過實戰演練增強消防部隊之間的密切程度,提高隊伍信息化條件下的通信保通能力和指揮應對水平。

2衛星通信技術的特點及優勢

在現代多樣的通信技術手段中,衛星通信技術是依賴于人造地球衛星來實現的通信技術手段,它通常通過太空通信衛星來實現。通信衛星的種類頁比較多,可大致分為以下幾種:按使用領域不同,可簡單分為民用通信衛星、國有通信衛星、商業通信衛星、工業通信衛星、軍事通信衛星等;按使用對象的不同,通信衛星可簡單分為小地區通信衛星、國家與地區通信衛星和全球通信衛星等;衛星通過發射無線信號實現地面站點之間或地面站點與太空衛星之間的通信。衛星通信主要有以下突出優點:(1)覆蓋范圍大。根據天文學知識,一顆靜止通信衛星信號可覆蓋地球表面的百分之三十,可供相距17000km的不同站點直接通信。所以理論上講,在地球赤道上空的太空中布置三顆通信衛星便基本能夠實現全球所有地區的網絡衛星通信。(2)通信距離遠。由于通信衛星的覆蓋范圍巨大,其可供通信的距離較其他通信設備更遠,且通信質量更佳。(3)良好的機動性。通信衛星是不同地面站點之間的遠距離通信載體。衛星能根據實際需要建立與各個方向的通信聯系,已經成為現代無線遠距離通信中的重要手段,在消防指揮中亦發揮著舉足輕重的作用。當前,通信衛星技術不斷發展進步,衛星通信技術的應用對于消防通信指揮意義重大。(4)大容量的通信。通常情況下,衛星通信設備較通常的移動設備而言大大擴充了電路容量,滿足了傳遞大容量的高清圖片及其他數據的可能,其通信容量較其他設備更大。(5)高質量的傳輸。通信衛星以其特有的優勢使消防指揮不再受制于自然的地形條件、有限的公網設施及各種復雜的人為因素。因此,高質量的傳輸質量成為衛星通信的一大優勢。

3淺談衛星通信技術在消防通信系統中的應用

為提高消防部門在搶險救災行動中的科學指揮調度水平,復雜形勢任務條件下需要充分利用現代先進的衛星通信技術,通過衛星通信技術建立太空衛星與各地面站點之間的聯系,擺脫對城市公網通信設施的高度依賴,提高指揮調度靈活度,應對大型地質災害及遠離城市救援區域應急救援行動,為消防部門作戰行動的指揮決策提供可靠保障。此外,衛星通信指揮系統的計算機化、系統化、網絡化也為科學決策提供了技術支持。根據現有的數據分析,一般在大型的火災救援中,火災現場情況復雜,地面通信指揮設施容易受到瞬息萬變的現場情況的影響,直接影響到現場消防通信指揮。在執行消防救援任務尤其是抗震救災、野外救援等任務時,往往會遇到公網手段失效、常規無線手段有限等尷尬局面。衛星通信技術作為一種新型通信技術,以其特有的優勢完美地解決上述問題。我們可以大膽地推測,隨著災害現場通信閉塞問題的有效解決,消防通信指揮的效率也必將得到明顯提高。消防衛星通信系統主要包括移動部分和固定部分兩大組成部分。移動部分主要是指地面通信指揮車、衛星通信便攜站、衛星電話終端等;固定部分主要包括衛星地面固定站及視頻監控系統、視頻會議系統等消防指揮指揮系統。在災害事故救援行動中,以衛星通信指揮車為主體的衛星通信指揮系統主要負責保障現場通信指揮和進行現場圖像采集,并通過太空通信衛星把包括語音、圖像在內的各種數據傳遞給衛星地面站點,地面站點加工處理后再把數據傳遞給視頻會議系統,實現超遠距離的無線通信聯絡。同時后方的消防指揮中心也可以根據消防實地的其他數據進行遠程決策、制定較為完善的調度方案,通過衛星鏈路、音視頻系統搭建的視頻會議進行會商、決策、指揮和調度。為滿足當前消防救援作戰需要,衛星通信指揮系統應向集成化、便攜化和多功能邁進,不斷適應復雜多樣救援現場,滿足消防部隊快速反應、靈活機動的作戰需求。衛星通信指揮系統運用衛星通信技術連接前后方,連接指揮機關和作戰單元,及時獲取現場信息和應對現場情況,提高了指揮決策的及時性和準確性,增強了復雜條件下通信指揮應對手段,為救援現場和后方指揮之間的聯系提供了可靠的通信保障。

4結語

綜上所述,消防指揮部門為了保障配備的通信系統高效運作,積極應對日益復雜的消防作戰指揮需要,就必須建立完善的消防應急通信指揮網絡,加強對包括衛星通信系統在內的新技術的應用,加強高精尖設備的維護、信息化人才的培養,確保在大型事故救援中充分發揮消防部隊戰斗力,有效維護人民群眾的生命財產安全。

作者:王晶 單位:河北省承德市公安消防支隊

衛星通信論文:天地一體化信息網對衛星通信發展的影響

摘要:天地一體化信息網作為我國重大戰略需求和發展路線,是提升信息化水平的重要手段,我國正加速天地一體化信息網的實施布局。從水利衛星通信發展的內在需求,分析在結構體系、業務組網方式、運行維護管理業務等方面,天地一體化信息網將對水利衛星通信產生影響,指出創新、融合、統一是水利衛星通信及水利信息化的發展趨勢。

關鍵詞:天地一體化信息網;水利衛星通信;水利信息化;發展趨勢

引言

2015年是衛星年,發生了以下衛星“大事件”:8月,北斗系統第18,19顆導航衛星首次實現星間鏈路建立,標志著我國成功驗證了全球導航衛星星座自主運行核心技術;9月,第20顆北斗導航衛星發射,首次搭載了氫原子鐘,同月,我國發射首顆Ka通信技術試驗星;11月,40nm高精度北斗導航定位芯片正式,航天恒星了Anovo2.0衛星通信產品,國產VSAT系統首次采用國際標準,同月,“老撾一號”通信衛星發射升空,開創了中國航天“天地一體化+商業運營”的國際合作新模式。這些看似各自相對獨立的衛星產業事件,其實是緊密聯系在一起的,反映出我國衛星導航、遙感、通信等領域的“黃金期”已經到來,我國天基系統的基礎實力正在顯著提高,通過采用網絡通信技術實現各種衛星系統之間的互連互通,構建星際互聯網,將使各種衛星系統的效能實現本質的提升。谷歌,SpaceX,OneWeb也相繼宣布投資建設近軌道衛星,用于向全球提供衛星互聯網服務,“天地一體化+商業運營”已成為國內外運營商都在爭奪的新陣地。種種跡象表明,星際組網、天地一體化通信網絡的實現已進入倒計時,信息網絡正在從地面、空間分割走向一體化[1]。未來天地一體化通信網的實現勢必會對當前的水利衛星通信網發展帶來巨大的影響甚至是變革。

1水利衛星通信網的局限性

水利衛星通信網作為保障防汛抗旱指揮調度應急通信的重要手段,自2009年進行衛星轉發器更替及主站改造升級后,經過6年的發展,新一代水利衛星網已初具規模,已入網運行近600個衛星小站,在2014年云南魯甸地震災區發揮了重要的作用。盡管新一代的水利衛星網具有DVB-S2、Ku+C雙星雙波段技術體制,但點對點的垂直服務模式決定了其在技術性能、綜合保障能力方面仍存在局限性,為此以水利衛星通信網在云南魯甸地震災區實戰中的體現為例,分析衛星專網體制本身的局限性。1.1專網的局限性,使得響應時間較長魯甸地震發生后,水利部信息中心迅速啟動應急預案,派出技術人員攜帶多種衛星終端設備本抵達堰塞湖現場,為小站開通尋址,直至與水利部防汛指揮中心建立通信聯系,時間已過24h。而地震發生后第一時間,“高分二號”衛星等多顆遙感衛星災區就已經向指揮部傳遞了災區第一手資料。水利衛星應急通信建立的時間一定程度上取決于抵達目的地的時間,而災區如果處在邊遠山區、道路損毀嚴重等進入環境條件惡劣地區,通聯時間很難得以保證。當水利衛星應急隊伍還在“路上”時,災區信息已遙感至“云端”。1.2與其他衛星專網功能上相互孤立,業務上不能互補在災區應急保障中,終端衛星小站能夠通過水利衛星專網實現語音、視頻傳輸業務,現場視頻效果是遠超遙感衛星的圖片信息,使現場情況更加直觀。但隨著各領域衛星專網終端設備陸續抵達堰塞湖現場,水利衛星小站的呼通率急劇下降。在這次堰塞湖處置中,除了水利衛星系統,還有來自中央、省、市級電視臺的衛星專網,水文水位監測衛星系統,武警水電部隊衛星系統等十多種幾十套衛星設備,各系統(除水位監測系統)的主要功能相同,都是提供語音、視頻傳輸業務,只是服務對象及傳輸目的地不同而已。盡管各行業衛星專網固定的組網模式在行業內起到了重要的信息支撐作用,但站在國家衛星事業發展的角度上,衛星通信專網是衛星事業發展初期,用戶需要量低、基礎設施少、使用費用高的特定時期的產物。行業間衛星專網系統重復建設現象也較嚴重,尤其在災區的應急通信保障中,現場電磁情況異常復雜,極易發生相互干擾。1.3專網功能單一,缺少綜合保障能力魯甸災區堰塞湖處置過程的應急通信保障任務中,水利衛星專網系統擔負的是建立現場指揮部與各方的語音、視頻傳輸業務通信保障任務,而堰塞湖現場水位監測是由地方的水位監測系統完成的。在堰塞湖現場環境突變,需要緊急撤離時,出現了因天黑能見度差、路滑坡陡、幾乎迷路的情況,本用于通信保障的衛星終端因體量大、需固定建聯的弱點,無法達成與各方的聯系,這突顯了水利衛星終端功能的單一性、局限性,以及綜合保障能力的缺乏。此時,如果兼備北斗導航系統功能,能自動將工作人員當前具體位置及相關信息實時傳回,監控中心便能在地圖上動態顯示監控終端設備及工作人員的具體位置,從而基于電子地圖實現對工作人員的動態和可視化路線的規劃,起到全方位綜合保障作用。現有的各通信系統由于通信體制多樣,致使各類通信網均有顯著的封閉性,相互間互聯互通實現比較困難,制約了現有通信資源效能的發揮,成為應急通信的瓶頸[2]。這些問題,也普遍存在于水利通信網中,制約著水利信息化的發展,但隨著天地一體化通信網的實現將得到根本性的解決。

2天地一體化通信網的影響

天地一體化通信網是通過各種功能衛星星間、星地鏈路,將地面、海上、空中和深空的用戶和飛行器及各種通信平臺密集聯合的,比如,地面和衛星之間可以根據應用需求建立鏈路,實現實時數據的傳輸[3]。天地一體化通信網會對水利衛星通信網在結構體系、業務組網方式、運行維護管理業務等方面產生影響。2.1結構體系的改變2.1.1空間段當前的水利衛星通信網以2顆通信衛星為空間中繼;天地一體化通信網空間段是由不同軌道、性能的各種衛星組成的天基星座,不僅具有通信功能,還有遙感、導航、定位等多種功能。2.1.2地面段水利衛星通信網地面段是以固定、車載、便攜衛星站等衛星終端,相互獨立存在的;天地一體化通信網地面段則是龐大、復雜的通信終端物聯網,不僅包括通信衛星終端、遙感、導航等各類衛星終端,還包括有線、短波等各類通信網終端,各類終端通過物聯網平臺實現統一調度、互通交互。2.2業務組網方式的改變水利衛星網是水利行業內“點對點”垂直保障組網模式,與其他通信網相互獨立,無業務交集,業務模式如圖1所示。天地一體化通信網采用“網對網”綜合星際云服務保障組織模式,將天基衛星網絡和包括水利衛星專網等各行業專網在內的地面物聯網進行有機結合,業務模式如圖2所示。應急保障中,不論是空間段還是地面段獲取的災區信息都可以匯聚到應急指揮中心,實現資源共享、統一調度,地面任意用戶可以按需調用,能讓地面物聯網最大化輔助衛星網絡的工作,使通信保障更完善。2.3運行維護管理業務的改變現有的水利衛星通信網是政府投資建設的,租用星上資源,地面主站系統及小站由政府管理運行維護,運維采用外包服務的方式,運維人員以掌握專網結構組成,主站及小站設備性能、運行指標、故障處理等維護技術為主;未來的天地一體化通信網不僅是技術手段的提升,而且是多層面的遙感、通信、導航綜合應用,是跨領域資源共享與信息綜合服務[4],將采用統一的公網運營商管理模式,面向網內所有用戶提供服務,普通用戶不需要自建主站系統,可直接免費或付費使用服務。這種商業化的公網運營模式,打破了行業衛星專網因自建主站,而需要投入高額建設管理經費的傳統模式。因此,未來的水利衛星通信系統作為天地一體化通信網的子系統,由運營商提供運維服務的模式也將成為可能。運維單位也將因各綜合通信組織的需要,由技術型向綜合業務管理、各網系組織協調的業務型轉變。

3水利衛星通信發展趨勢的分析

盡管天地一體化信息系統實現之路,還面臨研究天基信息處理、空間信息融合、天地系統的交互、地面系統互聯互通、天地一體化信息系統與仿真、安全防護等系統應用效能提升的瓶頸問題,但在政策引導下[5],激光、量子通信等新技術不斷涌現,這些技術壁壘終究會被攻克。水利衛星通信網應制定適應未來科技發展的頂層設計、總體規劃,主動推陳出新,走創新、融合、統一的發展之路。3.1創新1)應用上的創新。為滿足用戶對未來應急網絡綜合性服務保障的需求,創新發展思維,開展多網協同、集成服務的應用研究,構建水利衛星綜合應用體系;為滿足未來激增的用戶對衛星網提出的容量、速率向更高量級的發展需求,開展Ka頻段寬帶衛星通信系統等應用。2)技術上的創新。未來一體化網絡對技術人員提出的不僅僅是掌握最新技術能力的要求,面對龐雜的網系結構,更是要具備較強的組織協調能力,因此不能滿足目前技術服務外包的現狀,要培養專業化的在職人員隊伍,以創新和應用項目為契機,組織新技術研究、學習,甚至選派技術骨干參與相關國家重大課題項目科研活動。3.2融合未來的一體化網絡,是一個星際、天地融合的龐大且復雜的綜合網絡,注定今后10年甚至更長時間的一個重要發展主題就是“融合”。水利衛星網應開展以下2方面的融合:1)行業間融合。2015年11月16日,水利部與交通運輸部在北京召開座談會,進一步深化2部合作[6]。2部都有各自的信息系統,而交通運輸部的北斗導航系統在民用領域的應用是國家示范工程,2部應該以此為契機,展開在衛星網絡上的資源整合和共享,率先展開行業間衛星網絡的交流、合作。2)新技術與系統融合。要開展與國內在空天地科技領域處于領先水平的中國航天科工、中國航天科技、中國電子科技等集團在衛星領域的合作,加強物聯網、云計算、大數據等新技術與水利衛星通信的業務融合,例如利用北斗導航系統在定位、授時、短報文功能上的特點,擴大北斗終端設備應用范圍,開展公網未覆蓋區域的水文測報、地下水監測等方面的技術應用合作。3.3統一未來的地面物聯網是各類通信網絡如衛星網、電話網、移動網、互聯網進行安全可靠的信息交互和共享,網與網之間、數以百萬計的各類終端設備之間能否互聯互通得以實現的關鍵。因此,統一的技術體制、接口標準,對物聯網的實現至關重要。要在水利行業內深入開展水利衛星通信系統與其他水利通信網融合的頂層設計和技術體系建設,統一協議標準,構建綜合集成的網絡信息體系,建立起一套能夠實現不同通信系統的集中接入、統一調度、互通交互的物聯網系統。

4結語

隨著國內遙感、北斗導航、通信衛星等天基基礎設施迎來前所未有的高增速長態勢,天地一體化信息網將在政策引導下,新技術推動下,得以實現。通過分析,現有水利衛星通信網將在內在需求推動下,順應信息時代的發展,轉變現有的組織結構、應用管理模式,改擁有為使用,獨享為共享,構建渠道與平臺[7],走創新、融合、統一的發展之路,全面提升水利通信網的綜合保障、應急處置能力,推動水利衛星事業的可持續發展。值得注意的是,目前,水利衛星通信網在多網融合之路已經邁出第一步,實現了水利衛星網和地面語音交換網的互聯互通,正在研究開展與武警水電部隊在應急通信領域的合作。

作者:劉慶濤 龐鐳 楊非 嚴宇紅 單位:水利部水利信息中心 首都經濟貿易大學

衛星通信論文:衛星通信低信噪比編碼與解調技術

摘要:本文分析了LDPC碼與QPSK的概況,介紹了衛星通信低信噪比編碼,同時闡述了LDPC碼QPSK解調接收系統硬件平臺,通過本文的研究,旨在為信號接收提供可靠、有效的傳輸方案,進而為深空探測與通信發展提供可靠的保障。

關鍵詞:衛星通信;低信噪比;編碼;解調技術

引言

隨著科學技術水平的提高,探測技術與通信技術迅猛發展,在先進技術的支持下,人類對空間領域的探索取得了一系列的成就。但深空通信具有低信噪比的特點,嚴重影響著接收機的工作,在此情況下,為了提高信號接收的可靠性,信道編碼與數字調制技術得到了廣泛的關注,通過二者結合,旨在構建擁有良好性能的接收系統。

1LDPC碼與QPSK的概況

數字通信主要是為了傳輸相關的信息,此時要求各信息應具有有效性。但通常情況下,受氣候條件與地理環境等因素的影響,致使傳輸信息信道受噪聲干擾,此時通信雙方需要對傳輸信息進行處理,方可獲得有效信息。為了避免噪聲干擾,增加信號傳輸的可靠性,采用了兩種手段,一種為信道編碼,另一種為信號調制,前者是指在有效信息中加入冗余信息,后者是指對遠距離傳輸的低頻信號進行頻譜搬移,借助高頻信號從而保證傳輸目標的達成。

1.1LDPC碼

信道編碼有效提高了通信系統的誤碼性能,通過各國學者對信道編碼技術的研究,提出了LDPC碼,其特定為較強的糾錯能力,較低的誤碼平臺、較短的譯碼延時等。LDPC碼作為線性分組碼,可采用傳統的高斯消元編碼方式,雖然此方式的原理較為簡單,但需要計算得出生成矩陣,而經矩陣變換后,矩陣原有的稀疏特性則會被破壞。在此情況下,基于具有下三角形式矩陣的編碼方式,可采用通過校驗矩陣的變化,以此實現編碼過程。通過分析可知,LDPC的編碼過程主要是借助校驗矩陣的變化實現的,此時未輔助生成矩陣,因此,它的運算難度相對較小。同時,經構造獲得的校驗矩陣呈現出了準循環的特點,此時可進一步簡化編碼過程,凸顯了LDPC碼的實用性[1]。

1.2QPSK

現階段,衛星通信系統設計中普遍應用的線性調制方式為相移鍵控,它主要是借助基帶信號,控制載波相位,從而保證了信號傳輸。目前,常見的多相相移鍵控有二相相移鍵控與四相相移鍵控。對于多相相移鍵控而言,其在信號調制過程中,調制載波相位的取值具有M種可能;對于QPSK來說,它的取值可能有4種,實際運用過程中,常見的相位體系有兩種,分別為π/2與π/4。QPSK解調主要是對原始基帶信號進行分離,以解調過程是否需要提供載波信息為劃分依據,其解調方式可以分為兩種,一種為相干解調,另一種為非想干解調,由于QPSK屬于雙邊帶調制,因此,其解調方式僅能夠選擇后者[2]。

2衛星通信低信噪比編碼——低碼率QC-LDPC碼

隨著科學技術水平的提高,火箭衛星技術為人類探索空間提供了技術支持,在人類空間探索范圍日漸擴大的背景下,深空通信技術的重要性日漸顯著,它實現了對天空衛星飛行器的有效控制,但在信息傳輸過程中,受傳輸距離、太空環境等因素的干擾,導致傳輸信號出現了較為嚴重的衰弱。在此情況下,LDPC碼的糾錯能力需要進一步提高。通過信道編碼的相關理論分析可知,通常情況下,糾錯能力較強的碼字具有較高的碼字冗余度,如果碼長相同,此時碼率與編碼增益呈負相關,即:前者越低,后者越高。因此,與較高碼率相比,較低碼率的糾錯能力更強,但其傳輸有效性相對較低。同時,在低信噪比的環境下,受噪聲干擾,高碼率碼字會受到較大的影響,特別是其譯碼性能會大幅度下降,甚至會出現譯碼無效的情況。當前,在衛星通信中應用較為廣泛的碼字為LDPC碼,其具有較強的糾錯能力與較高的編碼增益,同時其借助不同的處理方法,獲得了具有較高性能的低碼率QC-LDPC碼。它采用的校驗矩陣結構具有準循環、校驗節點優化線性分組碼擴展等優點,從而彌補了傳統LDPC碼的不足,使其譯碼門限性能進一步提高。對于深空飛行器而言,為了滿足其信號傳輸的需求,要求其符號信噪比應<2dB,在此情況下,要求LDPC碼碼率應低于1/2。本文設計了具有準循環結構1/6碼率的LDPC碼,其具有良好的誤碼性能[3]。

3LDPC碼和QPSK解調接收系統硬件平臺

QPSK屬于恒包絡調制技術,雖然其頻率效率較低,但其優點為較低的實現復雜度與適中的解調門限要求。基于軟件無線電技術,通過研究構建了LDPC碼和QPSK解調接收系統。該系統的硬件平臺由兩塊板卡構成,分別為KC705與MFC150,前者嵌入了XC7K325T-1FFG900芯片,以此保證了時序邏輯算法編程的完成,后者嵌入了高頻ADC與DAC芯片,以此促進了數模信號間的有效轉換。數字接收系統通信鏈路的核心模塊主要有LDPC編碼模塊、成形濾波模塊、數字變頻模塊、載波同步模塊與相位模糊糾正模塊,同時利用Modelsim仿真工具便可對此系統進行功能仿真驗證,借助Chipscope分析系統的性能,從而證實了該系統的可行性[4]。

4總結

綜上所述,深空衛星通信存在諸多的問題,如:較弱的傳輸信號、較低的信噪比與嚴重的多普勒效應,在此情況下,接收系統急需改進。本文介紹了衛星通信低信噪比編碼與解調技術,在先進技術的支持下,構建了具有良好性能的數字接收系統,進而推動了深空探索工作的開展。

作者:高曉燕 單位:國家新聞出版廣電總局572臺

衛星通信論文:衛星通信網絡跨層資源管理方法

【摘要】現階段,全球的信息化以及網絡化有著逐漸提高的需求,地面的通信網絡已遠遠不能有效滿足逐漸增加的多媒體通信方面的實際需求,通過衛星網絡來高效及時的傳輸數據已經變為非常關鍵的一個解決方法。衛星通信技術的快速發展,這就造成衛星網絡變為能夠有效承載很多全新業務的一個重要載體,這就產生了跨層協議設計的相關思想。該設計方法對之前的分層協議結構的局限性進行了有效的打破,層和層間應該利用跨層交互信息來對網絡性能進行有效的優化,有效提升無線網絡資源的實際利用率。

【關鍵詞】衛星通信網絡;跨層資源管理;無線資源

眾所周知,衛星通信系統當中頻譜資源極其的寶貴,為了有效滿足用戶的相關需求,應該運用相對比較合理的無線資源管理的相關算法來進行有效的保障,該管理的具體目標是在相對比較有限的資源之下,為了對網絡當中的用戶終端有效提供業務質量方面的保障,最根本的出發點就是在網絡的各種業務量的分布不是非常均勻、信道特性因為干擾以及衰弱而造成的起伏變化等相關的情況,對可以運用的資源進行靈活性的分配,進而對網絡資源的利用率進行最大程度的提高。

一、對衛星通信系統跨層設計的思想進行分析

通常來講,衛星通信系統的協議設計方式基本都是在開放系統互聯(OSI)標準之上,一般情況下,OSI參考模型主要的目標是為了有效實現開放系統互聯所構建的功能分層的模型,這為計算機的互聯有效的提供了共同性的基礎以及框架,進而為標準的兼容性以及一致性提供了一定的參考[1]。該模型已經在一定程度上有效提供了功能性結構以及概念性結構,該模型具體將計算機網絡的結構分成了七層,分別是應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層以及物理層。這樣進行劃分存在著很大的優勢,具體為:將相對比較類似的功能在同一層次上進行集中,進而對隔層當中的繼承以及描述功能進行有效的完成,層與層之間的劃分應該有效保證服務描述比較少,跨越邊界的交互也應該相對比較少,各層之間的劃分應該可以對接口標準提供一定的方便性[1]。在該模型當中,各個層所具有的功能都是相對比較獨立的,也就是說,每一層都會對相對上一層進行服務。

二、對跨層資源管理優化目標進行分析

通常來講,跨層資源管理的實際目標就是在相對比較有限的頻譜資源之下來對業務的服務質量進行有效的提高。不同的服務質量需要對各協調層所具有的功能進行有效的協調,對業務提供滿意的服務質量。服務質量能夠在網絡以及用戶兩角度來進行描述。站在用戶角度,能夠將其具體定義成:用戶綜合評價業務的服務滿意的實際程度以及業務服務的性能。QoS表示網絡能夠提供給用戶的實際服務質量,這些參數具體包含丟包率、吞吐量、傳輸延遲[1]。第一,丟包率:指的主要是數據包在網絡當中進行傳輸時所丟失的數據包和已經發送的數據包總數之間的比值。當網絡發生擁塞或者鏈路發生干擾進而引起衰落時,會導致數據包的嚴重丟失。第二,吞吐量:指的主要是網絡當中數據包的傳輸速率,能夠表示為峰值速率或者平均速率,取決于結點設備的端口速率以及鏈路速率,同時還包括網絡的業務量實際狀況。第三,傳輸延遲:指的主要是在網絡當中數據包從源端直接發送到目的端所經歷的實際傳輸時間的具體間隔【2】。導致網絡發生延遲的非常關鍵的原因包括:排隊延遲、信道帶寬、鏈路的速度延遲等等。衛星網絡當中主要包含兩種業務類型,分別是非實時業務以及實時業務,其中,非實時業務主要包含Web瀏覽、電郵業務以及FTP文件下載等等;實時業務主要包含視頻點播、視頻會議以及話音業務等[2]。通常來講,實時業務對延遲非常的敏感,應該運用傳輸的信息數量來進行描述。一般存在著非常嚴格的數據包丟失方面的要求,然而,對于一次傳輸完成不存在時間方面的限制。總的來講,衛星網絡跨層資源管理方法的具體目標是按照應用層所能夠承載實際業務的服務質量,在無線資源的相關限制之下,利用相對比較科學合理的對各層協議功能進行調整,在衛星網絡環境的動態變化當中,來對業務的服務質量方面的要求進行有效的滿足。

三、對衛星通信系統當中的無線資源管理存在的問題進行分析

通常來講,衛星通信系統當中的無線資源的概念是非常廣泛的,可以說頻率、碼字以及時間等。在任何一個角度,衛星通信系統在資源方面都是受到一定限制的,并且,隨著衛星網絡支持業務的迅速增加和服務質量要求的提高,這就造成衛星網絡提供的服務提出了全新的要求。所以,怎樣有效利用有限的無線資源來對逐漸進行增長的業務要求進行滿足,已變成急需進行解決的一個問題[3]。無線資源管理是對衛星系統當中的空中接口資源進行調度以及規劃。具體的目標是在相對比較有限的無線資源之下,為所有的用戶都提供相對比較滿意的服務質量。通常來講,衛星效率資源極其的寶貴,怎樣對其進行科學合理的分配,應該依靠無線資源管理算法。這類算法具體有:數據包調度、接入控制以及帶寬分配等相關的技術。下面對這些技術進行具體的分析:第一,接入控制:衛星網絡的信道屬于是相對比較開放的媒介,帶寬資源也是受到了一定的限制,因此,所有的節點都需要利用競爭來發送數據。第二,數據包的調度算法:衛星通信系統當中的很多全新業務的引入會造成上行路以及下行路線路當中業務量相差非常大,其中下行鏈路業務是主要的,具體的發展趨勢相似于固定的因特網。為了能夠有效的適用上面的趨勢并對衛星系統當中的下行鏈路數據的傳輸速率以及頻譜效率進行有效的提高,這就需要有效以及高速的調度算法來作為保證[3]。該算法的主要功能是當衛星包調度算法當中存在很多的業務隊列時,根據哪種順序來調度業務隊列來有效保證服務質量。因為衛星信道的高誤碼率特性以及長延遲造成地面的無線網絡當中相對比較常用的調度算法在衛星網絡當中會產生性能方面的降低。第三,帶寬分配算法:該算法指的主要是在動態或者動態的資源分配的前提之下,將信道資源根據一定的方法向接入節點進行分配,保證節點能夠傳輸數據。現階段,衛星網絡的帶寬分配算法主要有根據恒定的速率分配,在連接的初始階段對傳輸速率進行有效的協商,在整個的連接過程當中來對速率維持不變。

四、結束語

綜上所述,對于衛星網絡無線資源管理方法當中的數據包調度、帶寬分配以及接入控制等相關的問題進行了深入性的研究。對跨層設計的思想進行有效的結合并給出了全新的思路以及方法,給出全新的研究結論,為之后的研究提供依據。

作者:魏鑫 單位:中國人民解放軍理工大學通信工程學院

衛星通信論文:無線電通信技術對衛星通信的影響

摘要:隨著社會經濟快速發展,人們的生活方式發生著改變,生活質量和水平也不斷提升,無線通信技術的廣泛運用,使得人們的生活更加豐富多元,從而成為社會發展的有機組成部分。本文主要分析了目前無線通信技術的發展現狀,全面探討了該技術對廣播電視衛星通信的影響,旨在促進整個電信行業的蓬勃發展。

關鍵詞:無線通信技術;廣播電視衛星;通信

隨著現代化、信息化的不斷發展,高新技術被廣泛應用,在一定程度上提高了整個無線電技術的發展。隨著3G向4G的逐步轉變,無線技術日趨成熟。可見,在信息化建設過程中,衛星通信系統有著極為重要的意義和作用。衛星通信系統能夠有效擴大信號的覆蓋范圍,增強無線信號的強度,在造福于人民的同時,有效推動了我國現代化建設的進程。

一、目前無線通信技術的發展現狀

無線技術的日益發展為整個社會的信息傳播提供了技術平臺,技術的廣泛應用也潛移默化的改變著人們的生活方式,從而提高了人們生活的質量和水平。在日常生活中,人們通過多種渠道和方式,便捷高效的獲取大量信息資源,實時動態地了解和掌握相關資訊的變化和發展。隨著科學技術手段的更新,互聯網技術以及信息通訊技術成為了日常生活工作中不可或缺的有機組成部分,為人們的生活及工作帶來了方便。但是,就目前的現狀而言,通信技術在廣泛應用中還存著一些問題,需要我們不斷對其優化和完善。目前,最為關鍵的就是如何將有限的網絡資源進行合理科學的整合和優化。尤其是在廣播電視衛星的具體應用中,我們要將高新技術與當前的具體實際相結合,將其作為一切工作的出發點和落腳點,充分了解用戶的需求,將用戶的接入終端進行多元化分類,實現信息資源最大化的共享,從而達到資源優化配置的最終目的,進一步推動整個廣電領域的可持續發展。在傳統的廣電信息傳播活動中,主要是利用信號進行,電信所提供的也僅僅限于語音傳播。隨著社會的發展,人們也有了更加多元、豐富化的信息需求,三網融合成為了未來發展的趨勢。在我國信息領域,利用三網融合,能夠為整個發展提供更為有效優質的信息資源。在目前市場化的大背景下,為了更好地適應新環境,我們要充分借助衛星通信技術手段和途徑,深入挖掘信息技術的內在潛能,使得信息資源能夠最大化發揮其功能和作用。

二、無線通信技術對廣播電視衛星通信的重要影響

科技手段的不斷更新,信息技術日益發展,其中,3G向4G進行轉變,無線通信系統不斷進行著改進和完善。值得注意的是衛星通信技術,該技術的發展為整個通信行業提供了導向性的作用。在具體的實際應用過程中,無線通信技術要把握好衛星通信技術的自身優勢,充分發揮該技術的功能和作用,在進行地面信息服務中,不斷改進和優化衛星通信技術,進一步推動衛星通信和無線通信業務進行有機統一。隨著4G通訊技術的產生與發展,國與國之間的交流更加密切,在歷史發展中有著重要的作用和意義,加速了國際間各個方面的交流和融合,為整個廣播電視衛星通信形成了積極地影響。

(一)有利于實現無線通信系統的現代化

通常,衛星通信技術主要針對突發事件的應急通信技術進行廣泛應用,主要是應用于各類自然災害中。因此,針對整個無線通信系統來說,存在一定的積極意義和影響。通過與地面網絡服務進行統一應用,其信息傳播速度和數據傳播容量得到的提高,確保信息傳播的安全性、全面性、高效性。此外,衛星技術與地面網絡服務之間能夠進行優勢互補,從而實現了技術資源的有效利用和優化配置。兩種高新技術的統一和融合,能夠實現網絡技術的快速發展,無線電系統也能不斷豐富和擴大。由此可見,要想實現和加快4G技術的發展進程,我們要積極轉變發展思路以及發展理念,充分發揮技術優勢,不斷進行技術改革和創新,提供技術支持的同時加大資金投入,從而有效實現無線通信系統的現代化的發展愿景。

(二)有利于發揮衛星通信系統的綜合效用

隨著無線通信技術的更新和優化,衛星空間段通信存在一些問題。因此,在新的發展環境下,通信技術需要明確發展目標,結合自身現實情況,快速融入到現代社會通信信息發展的浪潮中,完善相關的信息基礎設施建設,有效提高信息通訊的技術和水平,充分發揮微星通訊系統的潛在優勢,最終實現衛星通信技術的市場競爭力,在激烈的市場大環境中占據優勢,推動我國廣播電視行業蓬勃發展。就目前來說,衛星通信技術結合當前的發展現狀,制定了以下幾個發展方向:一是需要對不同范圍和領域的資源進行科學合理的有效配置和利用;二是確保不同區域之間能夠進行有效連接,實現不同信息資源共享;三是無論處于移動或固定狀態,要確保相關用戶擁有大容量的網絡寬帶;四是牢牢把握地面網絡服務需求的多元化和豐富性,在此基礎上對衛星通信系統的容量進行拓展;五是針對端口之間的連接要利用混合通信的相關業務模式,有效提升整個信息數據的定位能力;六是要充分重視和發揮衛星通信的優勢功能,從而有效實現信息網絡中數據傳輸的實時性、高效性以及長期性。

結語

隨著現代化、信息化的不斷發展,高新技術被廣泛應用,在一定程度上提高了整個無線電技術的發展,為整個廣播電視衛星通信提供了新的發展機遇。因此,我們要積極轉變傳統的發展觀念,在保證現有系統正常運轉的同時,有效提升信息傳輸的質量和速度,充分發揮信息技術對廣播電視業的促進作用,從而推動整個電信行業的蓬勃發展。

作者:潘海燕 單位:國家新聞出版廣播電影電視總局542臺102445

衛星通信論文:衛星通信測控電量數據方案探討

1主站系統結構設置

北斗衛星的自動化遠程電量測控方案是利用衛星提供的信號通道以實現計量負控終端與多功能電能表的雙向遠程實時遙測通信。遠程自動化遙測抄讀方案主要由計量負控終端、衛星通信指揮機、信號接收機等組成,一臺通信指揮機可與多只計量負荷管理終端和多臺信號接收機聯通。衛星通信指揮機又能與多臺信號接收機之間通過衛星通信系統進行雙向通信,一臺信號接收機可實現對多只計量電能表的測控抄讀。就目前技術而言,一個計量點只需配置一只計量負控終端和一臺信號接收機,如當多個計量點互相距離較近時,也可共用配置一只計量負控終端和一臺信號接收機。系統主站與計量負控終端之間通過GPRS無線方式或者以太網有線方式連接,采用計量自動化終端上行通信規約;計量負荷管理終端與衛星通信指揮機之間通過RS485總線連接,采用DL/T645《多功能電能表通信協議》;電能表與信號接收機之間通過RS485、電力線載波或者微功率無線方式連接,采用DL/T645《多功能電能表通信協議》。故此,無需修改現有計量負控終端與多功能電能表的通信協議,計量負控終端與多功能電能表的管理流程也可保持不變。

2聯接衛星通信協議

北斗衛星通常以短報文的方式進行通信轉輸,其發送每條短報文都有嚴格的長度和頻率限制,每臺信號接收機每分鐘只能發送一條短報文,每條短報文的長度少于100字節。目前,衛星通信的資費收取標準仍較高,為了降低通信成本,可對衛星通信指揮機與信號接收機之間的聯星通信協議進行壓縮及優化處理。聯接衛星通信有2種工作模式:①信號接收機定時報送多功能電能表所累計的相關電能量數據;②通信指揮機定時主動遙測讀取多功能電能表所累計的相關電能量數據,信號接收機立即響應讀取命令并報送相關數據。信號接收機定時遙測抄讀多功能電能表所累計相關電能量數據之后,只需將必要的電量數據報送通信指揮機。為了滿足電能量曲線數據采集要求,建議以15條短報文(15min)為一個周期,每個周期應定時上報的有關電能量數據項列舉部分如表1。

3遙測抄表作業原理

定時報送模式包括3個流轉步驟:①信號接收機根據DL/T645規約定時測控抄讀電能表所累計的電能量數據;②信號接收機將電能表所累計的電能量數據轉換成聯星通信協議的短報文,并將短報文及時發送給衛星通信指揮機;③通信指揮機將收到的電能表所累計的電能量數據按計量點、數據形成時間順序儲存在中間數據庫中,供主站終端測控抄讀。主動讀取模式包括3個步驟:①終端向通信指揮機發送電能量數據讀取指令;②通信指揮機先查詢中間數據庫是否已存有應讀取的相關數據,如缺相應數據,則將測控讀取指令發送給信號接收機;③信號接收機根據讀取指令遙測抄讀電能表所累計的電能量數據并上報給通信指揮機,通信指揮機再將相關電能量數據反饋給主站終端。

4測控抄讀設置方案

衛星的遠程測控抄讀設置方案如圖1所示,可選擇某個供電區局或局本部作為計量負控終端與通信指揮機的設置點,信號接收機應就近設置于水電站或專變客戶的計量點旁。衛星通信方案的計量負控終端改為合地點的集中安裝,更有利于提高主站與計量負控終端之間的通信可靠性。

5相關建議

(1)因采用北斗衛星遠程測控抄讀方案的建設及運維費用仍較高,對于無線移動信號無覆蓋或微弱區域的水電站或專變客戶而言,應優先考慮把原有計量負控終端天線更換為戶外增強型或將原計量點作適當遷移。對確實無法接入計量自動化系統的水電站或專變客戶計量裝置,才考慮采用衛星遠程測控抄讀方案。(2)采用衛星測控抄讀電量方案時,對于就近的多個計量點,可共用一臺信號接收機,以減少設備投資和運維費用。(3)衛星通信設備的安裝要求嚴格,應充分做好防潮、防塵及防雷電沖擊的環境配置。

6結束語

對建于較偏遠區域的水電站或專變客戶,因其通信網絡的信號微弱或無法有效覆蓋,會導致水電站或專變客戶側的計量負控終端無法與系統主站及時有效通信,并嚴重影響遠程自動化抄讀電量數據的成功率。而北斗衛星通信系統具備了覆蓋區域廣、無信號盲區等優點,其通信技術可作為偏遠區域水電站或專變客戶的遠程自動化測控抄讀發、用電量數據的最優方案之一。

作者:林佩瑜 林偉克 單位:中山供電局

衛星通信論文:WIFI對衛星通信的應用

1引言

無線局域網(WIFI)是目前應用最為普及的一種短程無線傳輸技術。隨著地面移動互聯網和物聯網技術的迅速發展,WIFI憑借自身的優勢逐漸得到了廣泛的認知與認可,甚至演變成為一種熱潮,無論是企業商務還是家庭生活娛樂都體現出了對WIFI與日俱增的需求。也正因為如此,WIFI技術顯示出了極大的應用價值和良好的市場前景。當前,全球支持WIFI的終端設備越來越多,但是能訪問互聯網的人口不足60%。盡管智能手機和平板電腦等終端設備的價格不斷下降,但是獲取互聯網服務仍有許多限制,必須在地面不斷增加新的WIFI熱點,以擴大WIFI網絡的覆蓋區域和接入能力。考慮到地面WIFI無線網絡覆蓋區域小、布局受限、安全性低以及成本高等問題,近年來有人提出將衛星通信與WIFI技術結合應用,充分發揮兩種技術的優勢,利用通信衛星實現WIFI信號的廣域覆蓋,使WIFI更廣域、更靈活地服務于更多用戶。根據WIFI技術在衛星通信系統中的使用位置,可以將衛星WIFI系統分為兩大類:第一類是WIFI衛星,即利用空間段衛星直接播發WIFI信號,終端或用戶可以直接接入衛星,享受WIFI服務;第二類是衛星WIFI,即以衛星為遠距離中繼傳輸的手段或通道,通過在地面段衛星終端接收數據、WIFI基站發射的方式,進行熱點覆蓋提供WIFI服務。對于第一類技術體制,美國在2014年初提出的“外聯網”(Outernet)計劃是典型的代表,該計劃使用WIFI頻段,擬在2015年發射數百顆立方體衛星,這些衛星面向地球持續輻射WIFI信號覆蓋世界各地,從而免費為全球所有支持WIFI的終端提供無線互聯網服務。2015年1月14日,一網公司(OneWeb)宣布計劃投資15億~20億美元,在距離地球約1200km高的軌道上建設一個由648顆小衛星組成的星座,向地球發送互聯網信號,預計2018年投入運行,該星座可提供更快速、范圍更廣的互聯網接入服務。美國太空探索技術公司(SpaceX)也宣布,將耗時5年時間投資至少100億美元建設一個由4000顆衛星組成的全球衛星星座,提供互聯網接入服務。這種技術概念初看非常具有吸引力,但是仔細分析后發現其存在諸多技術難點。首先,WIFI標準設計初衷是適用短距離、相對靜止狀態下的室內高速無線通信。如果在低軌衛星和普通手機終端之間直接進行星地通信,受限于手機終端的接收靈敏度和立方體衛星的體積功耗,遠遠無法滿足WIFI標準所支持的最低通信速率要求。另外,星地距離帶來的長時延,低軌衛星高速運動帶來的多普勒頻偏和頻繁切換,都是現有WIFI技術所無法支持的。因此,在不改變現有WIFI協議的條件下,該類體制技術不具備可行性。衛星與WIFI結合目前只能采用第二類技術體制,即衛星WIFI寬帶通信系統。通過一套衛星通信終端和WIFI基站,形成服務區內的WIFI信號覆蓋,支持覆蓋區域內所有的手機、筆記本、臺式機等具有標準WIFI接口終端的寬帶接入,可實現網絡電話、寬帶上網、視頻、數據傳輸等綜合業務服務。

2國內外應用現狀

在國外,衛星WIFI應用主要體現在高鐵和民航飛機領域。歐洲于2007年率先在“歐洲之星”高速鐵路上采用了衛星寬帶接入互聯網;日本的新干線于2009年通過衛星實現互聯網無線接入;美國高速鐵路起步較晚,但從2008年起美國列車的互聯網接入均采用了衛星技術。衛星WIFI應用于民用航空領域主要有Gogo公司和衛訊公司(VIASAT)。Gogo公司是目前全球航空寬帶連接市場最大的服務提供商,目前,該公司已經為全球超過2000架商用飛機和超過6000架公務飛機提供空中上網服務。Gogo公司合作伙伴包括12家大型航空公司,例如墨西哥航空、美國航空、加拿大航空、阿拉斯加航空、日本航空、聯合航空、越南航空、維珍銀河等航空公司。Gogo公司可提供2種服務模式:一站式解決方案和特定航線服務。其所采用的技術手段包括衛星、地面基站以及混合式方案。衛訊公司主要利用自己的Ka頻段大容量寬帶通信衛星給航空、海事等用戶提供寬帶連接服務,旗艦服務名為Yonder。衛訊公司的產品與服務支持全球各類飛機。在商用飛機方面,包括加拿大飛機與列車制造商龐巴迪公司生產的Global5000/XRS/6000等、波音公司的商用噴氣式飛機;在政府飛機方面,包括C-130、KingAir300以及部分軍用直升機。VMT-1500是其為商用噴氣式飛機提供的典型終端,整套終端質量15.9kg,反射器天線口徑30cm,已安裝在500多架飛機上。對于國內市場,衛星WIFI應用僅僅在民航客機上做過鏈路試驗。2014年7月23日,東航通過通信衛星實現了32Mbit/s的網絡接入速率試驗,能夠滿足機上200名乘客上網需求,實現網頁瀏覽、話音聊天和空中購物,或滿足40~50名乘客實現視頻連線、在線視頻播放。中國首個空中互聯網產業聯盟在2014年第十屆珠海航展上成立,包括中國銀聯、新浪、京東、優酷土豆等企業,這意味著即使你在空中飛行,也可以隨時購物、下單和支付。船舶寬帶接入目前正在應用推廣,而高鐵寬帶接入應用市場為空白。隨著國家寬帶戰略的實施,我國衛星WIFI應用將迎來巨大的發展機遇。

3國內市場需求分析

高鐵應用領域2013年,全國鐵路累計發送旅客20.75億人次,其中動車組運送旅客8億人次,動車組的年旅客輸送量以40%的速度增長,未來將超過鐵路旅客發送量的50%。據調查,高鐵人群以高話語權、高素質、高收入的“三高”人群為主,在高鐵人群里,企事業單位和公司中高層管理人員所占比重高達33.5%,他們大都擁有良好的職業,在企業中有較高的話語權。高鐵乘客出行目的調查結果顯示,60%以上的乘客以公務/商務出差為目的,再加上乘客大多數是政府及企事業單位的中高層管理者,導致乘客經常需要在移動中處理公務,引發出上網等寬帶通信需求。到2017年,中國的智能手機保有量將增長到7.01億部,平板電腦的數量將突破4.2億臺,將極大地促進無線WIFI的應用需求。以中青年社會精英階層為主體的高鐵乘客,也是引領時尚的消費者,“處處尋WIFI”、“無處不WIFI”,對高鐵移動WIFI有極強的需求。據調查,目前高鐵列車上有近50%的旅客在旅程中使用智能手機和平板電腦進行各種活動以消磨時間,近75%的旅客有WIFI上網的消費需求。高鐵商旅人群平均每月手機話費約300元,其中每月手機話費400元以上者占25%,這部分人群是通信服務的VIP客戶,其通信消費能力強,消費積極,因此在高鐵上提供高品質的網絡接入和多媒體娛樂服務將會有很好的市場效果。據2014年度“中國衛星應用大會”相關報告預測,2015年底,全國鐵路動車組列車開行數量將達到1500對。到2017年,全國高速鐵路網列車數量將達到1940列,預計寬帶需求58Gbit/s。如果采用傳統地面移動網絡解決,則面臨列車高速移動帶來的多普勒頻移等技術問題以及鐵路沿線高密度布基站等工程實施代價問題,衛星WIFI寬帶通信系統將成為解決這些問題的有效途徑。根據國內目前高速鐵路的消費能力來看,以低收費的方式導入市場,衛星寬帶WIFI服務仍是極具客戶吸引力的。以我國高鐵的運量來看,其流量收入及相關潛在的市場價值不可估量。“一帶一路”海洋應用2013年9月,提出“一帶一路”戰略構想,旨在建立發源于我國,貫通中亞、東南亞、南亞、西亞乃至歐洲部分區域,東牽亞太經濟圈,西系歐洲經濟圈。為響應該戰略,2014年我國投入運營的中星-11衛星的海洋波束正式為“海上絲綢之路經濟帶”服務,旨在為我國船舶及海上設施提供衛星通信服務,建立海上信息高速公路,為涉海行業提供信息化服務,我國大部分遠洋船舶均可享受到通信衛星系統帶來的福利。另外,我國即將開始研制的新一代大容量通信衛星—東方紅-5首發星的應用也將在我國“一帶一路”戰略中有所作為,這些都為寬帶WIFI衛星通信系統應用并服務于“一帶一路”海上信息保障提供了條件。該領域市場主要是大中型漁政、海監、漁船和遠洋運輸船舶。目前,這類船舶所使用的通信設備主要有短波、超短波、“北斗”、海事以及甚小口徑終端(VSAT)等,開展的業務主要包括話音通信、“北斗”定位和短信,以及窄帶數據傳輸等傳統業務。隨著國家“海上絲綢之路”戰略逐步推進,互聯互通需求迫切,海上電子商務、移動互聯網、船舶物聯網信息回傳等應用將越來越普及,必將促使各類航運船舶安裝衛星WIFI系統。應用海上衛星寬帶WIFI系統,可以方便在船上開展遠程監控、視頻會議、遠程維修、遠程醫療等工作,同時還可以使用IP電話、接入互聯網,船員可免費與家人、朋友通電話并在網上沖浪;安裝在船舶上的主機監控系統,可以實時獲取船舶數據,通過衛星傳輸,坐在陸地辦公室的人員可直接獲取主機數據、油耗數據、設備健康信息等,經數據分析得出可靠的船舶運營決策,提高運營效率和效益;海上隨時可能出現各類事故,系統可將船上的實時畫面傳輸至陸地,第一時間形成海路一體聯動機制,妥善處理各類突發事件;長時間從事遠海枯燥乏味的工作,使員工工作激情下降,通過衛星WIFI接入互聯網可使所有船員享受網上沖浪,提高工作效率。民航應用領域我國幅員遼闊,不同地區的經濟社會發展程度不同,使用民航需求的地區也存在明顯差異,航空運輸是滿足人們快速旅行和高速物流的需求。現有高頻和甚高頻通信系統在民用航空導航、交通空管、飛行運控等航空飛行運管信息傳輸方面遠遠不能滿足需求。另外,隨著移動互聯網和個人智能通信的廣泛普及使用,客艙寬帶通信也是潛在的應用領域。而衛星通信與WIFI等其他技術和系統結合,可以為航空公司提供非常豐富的航空信息服務。2015年,我國民航客運量4.5億人次,預計2020年達到7億人次。據民航局統計結果表明,民航客運乘客包括商務、旅游和探親等類型,其中,中高端商務人士占到50%以上,這些乘客對于旅途中互聯網接入業務具有強烈需求。衛星WIFI寬帶通信的速率可達數十兆比特每秒,能為航空運管提供話音和寬帶數據通信業務,也可為客艙旅客提供互聯網和實時電視等服務。2012年7月,國務院了《國務院關于促進民航業發展的若干意見》;2013年5月,工業和信息化部了《國家民用航空工業中長期發展規劃(2013-2020)》,民航局了《航空公司運行控制衛星通信實施方案》,這些政策規劃的實施都將加快推動衛星通信在航空領域的應用。對于通用航空市場,據民航局預測,預計未來5~10年,我國需要各類通用航空飛機10000~12000架,通用航空飛機數量的年均增長率將達到30%,通用航空將帶動萬億市場規模。隨著我國經濟飛速發展,公務飛行、商用飛行、空中游覽、私人飛機等正受到越來越多人的青睞。衛星WIFI寬帶系統在通用航空領域也將迎來發展機遇。

4結論

衛星通信具有覆蓋范圍廣、通信容量大、不受環境影響等優勢,已經成為地面通信網絡的延伸和補充,尤其是應急通信場合和地面網絡不易覆蓋的區域,衛星通信成為了唯一有效通信手段。相比傳統的甚小孔徑終端衛星通信,衛星WIFI可以有效降低用戶成本和系統維護成本,提升衛星帶寬利用率,將成為衛星通信應用市場的新動力。隨著Ka頻段大容量寬帶衛星的發展應用,衛星轉發器資費將不斷下降,基于衛星WIFI的寬帶接入應用將會迎來更廣闊的應用前景。

作者:呂強 周志成 李峰 曹桂興 張楊 單位:中國空間技術研究院通信衛星事業部

衛星通信論文:非線性抗干擾技術在衛星通信的應用

隨著我國通信事業的不斷發展,新型通信領域技術發展成為了我國通信技術研究的主要內容。在當前的通信技術研究中,衛星通信及相關技術的研究成為了技術研究的主要內容。但在衛星通信實際的應用中發現,受到地面信號以及衛星信號的交叉影響,衛星通信信號受到的干擾問題,其數量與類型變得極為復雜。在這種情況下,如何更好地利用卡干擾技術,提高衛星通信信號的安全穩定就成為了技術研究的主要內容。在研究中發現,非線性抗干擾技術的應用在衛星通信技術應用中發揮著重要作用。這一抗干擾技術的應用對于衛星通信的整體發展提供了有效的支持。因此,結合非線性抗干擾技術的主要技術特點與優勢,開展了技術應用研究,為衛星通信應用質量的研究提供有力幫助。

1非線性抗干擾技術分析

在實際的非線性抗干擾技術研究中,首先研究了非線性抗干擾技術的主要概念與技術特點。這一研究包括了以下內容。

1.1非線性抗干擾技術概念分析

在衛星通信抗干擾實際過程中,非線性技術的應用是一項新興的抗干擾技術。在實際的通信應用這一技術主要是利用非線性函數原理,對接收到的衛星通信信號開展分析、處理,在信息數據中提取出有效的通信信號以及干擾信號數據特征,并將其加入到抗干擾數據分析中,為衛星信號接收抗干擾提供數據參考支持,實現抗干擾工作的完成。

1.2非線性抗干擾技術主要特點分析

在實踐的技術應用中,將非線性技術與線性信號處理技術進行了技術比較研究。在研究中發現,非線性技術在實際應用中具有以下特點。

1.2.1非線性技術應用更廣泛

隨著電子類產品與各種新型通信技術發展,在實踐研究中發現,衛星通信信號的干擾性信號正在不斷地增加與變化中。對于這種復雜性情況的出現,非線性技術在應用中比線性技術處理的信號類型更加廣泛的特點。特別是對于非平穩信號等特殊的信號類型,非線性技術都可以進行有效處理。這就使得其在實踐應用中,對于復雜的干擾信號處理,更加具有優勢性也更加實用。

1.2.2非線性技術在信號寬帶處理中更有優勢

在實踐中發現,非線性技術在實踐中可以處理的信號帶寬更寬。這就使得這一技術在抗干擾實際過程中,可以建立其更多的干擾信號模型,保證抗干擾工作的效率與質量。特別是隨著衛星通信間內部信號干擾情況的增加,非線性技術的應用為特殊性干擾信號模型的建立提供了保障。

1.2.3具有線性技術的共同優勢

在實際應用中發現,非線性技術不僅具有其特有的優勢,還包括線性技術的技術優勢。尤其是在信號數據篩選與分析過程中,2種技術的優勢都得到了體現與保證,這就使其更加具有實用性的特點。

1.3當前非線性技術在衛星通信中的應用探析

正是因為非線性技術在信號抗干擾因應用中據有以上的特點,所以在實際的應用中,特別是衛星通信抗干擾應用中這一技術已經成為了較為常用的技術內容。尤其是隨著衛星通信信號干擾類型以及干擾信號帶寬的增加,通信干擾信號模型的復雜性也在不斷地增加。在這種情況下,必須針對這些實際技術問題,開展的衛星通信非線性抗干擾技術實踐研究就既可以提高衛星通信的整體質量與效率;同時,為通信技術整體發展提供了支持,時實用的技術研究工作。

2當前非線性技術發展探析

在非線性技術實踐應用研究中,對其技術應用與發展進行了實踐性研究工作。在研究過程中發現,在當前衛星通信抗干擾實踐中,其主要的實踐技術包括了以下3類。

2.1高階譜分析技術在實踐中的應用

在衛星通信非線性抗干擾技術的應用中,高階譜分析技術的應用具有十分重要的實用性。在實際應用中這一技術主要用于處理和分析非線性、非高斯信號的過程。在抗干擾過程中,這一技術主要具有以下的特點。首先,可以在抗干擾過程中,高階譜技術能夠有效的抑制高斯噪聲,起到特殊的抗干擾作用。其次,在技術應用中,這一技術具有高分辨率的特點;同時,可以獲取到信號數據的相位信息、能量、相關非線性參數等各類實用性數據,為抗干擾提供數據支持。最后,在抗干擾過程中,這一技術可以很好按照相關處理要求,其他抗干擾技術開展結合式的工作,同時提取出通信信號中更為復雜的特點信息。正因為這一技術具有以上的特點,使其在有更高的應用發展潛力。

2.2自適應濾波與均衡技術在抗干擾數據分析中的應用

在衛星通信抗干擾技術應用中,以非線性函數為技術支持,發展出的對接收信號變換技術,對于抗干擾技術發展具有極大的實際意義。在這類技術的發展中,自適應濾波與均衡技術使其最為重要的技術代表。在實際的應用中,這項技術的主要應用如下。技術人員對通信信號進行變換處理,繼而在通信信號中篩選出一定數量的正常信號或干擾信號數據。在這一過程中,篩選出的信號數據更加的精準與細化,提高數據信息自身的自適應濾波以及均衡性能,使信號抗干擾恢復工作效率與質量得到更好的提升。

2.3非線性優化算法對衛星通信抗干擾的作用

在衛星信號抗干擾技術應用過程中,非線性信號處理技術具有較為明顯的優勢性作用。但是在技術實踐中發現,在信號數據的計算過程中,大部分技術過程中依然采用的是解析近似或者數值計算的方法完成。使用這些計算處理方式完成的非線性計算,很容易在計算過程中出現局部極值以及巨大的計算量的問題,繼而造成數據計算錯誤或難以進行的情況出現。正因如此,在非線性數據處理研究中,如何更好的結合非線性數學計算方法,對抗干擾數據計算進行優化處理,就成為了當前技術研究的主要內容。在實際研究中技術研究者發現,在數學領域非線性計算方法主要包括了蒙特卡洛抽樣、貢獻因子等內容。在實際的非線性計算方法優化中,這些計算方法的使用很好的降低了非線性技術應用的復雜度;同時,為這一技術的發展提供了技術性的支持。

3國內外技術實踐應用現狀分析

在衛星通信過程非線性抗干擾技術應用實踐研究中,分別針對國內外技術應用實踐進行了調研工作。首先在國際技術實踐應用中,衛星通信信號非線性抗干擾技術應用較早。如在美國戈達德航天中心的研究中,很早就針對非線性和非平穩信號的抗干擾問題進行了專項的設計研究工作,并以此為目的提出了HHT變換技術研究理論。隨著美國等國家在航天、衛星通信等技術的不斷發展,以及其對通行安全要求的增加,非線性抗干擾技術已經得到了極大的發展,甚至部分技術成果已經投入民用領域。在我國的技術研究中,雖然非線性抗干擾技術起步較晚,但是在實際應用領域已經得到了實踐研究成果。如在北斗導航系統的衛星通信中,上非線性抗干擾技術就得到了良好的實踐應用。這種應用的出現,表明了我國衛星通信中非線性抗干擾技術已經實現了從研究到實踐應用的過程。

4結語

在衛星通信技術研究中,通信信號抗干擾技術研究占據著重要位置。在技術實踐過程中,非線性抗干擾技術的實際應用發揮著重要作用。特別是針對當前衛星通信信號傳輸中遇到的干擾信號復雜、帶寬較寬、干擾性大等問題,非線性抗干擾技術的應用具有極大技術優勢,是衛星通信技術研究的主要內容。

作者:程超 單位:南京盛匯人力資源有限公司

衛星通信論文:自適應跳頻在衛星通信抗干擾的應用

1多頻時分多址技術

在衛星通信系統中,多頻時分多址的幀結構中,會存在很多載波信道,這些載波會根據一定的規律被分成若干個時間幀,而每個時間幀還會被劃分成一些時隙來實現衛星的正常通信。在這個過程中,每個載波進行通信的速率是各不相同的,通過這樣的設計,能夠讓用戶與業務在接入的過程中更加靈活,滿足當前的實際需求,也在很大程度上提升了衛星信道的利用率。多頻時分多址技術的另一個特點,是具備一個非常標準的時間基準,該指標在全網范圍內都是統一的[1]。衛星在進行通信過程中,不可避免地會涉及到一系列的控制,如功率、頻率以及定時等,這時,網內終端便會根據需求進行時隙跳變,從與之相對應的載波上實現突發通信的接收,而其他時間則固守“崗位”。因此,根據上述特點,多頻時分多址技術能夠很容易地與跳頻技術相結合,從而實現衛星通信的抗干擾目的。

2自適應跳頻技術

在現階段的衛星通信系統中,比較常見的抗干擾方法主要是鏈路干擾,具體分為上行與下行2種;而以信號特點為基礎則可以分為寬帶、部分頻帶、多頻連續波以及頻率跟蹤4種[2]。對以上干擾來說,自適應跳頻技術都有比較良好的控制效果,能夠有效地對干擾信號進行抑制與削弱。相比于常規跳頻,自適應跳頻增加了干擾檢測裝置,安裝在系統的接收端,能夠實現對信道質量的實時準確的評估,還可以通過自適應的方式,來實現干擾躲避。將自適應跳頻技術應用到多頻時分多址衛星通信系統中的過程中,一般要通過相應的檢測技術,對信道的上行與下行鏈路進行質量評估,從而實現對干擾的有效識別,與此同時,自動選取最佳的躲避技術來降低干擾[3]。從多頻時分多址的技術特點出發,可以通過定時基準來實現相應跳頻圖案的生成,并以此為基礎,運用與之相對應的干擾檢測技術,以實現對干擾頻點的有效躲避。在進行跳頻通信時,多頻時分多址系統中所擁有的空間時隙會根據一定規律對空間站進行啞數據突發的實時發送,從而對系統中的幀結構與關鍵幀實現更有效的保護。

3衛星通信過程中干擾檢測

想要實現自適應跳頻,首先需要運用相應技術,對受干擾信道中干擾因素進行準確實時的估計,當前運用比較普遍的估計方法主要有FFT功率檢測、信噪比判別以及誤碼特性等3種[4]。自適應跳頻在通信過程中,其所運用的接收機可以對有效的頻點利用以及定時等信息進行精確提取,因此,運用估計速度較快、估計結果較準確的FFT功率檢測更合適。在特殊情況下,也可以運用另外2種方法對其進行輔助檢測,以實現對不可用頻點的有效識別。以自適應跳頻衛星通信的主要特點為基礎,在進行跳頻通信時,干擾檢測設備會對頻帶范圍內所接收到的所有信噪比與功率進行分析與估計,進而得出與系統內各個頻點相適應的干擾檢測門限。設備在對數據進行接收的過程中,還會通過FFT對跳頻帶寬中不符合信號頻點的所有功率進行快速準確的分析,從而實現對受干擾頻點的確定。如果跳頻的帶寬相對較寬,或相應接收機沒有足夠的信息處理能力,也可以運用另一種方法進行受干擾頻點的確定,即逐頻帶分析方法。需要注意的是,多頻時分多址自適應跳頻衛星通信系統在運行過程中,一般其解調器的配置不止一個,其原因在于這種配置方法可以實現大站與小站之間的有效組網,還能夠在其接收能力內進行有效擴展[5]。在這個過程中,還能夠實現對多載波中絕大多數突發數據的解調,利用自適應跳頻技術進行通信時,能夠通過多解調器系統中的其他解調器來實現對干擾的檢測。

4自適應跳頻對干擾的躲避

4.1自適應跳頻干擾躲避方式

在自適應跳頻中,想要實現干擾的自適應躲避,需要通過2種方式:(1)集中控制。這種控制方式主要指的是在干擾檢測站中,裝置干擾檢測的相關設備,以此實時檢測對應信道的狀態,還可以將被干擾的頻點下發,下發過程一般在控制或廣播突發中[6]。如果入網終端對干擾頻點的相關信息完成了接收,那么便可以在跳頻頻率中,對被干擾頻點進行同步屏蔽,通過這種方式,能夠在很大程度上提升干擾躲避效果。這種方式的特點在于,在干擾躲避過程中,不需要業務站的參與也能夠對受干擾頻點實現準確檢測,另外,整個系統只需要一臺抗干擾檢測設備,在很大程度上節省成本的同時,運用能力更強的設備。(2)分布控制。這種方式主要指的是根據業務站的數量,將干擾檢測設備劃分成若干份,并將其有序分配到相應的業務站中,在其下行鏈路上進行干擾頻點的檢測。通過這種方式,業務站在對突發進行接收的過程中,還能夠對下一個突發進行檢測,主要是檢測其發送與接收頻點上的干擾信號,并以此為依據,對干擾進行躲避。該方法的實時性相對較強,如果干擾信號發生變化,該方法能夠快速做出相關反應。

4.22種躲避方式的不足

以上2種方式主要適用于衛星通信過程中上行鏈路存在干擾的情況,但針對下行鏈路干擾的效果欠佳。運用集中控制方式進行檢測,不能囊括其他區域業務站中存在于下行鏈路的主要干擾頻點,另外,如果主站中的下行鏈路受到干擾,其他業務站也不能實現對被干擾頻點的使用。運用分布式控制方式進行檢測,可能會導致雙方在通信過程中,對干擾的檢測結果出現偏差,從而造成系統在躲避干擾的過程中出現丟幀現象。

4.3解決方法

為了解決上述不足,可以以分布式干擾檢測為依托,提出一種與自適應跳頻多頻時分多址相適應的技術,實現對干擾的有效檢測與躲避。在干擾技術中,對于網內的業務站,主要運用的是干擾檢測設備與非主調節器進行相關檢測,對其信道受干擾情況進行有效分析[7]。其可以在保留分布控制方式優勢的同時,將準確的檢測結果運用申請突發的方式,向主站進行發送,在主站收到突發以后,會運用與之相適應的方法對上行與下行干擾進行識別。如果識別出來的是上行干擾,則將被干擾頻點進行下發處理,前提是要將其放在控制突發中,與此同時,整個網絡終端都會在同一時間對被干擾頻點進行評比;如果識別出來的是下行干擾,系統會對每一個相關站中受到干擾的頻點進行記錄,在進行信道資源分配的過程中,對每時隙的頻點進行準確計算,之后以目的站中顯示出來的被干擾頻點進行時隙的調整與分配,從而實現對干擾的躲避。通過這種方式進行調整以后,能夠對全網中的干擾進行全面系統的檢測,并掌握干擾的分布狀態,不僅具有較強的實時性,而且不會對其他區域中的業務站產生負面影響。

5結語

綜上所述,本文以多頻時分多址系統為基礎,提出了具有更強抗干擾能力的自適應跳頻技術。該技術以分布式干擾檢測為依托,可以對整個網絡中的干擾分布狀態進行有效的綜合分析,與此同時,還可以對衛星信道中上行與下行鏈路的相關干擾進行高質量躲避,并提升其頻譜的干擾利用率,在很大程度上降低干擾對通信系統的負面影響,是當前非常好的一種衛星通信抗干擾技術。

作者:孟祥輝 單位:國家新聞出版廣電總局無線局五四二臺

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