VSAT卫星通信网

第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统教学目标：4.1VSAT卫星通信网的基本概念及其特点4.2VSAT数据通信网4.3VSAT电话网第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统教学重点与难点•1.重点：VSAT网的组成及工作原理•2.难点：VSAT数据通信网协议第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统课题引入•现在大家每天都要上网聊天，收发文件，查找资料，玩游戏等。“一网天下知”、“无网不入”、“无网而不胜”，可以说现在已经进入到了网络社会，无论工作和生活都和网络息息相关。大家对Ineternet已经非常熟悉了，那么大家请思考这两个问题：•1.Ineternet和卫星通信网有什么区别与联系？•2.卫星通信网的结构与原理是什么？第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统所谓通信网，就是将各种通信设备互连在一起的通信网络。通信网也可描述为由各个通信节点(端节点、交换节点、转接点)及连接各节点的传输链路组成的互相依存的有机结合体，以实现两点或多个规定点间的通信。从物理结构或硬件设施方面看，通信网由终端设备、交换设备和传输链路三要素所组成。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统所谓卫星通信网，就是利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在地球站之间进行通信的网络。它具有全球覆盖的能力，不仅能够保证高传输速率和较宽的带宽，而且支持灵活的、大规模的网络结构。卫星通信网不但可以作为地面网络的补充和完善，而且可以单独构成天基卫星网络，使得来自陆地、海洋、天空乃至于太空的信息流能够顺利通过卫星网络传输。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统根据使用目的和要求的不同，可以组成各种不同的卫星通信网。例如，根据卫星在轨高度，可分为GEO卫星通信网、MEO卫星通信网和LEO卫星通信网；根据通信用途，可分为民用卫星通信网和军事卫星通信网；根据服务范围，可分为国际卫星通信网、国内卫星通信网、区域卫星通信网，等等。对于大量分散、稀路由、低速的数字卫星通信系统，还可组成VSAT(甚小口径天线终端)卫星通信网。根据业务性质、容量和特点的不同，组成的网络结构也将有所不同。本章主要介绍VSAT卫星通信网的基本概念与原理，以及典型的卫星通信网络系统。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统VSAT发展背景饿及阶段•1.发展背景•自从1847年电话诞生以来，电信业务得到了迅速的发展，但即使在发达国家大容量的网络也仅限于有限的区域，对大多数发展中国家来说，电信网络的质量和普及率还很低。80年代引人的VSAT技术能较快地解决此问题，它不仅能为无地面线路可用的区域提供服务，而且在性能、提供的业务种类、可用度、传输成本、扩容成本等方面都能与地面线路进行竞争。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统•VSAT的迅速发展还得益于80年代计算机的大量普及和计算机联网需求的大量增加。由于相当多的计算机通信业务是在一个主计算机与许多远端计算机之间进行的，而VSAT网能非常经济、方便地解决地面通信网很难处理的这种点对多点寻址;加上当时的VSAT已综合了许多新的技术(如分组传输与交换技术、高效的多址接续技术、微处理器技术、协议的标准化、地球站射频技术、天线的小型化及高功率的卫星等)，因此，SAT从80年代开始得到了迅速的发展，成为卫星通信中发展最快的一个领域。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统VSAT的三个发展阶段•从VSAT的发展来看，可以分为三个阶段•1.初期阶段•主要指1980年以前及以后2年。在此阶段，VSAT以采用C波段为主要标志，并且只能提供单收和低速数据业务。•2.第一代VSAT•指1983年一1988年这一时期的VSAT产品。此阶段的VSAT以采用Ku波段和星形结构进行数据传输为显著标志，并开发了一些新的多址方式。•3.第二代VSAT•指1988年到90年代中期。此阶段，VSAT已从单纯数据型向数据、话音、图形等综合业务方向转化，并且开始采用网状结构。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统1.1军用卫星通信的发展概况•“运筹帷握要耳聪目明，决胜千里需信息通畅”。确保战场信息获取将是未来战争制胜的关键。通信卫星在陆、海、空、太空作战中起着连接枢纽的关键作用，是军队指挥员的千里眼、顺风耳。使用单颗通信卫星可以覆盖地球表面的三分之一，使用性能相同的三颗静止地球卫星，就可以覆盖除两极之外的整个地球，实现全球通信。卫星通信具有覆盖范围大、通信距离远、传输质量高、通信容量大等优点，因此，它在保障协同作战，一体化联合作战、信息化战争中具有举足轻重的作用。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统•利用卫星通信系统，把分散在海、陆、空和太空的情报侦察、预警探测、导航定位等各类信息系统融合成统一、高效的军事信息网络系统，使各种作战力量均能利用该网络实时监视战场态势，实施联合作战，较好的将信息优势转化为作战优势。两伊战争的实践证明，卫星通信在情报获取、作战行动决策、战场态势感知、联合作战等方面都发挥了重要的作用，由卫星提供的通信业务占整通信量的90%以上。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统•美国是最早把卫星用十军事通信的国家，目前美国拥有世界上最先进的军用卫星通信网，主要包括国防卫星通信系统(DSCS)、超高频后续星(UFO)、军事星系统(MILSTAR)、全球广播服务系统(GBS)等，并且为伴随装备了20多种卫星通信终端设备，基本实现了对战区内所有作战目标的指挥、控制与协调。21世纪以来，卫星通信作为天基信息网的神经中心，在信息化战争条件下对战争的胜负起着至关重要的作用，各军事大国纷纷加强对军事卫星通信和卫星军事应用技术的研发力度。美国卫星网第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统国防卫星通信系统(DSCS)，包括5颗同步卫星，是美国空军运转时间最长的卫星系统第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统我国的卫星网•我国自20世纪60年代中期，开始着手军事卫星通信技术的研究，经过几十年的研究，目前我国已经初步形成六大卫星系列:“东方红”通信卫星广播卫星系列、返回式遥感卫星系列、“风云”气象卫星系列、“实践”科学探测与技术试验卫星系列、“资源”地球资源卫星系列、“北一斗”导航定位卫星系列。我国的军用卫星通信系统由十受到综合国力和经费投入的影响，与发达国家军队相比，还有较大差距。虽然先后发射了多颗C波段军民供用卫星，初步建立以中央地球站为枢纽，包括大军区、军兵种地球站的军事卫星通信网，但从整体上看，军用卫星通信的规模、技术的先进程度还远落后十发达国家。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统“北一斗”导航定位卫星•“北一斗”二号卫星系列第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统侦察卫星(ReconnaissanceSatellite)•侦察卫星(ReconnaissanceSatellite)通常是指用于获取军事情报的人造地球卫星，广义的侦察卫星包括利用光电式遥感器或无线电接收机等侦察设备，从轨道上对目标实施侦察、监视、跟踪，以搜集地面、海洋或空中目标的情报。侦察设备记录目标反射或辐射的电磁波、可见光、红外信号，用胶卷、磁带等存储于返回舱内，在地面予以回收，或者利用无线电传输方式即时或延时将资讯传到地面接收站。收到的信号经处理、判读而产生有价值的情报。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统侦察卫星的核心技术•侦察卫星的核心技术是遥感技术。遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线对目标进行探测和识别的技术。现代遥感技术主要包括资讯的获取、传输、存储和处理等环节，缺一则不能形成有效率的系统。具有上述功能的全套系统称为遥感系统，其核心组成部分是获取资讯的遥感器。遥感器的种类很多，主要有：可见光照相机、电荷耦合（CCD）相机、电视摄影机、多光谱扫描器、成像光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统•早期发射的侦察卫星是“返回式照相侦察卫星”，该型卫星上装有光学摄影机与大型胶卷盒，胶卷拍摄完了之后，回收舱回到地球己方所能控制的地区，回收胶卷盒，然后把照片洗印出来，才能进行判读与运用情资。这类“返回式照相侦察卫星”所得到的已是几天甚至十几天前的资讯，无法掌握最新情况。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统•美国是世界上第一个拥有即时传输照相侦察卫星的国家，1971年发射的“大鸟”照相侦察卫星，兼有胶卷回收和即时传输双重功能。此后发射的“即时传输型侦察卫星”，有KH-11照相侦察卫星及其改进型的KH-12卫星和“长曲棍球”雷达成像卫星。前苏联1982年底以后发射的照相侦察卫星、以色列1995年4月发射的“地平线3号”卫星、法国1995年7月发射的“太阳神1A”卫星都属于即时传输照相侦察卫星。此外，一些国家的地球资源卫星如美国的“陆地卫星”、法国的“斯波特（Spot）”卫星、日本的地球遥感卫星、印度的地球资源卫星、加拿大的雷达卫星等，也具有即时传输遥感资料的能力。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统美国KH-12侦察卫星第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统•我国于1999年10月14日与2000年9月1日，分别发射入轨的“中巴地球资源卫星”“中国资源二号”卫星，皆属于“即时传输型遥感卫星”，系的第二代侦察卫星。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统合成孔径雷达（SAR）•合成孔径雷达（SAR）是一种主动式微波遥感成像系统，它依靠自身发射的电磁波而不是借助地面目标反射光成像，因此不论在白天或黑夜都可以工作。由于雷达发射的是微波，可以穿透云雾雨雪，因而不受气象条件的影响；而且这种雷达波对植被、干沙、土壤、冰块等地物也有一定的穿透能力。因而合成孔径雷达能透过植被和松散土层获取植被覆盖的地面影像，对干沙穿透的深度可达几十公尺，而能揭露伪装，发现隐蔽的武器装备和地下设施。此外，这种雷达采用合成孔径技术和脉冲压缩技术，所以能获得高分辨率的雷达图像。如美国陆续升空的“长曲棍球”雷达成像侦察卫星，获取的图像几何分辨率可达1公尺左右。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统•“资源二号”侦察卫星是一种非常先进的“现场直播”式的实时侦察卫星。就是其上的传输遥感器不用胶片感光，而是利用高技术摄象机拍摄冻结的电视画面。这在军事上可以更快的获取敌方的情报。中国的侦察卫星上的合成孔径雷达非常先进，在海湾战争中是美军取胜的亥心高技术之一，被美国人讲的神乎其神，但在中国却被用于都江堰水利建设和西北沙漠防治。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统•如果美国在将来的台海战争中企图干预，它会发现它在全球的军事调动都在中国侦察卫星的掌握中，他的航空母舰和驱护舰(包括台湾的)都在100米以上，中国的侦察卫星可随时发现它们，在中国近海，利用侦察卫星定位指挥，用大量的远程反舰导弹和潜艇攻击，美航母很难抵挡！同样，美日台空军的F15，F16，B2，130，C141中国都能发现它们在基地的增加和减少。在未来的台海战争中，中国完全有能力监视和切断台湾空中和海上的军事运输能力。还有钓鱼岛，南沙，中国的卫星在高高的太空睁着大大的眼睛就像妈妈在看着自己的孩子一样，虽然她现在还不是十分强大，还因为这样那样的原因没有收回这些土地，但她一刻也没放松对这些地方的注视，所有的侵略活动她都看的一清二楚，总有那么一天，这些失去的领土都会回到母亲的身边。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统•中国的侦察卫星还能发现地下的建筑，台湾所有建在地下的军事工程，中国都能发现，中国的军事情报专家们每天都在研读从太空发回的各种信息，台湾的军事部署对大陆而言，没有多少秘密可言。中国还拥有发达的气象卫星和电子侦察卫星，用卫星收集对方的雷达通信等电子信号，为电子干扰提供基本资料，另一方面，它通过测定无线电信号的发射方位，可以对对方部队和舰艇随时跟踪和定位。第4章卫星通信系统第4章卫星通信系统•目前，中国的“资源”和“尖兵”系列，已经具备全天候和米级分辨率。“北斗”导航系统是中国自己的GPS，与美国的GPS，俄罗斯的“格洛纳斯”系统，并称全球三大定位系统，这也是体现大国力量的重要标志。虽然现在的北斗只是二维定位系统，并且只能在亚太使用，但这足以为中国管理一个强大的全球定位系统提供必要的