卫星通信技术发展前景分析

刘新飞 刘耀 丁文春

【摘要】中国科技水平处于一个高速发展阶段，其中的卫星通信技术已经取得骄人的成绩。目前国内卫星技术的应用呈现出多领域、效益高的局面，包括到通信、遥感和测量等方面，这其中，涉及到民生通信和军事运用等。卫星通信技术的高速发展原因离不开它自身的优势，其通信组网便捷、覆盖范围宽广是其主要特点。本文从卫星通信技术的发展和基本含义着手，探索其全球化特点，并探讨卫星通信技术的发展前景。

【关键词】卫星通信技术;发展前景;探究

卫星通信技术第一次亮相是在2013年，当时通过卫星技术实现全国同步传播，中国的女航天员王亚平为全国中小学生讲授太空上的知识。这次信息同步传播真正意义上让民众感受到卫星通信技术的优势，即覆盖面广、通信质量佳。在现在的日常生活中，通信技术在各行各业均得到广泛的应用，而卫星通信技术相较于其他通信技术，其传输质量高、通信容量大、范围广，并且在制造成本上也低于其他通信技术，这就使得国家大力推广卫星通信技术。从这些原因来看，卫星通信技术势必是世界所热议和探究的一个话题，其关注和效应也将持续被开发，本文即结合当前的卫星通信技术发展来讨论其未来前景。

1. 卫星通信技术的含义和发展历程

卫星通信技术是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个地球站之间的通信，无线电波是一种通信的工具，通过搭建卫星，可以实现多处的信息传输、通讯。在网络和通信高速发达的今天，卫星通信技术仍有着无法取代的优势。卫星通信技术是通过地球无线电通信站以及太空中的人造卫星所构成的，其中的卫星位于赤道上方36000KM的高度，随地球自传方向同步运行，实现相对静止。理论上看，只需要三颗同步卫星就能在全球范围内实现通信。卫星通信技术的发展并没有多长的时间，最早是在1945年，由英国物理学家克拉克提出。从此后，各国开始研究卫星通信技术，历经数年后，于1957年，苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星，在这同一时期间，美国也发射了人造卫星并实现了卫星通信。卫星通信技术的发展在这几十年内，进步神速，其带有的全球定位系统有着很高的应用，如美国的GPS导航系统，中国的北斗导航系统和欧洲伽利略导航系统等。

2. 卫星通信技术在我国的发展情况

我过在卫星通信技术上的开展起步较晚，第一颗人造卫星“东方红一号”于1970年4月24日成功发射，从这一天标志着我国突破了卫星通信的屏障，走出了中国卫星通信技术的第一步。当然，国内的卫星通信技术与发达国家相比仍有不小的距离，但国内的安全与通信通过卫星通信技术已取得不少的进步。目前我国已经建立了多达千座的信息通信中心，涉及到航天航空、交通信息、天气、移动通信等多项领域。但是，国内的卫星通信技术主要应用领域还是民用方面，即移动通信和固定通信上面。我国的卫星移动通信方面技术主要依靠便携式的用户终端的通信系统来运营，所以成效较好，但是涉及到中低轨道的卫星通信系统还有较大的发展空间。我国的卫星通信技术已经得到了世界的认可，目前是国际海事卫星组织成员国之一，可以为亚太地区、太平洋以及印度洋等5000多个终端提供相应的卫星通信支持。我国在卫星通信技术上还有着很大的潜力可以挖掘，这也是我国未来的重点项目之一。

3. 卫星通信技术需要做到全球标准化

从理论上讲，卫星通信技术可以做到全球无缝覆盖，涉及到海、陆、空等各个角度，但是其在应用上仍不不能做到全球一体化。即在具体的服务项目上，它需要依赖的条件更多，如网络环境、终端需求等。卫星通信在全球标准化遇到的首要问题就是各国政策不同，所以在监管上面仍有着不同的要求，卫星通信技术由于其广阔和与地域无关的特性，常常受到各国政府的严格管理。为了能够提供相应的卫星服务，不仅需要在卫星频率方面与当地其他运营商进行协调，还需与政府当局进行政策协调，以满足国家的相关法律和法规。如何解决协调监管方面的问题是一大挑战。GPS系统在全球取得的巨大成功的重要原因在于美国的大力推广。INMARSAT的全球发展得益于其脱胎于国际官方组织，以及作为全球唯一的遇险安全卫星移动通信服务的定位。全球化的第二个限制点是缺乏统一的卫星通信标准。移动通信的全球发展与GSM、WCDMA、LTE等體系标准的成熟和推广密不可分，卫星通信的突飞猛进离不开具有严密协议和标准的SDH、PTN技术体系。

卫星通信技术的发展因为各国应对要求不一，所以长时间都没有统一的标准。这就使得卫星通信在全球发展上无法做到一致，一方面，国家会形成独立市场，禁止外来者;另一方面，用户根据不同的标准需要频繁更换设备、增加网络投资等情况。目前，全球都在高速发展中低轨卫星通信技术，竞争激烈程度巨大，只有掌握了全球通用标准，才能在卫星通信技术上掌握话语权。这一趋势已经在5G标准中有所体现。国际上的卫星通信技术站已经提出了星地5G融合的4种应用场景，包括中继到站、小区回传、动中通及混合多播场景。只有对卫星通信技术中的全球化标准的重视，才能推动卫星通信技术的深化，我国作为大国之一，自然不落人后，大力发展国产标准，与北斗、天通一号等国产卫星体系合力，才能在未来占据一席之地。

4. 卫星通信技术的发展前景分析

卫星通信技术作为国家科技的重点项目之一，在未来必然是有着更大的突破和进步。其发展的前景大致有以下几个方面：

4.1 卫星宽带通信技术的发展

卫星宽带技术目前面临的困境是容量不足，并且价格昂贵。当地面移动通信一路突飞猛进即将迈进Gbit/s级别的5G时代，卫星VSAT用户仍然徘徊在Mbit/s级别时代。未来卫星通信技术能否实现宽带化，主要就是要增加宽带信道数量，类似于地面蜂窝网的构造思路，可以将卫星通信覆盖的区域分割为小区域，使得信号更为精准、高效。目前GEO卫星轨道的资源越来越拥挤，其使用的频谱资源也越来越紧缺。这表明未来更多的卫星通信会采用更高的频段去兼容线下的频谱，即EFH的频段或者Ka/Ku的频段，从经济上和通信方式上都是更有效益。

4.2 IP基础上搭建多种通信网络

卫星通信技术发展到目前阶段，其中的宽带信息网络是多媒体传输业务的重要基础。在通信上有着多种方式的选择，如蜂窝、有限、卫星和Wimax等方式，而在传播上，又能给用户足够多的体验，比如直接入户注册，网络信息登记等，并且宽带信息的发展是越来越普及，精准率高，延迟小。

4.3 自适应的信道分配技术

在未来，卫星通信技术还会开展自适应的信道分配，这一技术使得卫星通信有更强的灵活性和自适应组织性。可以根据要求，自动适用业务和资源分配，从而保证高码率和低码率的用户能够共享信息分配，另外，通过这项技术，还能使其他的一些通信业务可以兼容到卫星通信技术上，使得卫星通信的业务更加广泛，多样化。

4.4 终端易用化

卫星通信技术发展到后面，肯定是要实用终端容易化。而要实现卫星终端的易用化，首先就要提高无线制造技术的发展，确保卫星发射功率和通信频率的提高，使得卫星通信更容易，更稳定。卫星终端上的天线也可能会发生变化，从抛物型式的天线变成VSAT便携式模式，或者车载式、机载、船载式模式。未来卫星上的无线技术一定是呈现轻量化、小型化、自动化的发展趋势。首先是机械结构巧化，可以通过天线座架折叠、天线主面分瓣安装的方式，使得天线实现单箱式装房，做到简单，便捷，其次，可以内设天线控制器，实现一键对星。或者采用辅助式带屏显示器，去掉内置的电机设备，减少控制点。

4.5 动中通技术成型

卫星通信技术的动中通是一个新兴概念，即是卫星在相对移动的状态上，也能实时根据卫星通信来获取信息或者多媒体信息传播。并且，在卫星运动中，还能根据载体的运动角度、姿态等进行实时计算，從而得出卫星天线的偏移角度，这项动中通技术，可以很好地解决各种车辆、轮船等移动载体在运动中通过地球同步卫星，实时不断地传递语音、数据、高清晰的动态视频图像、传真等多媒体信息的难关，是通信领域的一次重大的突破，是当前卫星通信领域需求旺盛、发展迅速的应用领域，在军民两个领域都有极为广泛的发展前景。目前卫星商行的无线电波在传播速度上和光速是一样的，但是其折算的传播却需要一定的时间，因此，卫星通信传播上还有一段路程要走，还要学会发展激光技术，多波束天线技术等，确保卫星传播信号和频率能得到同步传输。

5. 总结

从上文可以发现，卫星通信技术还有着很可观的前景去探索，譬如更快的传播速度，更稳定的传播频段等。大力发展卫星通信技术，拓宽容量大、速率高的卫星和低轨卫星宽带，使卫星通信技术应用面更广，成本更低，可以有效地提高我国科技综合国力。

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作者简介：刘新飞，甘肃天水，硕士，研究方向：信号处理;刘耀，贵州遵义，研究方向：程控交换;丁文春，硕士，四川南充。研究方向：卫星通信。