⑴ 卫星是如何在太空中传输数据

卫星数据传输的方式可分 4类:①利用通信卫星作为中继站实现地球上点与点之间的数据传输,称为卫星通信。这是用得最多的卫星数据传输方式。处于同步轨道上的通信卫星大约能覆盖地球表面的40%,使覆盖区内的任何地面、海上、空中的通信站都能同时相互通信。在赤道上空的同步轨道上等间隔地分布 3颗静止卫星可实现除两极部分地区外的全球通信。高纬度地区还采用大倾角、远地点达 4万公里的大椭圆轨道通信卫星。卫星通信系统由卫星部分和通信站组成。卫星部分还包括处于地面的卫星测控站,用于控制卫星相对地球静止不动,以简化通信站的天线跟踪系统。对通信卫星的姿态须进行较精确的控制,以保证天线波束始终对准覆盖区。实现信号转发(即由甲地通信站把信号发往卫星,再由卫星发向乙地通信站,实现甲乙两地的通信)的关键设备是转发器,多采用行波管功率放大器。卫星通信的主要发展趋势是采用频率复用技术、引入更高频段和发展卫星上的信息处理技术。通信卫星可以传输电话、电报、传真、数据和图像,广泛用于国际、国内或区域通信、军用通信、海事通信和电视广播以及航天器的跟踪和数据中继等方面。到80年代初期,卫星通信已承担三分之二的洲际通信业务和几乎全部的洲际电视传输。②将卫星感测到的数据信息传输到地面,包括卫星遥测和卫星遥感。卫星遥测是将卫星及其内部主要的工作状态、性能参数实时或延时地发射到地面的技术。各种科学卫星、技术试验卫星和应用卫星都向地面发射遥测数据,以便地面上及时了解卫星工作情况。卫星遥感是将装在卫星上的遥感装置和观测仪器所获取的信息传输到地面接收点的技术。气象卫星用遥感器探测地球大气的气象要素和天气数据;天文卫星用科学仪器观测宇宙天体和其他空间物体;资源卫星用遥感器获得地球资源的图像信息;侦察卫星利用光电遥感器或无线电接收机搜集地面、海洋或空中目标的情报。③地面测控站向卫星发送指令信息的数据传输,又称卫星遥控。一般卫星都需通过无线电多路信道向其传输控制信息,用以控制卫星的工作状态和参数变化,保证卫星按地面要求工作。④各类航天器经过数据中继卫星与地面之间的数据传输。处于地球静止轨道上的跟踪和数据中继卫星转发地球站对中、低轨道航天器的跟踪、遥控信息,同时又实时转发人造卫星、航天飞机、载人飞船和空间站等各类航天器发回地面的遥测、遥感和通信的数据。

⑵ VSAT卫星通信系统的VSAT卫星技术的应用

VSAT站能很方便地组成不同规模、不同速率、不同用途的灵活而经济的网络系统。一个VSAT网一般能容纳200~500个站,有广播式、点对点式、双向交互式、收集式等应用形式。它既可以应用于发达国家,也适用于技术不发达和经济落后的国家,尤其适用于那些地形复杂、不便架线和人烟稀少的边远地区。因为它可以直接装备到个人,所以军事上也有重要的意义。概括起来,VSAT技术可以应用于以下几个方面。
(1)普及卫星电视广播和卫星电视教育,传送广播电视、商业电视信号,尤其对于我国的边远地区,利用这种方式可以在物质文明建设和精神文明建设方面起到很大的作用。
(2)用于财政和金融系统、证券系统,对市场的情况进行动态跟踪管理,大大地缩短资金周转周期。深圳的证券交易系统就是利用VSAT系统与四面八方的客户进行双向通信的。
(3)用于水利建设的管理,监测水文变化,防止和减少自然灾害的损失。VSAT系统可以及时传输气象卫星、海洋卫星、资源卫星和地面检测站获取的信息。
(4)用于交通运输的管理。国外发达的国家已经将VSAT用在铁路的运营调度,大大缓解了在交通运输的紧张状态。用VSAT可以方便地开展任何两地的通话、电传和电报业务,节省了经费和时间。
(5)军事上应用。在1991年的海湾战争中,多国部队利用VSAT进行了大量的移动通信,甚至将其装备到每个士兵。
(6)应急通信和边远地区通信的应用。对于自然灾害或突发性事件VSAT都是最便利的应急通信备份体系,例如:5.12的汶川地震。 VSAT系统目前在国内使用面比较广,以专用网居多,一般规模不大,除上海证券交易所、深圳证券交易所两个VSAT系统规模较大,各网均有数千座VSAT地球站外,其他的VSAT系统都在几十至数百座VSAT地球站的范围内。VSAT系统除了专用网系统外,还有中国电信等的公用网VSAT系统,此类网是属通信经营性的VSAT系统。目前,我国VSAT系统属于信息产业部指定的开放性通信业务。
目前,国内VSAT系统的设备除天线外,极大多数尚靠进口,国内有小批量生产相关的部件及设备,但市场占有率很低。在设备大多数价格昂贵,系统规模较小,网络效率比较低的情况下,VSAT系统的经济效益还不十分显著。这是目前国内VSAT系统存在的一个普遍问题。 VSAT系统发展方向主要有如下两个方面:
(1)VSAT系统运行成本降低
VSAT系统的应用面是非常广泛的,深入到各个领域,但目前VSAT系统的运行成本比较高,制约了其拥有更多的市场。其一,卫星租用的费用较高,现今在运行的VSAT系统规模过小,不能充分利用空间资源(卫星功率与频带)。在VSAT系统未来的发展中必须形成规模效益,从系统设计开始要力促系统处于合理的条件下运行,即卫星功率与占用频带的合理平衡。这将涉及到调制方式的改进(如采用多相调制等)、工作门限点的降低(如采用更有效的纠错功能等),以充分利用空间资源,降低空间资源运行成本。
VSAT系统的设备昂贵,已使它的优势发挥受到限制。要使VSAT系统普遍为用户接受,降低设备成本是必经之路。目前,VSAT系统中的室外单元(ODU)、室内单元(IOU)及网控系统(MCU)价格分别在十几万到几百万元一套。因此,如果有可能有效地降低ODU、MCU设备的价格,就能赢得更大的VSAT市场,并使VSAT系统得到更广泛的使用。
(2)新业务运行
目前VSAT系统的应用是以低速、小容量数据传输为主的,大致是19.2kbit/s、32kbit/s、…、512kbit/s。但已研究了用于局域网和因特网的中高速数据传输的VSAT 系统,正在成熟的2Mbit/s传输速率的VSAT系统,用于不同类型LAN互联的设备相继出台。
多媒体传输业务在VSAT系统中也是一个发展方向。由于大多数媒体传输业务对迟延具有敏感度,如话音、视频需独立的局域网支持这些业务。VSAT系统将能把终端的多媒体信息,包括文字图像、视频、音频在内信息的组合接连到一个VSAT系统合并成一个单一的网。为此,VSAT系统工作者将着重研制能传输多媒体业务的各种卫星链路传输协议。
从广义上讲,VSAT系统的新业务运行还应该包括:
① 移动卫星通信业务。
② 非同步卫星VSAT业务。
③ 具有卫星星载处理的VSAT业务。