时间：2022-07-09 01:05:55
论文摘要：低轨道（LEO）卫星移动通信系统是卫星距离地面500～1500km，运行周期2～4小时的卫星通信系统。铱系统、全球星系统及系统是地轨道卫星移动通信系统发展最快的范例。LEO卫星移动通信系统具有广阔的发展前景
1LEO卫星移动通信系统的特点
低轨（LEO）卫星移动通信系统与中轨（MEO）和静止轨道（GEO）卫星移动通信系统比较，具有以下特点：
1.1由于具有更小的信号衰减和更低的传播时延，低轨卫星通信系统更有利于实现个人全球通信。LEO系统的路径传输损耗通常比GEO低几十分贝，所需发射功率是GEO的1/200-1/2000，传播时延仅为GEO的1/7~1/50，这对于实现终端手持化和达到话音通信所需要的延时要求是十分有利的。
1.2蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等技术的发展为LEO卫星移动通信提供了技术保障。
1.3由于地面移动终端对卫星的仰角较大，天线波束不易受到地面反射的影响，可避免多径衰落。
1.4它在若干个轨道平面上布置多个卫星，由星间通信链路将多个轨道平面上的卫星联接起来。整个星座如同结构上连成一体的大型平台，在地球表面形成蜂窝状服务小区，服务区用户至少被一个卫星覆盖，用户可随时接入系统。
1.5由于卫星的高速运动和卫星数目多，也带来了多普勒频移严重和星间切换控制复杂等问题。但不管怎样，低轨卫星移动通信系统的上述特点对于支持实现个人通信是有巨大吸引力的。
2LEO卫星通信系统用户切换的一般过程
低轨卫星移动通信系统中，由于卫星的高速运动，使得它的波束覆盖区也跟着移动，而波束覆盖区的移动速度远大于用户的运动速度，因此，在LEO卫星移动通信系统中，切换主要是由于卫星波束移动引起的。
对于卫星移动通信系统中的呼叫切换，通常经历这样一个过程：
2.1用户周期测量当前使用波束和邻近波束的导频信号或广播信道的信号强度的变化，以便确定它是否正在穿越相邻波束之间的边界或者处于相邻波束的重叠区内。
2.2若用户进入相邻波束的重叠区，达到切换触发的条件，将开始启动切换过程。用户中止利用当前波束进行通信，等待分配信道利用新波束进行通信。
2.3切换过程开始后，需要在新到达波束中为该用户按照一定的信道分配算法进行信道分配，并在原先波束中释放使用的信道；如果采用了波束内切换或信道重安排，则原先波束还须按照呼叫结束后的信道重安排算法进行波束内的信道优化分配，进行必要的波束内分配。分配完成后，将数据流从旧链路转移到新链路上来，完成切换。
3LEO卫星通信系统用户切换的种类
低轨卫星通信系统用户切换可分为以下类型：
3.1同一信关站和卫星的不同波束之间的切换
目标波束和现用波束在同一信关站和同一卫星内，该切换涉及两个波束的信道分配和修改同一信关站(不采用星上交换)或卫星(采用星上交换)的交换路由表。
3.2同一信关站不同卫星之间的切换
目标波束与现用波束不在同一颗卫星内、但在同一个信关站范围内，它涉及两颗卫星的信道分配；对于采用星上交换的体制，需要改变两颗卫星星上交换路由表；对于卫星透明转发的体制，需要修改信关站交换路由表。
3.3不同信关站同一卫星的波束间的切换
目标波束和现用波束属于同一颗卫星，但属于不同的信关站，它涉及两个信关站之间的切换，包括信道分配、改变地面线路连接、位置更新、记费等，对于采用星上交换的卫星还需要改变其交换路由表。
3.4不同信关站不同卫星之间的切换
目标波束和先用波束属于不同的卫星且属于不同的信关站，它涉及两个信关站和两颗卫星之间的切换，信关站涉及信道分配、改变地面线路连接、位置更新、记费等问题，对于采用星上交换的卫星需要改变其交换路由表。
4LEO卫星通信系统中用户切换目标卫星的选择准则
在低轨卫星移动通信系统的切换控制中，切换的目标卫星的选择策略对切换的最终性能也有着直接的影响。因此，根据系统的需要，设计出适合于本系统的切换目标卫星选择方案至关重要。目前，低轨卫星移动通信系统中的切换目标卫星选择策略主要有以下几种：最近卫星准则、最强信号准则、最长可视时间准则、最多可用信道数准则、覆盖时间与仰角加权准则及最小跳数切换准则。
其中，最近卫星准则认为距离用户终端最近（仰角最大）的卫星能够提供很好的服务质量（QoS），可从纯几何上对其性能进行分析，也称为最大仰角准则。采用该准则时，用户终端在任何时候都选择能够为其提供最大仰角的卫星。该准则实现简单，但一般不会在实际系统中采用，因为它既没有考虑无线信号在空中的传播条件，也没有考虑网络的运行状况。强信号准则是终端在任何时候选择能够接收到最强信号的卫星。拥有足够高的信号强度是无线通信的一个基本条件，可以认为最强信号卫星准则能够提供较好的服务质量。
最长可视时间准则又称为最大覆盖时间准则。按照这个策略，用户将利用星座系统运行的先验知识，始终选择具有最大服务时间的卫星作为其切换的目标卫星。该准则基于对最小化系统的切换请求到达率考虑，延长了切换后呼叫一直被某个卫星服务的时间，从而可获得较低的被迫中断概率。
最多可用信道数准则为：用户选择具有最多可用信道数的卫星为它提供服务。该准则出于对整个系统信道资源利用率考虑，以使卫星系统中每个卫星所承载的业务量趋于均匀分布，避免因某个卫星节点超负荷而失效，从而影响到整个系统性能。应用这个准则时，不管卫星的具置，新呼叫和切换呼叫会经历相同的阻塞率或被迫中断概率，从而可以避免出现某个卫星超载的情况。
最小跳数切换准则则应用于具有星上路由的情况，策略要求用户在任何时候都选择能够为其提供最少跳数路径的卫星。在具体实现过程中，通信双方周期性检测其可见卫星中是否有比当前通信路径的跳数更少的路径，如果存在则进行切换，否则继续使用当前卫星进行通信。当然，如果通信双方的当前卫星出现低于最小仰角（或信噪比）时，也需要进行切换。假定卫星系统使用准静态路由算法，路由表项中带有卫星到卫星的路由跳数，而且其路由信息随着网络拓扑变化由系统自动刷新。
5低轨卫星通信系统用户切换与路由
在切换时，由于服务卫星的改变，对于采用星上交换和星上路由的卫星通信系统，原有路由也需要被重新建立。重建路由有以下几种方案：全路由重建，部分路由重建，重路由结合扩展路由，动态概率优化路由，最小跳数路由。
其中全路由重建卫星切换方案：原有路由完全被新路由代替，该方案得到的新路由仍然是最优化路径，但其处理时延比较大。
部分路由重建卫星切换方案：当切换发生时，原有路由被部分保存，只有变化部分被更新，该方案处理时延比较小，但新生成的路由可能不是最优化路径。
重路由与扩展路由结合：切换后首先进行路由扩展，再进行路由优化。以降低延时，但信令开销增大。
动态概率优化路由：全路由重建节约带宽，但是扩大了信令资源，需要选择合适的优化概率P，在带宽和信令资源之间折中。即并不对所有扩展后的路由进行优化，而是以概率P，对一部分路由进行优化，一部分仍保持原扩展路由。
最小跳数路由策略：用户在任何时候都选择能够为其提供最少跳数路径的卫星。通信双方周期性检测其可见卫星中是否有比当前通信路径的跳数更少的路径，如果存在则进行切换，否则继续使用当前卫星进行通信。该策略能够获得较低的传播延时和较小的切换频率，具有很好的系统性能。
参考文献
[1]陈振国，杨鸿文，郭文彬.卫星通信系统与技术.北京：北京邮电大学出版社，2003
一、通用航空领域应用
通用航空是指除从事公共航空运输（客运或货运）以外的民用航空。通用航空具有机动灵活、快速高效等特点，作业项目覆盖了农、林、牧、渔、工业、建筑、科研、交通、娱乐等多个行业，主要是在3000m以下空域飞行。通用航空的具体内容包罗万象，我们熟知的通用航空有以下几种：航空摄影、医疗救护、气象探测、空中巡查、人工降水等。其他类型包括海洋监测，陆地及海上石油服务，飞机播种，空中施肥等。另外公务机飞机和私人飞机都属于通用航空范畴之内。与地面交通类比，通用航空客比作出租车运营；民航公司可比作公交运输。我国是农业大国，通用飞机的广泛应用是发达国家农业现代化的一个重要方面。西部地区与资源优势由于交通不便而长期得不到发挥，交通已成为制约西部地区经济发展的瓶颈，西部大开发需要通用航空。据民航局预测显示，预计未来5～10年，我国需要各类通用航空飞机10000到12000架，通用航空飞机数量的年均增长率将达到30%，通用航空及其带动的产业将形成一万亿元人民币以上的市场容量。随着中国经济的发展，公务飞行、商用飞行、空中游览、私人驾照培训，正受到越来越多人的青睐，在市场需求的推动下，通用航空服务的领域将出现快速的发展。在有这样巨大发展前景的市场中，卫星通信的应用将是不可或缺的解决通信需求的方案之一，在面对挑战同时，卫星通信只有抓住机遇努力满足市场需求，创新开拓应用服务于这一领域。
二、民用航空使用频率规划
（Ku/Ka/L频段可应用范围）依据《中华人民共和国无线电频率划分规定》，民用航空无线电频率使用和业务主要分为：1）制式无线电台是指为确保航空器的安全，在制造完成时必须安装在其上的无线电设备。2）非制式无线电台是指制式无线电台以外的无线电台。如:机载客舱卫星通信电台。3）航空移动业务是指在航空电台和航空器电台之间,或航空器电台之间的一种移动业务。营救器电台可参与此种业务；应急示位无线电信标电台使用指定的遇险与应急也可参与此种业务。4）航空电台是指用于航空移动业务的陆地电台。在某些情况下，航空电台也设在船舶或海面工作平台上。卫星通信在民用航空应用中又主要划分为驾驶舱（前舱）和客舱（后舱）。驾驶舱（前舱）通信需要高度完整性和快速响应的安全和正常通信，属于卫星航空移动（R）业务，主要分为空中交通服务部门用于空中交通管制、飞行情报与报警的安全相关通信，以及航空器承运人进行的、会影响到空中运输的安全、正常和效率的通信[航空运行管理控制通信（AOC）]。民航局《航空公司运行控制卫星通信实施方案》中推荐使用的卫星通信系统有海事卫星通信系统、铱星系统和Ku卫星系统。客舱(后舱)通信是为航空承运人的私人通信[航空行政通信（ACC）]服务，以及公众通信[航空旅客通信（APC）]。目前在国际上使用的客舱（后舱）通信系统主要有海事卫星通信系统、Ku卫星系统及Ka卫星系统。具体使用频率规划如表1所示。
三、民用航空的卫星通信网络运营系统现状
1.卫星网络与资源目前国际民航驾驶舱（前舱）卫星通信多使用的是L和S频段卫星通信系统，采用卫星移动通信使用的L、S频段。而卫星移动通信系统的建设是一项复杂的系统工程，国内尚无自建的商用卫星移动通信系统投入运行。国内正在使用或准备使用的商用卫星移动通信系统都是由国外运营商提供的服务。国外商用卫星移动通信系统主要包括：海事卫星系统（Inmarsat）、铱星系统（Iridium）、全球星ICO系统（Globalstar）、亚洲蜂窝卫星系统（ACes）和Thuraya等。具体所用卫星移动通信系统具体所用频率范围如表2所示。在客舱（后舱）卫星通信应用方面，中国卫通集团公司目前拥有12颗在轨卫星，可以提供以覆盖中国及周边地区的Ku频段卫星通信服务资源，并计划在2015年，达到拥有15颗以上在轨卫星。在卫星频率资源使用上将形成C、Ku与S、L、Ka频段相结合，固定广播通信卫星与移动广播通信卫星结合，覆盖范围广、用途多样的卫星空间段资源体系。中国卫通现有运营在轨卫星情况如表3所示。考虑到航空运输飞行国际、国内航线的特点，从卫星资源的服务能力来看，尤其是至今我国没有自主可管可控，用机驾驶舱（前舱）卫星通信的L和Ka频段卫星网络系统；即使是Ku频段卫星，目前我国自主运营的卫星服务能力，不论是覆盖范围，还是轨道频率资源，也远远不能适应满足我国航空市场发展卫星通信需求。这既是对我国卫星通信运营服务提出的挑战，更是开拓卫星通信服务业务的机遇和发展应用潜力。
2.用户终端设备由于我国在这方面应用起步晚，再加上用于航空领域的准入门槛制约，目前用于驾驶舱（前舱）卫星通信的L频段终端系统设备，以及用于后舱（客舱）卫星通信的Ku和Ka频段终端系统设备，全部是由国外厂商提供，几乎全面占领我国终端系统设备市场。民航飞机上卫星通信设备的制造门槛很高，除了要遵循现行技术标准，还要得到国际有关机构认可，为了国家信息安全的需要，国内厂商在这一领域还需要努力追赶，有所作为。驾驶舱（前舱）卫星通信的L频段终端系统设备主要有：霍尼韦尔,柯林斯，泰雷斯公司等。后舱（客舱）卫星通信的Ku和Ka频段终端系统设备主要有：Row44，Panasonic，GoGo，Aerosat等。后舱（客舱）卫星通信终端天线系统如图4所示。的通信系统多数是高频和甚高频通信系统，卫星通信的应用多是使用铱星系统，海事卫星，Globalstar,Thuraya,ACeS等卫星系统，以及与这些卫星系统相配的L频段在轨卫星系统的终端设备。驾驶舱（前舱）卫星通信终端设备如图5所示。
3.网络运营和用户业务管控从国家战略安全考虑，在航空运输飞行网络运营和用户业务管控方面，更需要建立可管可控的航空卫星通信网络运营和用户业务管控系统。系统网络运行管理主要是负责管理、监控和维护机载通信全系统，实时对全网系统涉及卫星、地面网络和终端设备等工作状态进行管理、监控，实时对运营网络中业务用户使用情况，进行本地或者远程、监控、维护和计费结算等管理，对网络运营和业务运营数据进行存储、备份管理，对网络运营中出现的包括卫星系统、终端设备和用户使用等问题，进行实时分析排查，及时警示和问题预先发现等必要的日常维护，保障全网络系统运行安全正常。民航卫星通信业务横跨通信信息传输服务和民用航空飞行运输服务，在相关系统设计规范、业务运营管理、设备准入等方面，必须同时满足国家对民航飞行安全，信息通信网络传输安全，信息内容安全和数据存储安全规定要求。民航卫星通信涉及国家信息安全，有必要在网络运营和用户业务管控方面在满足国家相关法规要求前提下，做到完全自主，实现业务运营可管可控。
四、结论
目前民航飞机驾驶舱（前舱）卫星通信使用占95%份额，后舱（客舱）卫星通信应用只占5%份额。但是据预测，随着卫星宽带通信推广应用，在飞行中对涉及飞行安全类似电子飞行数据包等大数据的实时传输要求，以及个人移动终端公众通信服务应用需求的进一步猛增，在使用卫星带宽方面，将出现后舱（客舱）超过驾驶舱（前舱）卫星通信应用的状况。虽然目前无论是卫星网络覆盖还是卫星通信设备，我国都存在着一定差距，但是机遇与挑战永远是并存，我们面对的是一个巨大潜在的亟待开发市场，卫星通信应紧紧跟踪其发展趋势，并抓住这一机遇，拓展卫星通信应用新领域。
作者：柴勇单位：中国卫通集团有限公司
跟踪系统由基本形式均由天线、馈源、接收设备（或计算机）、伺服控制单元等组成。按照天线跟踪目标的方式分类有：①手动跟踪②程序跟踪③自动跟踪
1、手动跟踪
手动跟踪是指根据经验或预知的目标位置数据（如卫星轨道位置）随时间变化的规律，用人工按时调整天线的指向，或者是根据收到信号的大小用人工方式操纵跟踪系统，使其接收最强的信号(用频谱仪或接收机监视)。手动跟踪可以每隔一段时间进行一次。手动跟踪系统由天线、频谱仪（或接收机）、伺服控制器等组成。手动跟踪设备最为简单，可应用于地面站小口径天线对同步卫星的跟踪等指向精度和实时性要求较低的场合。
2、程序跟踪
将卫星的星历数据和天线平台地理坐标和姿态数据一并输入计算机，计算机对这些数据进行处理、运算、比较，得出卫星轨道和天线实际角度在标准时间内的角度差值，然后将此值送入伺服控制器，驱动天线，消除误差角。不断地比较、驱动，使天线一直指向卫星。程序跟踪可以应用在地面或车载小口径天线对卫星的跟踪。由于地球的密度不均匀和其他干扰的影响，星历数据会随着时间有小的变化，一般很难计算出长时间的精确轨道数据。从而进行长时间的跟踪会有积累的误差。
3、自动跟踪
自动跟踪是指根据地球站天线接收到卫星所发的信标信号，通过变频、放大输入跟踪接收机，检测出俯仰和方位误差信号，根据误差信号大小和方向由伺服控制器驱动天线转台系统，使天线自动地对准卫星。这种跟踪方式没有误差积累，可以长时间连续跟踪。由于卫星位置受影响的因素太多，无法长期预测卫星轨道，故目前大、中型地球站主要采用自动跟踪为主，手动跟踪和程序跟踪为辅的方式。按照自动跟踪原理和设备组成，自动跟踪可以具体分为三种体制：步进跟踪、圆锥扫描跟踪和单脉冲跟踪。
3、1步进跟踪
步进跟踪是指天线指向以一定的步进向接收电平增大的方向进行不断调整。步进跟踪是开环方式，跟踪精度较低，跟踪速度较慢。步进跟踪适用于要求跟踪速度较低的系统中，如漂移速度较慢的同步卫星的跟踪。其优点在于实现较为简单。
3、2圆锥扫描跟踪
圆锥扫描跟踪是把馈源绕天线对称轴作圆周运动，或把副面倾斜旋转。这样天线波束呈圆锥状旋转，当天线轴对准卫星时，地球站接收到的信标电平是一恒定值；当天线轴偏离卫星时，接收电平将有一个低频幅度调制。根据调制信号的幅度和相位检测出天线波束的指向误差。这种工作方式的优点也是设备较简单，缺点是馈源永远偏离抛物面的焦点，使天线增益下降。同时需要馈源持续的圆周机械运动，可靠性较差。跟踪时要得到一系列回波脉冲后，才能得到角误差信号，实时性稍差。
3、3单脉冲跟踪
单脉冲跟踪方式由天线馈源输出和信号与差信号，和、差射频信号经射频前端变换处理后送至跟踪接收机，并由跟踪接收机输出两路与天线电轴偏离卫星角度成正比的方位误差信号与俯仰误差信号到伺服控制单元，控制天线运动，完成对卫星的实时跟踪。单脉冲跟踪能从每个接收脉冲中得到完整的角误差信息，这种跟踪方式是一个闭环系统，具有实时性好，跟踪精度高的优点。根据通道数量的不同有单通道、双通道、三通道等三种不同的实现方式。三通道方式中天线接收到的信号，经过和、差网络处理后，产生和信号、方位差信号与俯仰差信号。通过三个通道传送到跟踪接收机进行跟踪处理。双通道方式是方位差信号与俯仰差信号正交相加后合成一个差信道，或者是采用高次模方式产生差信号，与和信道一起构成双信道。单通道方式是在双通道的基础上对差信号进行调制，调制后的差信号与和信号合路形成一个通道。
二、各种方式的比较与应用
在实际应用中，它构成由航天控制中心、测控站和专用通信网为主要内容的．对在轨航天器进行跟踪、测量、控制的综合专用技术网络，包括跟踪、遥测、遥控、实时计算、数据处理、监控显示和通信系统等。其功能是：对航天器进行跟踪测量，获取其运动参数和内部的各种物理、工程、宇航员生理以及侦察参数，监视其飞行和内部工作状态，为指挥、控制提供信息；对导弹和运载火箭实施控制，确保试验安全：对卫星实施控制，支持其正常运行；通过对实测数据的处理、分析，为评价航天器的技术性能和改进设计提供依据。
1、卫星地球站同步卫星的跟踪
在理想的条件下同步卫星的相当于地面的位置是固定的。但由于摄动的原因，卫星轨道存在漂移。为了能实时跟踪卫星的漂移，卫星地球站必须要使用跟踪系统。根据安装位置不同，地球站分为固定站、车载站、船载站和机载站，可以使用单脉冲（或圆锥扫描）跟踪和程序跟踪或同时使用。
为了使构建的卫星通信业务基本框架符合企业运营流程管理逻辑，支撑卫星网络规划建设，提供面向客户的运营服务和保障，卫星通信业务基本框架采用自顶向下的方法，对卫星通信服务进行模块划分、描述和定义，力争构建起一个涵盖卫星通信业务建设、运营、管理完整业务链、全面系统的基本框架。
1.1基本框架的模块设计思路
对于卫星通信企业来说，卫星通信业务是其最根本的核心产品，卫星通信企业是通过向客户销售卫星通信业务产品，以实现满足客户需求、增加客户价值和公司盈利发展。因此，我们首先选取卫星通信业务为切入点，希望采用价值链分析方法对卫星通信业务产品的全生命周期进行细化分解，力争能够理清、认识、理解各组成环节要素及其相互关系，为基础框架的设计奠定基础。如图1所示，在一个卫星通信业务的全生命周期中，主要包括了前期客户需求调查研究、业务规划、产品设计、能力建设，中期的市场营销、业务开通、服务保障、运行维护，以及后期的业务产品退出或转型升级等各环节要素；另外在其各个环节实施过程中还需要企业人力、财务、质量管理、知识管理、品牌建设等运作管理环节进行基础支撑保障。从图1可以看出，卫星通信业务的全生命周期基本上分为两个阶段，第一阶段为前期卫星通信业务规划和能力建设，其主要完成了由战略和业务目标驱动，进行基础设施建设和形成业务产品或服务能力；第二阶段为中后期的卫星通信业务的运营和服务，主要承担了对业务产品进行运营管理并形成服务能力和产生收益。两个阶段之间相互关联、协同发展。业务规划与能力建设工作是运营与服务工作的前提和条件。只有设计出满足市场需求的业务产品，并能够及时具备能力并推出市场，才能够向客户提供满意的服务和可靠地运营保障；另一方面，运营与服务工作是业务规划和能力建设的实现和发展。业务规划和能力建设工作完成之后，必须通过运营和服务来实现产品销售和客户价值增加，在给客户提供服务的过程中不断发现和挖掘客户需求，并能够及时反馈给业务规划与能力建设进行业务产品的改进、提升和开发，从而形成最令用户满意、最具竞争力的优质服务产品。与此同时，两个阶段的各个环节都需要企业管理来进行支撑和保障。对于运营服务型企业来说，其更加关注运营与服务，所有业务规划与建设以及企业管理工作，都是企业为了通过运营服务产生价值、满足客户需求所需不同层面的服务保障工作。因此，为了在基础框架中突出强调卫星通信业务的规划建设和运营服务支撑的两个关键环节，同时体现出企业管理的基础支撑和保障作用，我们从总体上将卫星通信业务基本框架分为三大模块，即，战略与基础设施模块、运营与服务模块和企业管理模块，如图2所示。
1.2基本框架的层次设计思路
客户的卫星通信业务需求分类多种多样，我们可从市场、产品、资源和组织四个关键因素进行分析研究。客户购买的是卫星通信业务产品，而卫星通信企业的核心基础设施所能支撑的仅是企业向客户提品所需要的资源能力，要想将资源能力转化为客户需求实现，还需要通过卫星通信业务产品进行有效衔接。对于卫星通信企业而言就是对各种卫星通信资源和服务能力进行规划、设计和组装，形成了可以独立计价和运维支撑的业务产品。此外，客户所需业务产品多样，卫星通信服务商还需要结合供应商或者合作伙伴的基础设施资源进行有效组合使用，以发挥核心资源的最大效能和满足客户需求实现。因此，客户需求的实现主要由卫星通信企业的市场、业务、资源和供应商等关键因素协同完成。另外一方面，在基本框架的设计中，我们希望构建起能够面向客户的端到端运营服务支撑体系，即以客户需求为引导，业务实现为手段，资源、供应商和组织管理流程为保障的运营服务体系。主要经过市场需求的挖掘、提炼与转达，业务的开发、集成与实施，调动内外部资源，最终实现业务并反馈给用户的过程，如图3所示。该过程中，输入端是市场，输出端也是市场，形成的是一个从市场到市场的端到端的闭环，从而最终实现为客户提供最为优质和满意的服务。综上所述，为了表明客户需求实现过程中四个关键要素及其之间的相互支撑关系，并强调打造端到端的高效运营服务体系，我们在三大模块基础上，又将卫星通信业务基本框架划分为四个层次，包括市场层、业务层、资源层和供应链层，如图4所示。如图4的层次设计，将市场层放在最高层客户紧邻的第一位，突出强调企业是从客户需求出发，以客户需求为根本依据的理念；逐级向下的各层分别为业务层、资源层和供应链层，充分体现了客户需求实现是通过具体业务来实现，业务产品需要资源提供支撑，最底层的供应商和合作伙伴为企业提供除核心资源以外所需配套资源的各要素协同关系。这种层次设计充分体现出卫星通信企业的以客户为中心为市场服务的运营理念。
2基本框架各模块的设计
根据前述基本框架结构设计思路，我们对卫星通信业务基本框架各模块进行进一步设计和定义，各模块功能描述如下。战略与基础设施模块设计战略与基础设施模块主要负责指导和支撑运营服务。包括市场战略、资源战略的制定、基础设施规划、基础设施的构筑、产品和服务的开发和管理以及供应链/价值链的开发和管理。其中，基础设施不仅包括空间卫星资源的规划、建造、测控、运营和退役的全生命周期管理，还包括支撑产品运营服务的其他硬资源和软资源，如地面测控系统、客户关系管理、知识共享库，等等。运营与服务模块设计运营与服务模块主要负责客户需求实现和服务保障。包括日常的服务提供、运营支撑准备、质量保障以及销售管理和供应商/合作伙伴关系管理等，其包含所有由客户驱动的直接面向客户的运行和管理工作。组织管理模块设计组织管理模块为完成战略与基础设施模块和运营与服务模块所需进行的公司内部机构组建，包括了任何商业运行所必须的基本的企业或商务支持。
3基本框架各层次的设计
3.1市场层设计
市场层主要包括客户需求挖掘、分析、客户细分、销售和渠道管理、市场营销管理、服务产品和定价管理，以及客户关系管理、问题处理、服务等级协议管理和计费等。在战略与基础设施模块内，市场层提供对企业核心业务产品的规划开发管理，包括制定战略、开发新产品服务、管理现有资源、实施市场及战略等所需职能。在运营与服务模块内，客户关系管理集中考虑客户需求的基础情况和管理。
3.2业务层设计
业务层包括业务的设计开发、业务配置、业务问题管理、质量分析以及业务使用量的计费等。在战略与基础设施模块中的服务开发与管理就是为运营与服务模块提供所需产品或服务能力的规划、开发和建设，它包括服务战略制定、服务的性能管理和评估、确保未来服务需求能力等所必须的功能。在运营与服务模块中业务运行管理聚焦于对客户服务的提供，包括客户需求分析、服务方案设计、和服务保障等客户服务所需的功能性需要。本层的焦点是服务提供和管理，面向客户提供个性化服务。
3.3资源层设计
资源层主要包括基础设施的规划设计、建设和管理，是为支持卫星通信运营服务所需的卫星资源、地面基础设施和软资源等的规划、开发和交付，主要包括卫星资源、卫星测控站、业务监测站、运营服务网络平台、IT系统、知识共享库等，以及新技术的引入与现有资源技术的互相作用、现有资源性能管理和评估，确保满足未来服务需求的能力等所必须的功能。资源管理和运行主要负责卫星资源管控（卫星性能监视、分析和控制）和其他地面基础设资源的运维管理等所有功能性责任，确保各类基础设施资源平稳运转，能够为客户提供所需的端到端服务能力，并直接或间接地响应服务、客户和员工的需求。同时也包括对资源的功能集成、关联和实时数据统计，以便进行信息综合管理和采取提质增效措施。
3.4供应链层设计
供应链层主要包括处理与卫星建造商、设备提供商、集成商和工程服务商等合作伙伴的交互，它既包括基础设施的供应链管理，也包括与供应商和合作伙伴之间关于日常运营的接口管理。
4基本框架的整体设计
综合上述分析，卫星通信业务基本框架模型一方面突出卫星服务商的基础设施规划建设和运营服务支撑的核心重要性，另一方面强调面向客户、聚焦前端提供端到端的服务交付能力，从而我们可以得出卫星通信业务基本框架的整体结构设计，如图5所示。如图5所示，箭头以上半部分代表从卫星通信业务的全生命周期管理和客户需求实现两个维度进行的三个模块、四个层次结构设计思路；箭头的下半部分表示抽象化、可视化的卫星通信业务基本框架结构设计。该基本框架从顶层将卫星通信业务服务商划分为战略与基础设施、运营与服务和组织管理三大模块，并在框架布局上体现出面向客户的服务中战略与基础设施是前提先导，运营与服务是关键实施，组织管理是全过程支撑的运营特点；该框架自上而下的四个层次架构设计，充分体现出卫星通信企业是以客户需求为引导，以业务实现为手段，以资源和供应商为保障的层次递进关系，各层次环环相扣，紧密链接。这种以客户为中心，面向市场的层次设计，确保企业在享用客户需求时更迅速、策略更灵活，大大提供客户满意度，同时能够更优化企业内外部软硬资源的工作效能，以最高效的方式为客户提供最适当的信息服务，真正做到让大市场来主导企业的流程架构。
5结束语
1卫星通信应用软件无线电技术的设想与展望
卫星通信技术则是由使用围绕地球的同步/非同步的通信卫星来做一个中间站进行一种远距离通信的实现方式。它本质上是由微波通信以及航天技术之上发展新颖的无线通信的技术，而卫星通信技术自身采用的无线电频率为微波频段。从而产生的卫星通信技术，它的主要特点就是传输的距离远，且频率高。也因为卫星通信频带宽，且频率高，变化范围大的重要优点，卫星通信技术在我国的军事建设和经济发展等方面都具有深远的意义。
我国的现今卫星通信技术的发展在扩展新的频段，加强先可用的频段的利用率以及现在公用干线的通信网都应该一步步转向跟随宽带化的发展趋势，能够准确地利用卫星通信技术来建立我国的卫星宽带业务以及数字化通信网络。所以对于卫星通信网技术而言应该逐渐的走向小型化的、智能化的未来方向。从目前我国的计算机科技的水平来看，假设把设备功能全部换由软件来进行操作实现，那么由于软件的特点也就是需要按照一条条的指令来运行，就算我们采用多处理器的方式来进行协助共同运算，也没有办法真正保障高频率情况下的处理能够及时有效，也使得软件无线电技术在卫星通信领域中的使用范围明显受到限制。基于以上原因，以下设计想法是为了能够让软件无线电技术能真正应用在卫星通信方面。
首先我们所有的设备都需要经过模块化处理，各个模块分开保证控制功能，以及各个模块之间的高速数据的交换问题。而信道设备以及接口设备的内部结构信道设备包括调制解调器、信道的编译码器和置乱器等，在总的CPU的控制之下，信道设备的具体参数值可以做到由软件来进行定义处理。而将无线射频的设备、信道设备和接口设计在卫星通信技术中也是十分关键的存在。再来考虑到了卫星通信技术有着多址方式，业务类型广以及其频率高且变化区域广等各种优点，在信道设备和接口设备的设计选用模块化的设计构思。各个模块应该能够各自拥有能定义自身功能的各个软件接口，而选用的软件接口更应保证标准化以方便各个不同供应商的生产。然后在各个模块的具体设计上面，也要根据具体运算量大小，选择不同的软件接口功能。再来根据具体的各类应用环境，更加灵活地修改和使用数据帧结构，并且保证以软件协同硬件两相结合的方式实现。最后就是设备功能和系统功能的定义要靠网络管理系统来最终实现。
伴随着因特网大面积普及及现在移动网络的迅猛发展，卫星通信技术绝对会在未来迎来更进一步的发展机会。现在我国逐渐采用自主研发的通信卫星为主体，来建立完善的卫星通信系统。软件无线电技术作为一个可利用在卫星通信方面的技术来说，也一定会伴随卫星通信的脚步，成为加速我国科技发展的重要技术。
2结语
通过以上的详细分析以及深入探讨，我们可以清楚的得知，在我们现今的软件无线电技术之上，对软件无线电技术在卫星通信领域内的应用的设想已经不仅仅是一种可能，而是一种具有可操作性和实现性的想法。而对于未来的软件无线电技术在卫星通信及其他方面广泛使用来说，只要能有更多想法与结构概念，这种大范围应用也指日可待。
作者：胡志明单位：新疆公安厅特侦队
在太空深处，有6000多颗卫星正在忙忙碌碌地传送着各种信息数据，卫星已成为全球文化传播的重要渠道之一。在新闻出版数字化转型的重要时期，卫星在出版领域的应用，催生了一个新型业态——卫星数字发行。
卫星数字发行是利用卫星网络向用户提供数字化出版物的一种新型传播方式，将通过国家审核的合法出版物，包括：音像、图书、杂志、报刊、软件、游戏等实用信息，经过数字化加工转换，利用严格的版权保护系统，经过加密处理后从唯一通道上传到卫星，通过优质安全的卫星信号，快速储存到全国任何地域的用户终端上，用户经过认证解密后有选择地进行阅读、观看。
卫星数字发行这种新型传播方式具有独特优 势：卫星覆盖范围广不受地域环境限制，快速将文化产品传播到全国任何角落，用户使用小型天线直接接收卫星传输的数字出版物，无运输流通等环节，大大提升了发行速度，卫星具备高速传输能力，无论用户数量多么庞大，每一用户将同时以同一速度接收信息；卫星数字发行节省了包装、物流、损耗、存货、库房、渠道等发行成本，通过全国性的统一平台实现集约经营、绿色环保；卫星数字发行上传通道唯一，网络严格管理控制，数据双重加密，确保传输内容健康、安全、合法。
卫星数字发行在新闻出版领域的应用，为新闻出版的文化拓展了新的传播渠道，将加快文化信息的资源共享、提升先进文化的传播力，丰富人民群众的文化生活，有力促进我国文化产品的繁荣发展。
人造卫星缩小了我们巨大而又迅速变化的世界。随着科技和文化的发展进步，卫星的应用将更加广泛，并且渗透到人类社会生活的各个方面。通过庞大的卫星网络构建传输快捷、覆盖广泛的出版物传播体系，有效提升农村文化普及、教育资源共享以及行业文化传播力。人造卫星推进信息全球化时代的进展，通过卫星的制高点优势快速建立区域性、全国性乃至国际化的卫星出版物传播平台，让世界各地都可以更便捷地了解和学习中国文化，让中国对外文化的交流与传播更具针对性和时效性，让中国形象走向世界、影响世界。
中国即将发射的移动通信多媒体卫星简称L波段卫星，有了它，无论通过平板电脑、手持阅读器等任何终端设备，在汽车、轮船还是在其他移动载体上，我们都能随时随地接收卫星提供的各种文化信息。
未来，卫星数字发行将融合诸多功能和应用，最终实现全媒体、全终端、智能化的数字出版物传播网络。
关键词：卫星通信技术；发展；应用；
中途分类号：TN927.2 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-04-00173-01
一、卫星通信技术的概述
卫星通信简单地说就是地球上的无线电通信站利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信体统包括两部分，分别是卫星以及地球站。使用卫星通信的特点就是通讯的范围较大，只要是卫星发射的电波覆盖的地方就可以进行任意两点的通信；还有就是可靠性较高，不容易受到陆地灾害的影响；电路开通迅速，只要设置一个地面接收装置就可以进行卫星通信；以及卫星通信的电路设置灵活，可以随时的分散过于集中的信息等等。目前，卫星通信系统中主要有移动业务的卫星系统、固定业务的卫星系统以及广播业务的通信系统，它们的组成是不完全相同的。固定卫星又称静止地球轨道卫星，轨道高度大约在36000km，呈圆形分布，只需要三颗就可以达到覆盖全球的效果，且这三颗相隔的角度在120度，在这一种卫星系统中发展最好的就是intelsat 1-1X代卫星，该卫星已经发展到了第九代，在全球覆盖性能上表现得最突出；移动卫星通信它既有全球性也有地域性的，在全球性中采用的是中、低轨道，区域性的采用的是静止轨道通信。
二、卫星通信技术的发展
（一）通信技术的发展。人类是一个群居性的物种，所以，人类之间存在着一定的联系，这样就需要采取一定的措施进行通信，人类的通信历史是悠久的。在远古的时候，人们可以通过一些简单的壁画或者语言等方式进行信息的交换。然后当人类文明发展到一定阶段后，人们开始利用烽火、飞鸽、驿马邮递、语言、竹简、书纸等进行简单地通讯，这些通讯一般都是通过视觉和听觉来传给人们的。直到19世纪中期的时候，人们发现了电磁理论，人们的通讯开始发生了重大的改变，实现了利用金属导线就可以进行远距离的传输信息，甚至于到后来利用电磁波进行无线通讯。人们首先发明了电报机、电话机等，但是随着科学技术的进步，以及在这些通讯中遇到的问题就又发展出了卫星通讯技术。
（二）卫星通信技术在国外的发展。在最近的十几年间，由于经济以及科学技术的快速发展，国外的卫星通信技术无论是在军事领域还是在商业上都有了很大的进步，大量的新型的质量较高的、寿命较长的以及功率更大的卫星不断升空。目前世界上比较先进的卫星通信技术仍然被洛马、波音、休斯等欧美实力雄厚的卫星制造商所掌握。目前在通信卫星领域中最发达的还属美国，它的卫星发展计划已经经过了长时间的发展，已经在商业以及军事上都有了一些列的卫星产品，目前其通信卫星计划主要有美国国防部的转型卫星通信系统计划，先进极高频的卫星计划等等。欧洲的国家也为了积极的提高自己在卫星通信领域中的分量，不断的公布新的卫星通讯计划，欧空局计划要不断地提高大功率卫星的占有率，这标志着欧洲通信卫星向着大功率方向不断发展。
（三）国内卫星通信技术的发展。近年来，随着我国改革开放不断深入，经济与科技快速的发展，现代的小卫星技术取得了长足的发展，这就对卫星技术有了进一步更高的要求，国内的一些科技公司以及一些大中院校都加入到了对卫星技术研究的行列，并且取得了明显的成果，例如，编队卫星的跟踪切换技术以及激光终端机等等都已经得到了很好的解决，但是还有很多方面还是与国外发达国家有很大的差距。
三、卫星通信技术的应用
（一）卫星通信技术在广播电视领域中的应用。我国是一个人口众多的国家，由于人口的基数较大，这就导致我国电视机拥有量达到3.5亿台，并且我国还有数千家各种各样的电视媒体机构，有线电视的用户量也已经达到9000万户。我国的电视节目虽然数量众多，但是规模偏小，是处于发展的前期，潜力巨大。我国各类电视数目虽然较多，但是供于村村通的节目也就44套，而且我国单收设备也就才百万多台，和美国相比，虽然他们人口基数只有两亿但是人家的有线电视用户量已经达到了6000万户，卫星电视直播的用户也有近2000万。虽然我国现在处于发展阶段，和一些发达国家相比有很大的差距，但是随着我国发展的不断深入，我国一定也会达到、甚至超过这样的水平，所以我国卫星通信技术在电视广播领域中的应用的前景是巨大的。目前，我国政府以及一些电视领域中的专家普遍表示我国发展卫星电视直播的业务已经成熟，我国已经获得了发展DBs的轨位和频道，而且我国在发展村村通的时候又有了一定的卫星广播的经验，并且得到了广大人民的支持，现在我国自行研制的RD已经进入市场。在不久的将来我国将通过卫星传输和广播的电视会进一步的覆盖更多的人，数百套的电视节目可以任由普通民众来选择。
（二）卫星通信技术在计算机网络领域中的应用。卫星通讯技术在计算机网络中的应用主要就是提供宽带网络。而提供网络宽带属于卫星固定通信业务。目前国际上卫星宽带业务发展主要体现在两个方面，第一就是在原有的VSAT技术的基础上研发新的产品并利用现有的频段卫星资源，快速的建立起宽带连接，以满足用户的需求，这一种是在和地面宽带业务的竞争中来获得自己的生存空间；而另外一种是积极的发展高频段的新型卫星宽带通信系统，来适应新业务的要求，这一种是和地面相辅相成的。我国目前的状况，就是首先要积极的发展卫星宽带通信业务，国内的电信经营商应该根据不同客户的需求提供不同的业务；其次就是跟踪国外再见的新型的卫星宽带通信系统；最后建立起自己的卫星宽带通信系统。
四、结语：
综上所述，随着时代的发展，经济与科学技术得到了长足的发展，人们为了享受更加舒适的环境，对通信领域提出了更高的要求，原有的通信慢慢的不能满足人们的要求，而新出现的卫星通信技术由于具有良好的特性得到了人们的亲睐，世界各国都在积极的发展卫星通信技术。本文就主要的讲述了卫星通信技术的发展以及在一些领域中的应用，希望能够推动卫星通信技术知识的普及，为卫星通信发展奠定知识基础。
参考文献：
【关键词】卫星导航；干扰技术；抗干扰技术
卫星导航在社会生活和军事领域当中起到了越来越多的作用，从日常的定位，到军用的精确制导，都离不开卫星导航。然而，在实际应用当中，由于种种原因，卫星系统会受到干扰，影响了使用国和用户的。因此，如何提高卫星系统的抗干扰的技术是当前各国研究者重点的研究课题[1]。本文介绍了干扰的类型和工具原理，抗干扰技术的分类和发展动向，为我国的卫星导航抗干扰技术的发展提供借鉴。
1.干扰的类型
对卫星的导航一般主要分为干扰型和压制型两种，由于卫星导航也是电子系统的一个集成，因此，一般的电子干扰技术也能用在对卫星的干扰上。
1.1 压制式干扰
压制式的干扰就是利用特殊的发射装置对卫星发射电磁信号，让卫星不能正常的接受和发射信号，也无法进行导航。这种干扰方式的特点是技术难度低，使用相对简单，功率大的。但这种干扰方式也会使本方的导航通讯出现不畅，因此，使用范围比较受限制[2]。
1.2 干扰型干扰
与压制式干扰不同，干扰型干扰向卫星发射假的信号，造成卫星的导航信息不准确，或者发出错误的信号，起不到应有的导航作用。这种干扰方式的特点是技术难度比较高，需要知道所要干扰的卫星系统的具体工作参数，虽然效果要比压制式干扰好，且不影响本方正常的通讯，但是掌握难度非常的高。
2.抗干扰技术的发展
所谓的抗干扰就是利用特定的手段对卫星的信息接收，传送方式和功率等进行处理，使卫星能够分辨有用和无用信号，正确的接收所需要的信号。在卫星抗干扰技术中主要有以下几种。
2.1 伪卫星法
伪卫星法就是在地面设定发射装置，或者发射无人驾驶飞行器，或者小卫星来模拟虚拟的卫星来发射信号。通过这种方式，使得干扰方不易分清哪颗是真正的导航卫星，提高干扰的成本和难度，这种方式通常运用在军事领域，尤其是战争时期。
2.2 天线抗干扰技术
天线抗干扰技术是卫星通信中常用的抗干扰措施，具体有多波束天线、自适应调零天线和智能天线技术几种。
多波束天线就是改变波束的方向和范围，根据需要调整波束来提搞干扰能力的。反射式MBA、透射式MBA和直接辐射相控阵MBA是常用的三种方式。自适应调零天线则是根据需要对天线的阵元进行对应的加权处理，在面对干扰源方向调零，从而降低受干扰的程度。智能天线是安装在卫星信号接收的新型天线，这种天线阵可以产生多个子波束，按照设定指向工作区，从而使系统达到最佳的工作状态。
2.3 扩展频谱抗干扰技术
因为扩展频谱技术在无线电应用上能够明显的对抗干扰，再加卫星的干扰源不固定，因此，这种技术是非常重要的。扩展频谱抗干扰技术有直接序列扩频和跳频抗干扰，还有两种技术的组合体[3]。
直接序列扩频将卫星接收的信号变成了窄带信号，而干扰信号却同时变成了宽带信号，通过这种方式将干扰源的能量进行过滤，这样信噪比得到了提高，抗干扰能力也得到了提高。直接序列扩频的优点是技术成熟，无论是理论还是实验应用都早，并在实际应用得到了广泛的认可。
跳频是在预先设定的频率中进行随机的跳动选择，时间和频率都不固定，信号的传输不容易被掌握，因此，不易受到干扰。以美国为例，在新发射的军用卫星上其跳频的达到了4000跳/S，抗干扰能力极强。我国现在也对此展开了大量的研究，但是在高频跳频仍然处于理论研究程度。
而这两种技术的混合则是直接序列扩频的技术上，新增加了跳频的功能。这也是现在的一种技术趋势，美国的Milstar和FLSTACOM就采用了这两种技术的混合体制。
2.4 编码调制技术
前向纠错可以用来在卫星系统的差错控制上，采用的编码有vitebi译码、自正交卷积码门限译码、BCH码、R―S码等几种。当卫星受到干扰时，级联编码技术是优先的选择，这种编码由两种简单的编码方式组合而成，比普通的单一编码获得明显的编码收益。近几年的数字技术的发展，这种编码方式得到了越来越多的应用和研究[4]。
PSK技术，连续相位调制（CPM）方式和格状编码调制技术（3X2M）也都非常适用于卫星的抗干扰技术。选择恰当的编码方式不但可以提高卫星系统的性能，还可以明显的提高抗干扰的容限。例如，最近流行的8PSK与TCM结合的编码方式，就比相干解调QPS有着5db误码性能的提高。
2.5 限幅技术
在现有的卫星抗干扰技术上，限幅技术是运用的最为普遍的一种。无论是美国的GPS，还是俄罗斯的GLONASS都不同程度上采用了限幅技术。这种技术的机理是防止卫星发射器的出现饱和，而导致无法发射信号的情况出现。
限幅技术又可分为硬限幅和软限幅两种。硬限幅采用增大信号来压缩较小的信号源，线性为非线性，工作的压缩比率与所受的干扰类型等相关，当遭遇到连续的干扰式，压缩比会明显增大。与硬限幅不同，软限幅工作区域却有两个，分别是线性区和限幅区，而且比硬限幅有4db的性能提高[5]。
2.6 光通信
光通信是现在卫星导航信号传统的一个热点，与电磁传送不同，光传递不易受干扰，容量可以达到1G/t。现在世界各国都大力研究光通信技术，其中以美国发展最快，而且已经应用在卫星导航技术，尤其是在抗干扰性能上表现突出。
3.总结
卫星的抗干扰技术是未来卫星技术发展的一个重要课题，要从现在有的抗干扰技术出发，以高性能且低成本为目标。同时，将现有的抗干扰技术有机的结合起来，形成具有综合性的抗干扰能力。使卫星系统保证高效的性能，又有灵活的组网能力，还能有效的应对各种现有和将来可能出现的干扰技术。
未来的抗干扰主要集中在智能天线技术，自适应的扩频技术，为卫星通信找到最合适的信号调制方式，研究适用性强但技术含量高的算法和复合的干扰体制。
参考文献
[1]胡.基于混合扩频的导航卫星抗干扰技术[J].电子设计工程，2012，20（6）：79-82.
[2]黄爱军.卫星通信抗干扰设计考虑及性能分析[J].电讯技术，2012，52（3）：259-263.
[3]王志军，白旭平，刘琼俐等.卫星通信系统中的抗干扰技术研究[J].通信技术，2012，45（7）：10-13.
[4]黄晓飞，徐池.卫星通信干扰样式研究[J].航天电子对抗，2012，27（6）：17-19.
关键词 卫星系统；干扰监测技术；关键技术
中图分类号：TN972 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0017-01
卫星导航系统主要用于全球区域内的空中及地面目标定位和授时。在卫星导航系统广泛应用的同时，大量复杂电磁干扰环境也在不断影响系统设备工作。复杂电磁环境很可能会造成大量谐波信号及交调信号侵入到卫星接收频段内，在部分范围内很容易超出系统干扰容限，严重时便会导致系统接收设备工作异常。提高卫星系统抗干扰性能成为目前卫星系统建设发展的重要内容。因此，加强有关卫星系统干扰监测技术的分析，对于改善系统工作质量具有重要的现实意义。
1 卫星系统干扰监测方法
依据卫星链路特征及干扰信号特点，在卫星干扰监测中可采用多种方法相结合的方式来改善系统干扰监测水平。具体方法如下。
1）AGC电平监测。地面测控站可利用测控系统的遥测解调数据获取卫星转发器接收信号中的AGC电平信号。相关的AGC信号电平会根据跟踪接收有用信号的功率增加量而不断升高，当AGC信号电平过高时，其误码率也会增大，原因可能是同频干扰信号的影响。应答机出现错锁时跟踪的为干扰信号。不相关的AGC信号电平会根据输入信号功率的增加量而不断升高，在输入信号功率接近正常接收门限值时，接收机的正常锁定动作不能完成，则表明接收机遭受异常干扰。
2）误码率监测。不同干扰的最终效果是影响信号的实际接收质量，所以利用误码率可有效、直接改善干扰大小及有无的判断效果。对于某一调制系统来说，设备自身出现的解调损失可实现进行测定，通常的信号噪声导致的接收信号信噪比恶化量也可以进行估计，因此利用实际接收信号的误码率便可分析计算系统的外部干扰[1]。
由于误码率具有反应灵敏、测量方便、定义准确、诊断门限清晰等特点，将其作为基本监测参数非常有利。若误码率偏高则表示信道部分受到干扰，若误码率在正常值范围以内则表示信号基本未受到任何干扰。
3）载噪比监测。地面测控站还可利用测控系统中的遥测解调数据获取卫星转发器接收信号的载噪比状况。若载噪比偏高，但在系统正常工作的门限区域内，同时接受误码率也较高，则可基本推断系统受到外来同频信号干扰；若载噪比小于系统设定接收载噪比值，则可基本推断系统受到宽带噪声干扰。
4）螺流监测。地面监控站能够利用遥测解调数据获取卫星转发器行波管的螺流值。当上行信号的输入功率升高到一定值时卫星接收器的螺流值也会出现饱和，所以通过分析处理螺流值，便可对系统受到的干扰进行初步推断。当螺流超过安全工作范围内时表明系统受到干扰；当螺流在安全工作范围以内时则表明系统未受到任何干扰。[2]
2 卫星系统干扰监测关键技术
1）干扰识别技术。根据卫星导航接收机的实际数据分析，可以发现空间爱你环境中存在着各类复杂形势的干扰，且并非只有稳定的脉冲、宽带及窄带等类型。①干扰识别的原理：为保证系统能够有效应对多变复杂的干扰，保证卫星系统在干扰条件中的工作稳定性，应依据对空间无线电信号的长期监测数据，利用干扰样本综合分析干扰信号特征，形成干扰数据库和干扰频谱模板，然后在识别干扰信号调制方式的过程中将实际干扰特征与数据库指标特征进行比较，以此提高干扰识别的效率及应对干扰反应的灵活性。②干扰线号自动调制识别通常采用统计模式识别和决策论两种方法，统计模式方法主要以模式识别作为理论基础，而决策论方法主要以假设检验作为理论基础。③干扰信号特征识别主要是指对信号调制方式的判断，调制识别是指判断干扰信号调制种类的方式，常使用的调制判别方法有：星座图聚类分析调制识别方法；利用支持向量基的数字调制识别方法；神经网络BP法；利用小波分解的调制识别方法；利用高阶累积量的调制识别方法等。当前这些算法通常在通信信号调制方式识别中应用，对于卫星导航信号干扰识别还不太广泛，在实际研究中应注意算法与卫星系统信号特征的
结合。
2）干扰检测技术。作为干扰监测的基础工作，干扰检测是开展系统防干扰的重要依据。信号检测的方法主要油循环平稳特征检测法、匹配滤波器检测法与能量检测法，当前应用于干扰检测的方法主要有高阶统计量分析法、能量检测法、数字信号处理方法、循环平稳分析法、极化分析法及时频分析法等。
3）高质量数字接收机技术。接收机是干扰检测系统的关键，接收机的性能质量直接关系着卫星系统的整体质量。干扰监测系统需要接收视场导航各频段内的多种不同信号，且要估计分析信号空域、频域参数。通常地面接收到的卫星信号功率在-140dBm左右，而干信比一般在-30～-120dB，相应的干扰功率一般在-110～-20dBm的范围内，这就要求干扰监测接收机具备两方面的性能：一是动态范围要大，以便能够对较大功率干扰信号进行监测；二是灵敏度较高，从而利于对较弱干扰信号实时有效监测[3]。
在天线阵测向系统内部，各振源都与其信号通道一一对应，然而不同通道间却包含差别较大的特性，在实际分析中应采取校正措施才能获取较高的一致性。
4）干扰源定位技术。在对干扰实施监测、测向的同时，利用多台干扰监测接收机组网技术，完成对空间电磁环境的监测与干扰源的定位，进而实现控制周围电磁环境、检查及排除干扰源的功能。无线电定位通常包括有源定位与无源定位两种，对于导航频段干扰源的定位是无线电无源定位的一种。依据测向站的使用数量，无源定位一般又分为多站定位与单站定位，无线电干扰源定位通常使用多站定位方式，其往往通过三台以上的接收机组网，来降低定位模糊度对定位精度的干扰。采用的定位方法主要有FDOA、AOA、TDOA等，使用中将多种方法结合可有效提高定位精度。
3 结束语
干扰监测的质量将直接关系着卫星系统的运行安全性与可靠性，因此，相关技术与研究人员应加强有关卫星系统干扰监测技术的研究，总结干扰监测技术方法及具体实施要点，以逐步改善卫星系统干扰监测水平。
参考文献
[1]王平.浅谈卫星通信系统干扰监测和处理[J].数字通信世界，2011，13（14）：74-75.
【关键词】基带；转发器；频率；卫星接收机
卫星电视信号是通过广播卫星进行接收和传输的电视信号。本文按照卫星电视信号传输的顺序，即从卫星电视信号的上行发射、星载转发、下行接收以及下行接收室外部分的调试这四个方面展开讨论。
1.卫星电视信号的上行发射
卫星电视信号的上行发射是靠上行发射系统来完成的。上行发射系统的主要设备是上行发射台，上行发射台可以是一座或多座，其中主发射台是卫星广播系统的发射中心，它除了负责向星载转发器发送中央电视台的节目以及全国范围的节目外，同时它还具有遥测、遥控和跟踪功能，可以直接监控卫星的姿态、轨道位置和各种工作状态。
2.卫星电视信号的星载转发
卫星电视信号的星载转发是通过卫星上的星载转发器来实现的，星载转发器是卫星的有效载荷，它接收、放大和发射输入信号，使上行发射台的广播电视信号，通过卫星远距离中继后定向送到地面时具有足够的强度。为了避免转发器的发射信号干扰自身接收信道，其接收频率与发射频率必须错开。主要的有如下两种：其一是非再生式转发器；其二是再生式转发器。
3.卫星电视信号的下行接收
卫星电视信号的接收，则是通过一系列卫星电视接收设备和器件去完成接收和处理卫星电视信号，并将卫星电视信号高质量地传输到用户。卫星电视信号的接收可分为两个部分：即室外部分与室内部分。室外部分主要是指卫星接收天线、馈源、极化器和高频头等；室内部分则主要是指功分器和卫星接收机等。
3.1 卫星电视接收的室外部分
卫星电视接收的室外部分主要包括卫星接收天线、馈源、极化变换器和高频头。
卫星广播电视系统的天线，是实现以自由空间为传播媒介的接收电磁波能量的设备。
馈源是高增益聚焦天线的初级辐射器。它的作用是把抛物面天线聚焦在焦点上的电磁波能量以最低的损耗传输到低噪声放大器。
极化器主要由矩形波导和探针（或金属耦合环）组成，起极化变换的作用。但由于卫星转发器发射下来的电磁波的极化方式，受地面接收站的地理位置、空中卫星姿态和地磁等因素的影响，有时会稍微偏离原极化方向。因此在安装和调整时要注意这一点，以求达到极化最佳匹配的目的。
高频头又称为低噪声下变频器，常用LNB表示，它能同时对卫星电视在某个频段内的所有频道信号进行低噪声放大和下变频。低噪声放大要用波导作输入传输线，这就要有波导与微带过渡段，选择波导中探针的长度和直径，可保证波导与微带线之间达到最佳的匹配。下变频是在混频电路中完成的，它由高频头输入频率与高频头本振频率（如C频段5150MHz）混频后输出一中频信号频率（如C频段的频率范围为950MHz～2050MHz），并通过阻抗为75Ω的同轴电缆传送到卫星接收机的输入端，供卫星接收机接收。
3.2 卫星电视接收的室内部分
卫星电视接收的室内部分主要包括功分器和卫星接收机。
功分器是功率分配器的简称，它是将信号功率分成相等或不相等的几路信号功率输出的一种多端口的微波网络。在卫星电视接收系统中，多频道同时接收就要使用功分器。
卫星接收机是工作于微波波段的宽带调频接收设备。主要功能是把卫星电视信号还原成基带电视信号。卫星接收机的种类，一般可分为模拟卫星接收机和数字卫星接收机。这里主要介绍数字卫星接收机。数字卫星接收机，又称综合接收解码器（IRD）。根据所要收视的节目的标识号（PID）提取相应的视频、音频和数据包，恢复出符合MPEG-2标准的打包的节目基本流（PES）。然后由MPEG-2解码器解压缩，最后送到视/音频解码器按一定电视制式生成模拟电视信号，供电视机接收。
4.卫星电视信号下行接收的调试
卫星电视信号下行接收的调试，主要是指卫星电视室外部分的调试与室内部分调试。卫星电视室内部分的调试实际上是指卫星接收机的调试，对于卫星接收机的调试，只要按照广播电视部门提供的技术参数进行设置就可以了，相对室外调试很简单，这里不赘述。
4.1 卫星接收天线焦距的调试
卫星接收天线的焦距是指抛物面天线中心顶点与平行电磁波信号反射汇聚的焦点之间的距离。对于前馈式卫星接收天线，是由紧固在抛物面天线与波纹槽馈源上的三根支撑杆来确定焦距的。
4.2 卫星接收天线极化方式的调试
卫星接收天线极化方式的调试，实质上是使接收天线的极化方式同卫星发射信号时采用的极化方式相一致。因我国卫星地面接收站接收的是线极化波，所以这里仅讨论线极化方式的调试。线极化方式又分为水平极化（H）和垂直极化（V）。为方便操作和便于记忆，这里以矩形波导口窄边与地平面的关系来调整极化方式。水平极化（H）是馈源矩形波导口窄边与地平面平行时的极化；垂直极化（V）是馈源矩形波导口窄边与地平面垂直时的极化。但是，实际调整极化方式时，还要考虑极化角（$A）的问题，这是由于受地面卫星接收天线所在地理位置与卫星经度差加大以及地球曲率的影响。
4.3 卫星接收天线仰角与方位角的调试
在地面上用抛物面天线对准同步卫星，并非是一件很容易的事情。要想快捷、准确地对准卫星星体，必须首先计算出卫星接收天线的仰角与方位角。仰角是指天线抛物面轴线与地平面之间的夹角；方位角则是天线抛物面轴线与正北极之间的夹角。
其次，用指南针来确定基准方位，并在计算出的方位角的附近寻找所要接收的卫星。可以通过观看接收信号电平来找准方位。最后，连接上卫星接收机及监视器（或电视机）来观看卫星电视节目画面质量，做到一边微调仰角和方位角，一边监视电视画面效果，直至画面清晰、声音悦耳的为止。
5.结束语
本文所介绍的卫星电视信号的上行发射、星载转发和下行接收的传输过程，以及卫星电视信号下行接收天线焦距、极化角、方位角和仰角的计算公式与调试方法，既帮助了广播电视一般工作人员对卫星电视信号传输的理解，又方便了广播电视工程技术人员对相关参数的计算与找准卫星的调试。
参考文献
[1]韩广兴，胡宝琳.黑白电视、卫星电视、有线电视维修技术精选[M].北京：电子工业出版社，2000.
关键词:系统设计;模拟训练;信令设计
中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)08-2008-02
Simulation Training System's Design and Realization of Satellite Communication Network
ZHOU Hua, CUI Ping
(Institute of Command Automation, PLA University of Science and Technology, Nanjing 210007, China)
Abstract: This paper introduces the design of a simulation training system of Satellite Communication Network, and its components based on windows platform. Then the paper simply introduces the realization of the system.
Key words: system design; simulate training; signal design
1 概述
随着通信技术、计算机技术的发展,我军的信息化建设也加快了前进的步伐,卫星通信以其独有的特点受到军队各级用户的青睐,各种战略卫星通信系统和战术卫星移动通信系统已经在部队得到广泛使用。在各种终端大量配发部队的时,相关的训练却存在大量实际问题:
1)卫星通信设备结构复杂,开关、旋钮、表头及指示灯种类和数量较多,操作程序繁琐,对操作人员要求较高。
2)卫星通信设备的造价较高,维修费用大,操作失误造成装备的损坏时有发生,造成巨大的经济损失。
3)由于卫星通信网资源有限,专网专用,实际操作训练需要经过各个部门协调,组织难度大;
4)不同的网络不同的设备操作差异也很大,每次配发新装备都需要重新培训,相关人员退伍或者转业都需要培训新操作员。
基于以上的原因,开发一套成本低、功能强、适合部队教学训练的卫星通信模拟训练系统对部队的训练具有重要的意义。
2 系统设计
2.1 系统组成
卫星通信网模拟训练系统由卫星通信网管理中心(网控中心)、模拟网控中心、仿真测试平台、评估监控服务器,以及仿真训练终端组成,如图1所示。系统内部各组成部分之间通过管理信息传输系统(局域网或广域网)相连。
其中:
地球站仿真终端:主要的用户接口,通过3D交互技术,使用户得到类似于操作真实设备的操作体验,从而达到训练效果。包括设备仿真与环境仿真。
模拟网控中心:由于保密的原因,仿真终端不能用真实卫星网信令与网控中心直接交互,模拟网控中心通过开关切换,当不与网控中心互连时,负责网控功能的模拟;当与网控连接时,负责网控中心及仿真训练终端双方信令的转换;
联网训练考核平台:是实现远程组织卫星通信训练和考核的平台,提供用户管理、实时监控和记录重放功能。通过该平台,能够组织不同地域的用户参加联网训练,实现对更多卫星通信业务的训练;也能够组织训练效果检验,实时监控并记录各参训人员的操作流程。
网控中心:卫星通信网的核心部分,实现对卫星通信网专业网络内部的综合管理,对通信卫星和卫星通信地球站进行管理和控制。在模拟训练系统中,与仿真训练终端仿真的地球站实现正常的交互。
2.2 系统结构设计
2.2.1 地球站仿真终端软件结构
地球站仿真终端采用三层结构的设计实现其功能,如图2所示,自下而上分别是网络层、仿真层和应用层。网络层的任务是实现地球站仿真终端与联网训练考核平台、模拟网控中心及其他地球站仿真终端之间进行通信的接口;仿真层实现自然环境仿真和虚拟设备仿真;应用层主要是图形化界面显示和接受用户操作。
2.2.2 联网训练考核平台软件结构
联网训练考核平台采用三层结构设计,如图3所示,自下而上分别为I/O层、核心层和应用层。其中I/O层负责平台与网络和文件系统的交互;核心层实现平台的实时监控和记录存档功能;应用层为训练组织人员提供图形化的操作配置界面。
图3 联网训练考核平台软件结构
2.2.3 模拟网控中心软件结构
模拟网控中心结构如图4所示,采用三层结构设计,自下而上分别为应用层、功能层和网络层。其中网络层负责平台与网络和文件系统的交互;功能层实现网控业务仿真及信令转换功能;应用层为训练组织人员提供图形化的操作配置界面。
3 仿真终端的实现
仿真终端包括对卫星设备的仿真及天气地形的仿真,在Windows XP系统上,基于DirectX 3D技术实现,效果如图5所示。
4 通信信令的实现
在仿真终端与模拟网控中心之间,设计实现了一套基于XML的信令,并实现了与卫星网专用信令之间的互换,XML信令的基本格式如下:
…
5 结束语
本文论述了卫星通信网模拟训练系统的设计与实现,对卫星通信网的通信特点及系统的设计要点着重进行了分析.最后对系统进行了实现。
参考文献:
[1] 吴诗其,吴延勇,卓永宁.卫星通信导论[M].北京:电子工业出版社,2006.
[2] 徐振东.仿真应用中的高级结构综述及其关键技术[J].计算机仿真,2001(3).
关键词：移动IP;蜂窝IP;星座卫星通信系统;切换;路由;位置管理
中图分类号：TN915.04 文献标识码：A
文章编号：1004373X(2008)0307503
Research on a Constellation Satellite Communication System with Cellular IP Technology
HAN Jing,WU Jiuyin
(1.Institute of Communication Engineering,PLA University of Science & Technology,Nanjing,210007,China)
Abstract：This paper first analyses the benefits and shortages of immediately using Mobile IP into a constellation satellite communication and then points out that using its spreading technology is necessary.Then the paper introduces some concepts of cellular IP,and gives us the feasibility of using it into a constellation satellite communication without inter―satellite link.According to the characters of cellular IP,the network of constellation satellite communication is changed,and its problems of handing off,routing and location management are analyzing.At last,the new network′s performances are also analyzing.
Keywords：mobile IP;cellular IP;constellation satellite communication;hand off;route;location management
移动通信与Internet技术的融合催生了移动IP技术的产生。移动IP技术主要解决通信终端或节点移动接入因特网的问题，自其出现以来，就得到了迅速发展，并且引起了人们的普遍关注，目前已经成为下一代基于全IP的移动通信网的主要技术。卫星通信系统作为下一代移动通信网络的一部分，其采用IP技术与地面网络的互连互通是大势所趋，同时由于卫星系统天然的用户移动性特点，应用移动IP技术也将是未来系统的重要选项[1]。
然而，在卫星通信系统中，由于卫星一直处于高速运动状态，其服务覆盖区也一直处于变化当中，因此，即使用户处于静止状态也面临着频繁的与卫星的切换。基于上述原因，如果在系统中直接使用移动IP协议则必然存在由于切换而带来的频繁的路由更新，从而导致路由信息占用大量系统带宽资源，同时也加大了对卫星星上处理能力的要求。此外，移动IP的三角路由缺陷还可能导致系统时延的进一步增加和信令开销的进一步加大。因此，对移动IP协议进行适当修改，增加对用户微观移动性的考虑，如在系统中引入微移动IP技术，可以更好地适应卫星系统特点。本文将讨论把移动IP的扩展技术――蜂窝IP应用到无星际链路星座卫星通信系统的可行性以及相关性能分析。
1 蜂窝IP技术简介
蜂窝IP（Cellular IP）[2―4]是微移动IP协议的一种，他支持寻呼、被动连接和快速切换等业务。该协议将整个网络划分成若干个蜂窝，每个蜂窝含有数个基站但只存在一个网关。当用户在一个蜂窝内移动时，尽管他有可能在多个基站间切换，但只要他不移动到另一个蜂窝中，就不需要向家（HA）发送注册信息。在Cellular网络中，基站周期性的发射信标信号，移动主机利用这些信标信号来确定最近的基站。移动用户发出的所有分组，不根据目的IP地址进行选路，而是从基站向网关以逐跳方式沿最短路径转发。移动主机的上行分组触发和更新着的多个映射构成一个链，该链实际上构成了用于转发下行分组的反向路径。当移动主机发生移动时，映射构成的链路通过更新映射关系来指向新的位置。
Cellular IP支持寻呼业务。当移动主机处于活动状态时，网络必须逐个基站跟踪其位置，以保证分组可以传送到移动主机。因此，移动主机必须在每次切换后马上通知网络其新的位置，网络必须保证其对移动主机的精确位置跟踪。然而在现实中，相当多的用户在相当长的时间内是处于不工作状态的，如果采用对活动用户的跟踪方式，将势必占用大量网络资源，为此，蜂窝IP引入了寻呼功能。其核心构造是在蜂窝节点引入两套缓存机制即路由缓存和寻呼缓存，对活动主机使用路由缓存，对空闲主机使用寻呼缓存。系统将网络划分成不同的寻呼区域，每个寻呼区域由相当数量的相邻的小区组成（认为每个小区有一个基站），并且有惟一的标识。基站在周期性的发送的信标信号中加入寻呼区域的标识，以使移动主机能够确定自己移动到哪个寻呼区域。Cellular IP网络允许空闲主机在一个寻呼区域内移动时，并不需要在每个小区的边界发送位置更新包。移动用户只需要在移动到不同寻呼区时或者是在寻呼更新时刻到达时发送更新包。
处于空闲状态的移动用户发送分组数据的过程与处于活动状态的用户基本相同，分组沿最短路径以逐跳方式路由到网关，以此触发或更新映射链，同时该链也作为转发下行分组的反向路径。
移动主机接收突发分组数据的过程稍显复杂。当IP包到达一个蜂窝网络节点，首先查寻该节点的路由缓存是否可用，如可用则向下转发，一旦发现该节点不存在移动用户的路由信息或者路由信息已经过时不可用，则使用寻呼缓存来路由该包。由于寻呼缓存并不在每一个网络节点上都存在，如果该节点无寻呼缓存，则将该数据包转发给所有的下行邻居。如果数据包到达的节点的寻呼缓存中没有到达目地节点的映射，则将该包丢弃。
2 应用蜂窝IP技术的卫星通信系统网络结构
蜂窝IP技术在星座卫星通信系统中有天然的适应性[5―7]。星座系统由数个卫星对地面进行不间断覆盖，每颗卫星的覆盖区即可以理解为一个蜂窝区域，整个地球即被分成数个蜂窝域。然而，若以一个卫星覆盖区作为一个蜂窝，由于卫星的运动，其地面覆盖区也一直处于运动之中，此时必然引起频繁的切换和较大的路由信令开销。又由于在不存在星际链路的卫星系统中，任何用户间（包括网内网外）的通信都需要地面信关站的转发，因此，设定以一个地面信关站的实时覆盖区作为一个蜂窝。地面信关站的实时覆盖区即为在满足最小仰角的情况下，该区域的任何点在任何时刻都与该信关站至少共视一颗卫星。图1仿真了最小仰角30°时北京信关站（经度116.5°，纬度39.9°，图中黑色五角星处）的实时覆盖区，图2在图1的基础上增加了乌鲁木齐信关站（经度87.5°，纬度43.9°）的实时覆盖区。仿真使用的空间段为类Globalstar星座，共有48颗星分成8个轨道，每轨道6颗星呈Walker星座分布。为便于地面站观测，将轨道高度设为1 414 km（周期为113 min，此时为回归轨道）。同时为简化卫星星体结构，卫星无星际链路，只是单纯的转发信号，为弯管式转发器。
由图2可知，在不同仰角的情况下，只要适当设置关口站并通过地面网使各个关口站互连，就可实现全球的无缝覆盖。在该系统中，以信关站实时覆盖区作为一个蜂窝，同时将信关站作为该蜂窝域的网关，他负责为整个域内的移动用户提供登记、注册、位置管理和资费管理等服务。信关站也作为该区域内的家（HA）或者外地（FA），用户在本区域内移动时，即使在多颗卫星间切换，也不需要向家（HA）登记，而一旦漫游到另一个信关站覆盖区，则用户通过卫星将注册信息发送到外区信关站（此时作为FA），外区信关站然后通过地面网络向该用户的家（HA）登记。根据Cellular IP分布式数据库原理，系统各信关站分别存储该域内的用户位置信息，并且要求其存在路由和寻呼两套缓存机制。
图1 最小仰角为30°的北京站实时覆盖区
图2 最小仰角为30°的北京站与乌鲁木齐实时覆盖区
在该系统中，卫星只是发挥类似地面网基站的功能，他负责为覆盖区内的用户提供无线接入服务。为了减少系统信令开销，卫星虽然不具备星上处理能力，但仍然要求其带有一定的缓存机制，即要求其存在路由缓存而不需要存在寻呼缓存。
图3 应用Cellular IP技术的星座卫星通信系统网络结构图
整个系统网络结构框图如图3所示，信关站与卫星通过星地链路相连，而信关站之间则通过地面网络互连。为了进一步减小系统信令开销，根据Cellular IP的基本原理，对活动主机要求逐个卫星连续跟踪，即一旦与卫星切换，则立即通知该信关站，因此将一个信关站实时覆盖区作为对活动主机的一个路由服务域，如图3实线所示，所有信关站间都进行路由缓存信息的交流。而对于空闲的移动用户，跟踪粒度相对较松，根据卫星通信系统特点，可以适当扩大寻呼区域，即将几个相邻信关站实时覆盖区当作一个寻呼区域，在实际操作中，可根据国界或地理区域的限制将数个信关站实时覆盖区作为一个寻呼区，并把其中一个信关站寻呼缓存当作总寻呼路由缓存，而只把其他信关站的缓存作为分寻呼缓存，如图3虚线所示，将三个信关站作为一个寻呼区域，寻呼缓存信息只在本寻呼区域内的信关站间交流，具体工作过程将在下面说明。
3 星座通信系统切换、位置管理和路由方案
3.1 切换管理
在该卫星通信系统中有三种切换发生，分别是卫星与地面信关站的切换、用户与覆盖卫星的切换、用户到不同信关站覆盖区的切换。由图1、图2可知，在最小仰角为30°时，信关站实时覆盖区区域已相当缩小，在考虑高速宽带业务时，可能需要更高的仰角，因此其覆盖区将进一步变小，进而导致移动用户（特别是对飞机等在大范围移动的用户）在不同信关站间的切换将经常发生。根据蜂窝IP的概念，这种切换实际上是在相邻蜂窝小区间进行，其切换准则只需采用与地面移动通信系统相类似的协议。对于卫星与地面站的切换，由于地面信关站往往具有很强的实时处理和运算能力，并且由于卫星星历在相当精度内具有可预测性，因此这种切换可以由地面站单向控制，具体采用何种切换准则需要和用户与卫星间的切换准则进行综合考虑。一旦切换发生后，信关站应立即让所属卫星停止发送含有以前的蜂窝区域标识及寻呼区域标识的信标信号，转而发送带有新的标识的信标信号。
任一时刻用户可能接收到属于不同信关站的多个卫星转发的信标信号，由于蜂窝IP被动连接和快速切换的要求，用户首先要甄别自己在哪个信关站的实时覆盖区内，此时用户可根据最强最多的标识信号自主判决。当知道自己所属位置区后，用户根据信标信号中的标识信息，只对含有自己所属信关站标识信号的信标信号进行比较处理。考虑到移动用户机的体积、重量要求，其计算能力将受到限制，因此对于他采用简单的信号最强准则进行切换，即用户一旦检测到比当前信号强的信标信号则马上切换到该卫星，上行分组从而通过该卫星转发到信关站，卫星及信关站在转发过程中记录或更新新的路由，同时将老路由删除，并以此反向路径转发下行分组。
3.2 位置管理与路由方案
使用蜂窝IP技术的星座卫星通信系统，其位置管理与路由方案与在地面系统中类似，也分为活动和空闲两种控制管理机制。在用户活动状态时，当有数据发送时，用户发出的上行分组数据先通过卫星路由到覆盖区地面站，然后根据IP地址转发至目的地，卫星及地面信关站也据此分组保存用户位置信息及路由信息，同时将其反向链路作为下行分组的转发路径；当需要接收数据时，数据包先发送到信关站，然后查询本地路由缓存，若存在用户路由信息，则向指定卫星转发，然后路由到用户，若不存在，则丢弃该包。在用户空闲状态时，当有数据要发送时，其上行分组通过信标信号最强的卫星转发至覆盖区信关站，此时，用户路由及位置信息已经更新（或者建立），用户由空闲转为活动；当有分组转发至该用户时，IP数据包先转发至含有主寻呼缓存的信关站，查询主寻呼缓存，根据查询结果转发分组，若属于本信关站覆盖区，则通过所属卫星广播，用户接收到分组后被激活，若不属于本信关站覆盖区，则向与其同属一个寻呼域的含有分寻呼缓存的信关站转发，用户收到分组后也被激活。
用户处于活动状态时，每切换到一新的卫星覆盖区，则发送路由更新包；处于空闲状态时，则只到寻呼超期时刻或漫游到另一寻呼区域时才发送寻呼更新包。卫星及地面信关站的缓存均设定超期更新时间，一旦过时，则缓存就设定为不可用状态。同时，为了贯彻寻呼区域的概念，属于同一寻呼域的含有分寻呼缓存的信关站应当向含有主寻呼缓存的信关站交流信息。为了移动用户机的正常工作，卫星周期性发送的信标信号中除了应包括信关站实时覆盖区位置信息，还应该包含寻呼域信息。
移动用户机路由或寻呼流程图如图4所示。
图4 用户路由或寻呼流程图
4 性能分析
相对于普通的星座通信系统，引入IP概念后可以极大程度上满足未来宽带业务高速数据业务的发展要求，也便于与下一代地面网的兼容，同时根据IP特点，通过适当设置IP报头，可以将系统控制与数据传输综合考虑，简化现有网络。
卫星通信系统采用蜂窝IP技术相对于直接使用移动IP技术主要有以下优点：
(1) 以信关站实时覆盖区来划分和区别蜂窝，其蜂窝要比普通地面系统或者单颗卫星覆盖区大的多，因此可以减少用户在不同蜂窝间切换的概率；
(2) Cellular IP支持寻呼业务，无论是从业务需求或是减少信令方面考虑，都是非常必要并且实用的；
(3) Cellular IP将大量的路由、查询功能放到了地面信关站，在卫星只是加上了简单的路由缓存机制，极大地简化了并且降低了对卫星的要求，增加了系统的可靠性；
(4) 信关站覆盖区和寻呼区域的概念，一定程度上可以以一国国土范围为界，充分考虑到了各国的信息安全和，便于世界各国间的合作。
5 结语
微移动IP协议在卫星通信网络中有相当大的应用空间，本文只是从下一代网络全IP的方向考虑，探讨了将Cellular IP技术运用到星座卫星通信系统的可能性，并根据蜂窝IP的相关原理，对无星际链路的卫星系统网络结构进行了改造，并且对网络的切换、路由和位置管理进行了分析。蜂窝IP技术相对于纯移动IP技术，应运到卫星通信系统中能极大的提高移动性管理的效率、缩短时延，降低丢包率，但由于该技术是为地面网设计，对基站移动的情况未作考虑，因此下一步还需要在系统的切换问题上进行相应改进，同时对其他方面作一些定量分析，以确实该技术在卫星网络中的实用性，这是下一步的工作。
参考文献
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