卫星移动通信系统发展及应用探究

朱骏 陈海波 赵鹏

摘 要：利用人造地球微信作为中继站、转发移动用户与固定用户之间的通信无线电波、达成两点或多点之间的移动通信目的，这就是卫星移动通信系统的基本工作。最基本的卫星移动通信系统所服务的对象就全面覆盖了地球外空间段、地面段以及用户段。卫星移动通信系统本身兼顾多重功能，它的卫星通信与移动通信功能强大，可保证做到实时、高效与灵活，通信质量优质，目前被广泛应用于各个通信发展领域。文章主要探讨当前卫星移动通信系统的各方面技术发展现状，并对它在各个领域中的实际技术应用进行了简单研究。

关键词：卫星移动通信系统；发展现状；技术应用

卫星移动通信系统拥有强大的运载火箭及地面、海上、空中移动装备载体，它能够实现移动单兵作战，有效扩展移动卫星通信的使用范围与环境适应性，常被应用于民用及军事领域中，拥有较高的实际应用价值。

1 卫星移动通信系统的基本组成

卫星移动通信系统的主要工作场合还是在空间段，它在空间段中会设立空间站，其中包括一个或多个卫星转发器，他们都是通信中继站，可为网络用户与空间站之间提供相互信息连接。而在地面上也建立了信关站、卫星控制中心以及网络控制中心，它们保证了整个通信网络的正常运营。而用户段则包含了各种类型的用户终端，其中比较主要的是手持终端和移动终端，如图1所示。

图1 卫星移动通信系统的基本结构组成示意

结合图1及上文可以了解到，卫星移动通信系统首先能够在陆地、海面及空中甚至是太空移动，且它拥有地面蜂窝状移动通信系统与常规化通信系统，可实现全球覆盖无缝隙通信组网。另外，它的移动天线波束可在地面覆盖区域变化时依然保持正确指向，即它具有全方向性天线波束[1]。

2 卫星移动通信系统的发展现状

目前的卫星移动通信系统拥有多种分类方法，下文主要结合当前该系统的发展分类对其技术应用发展现状进行分析。

2.1 静止轨道的卫星移动通信系统技术发展现状

如果按照全部通信卫星轨道类型分类，可划分为静止轨道卫星移动通信系统、中轨道卫星通信系统以及低轨道卫星通信系统。以静止轨道卫星移动通信系统为例，它仅仅通过3颗卫星就实现对两极之间所有地球区域的全面覆盖，目前已经成为全球范围内的洲际性远程通信系统。这种卫星移动通信系统具有建设成本低、应用范围广的特点，例如比较著名的亚洲蜂窝卫星系统、天通一号卫星移动通信系统都是基于静止轨道设置的。以下简单介绍其中的亚洲蜂窝卫星移动通信系统以及舒拉亚卫星移动通信系统。

2.1.1 亚洲蜂窝卫星移动通信系统

亚洲蜂窝卫星移动通信系统拥有ACeS系统，它是集合了美国、菲律宾、印度尼西亚、泰国等多国卫星移动通信技术的跨国综合技术系统。该系统中拥有基本的卫星控制站、网络控制中心、网关以及用户终端，还包括了特别的Garuda卫星。在整个ACeS系统中就包含了4颗计划发射的Garuda卫星，他们的轨道位置不同、定位不同、所覆盖的亚洲地区点波束也不同，但4颗卫星总体覆盖超过140个亚洲地区点波束点，为24个国家及地区服务，覆盖面积超过3 000万平方公里。

从它的应用来看，它主要负责提供地方区域性卫星移动通信业务、GSM蜂窝电话功能（呼叫等待、呼叫转移）等。我国约占到ACeS服务区域范围的1/3，这说明在我国其系统研发与应用的潜在市场强大，目前它与中国通信卫星公司的合作已经走上正轨。

2.1.2 舒拉亚卫星移动通信系统

舒拉亚卫星移动通信系统其空间段中拥有3颗地球同步轨道卫星，其中每一颗卫星都装配了高功率、多点波束天线及移动通信有效载荷，其覆盖区域范围内拥有大量的数据服务节点和蜂窝式语音节点。

目前该系统可为其服务区域范围内提供移动卫星通信各项业务，其覆盖范围主要是欧洲，其中还包括了非洲、南亚以及大洋洲等117个国家及地区，目前它的服务范围也扩大到中国全境。作为目前全球上第一款创造性卫星移动通信系统，它其中就整合了包括GSM、GPS以及卫星在内的多种通信功能，其中它的GPS定位技术与智能卫星电话技术已被我国所广泛应用。

2.2 全球星卫星移动通信系统技术发展现状

全球星卫星移动通信系统来自于美国劳拉空间通信公司与高通公司，该系统中的经典全球星系统就是“铱星系统”，如图2所示。

图2 全球星移动通信系统—铱星系统

铱星系统本身拥有48颗卫星与6颗备用卫星，它们平均分布在8个52°倾角轨道平面上，可实现对全球南北纬超过70°空间的全面覆盖。该系统目前已经应用于全球的车载固定定位系统中，配合铱星系统采用全向天线可提高其定位质量与语音信息传输质量。我国是从2000年开始引入并使用这一技术服务内容的，它目前在我国所采用的是星际链路结构，通过星际链路接入国内地面共用网，再配合地面网实现全球移动卫星通信过程，被广泛应用于包括非可再生/可再生资源开采、科考、水利、运输、公安边防以及海上作业等行业领域[2]。

3 卫星移动通信系统的现代化技术应用

当前卫星移动通信系统的现代化技术应用范围广、可应用类型多，下文主要围绕它在全球的各个领域应用展开简要探究。

3.1 民用领域的现代化技术应用

首先，卫星移动通信系统在民用领域应用较多，它可为全球范围内的人们提供个人通信业务，保证全球通信畅通。同时它可提供抢险救灾与应急救援服务，通过远程通信实现对各种交通工具的有效调度使用，这提高了它在民用領域应用的便捷性。就以我国为例，在某些地区遭遇地震、飓风、洪水、泥石流等破坏性较大的灾难时，地方区域有线网络必然瘫痪，此时就要利用到远程卫星移动通信系统，通过它实现全球卫星网络定位，实现远程无线信息传递、多方位动态图像实时传输、语音沟通以及高清视频会议等。它保证了人类在遭遇大型灾害事故时还能实现全过程、全方位、全时间的应急通信交流。所以纵观全球，卫星移动通信系统已经朝着远程应急通信的发展方向快速发展。

3.2 交通领域的现代化技术应用

在交通领域，卫星移动通信系统所发挥的作用更大。例如它针对空中交通的管制作用非常明显，可在地面上就实现对飞机与地面站之间的地对空通信业务，实现航班导航、通信导航以及空中交管调制。目前随着卫星移动通信系统服务范围的扩大，即使航班飞行到荒野、海洋上空依然可实现远程通信联系，通过控制中心的雷达卫星移动通信系统就能随时随地传递航空数据与语音通信数据，切实保证日常航行中对通信机制的有效控制与紧急信息沟通。所以在利用卫星移动通信系统后，空中交通管制工作的整体操作效率有所提高[3]。

4 结语

卫星移动通信系统具有极强的机动性与极大的覆盖范围，它的应用可靠性良好且传输效率相当之高。在未来，它的多种功能融合发展必然会将卫星移动通信系统终端服务与导航定位服务项目发展推上新高度。同时在全球范围内，像天地一体化组网网络构建就希望实现空间网络与地面网络的互联互通、互相补充与高效率技术协同，确保卫星移动通信终端遍及全球、造福全人类。

[参考文献]

[1]胡煜雪，张勇，郭达，等.低轨卫星通信系统链路层设计[J].通信技术，2017（10）：2274-2278.

[2]童新海.卫星移动通信系统发展及其应用分析[C].北京：第9届中国卫星通信广播电视技术国际研讨暨新设备展示会论文集，2011：81-84.

[3]肖龙龙，梁晓娟，李信.卫星移动通信系统发展及应用[J].通信技术，2017（6）：1093-1100.