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衛(wèi)星通信技術(shù)則是由使用圍繞地球的同步/非同步的通信衛(wèi)星來(lái)做一個(gè)中間站進(jìn)行一種遠(yuǎn)距離通信的實(shí)現(xiàn)方式。它本質(zhì)上是由微波通信以及航天技術(shù)之上發(fā)展新穎的無(wú)線通信的技術(shù),而衛(wèi)星通信技術(shù)自身采用的無(wú)線電頻率為微波頻段。從而產(chǎn)生的衛(wèi)星通信技術(shù),它的主要特點(diǎn)就是傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn),且頻率高。也因?yàn)樾l(wèi)星通信頻帶寬,且頻率高,變化范圍大的重要優(yōu)點(diǎn),衛(wèi)星通信技術(shù)在我國(guó)的軍事建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面都具有深遠(yuǎn)的意義。
我國(guó)的現(xiàn)今衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展在擴(kuò)展新的頻段,加強(qiáng)先可用的頻段的利用率以及現(xiàn)在公用干線的通信網(wǎng)都應(yīng)該一步步轉(zhuǎn)向跟隨寬帶化的發(fā)展趨勢(shì),能夠準(zhǔn)確地利用衛(wèi)星通信技術(shù)來(lái)建立我國(guó)的衛(wèi)星寬帶業(yè)務(wù)以及數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)。所以對(duì)于衛(wèi)星通信網(wǎng)技術(shù)而言應(yīng)該逐漸的走向小型化的、智能化的未來(lái)方向。從目前我國(guó)的計(jì)算機(jī)科技的水平來(lái)看,假設(shè)把設(shè)備功能全部換由軟件來(lái)進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn),那么由于軟件的特點(diǎn)也就是需要按照一條條的指令來(lái)運(yùn)行,就算我們采用多處理器的方式來(lái)進(jìn)行協(xié)助共同運(yùn)算,也沒(méi)有辦法真正保障高頻率情況下的處理能夠及時(shí)有效,也使得軟件無(wú)線電技術(shù)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域中的使用范圍明顯受到限制?;谝陨显?,以下設(shè)計(jì)想法是為了能夠讓軟件無(wú)線電技術(shù)能真正應(yīng)用在衛(wèi)星通信方面。
首先我們所有的設(shè)備都需要經(jīng)過(guò)模塊化處理,各個(gè)模塊分開(kāi)保證控制功能,以及各個(gè)模塊之間的高速數(shù)據(jù)的交換問(wèn)題。而信道設(shè)備以及接口設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信道設(shè)備包括調(diào)制解調(diào)器、信道的編譯碼器和置亂器等,在總的CPU的控制之下,信道設(shè)備的具體參數(shù)值可以做到由軟件來(lái)進(jìn)行定義處理。而將無(wú)線射頻的設(shè)備、信道設(shè)備和接口設(shè)計(jì)在衛(wèi)星通信技術(shù)中也是十分關(guān)鍵的存在。再來(lái)考慮到了衛(wèi)星通信技術(shù)有著多址方式,業(yè)務(wù)類(lèi)型廣以及其頻率高且變化區(qū)域廣等各種優(yōu)點(diǎn),在信道設(shè)備和接口設(shè)備的設(shè)計(jì)選用模塊化的設(shè)計(jì)構(gòu)思。各個(gè)模塊應(yīng)該能夠各自擁有能定義自身功能的各個(gè)軟件接口,而選用的軟件接口更應(yīng)保證標(biāo)準(zhǔn)化以方便各個(gè)不同供應(yīng)商的生產(chǎn)。然后在各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì)上面,也要根據(jù)具體運(yùn)算量大小,選擇不同的軟件接口功能。再來(lái)根據(jù)具體的各類(lèi)應(yīng)用環(huán)境,更加靈活地修改和使用數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu),并且保證以軟件協(xié)同硬件兩相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。最后就是設(shè)備功能和系統(tǒng)功能的定義要靠網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來(lái)最終實(shí)現(xiàn)。
伴隨著因特網(wǎng)大面積普及及現(xiàn)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展,衛(wèi)星通信技術(shù)絕對(duì)會(huì)在未來(lái)迎來(lái)更進(jìn)一步的發(fā)展機(jī)會(huì)?,F(xiàn)在我國(guó)逐漸采用自主研發(fā)的通信衛(wèi)星為主體,來(lái)建立完善的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。軟件無(wú)線電技術(shù)作為一個(gè)可利用在衛(wèi)星通信方面的技術(shù)來(lái)說(shuō),也一定會(huì)伴隨衛(wèi)星通信的腳步,成為加速我國(guó)科技發(fā)展的重要技術(shù)。
2結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:衛(wèi)星通信;海上石油衛(wèi)星;VSAT;自動(dòng)跟蹤
0 引言
20世紀(jì)90年代初,從中海油開(kāi)始建立第一個(gè)衛(wèi)星端站至今,已經(jīng)有超過(guò)20年的衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用。目前,已經(jīng)形成了以湛江、天津、深圳、上海這4個(gè)中心站點(diǎn)為核心的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),且已經(jīng)具備了鏈路相互備份功能。
1 衛(wèi)星通信在中海油的發(fā)展
1.1 TES衛(wèi)星系統(tǒng)
TES(TelephonyEarthStation)是基于衛(wèi)星的全數(shù)字話音和數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)狀網(wǎng),它在多個(gè)地球站之間提供網(wǎng)狀連接,支持系統(tǒng)內(nèi)任意地點(diǎn)遠(yuǎn)端站之間的電話、同步、異步數(shù)據(jù)通信,TES系統(tǒng)在中海油的應(yīng)用主要用于話音與數(shù)據(jù)傳輸。運(yùn)用的是C波段衛(wèi)星的頻分多址方式FDMA實(shí)現(xiàn)與地面站間的通信,使用四相相移鍵控QPSK或二相相移鍵控BPSK調(diào)制方式,信道編碼采用編碼效率為1/2或3/4的前向糾錯(cuò)FEC。TES是中海油海上平臺(tái)初期使用的一種主要的衛(wèi)星通信方式,主要承載的業(yè)務(wù)為話音業(yè)務(wù),所使用的衛(wèi)星資源前期以亞洲3號(hào)衛(wèi)星為主,后來(lái)轉(zhuǎn)至鑫諾1號(hào)衛(wèi)星。
1.2 VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)
VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的地面部分由中樞站、遠(yuǎn)端站和網(wǎng)絡(luò)控制單元組成,中樞站的作用是匯集衛(wèi)星來(lái)的數(shù)據(jù)然后向各個(gè)遠(yuǎn)端站分發(fā)數(shù)據(jù),遠(yuǎn)端站是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的主體,VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)就是由許多的遠(yuǎn)端站組成的,一般遠(yuǎn)端站直接安裝于用戶(hù)處,與用戶(hù)的終端設(shè)備連接。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)是中海油海上平臺(tái)主要的衛(wèi)星通信應(yīng)用方式。此系統(tǒng)的特點(diǎn)是天線口徑小、靈活性強(qiáng)、可靠性高、使用方便及小站可直接裝在用戶(hù)端等特點(diǎn),利用VSAT用戶(hù)數(shù)據(jù)終端搭配復(fù)用器使用,可同時(shí)承載話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)主要配合Netperformer系列復(fù)用器使用,Netperformer系列復(fù)用器使用了信元中繼cellrelay技術(shù),將語(yǔ)音流和數(shù)據(jù)流分割為特定的信元cells,然后將不同業(yè)務(wù)類(lèi)型的信元cells復(fù)用到單一的物理或邏輯鏈接上,根據(jù)對(duì)時(shí)延的敏感程度不同對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分類(lèi),并賦予不同的傳輸優(yōu)先級(jí),能有效保證話音業(yè)務(wù)質(zhì)量,為中海油的海上平臺(tái)及移動(dòng)船舶提供穩(wěn)定的話音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前中海油主要使用的是中星10號(hào)的衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器來(lái)承載衛(wèi)星話音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
1.3 STARWIRE衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)
STARWIRE系統(tǒng)在網(wǎng)管NCS的支持下可提供PAMA,DAMA等業(yè)務(wù),使用了先進(jìn)的PCMA載波疊加專(zhuān)利技術(shù),能有效地節(jié)省衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬。主要由NCS網(wǎng)管系統(tǒng)、ST用戶(hù)終端、衛(wèi)星三部分組成。STARWIRE衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)是第三代按需分配的衛(wèi)星通信系統(tǒng),終端設(shè)備內(nèi)置路由功能,直接支持先進(jìn)的IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)業(yè)務(wù)。NCS網(wǎng)管通過(guò)控制信道監(jiān)控ST的工作,ST之間通過(guò)控制信道FOW/ROW建立業(yè)務(wù)信道。中海油下屬的4個(gè)中心站點(diǎn)通過(guò)STARWIRE網(wǎng)管系統(tǒng)能夠有效管理所屬轄區(qū)內(nèi)的衛(wèi)星小站。相對(duì)于早期衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用,NCS系統(tǒng)能夠更加有效地對(duì)小站進(jìn)行管理,節(jié)省衛(wèi)星資源帶寬。
1.4 SKYEDGEⅡ衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)
SKYEDGEⅡ衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)是一個(gè)雙向衛(wèi)星通信系統(tǒng),由兩個(gè)方向的傳輸構(gòu)成:入境基于DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn),采用MF-TDMA技術(shù)對(duì)資源進(jìn)行預(yù)約分配減少數(shù)據(jù)碰撞;出境基于DVB-S2標(biāo)準(zhǔn),支持CCM及ACM工作模式,可用于單播和組播數(shù)據(jù)、VoIP、ABIS等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主要由衛(wèi)星主站、衛(wèi)星/轉(zhuǎn)發(fā)器、遠(yuǎn)端站三部分組成。SKYEDGEⅡ支持三種基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型、網(wǎng)狀、多星狀。SKYEDGEⅡ衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)是目前中海油主要使用的衛(wèi)星通信系統(tǒng),利用此網(wǎng)管系統(tǒng),將中海油的4個(gè)海上衛(wèi)星中心站進(jìn)行整合,形成了統(tǒng)一的大網(wǎng)管系統(tǒng),對(duì)各中心站點(diǎn)進(jìn)行鏈路互備,形成一個(gè)完整的多功能衛(wèi)星網(wǎng)管系統(tǒng)。
2 衛(wèi)星通信技術(shù)在中海油的應(yīng)用形式
2.1 海事衛(wèi)星A/C/F站的應(yīng)用
海事衛(wèi)星共有4顆衛(wèi)星覆蓋全球海洋,它們分別是大西洋西區(qū)、大西洋東區(qū)、印度洋區(qū)、太平洋區(qū)。海事衛(wèi)星A站于2007年底正式停止運(yùn)營(yíng),中海油海上船舶與移動(dòng)式鉆井平臺(tái)目前以C站、F站為主要的應(yīng)用。
2.2 固定天線式的衛(wèi)星通信應(yīng)用
固定天線式衛(wèi)星通信主要應(yīng)用在中海油海上固定式采油平臺(tái)、自升式鉆井平臺(tái)以及陸地端站上,是一種常規(guī)的衛(wèi)星通信應(yīng)用。固定式采油平臺(tái)及自升式鉆井平臺(tái)主要以3.7米C波段的衛(wèi)星天線為主,Ku波段衛(wèi)星天線為輔。衛(wèi)星中心站使用的是大口徑衛(wèi)星天線來(lái)承載衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。固定天線式在中海油是最早的衛(wèi)星通信應(yīng)用,也是中海油目前最成熟的衛(wèi)星通信應(yīng)用,中海油內(nèi)曾使用直徑為12米的衛(wèi)星天線作為衛(wèi)星的主站使用。
2.3 半自動(dòng)跟蹤天線式的衛(wèi)星通信應(yīng)用
半自動(dòng)跟蹤天線主要應(yīng)用于中海油自升式鉆井平臺(tái),天線以C波段的半自動(dòng)跟蹤天線為主。由于工作環(huán)境需求,自升式鉆井平臺(tái)需要經(jīng)常更換鉆井位置,期間鉆井平臺(tái)需要拖航至新的目的地,使用固定式衛(wèi)星天線則需要經(jīng)常性地對(duì)天線的方位及俯仰進(jìn)行調(diào)整,且拖航期間無(wú)法使用。采用半自動(dòng)跟蹤天線可以在拖航期間自動(dòng)尋星,主要缺點(diǎn)是無(wú)法360度旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)不了全自動(dòng)跟蹤,有時(shí)需要人工進(jìn)行干預(yù)。
2.4 自動(dòng)跟蹤天線式的衛(wèi)星通信應(yīng)用
自動(dòng)跟蹤天線C波段主要以美國(guó)的SEATEL的97型全自動(dòng)跟蹤天線以及西安通信技術(shù)有限公司的全自動(dòng)跟蹤天線為主;Ku波段主要以SEATEL的4006自動(dòng)跟蹤天線以及國(guó)內(nèi)的一些動(dòng)中通天線為主。中海油海上半潛式鉆井平臺(tái)一般以C波段的自動(dòng)跟蹤為主要的衛(wèi)星通信,南海9號(hào)鉆井平臺(tái)所使用的自動(dòng)跟蹤天線衛(wèi)星系統(tǒng)經(jīng)過(guò)測(cè)試能夠提供4Mb/s以上的鏈路帶寬。Ku波段的自動(dòng)跟蹤天線主要應(yīng)用與海上的移動(dòng)船舶,包括拖輪及勘探船,這些移動(dòng)船舶受限于天線的安裝場(chǎng)地要求,而且對(duì)鏈路帶寬要求不大,Ku波段的自動(dòng)跟蹤天線的應(yīng)用非常適合在這類(lèi)環(huán)境使用。
3 結(jié)語(yǔ)
衛(wèi)星通信技術(shù)在中海油海上平臺(tái)及移動(dòng)船舶上有著超過(guò)20年的應(yīng)用,從早期的TES小站的話音應(yīng)用,到現(xiàn)在的多功能SKYEDGEⅡ網(wǎng)管系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用,中海油在衛(wèi)星通信應(yīng)用方面已經(jīng)覆蓋了C、L、Ku等波段。隨著中海油向深海發(fā)展,衛(wèi)星通信技術(shù)將在中海油海上勘探、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)方面發(fā)揮著重要的作用。
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作者簡(jiǎn)介:董恩奇(1994―),男,黑龍江雙城人,沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)生。
關(guān)鍵詞:衛(wèi)星通信;現(xiàn)狀與趨勢(shì);關(guān)鍵技術(shù)
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衛(wèi)星通信是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站的兩個(gè)或多個(gè)地球站相互之間的無(wú)線電通信,是微波中繼通信技術(shù)和航天技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn),覆蓋面積廣,不受地理?xiàng)l件限制,且可以大容量傳輸,建設(shè)周期短,可靠性高等。自1960年第一顆衛(wèi)星發(fā)射成功以來(lái),衛(wèi)星通信發(fā)展特別迅猛。目前,衛(wèi)星通信的使用范圍己遍及全球,僅國(guó)際衛(wèi)星通信組織就擁有數(shù)十萬(wàn)條話路。而隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展,衛(wèi)星高速數(shù)傳系統(tǒng)成為了衛(wèi)星通信發(fā)展的趨勢(shì)。
1衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1衛(wèi)星通信的基本概念
衛(wèi)星通信從表現(xiàn)形式來(lái)看,它既是一個(gè)提供移動(dòng)業(yè)務(wù)的衛(wèi)星通信系統(tǒng),又是一個(gè)采用衛(wèi)星作中繼站的移動(dòng)通信系統(tǒng),所利用的衛(wèi)星既可以是GSO衛(wèi)星,也可以是NGSO衛(wèi)星,如中等高度地球軌道MEO、低高度地球軌道LEO和高橢圓軌道HEO衛(wèi)星等。
雖然世界上地而通信網(wǎng)絡(luò)已趨于完善,但受地理?xiàng)l件和經(jīng)濟(jì)因素的限制,地而蜂窩系統(tǒng)不可能達(dá)到全球無(wú)縫覆蓋。以我國(guó)為例,在偏遠(yuǎn)地區(qū),地而網(wǎng)絡(luò)的廣泛覆蓋仍然遙遙無(wú)期;在沿海島嶼眾多的地方,建設(shè)地而網(wǎng)絡(luò)非常困難;在發(fā)達(dá)地區(qū)的某些偏遠(yuǎn)地方同樣沒(méi)有地而蜂窩網(wǎng)的覆蓋;野外勘探,飛機(jī),遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船只,遠(yuǎn)離城市的旅游探險(xiǎn)者,以及緊急搜索、救援人員等都需要一種不受地域、天氣限制的移動(dòng)通信手段;西部地區(qū)疆域廣闊,但多為荒漠和戈壁,人煙稀少,衛(wèi)星通信將顯示出獨(dú)具的優(yōu)勢(shì);尤其是發(fā)生重大毀滅性自然災(zāi)害的地區(qū),地而網(wǎng)絡(luò)多數(shù)會(huì)遭到破壞,而衛(wèi)星通信可能是惟一幸存的通信手段。所以,衛(wèi)星通信是一種大有可為的通信方式,具有廣闊的應(yīng)用前景。
1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況
至今我國(guó)尚無(wú)自建的民用衛(wèi)星通信系統(tǒng),國(guó)際上日前可以使用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要包括:
1)對(duì)地靜止軌道(GSO)衛(wèi)星通信系統(tǒng)
提供全球覆蓋的衛(wèi)星通信系統(tǒng)有國(guó)際海事衛(wèi)星(Inmai sat系統(tǒng);提供區(qū)域覆蓋的衛(wèi)星通信系統(tǒng)有北美移動(dòng)衛(wèi)星(MSAT)系統(tǒng)、亞洲蜂窩衛(wèi)星(ACeS)系統(tǒng)、瑟拉亞衛(wèi)星(Thuraya)系統(tǒng);提供國(guó)內(nèi)覆蓋的衛(wèi)星通信系統(tǒng)有日本衛(wèi)星(N-S TAR)系統(tǒng)和澳大利亞衛(wèi)星(Optus)系統(tǒng)等。其中波束覆蓋我國(guó)的系統(tǒng)有Inmai sat和ACeS。
國(guó)際海事衛(wèi)星(Inmarsat)系統(tǒng)是由國(guó)際海事組織經(jīng)營(yíng)的全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)。自1982年開(kāi)始經(jīng)營(yíng)以來(lái),全球使用該系統(tǒng)的國(guó)家已超過(guò)160個(gè),用戶(hù)從初期的900多個(gè)海上用戶(hù)已發(fā)展到今天包括陸地和航空在內(nèi)的29萬(wàn)多個(gè)用戶(hù)。為了滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)業(yè)務(wù)的需要,已開(kāi)始發(fā)射第四代海事衛(wèi)星。第四代衛(wèi)星為1個(gè)全球波束、19個(gè)寬波束和 228個(gè)點(diǎn)波束。提供用戶(hù)終端的衛(wèi)星等效全向輻射功率強(qiáng)度為67dBW(點(diǎn)波束),其IP業(yè)務(wù)最高速率可達(dá)432kbit/s,可應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)多媒體、電視會(huì)議等多種業(yè)務(wù)。
2)非靜止軌道(NGSO)衛(wèi)星通信系統(tǒng)
提出的方案很多,真正發(fā)射組網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)的只有3個(gè):銥(liidium)、全球星(Globalstar)和軌道通信(Orbcomm)系統(tǒng)。
銥系統(tǒng)是由美國(guó)Motorola公司提出的世界上第一個(gè)低軌道全球衛(wèi)星通信系統(tǒng),其基本目標(biāo)是向攜帶有手持式移動(dòng)電話的銥用戶(hù)提供全球個(gè)人通信能力。銥系統(tǒng)衛(wèi)星星座由66顆低軌道衛(wèi)星組成,軌道高度780km。銥衛(wèi)星采用星上處理和交換技術(shù)、多波束天線、星際鏈路等新技術(shù),提供話音、數(shù)據(jù)、傳真和尋呼等業(yè)務(wù),用戶(hù)終端有單模手機(jī)、雙模手機(jī)和尋呼機(jī)。耗資59億美元開(kāi)發(fā)的銥系統(tǒng)于 1998年11月開(kāi)始商業(yè)運(yùn)營(yíng),1999年8月13日中請(qǐng)破產(chǎn)保護(hù)。2000年12月新銥星公司成立,用2100萬(wàn)美元購(gòu)買(mǎi)了投資近50億美元的銥星公司,2001年3月重新開(kāi)始提供全球通信服務(wù)。目前有超過(guò)12萬(wàn)用戶(hù),并目_以每月新增2 0003 000個(gè)用戶(hù)的速度在增長(zhǎng),在2003年上半年實(shí)現(xiàn)收支平衡。在1997年5月到2002年6月期間共發(fā)射了95顆衛(wèi)星,其中11顆失效,4顆隕落,66顆工作,14顆在軌備份,能夠連續(xù)工作到2014年而無(wú)需發(fā)送額外的衛(wèi)星。
2衛(wèi)星通信的關(guān)鍵技術(shù)
(1)星載多波束天線技術(shù)
采用多波束天線是解決大覆蓋范圍和高天線增益之間矛盾的惟一手段,如銥系統(tǒng)采用48波束天線,全球星系統(tǒng)采用16波束天線。多波束天線是影響我國(guó)衛(wèi)星通信發(fā)展的核心關(guān)鍵技術(shù)。一方而,其重量、功耗直接影響衛(wèi)星平臺(tái)的設(shè)計(jì)指標(biāo); 另一方而,天線增益對(duì)系統(tǒng)所能達(dá)到的通信性能起著至關(guān)重要的作用。目前,國(guó)內(nèi)已有多波束天線的設(shè)計(jì)能力,對(duì)星用T/R組件也有研制經(jīng)驗(yàn),與國(guó)外N7。進(jìn)水平的差距主要在于星載工藝問(wèn)題,如何降低
功耗和重量是研究的重點(diǎn)。
(2)星上處理和交換技術(shù)
具有星際鏈路、星上處理和交換能力是對(duì)現(xiàn)代衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本要求。對(duì)于星際鏈路,核心是解決天線的捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)問(wèn)題;對(duì)于星上處理,目前國(guó)內(nèi)已有星上解調(diào)、解擴(kuò)和解跳的較成熟技術(shù),主要問(wèn)題在于可靠性、重量和功耗等。雖然國(guó)內(nèi)已經(jīng)完成了具有小規(guī)模星上處理與交換功能的樣機(jī)研制,但受星載器件水平的限制,在星上實(shí)現(xiàn)具有綜合業(yè)務(wù)交換功能和動(dòng)態(tài)拓?fù)錀l件下移動(dòng)路由功能的交換機(jī)仍是一項(xiàng)需要重點(diǎn)攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。
(3)移動(dòng)性管理技術(shù)
移動(dòng)性管理是移動(dòng)通信系統(tǒng)必須要解決的問(wèn)題,它包括位置管理和切換管理兩方而。雖然地而已有成熟的移動(dòng)性管理技術(shù),但在NGSO衛(wèi)星通信系統(tǒng)中,作為交換節(jié)點(diǎn)的通信衛(wèi)星相對(duì)地而作高速移動(dòng),導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫亲兓模词褂脩?hù)不移動(dòng),切換也是頻繁發(fā)生的,并目_用戶(hù)終端、衛(wèi)星和信關(guān)站之間沒(méi)有固定的連接關(guān)系。因此,對(duì)于星上處理和交換能力、系統(tǒng)容量等都很有限的衛(wèi)星通信系統(tǒng),必須采用適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)性管理策略,以便在盡量降低移動(dòng)性管理開(kāi)銷(xiāo)、星載交換機(jī)處理負(fù)擔(dān)和路由更新開(kāi)銷(xiāo)的條件下保證用戶(hù)信息能夠經(jīng)過(guò)星際鏈路選路到目的地,并目_在通信過(guò)程中實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星之間正確無(wú)誤地切換。
(4)終端小型化
終端的體積、重量主要由天線、射頻模塊和電池等決定。從通信技術(shù)來(lái)說(shuō),實(shí)現(xiàn)天線和射頻模塊的小型化是解決終端小型化的關(guān)鍵技術(shù)。適應(yīng)各類(lèi)移動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)要求的天線、高穩(wěn)定度的頻率源(考慮到系統(tǒng)通常傳輸?shù)退俾市盘?hào)、載波間隔小、多普勒頻移的影響等,此要求尤為突出)、高效率的功率放大器等都是需要進(jìn)一步研究的。
射頻模塊小型化主要涉及到收發(fā)模塊和雙工器。其構(gòu)成與地而蜂窩系統(tǒng)手機(jī)的構(gòu)成大體相同,而后者技術(shù)已十分成熟,可從中得到借鑒。現(xiàn)有接收和發(fā)射電路都已做得很小和很低功耗,工作于UHF和L/S頻段,每個(gè)有源器件尺寸在數(shù)平方毫米至十幾平方毫米之間;在無(wú)源器件中,值得關(guān)注的是工作于雙頻段的雙工器,它可通過(guò)聲表而波 (SAW)器件或低溫共燒陶瓷}LTCC)工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中,利用LTCC工藝制作的雙頻段雙工器,在900MHz頻段,隔離度達(dá)28dB,插損1.7dB;在1 770MHz隔離度和插損分別為19dB和1.8dB。
1.1國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)與衛(wèi)星通信應(yīng)用相關(guān)的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)化組織主要是國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(ETSI)。
1.1.1ITU標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線電頻率是衛(wèi)星通信應(yīng)用的基礎(chǔ),ITU是國(guó)際三大標(biāo)準(zhǔn)化組織之一,主要致力于全球范圍內(nèi)無(wú)線電頻率的管理和協(xié)調(diào)。ITU制定的標(biāo)準(zhǔn)分為以《無(wú)線電規(guī)則》為主的規(guī)則體系和以“建議書(shū)”為主的技術(shù)建議書(shū)體系。a)《無(wú)線電規(guī)則》是由ITU各成員國(guó)根據(jù)其《組織法》和《公約》等共同建立的一套國(guó)際通用的、管理各種無(wú)線電業(yè)務(wù)的契約性法規(guī)。其法規(guī)規(guī)定了各類(lèi)無(wú)線電業(yè)務(wù)的頻段劃分及其在全球范圍內(nèi)的分配情況(其中與衛(wèi)星通信相關(guān)的有衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)(BSS)、衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)(FSS)及衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)(MSS)),同時(shí)還規(guī)定了各國(guó)使用無(wú)線電頻率必須遵守的程序和規(guī)則?!稛o(wú)線電規(guī)則》是ITU管理無(wú)線電通信、協(xié)調(diào)各國(guó)在無(wú)線電管理活動(dòng)中的相互關(guān)系,規(guī)范其權(quán)利和義務(wù)最重要的規(guī)范性文件。b)“建議書(shū)”是ITU確定通信系統(tǒng)工作運(yùn)行和互通方法的標(biāo)準(zhǔn),是全球各國(guó)間頻率爭(zhēng)執(zhí)協(xié)調(diào)過(guò)程中的產(chǎn)物,也是對(duì)頻率使用經(jīng)驗(yàn)的固化和積累。它由ITU各成員國(guó)批準(zhǔn),雖然不強(qiáng)制執(zhí)行,但由于這些建議書(shū)由全球主管部門(mén)、運(yùn)營(yíng)商和產(chǎn)業(yè)界的權(quán)威機(jī)構(gòu)編制而成,享有很高的聲譽(yù),因此在全球范圍內(nèi)得到普遍的遵守和實(shí)施。目前,ITU已了4000余份建議書(shū)。
1.1.2ETSI標(biāo)準(zhǔn)ETSI是由歐盟委員會(huì)批準(zhǔn)建立的歐洲地區(qū)性電信標(biāo)準(zhǔn)化組織,旨在通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)確保歐洲各電信網(wǎng)間互通,促進(jìn)歐洲電信基礎(chǔ)設(shè)施的融合。ETSI制定的標(biāo)準(zhǔn)不僅被歐共體作為歐洲法規(guī)被要求執(zhí)行,而且在全球其他地區(qū)也得到了廣泛認(rèn)可,被推廣執(zhí)行。ETSI制定的與衛(wèi)星通信應(yīng)用相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)共327項(xiàng),主要分為三大類(lèi):協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、地球站標(biāo)準(zhǔn)、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。a)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)包括以下幾方面。DVB(DigitalVideoBroadcast,數(shù)字視頻廣播)標(biāo)準(zhǔn)是一套完整的、適用于不同媒介的數(shù)字電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。其中關(guān)于衛(wèi)星廣播通信的分支為DVB-S[1],它是目前全球范圍使用最普遍的衛(wèi)星廣播電視協(xié)議。隨著技術(shù)的發(fā)展,ETSI在DVB-S的基礎(chǔ)上制定了用于衛(wèi)星交互通信的DVB-RCS[2]和用于衛(wèi)星移動(dòng)廣播通信的DVB-SH[3]。DVB-RCS目前已得到了廣泛應(yīng)用,而DVB-SH還屬于新興應(yīng)用領(lǐng)域。與DVB-SH類(lèi)似的標(biāo)準(zhǔn)還有ETSI制定的SDR(SatelliteDigitalRadio,衛(wèi)星數(shù)字通信)和S-MIM(S-bandMobileInteractiveMultimedia,S頻段移動(dòng)交互多媒體)。其中,SDR與DVB-SH原理類(lèi)似,都是針對(duì)廣播通信,只是在工作頻段、調(diào)制方式、編碼形式等方面存在一定差異。S-MIM則是對(duì)DVB-SH的擴(kuò)展,它在DVB-SH基礎(chǔ)上增加了回傳鏈路以滿(mǎn)互通信的需要,同時(shí)S-MIM還增加了與地面IP網(wǎng)絡(luò)的接口,使得其應(yīng)用更為廣泛。目前,美國(guó)全球通信公司的ICOG1衛(wèi)星采用了DVB-SH,美國(guó)1WorldSpace公司的Afristar和Asiastar兩顆衛(wèi)星采用了SDR,歐洲通信衛(wèi)星公司的EutelsatW2A衛(wèi)星采用了S-MIM。關(guān)于衛(wèi)星寬帶通信的標(biāo)準(zhǔn)有BSM(BroadbandSatelliteMultimedia,寬帶衛(wèi)星多媒體)[4]和RSM(RegenerativeSatelliteMesh,再生衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò))。其中,BSM是一套基于IP協(xié)議、針對(duì)整個(gè)衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn);RSM則是針對(duì)星座組網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn),分為RSM-A和RSM-B。RSM-A是ETSI和TIA基于美國(guó)休斯公司開(kāi)發(fā)的Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)(SPACEWAY)聯(lián)合制定的,RSM-B是在DVB-RCS的基礎(chǔ)上提出的,也已在歐洲寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)中得到了應(yīng)用。GMR(GEO-MobileRadio,地球同步軌道移動(dòng)通信)標(biāo)準(zhǔn)是一套完善的、基于GEO衛(wèi)星的衛(wèi)星移動(dòng)電話系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),分為兩個(gè)系列:GMR-1和GMR-2。GMR-1和GMR-2在用戶(hù)鏈路及饋線鏈路頻段、雙工方式、多址方式等方面相同,但在載波間隔、信息速率、調(diào)制方式等方面存在差異。隨著地面移動(dòng)通信系統(tǒng)由2G向2.5G再向3G的發(fā)展,GMR-1也隨之了對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)GMR-1Releasel、GMR-1Release2(GMPRS)、GMR-1Release3(GMR-13G),而GMR-2并沒(méi)有進(jìn)行更新,仍然是基于GSM(GlobalSystemforMobile,全球移動(dòng)通信系統(tǒng))。目前,GMR-1和GMR-2都得到廣泛的商業(yè)應(yīng)用,Thuraya、TerreStar、SkyTerra等衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用了GMR-1,而INMARSAT、ACeS等衛(wèi)星通信系統(tǒng)則采用了GMR-2。b)地球站標(biāo)準(zhǔn)。ETSI關(guān)于地球站的標(biāo)準(zhǔn)較多,涵蓋了工作在不同頻段的地球站和不同類(lèi)型的地球站。這些標(biāo)準(zhǔn)既有對(duì)地球站系統(tǒng)組成的規(guī)定,也有對(duì)地球站功能性能的規(guī)定;既有對(duì)地球站總體的規(guī)定,也有對(duì)天線、低噪放模塊等關(guān)鍵設(shè)備的規(guī)定;既有對(duì)地球站技術(shù)要求的規(guī)定,也有對(duì)地球站測(cè)試方法的規(guī)定;既有對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的要求,也有對(duì)實(shí)施指南的建議。c)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。電磁兼容是衛(wèi)星通信中必須考慮的重要環(huán)節(jié),ETSI有專(zhuān)門(mén)的技術(shù)委員會(huì)(ERM)負(fù)責(zé)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定,ERM制定了大量與地球站相關(guān)的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)涉及工作在不同頻段、采用了不同實(shí)現(xiàn)形式、應(yīng)用于不同領(lǐng)域的各類(lèi)地球站及其組成設(shè)備,從設(shè)備級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的角度,對(duì)電磁兼容性的測(cè)試環(huán)境、測(cè)試方法及發(fā)射功率限值要求等方面進(jìn)行了規(guī)定。其內(nèi)容除電磁干擾的規(guī)定外,還有電磁耐受的規(guī)定,主要是檢測(cè)產(chǎn)品在各種電磁干擾環(huán)境下能否正常工作。
1.2國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)與衛(wèi)星通信應(yīng)用相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)包括了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)中設(shè)有TC79(無(wú)線電干擾)、TC239(廣播電影電視)、TC246(電磁兼容)、TC425(宇航技術(shù)及其應(yīng)用)和TC485(通信)等多個(gè)與衛(wèi)星通信應(yīng)用相關(guān)的全國(guó)專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。國(guó)內(nèi)與衛(wèi)星通信應(yīng)用相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)共113項(xiàng),這些標(biāo)準(zhǔn)大部分都制定于上世紀(jì)80年代和90年代,主要分為6類(lèi):基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、頻譜標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、地球站標(biāo)準(zhǔn)、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)和衛(wèi)星入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。a)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量較少,主要是對(duì)廣播電視系統(tǒng)中涉及的衛(wèi)星廣播術(shù)語(yǔ)、衛(wèi)星通信涉及的各類(lèi)設(shè)備的命名方式作了規(guī)定。b)頻率標(biāo)準(zhǔn)大部分都是采標(biāo)于ITU標(biāo)準(zhǔn),并在ITU標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上結(jié)合我國(guó)的國(guó)情對(duì)頻率的規(guī)劃和共用、星地傳輸鏈路中大氣損耗和降雨衰減的計(jì)算方法等內(nèi)容作了規(guī)定。c)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)集中在廣電領(lǐng)域,主要對(duì)衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)和數(shù)字衛(wèi)星新聞采集系統(tǒng)的調(diào)制方式、信道編碼等內(nèi)容作了規(guī)定。d)地球站標(biāo)準(zhǔn)包括了地球站系統(tǒng)及其關(guān)鍵設(shè)備,可分為產(chǎn)品規(guī)范和測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)。其中,產(chǎn)品規(guī)范主要對(duì)各類(lèi)型地球站及其關(guān)鍵設(shè)備的業(yè)務(wù)能力、系統(tǒng)組成、性能指標(biāo)等技術(shù)要求作了規(guī)定;測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)則對(duì)地球站系統(tǒng)及其關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法作了規(guī)定。e)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)主要對(duì)干擾源、干擾允許值、具體的測(cè)試方法等作了規(guī)定。f)衛(wèi)星入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)主要對(duì)C頻段和Ku頻段通信衛(wèi)星應(yīng)滿(mǎn)足技術(shù)要求(如接口匹配、頻率干擾、時(shí)鐘同步等)作了規(guī)定。
1.3國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的差異分析國(guó)外在制定衛(wèi)星通信應(yīng)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)并沒(méi)有建立標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃,而是按照不同的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域成立了多個(gè)工作組,由各工作組根據(jù)各自專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際需要,針對(duì)存在的具體問(wèn)題制定標(biāo)準(zhǔn)。因此,它們的標(biāo)準(zhǔn)很貼近實(shí)際應(yīng)用,但標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)性以及標(biāo)準(zhǔn)之間的協(xié)調(diào)性略顯缺失。此外,國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)與工程實(shí)踐聯(lián)系緊密,很多標(biāo)準(zhǔn)都有工程背景,并做到了與工程研制同步更新(有的標(biāo)準(zhǔn)中甚至為暫時(shí)不成熟的章節(jié)預(yù)留了空白頁(yè),以便于實(shí)時(shí)更新),因此具有很高的權(quán)威性和時(shí)效性。歐美各國(guó)普遍都采用了這些標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展衛(wèi)星通信應(yīng)用活動(dòng)。相比于國(guó)外,我國(guó)的衛(wèi)星通信應(yīng)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)較少,且現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)由于制定時(shí)間較長(zhǎng),實(shí)效性較差。我國(guó)參與衛(wèi)星通信應(yīng)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定的行業(yè)較多,標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型多樣,包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB)、通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YD)、航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(QJ)、電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SJ)、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DL)、廣電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(GY)以及民用航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(MH)等。這些標(biāo)準(zhǔn)大部分由用戶(hù)制定,這與行業(yè)特點(diǎn)以及我國(guó)的行政分工密切相關(guān)。通信衛(wèi)星屬于定制產(chǎn)品,不同用戶(hù)有不同的需求,因此各用戶(hù)根據(jù)自身需求制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),包括星地傳輸協(xié)議、地球站技術(shù)要求、衛(wèi)星入網(wǎng)要求等。另外,我國(guó)的衛(wèi)星通信應(yīng)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有很大一部分都采標(biāo)于ITU的“建議書(shū)”,如GY/T197-2003《數(shù)字衛(wèi)星新聞采集通用技術(shù)規(guī)范》等。對(duì)于ETSI標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)也在參考使用,如衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)的星地傳輸協(xié)議就是建立在DVB-S的基礎(chǔ)上,但是并沒(méi)有采標(biāo)制定為我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)。
2衛(wèi)星通信應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系框架
通過(guò)上面對(duì)衛(wèi)星通信應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈及國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)介與分析可以看出,國(guó)外的衛(wèi)星通信應(yīng)用發(fā)展已經(jīng)很成熟,擁有多個(gè)全球和區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng),在3個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域(BSS、FSS、MSS)都成功開(kāi)展了商業(yè)應(yīng)用,而我國(guó)的衛(wèi)星通信應(yīng)用還只有C頻段和Ku頻段(即BSS和FSS規(guī)劃的部分頻段)。同時(shí),國(guó)外在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作方面也領(lǐng)先于我國(guó),ITU和ETSI的標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作與衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)工作同步,現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)已不僅基本覆蓋了衛(wèi)星通信應(yīng)用的各領(lǐng)域,也反映了目前的實(shí)際情況。相比而言,我國(guó)的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)在覆蓋面和時(shí)效性等方面都存在一定的差距。筆者在綜合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃的基礎(chǔ)上,考慮與國(guó)際接軌,并結(jié)合我國(guó)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及我國(guó)的管理特點(diǎn),提出了我國(guó)衛(wèi)星通信應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系的初步構(gòu)想,標(biāo)準(zhǔn)體系框架如圖2所示。該體系框架頂層分為五大類(lèi):基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、星地接口標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、地球站標(biāo)準(zhǔn)以及運(yùn)營(yíng)管理標(biāo)準(zhǔn)。a)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)分為術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)和電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)。術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)包括了衛(wèi)星通信應(yīng)用涉及的各領(lǐng)域術(shù)語(yǔ)和定義,與國(guó)際接軌,以統(tǒng)一行業(yè)內(nèi)對(duì)相關(guān)概念和指標(biāo)認(rèn)識(shí);電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)包括了對(duì)地球站系統(tǒng)及其關(guān)鍵設(shè)備的電磁干擾要求和電磁敏感度要求,以指導(dǎo)地球站系統(tǒng)及其關(guān)鍵設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計(jì)、測(cè)試及驗(yàn)收。b)星地接口標(biāo)準(zhǔn)分為頻譜標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。頻譜標(biāo)準(zhǔn)包括頻率的管理、申報(bào)、干擾協(xié)調(diào)等內(nèi)容,以規(guī)范和指導(dǎo)3個(gè)頻段(BSS、FSS、MSS)的使用;協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)包括衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)、衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)、衛(wèi)星移動(dòng)電話系統(tǒng)等多種衛(wèi)星通信系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、物理層協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議等內(nèi)容,以指導(dǎo)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和地面應(yīng)用終端的研制。c)關(guān)鍵設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)分為天線標(biāo)準(zhǔn)、天線跟蹤伺服設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、上變頻功率放大器標(biāo)準(zhǔn)、低噪聲下變頻放大器標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)制解調(diào)器標(biāo)準(zhǔn)。這五部分標(biāo)準(zhǔn)覆蓋各類(lèi)設(shè)備的主要產(chǎn)品規(guī)格,包括相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)要求、測(cè)試方法等內(nèi)容,以規(guī)范和指導(dǎo)關(guān)鍵設(shè)備的采購(gòu)與驗(yàn)收。d)地球站標(biāo)準(zhǔn)分為固定地球站標(biāo)準(zhǔn)、移動(dòng)地球站標(biāo)準(zhǔn)及便捷式地球站標(biāo)準(zhǔn)。這三部分標(biāo)準(zhǔn)涵蓋各種類(lèi)型、各種形式的地球站,包括設(shè)計(jì)指南、測(cè)試方法、試驗(yàn)方法等內(nèi)容,以規(guī)范和指導(dǎo)地球站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、測(cè)試、試驗(yàn)及驗(yàn)收。e)運(yùn)營(yíng)管理標(biāo)準(zhǔn)分為衛(wèi)星入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和地球站入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。這兩部分標(biāo)準(zhǔn)分別包括衛(wèi)星和地球站入網(wǎng)應(yīng)該滿(mǎn)足的技術(shù)要求,以規(guī)范和指導(dǎo)衛(wèi)星與地球站的入網(wǎng)審核。
3展望與建議
無(wú)線局域網(wǎng)(WIFI)是目前應(yīng)用最為普及的一種短程無(wú)線傳輸技術(shù)。隨著地面移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展,WIFI憑借自身的優(yōu)勢(shì)逐漸得到了廣泛的認(rèn)知與認(rèn)可,甚至演變成為一種熱潮,無(wú)論是企業(yè)商務(wù)還是家庭生活?yuàn)蕵?lè)都體現(xiàn)出了對(duì)WIFI與日俱增的需求。也正因?yàn)槿绱?,WIFI技術(shù)顯示出了極大的應(yīng)用價(jià)值和良好的市場(chǎng)前景。當(dāng)前,全球支持WIFI的終端設(shè)備越來(lái)越多,但是能訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)的人口不足60%。盡管智能手機(jī)和平板電腦等終端設(shè)備的價(jià)格不斷下降,但是獲取互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)仍有許多限制,必須在地面不斷增加新的WIFI熱點(diǎn),以擴(kuò)大WIFI網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域和接入能力??紤]到地面WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域小、布局受限、安全性低以及成本高等問(wèn)題,近年來(lái)有人提出將衛(wèi)星通信與WIFI技術(shù)結(jié)合應(yīng)用,充分發(fā)揮兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì),利用通信衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)WIFI信號(hào)的廣域覆蓋,使WIFI更廣域、更靈活地服務(wù)于更多用戶(hù)。根據(jù)WIFI技術(shù)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的使用位置,可以將衛(wèi)星WIFI系統(tǒng)分為兩大類(lèi):第一類(lèi)是WIFI衛(wèi)星,即利用空間段衛(wèi)星直接播發(fā)WIFI信號(hào),終端或用戶(hù)可以直接接入衛(wèi)星,享受WIFI服務(wù);第二類(lèi)是衛(wèi)星WIFI,即以衛(wèi)星為遠(yuǎn)距離中繼傳輸?shù)氖侄位蛲ǖ溃ㄟ^(guò)在地面段衛(wèi)星終端接收數(shù)據(jù)、WIFI基站發(fā)射的方式,進(jìn)行熱點(diǎn)覆蓋提供WIFI服務(wù)。對(duì)于第一類(lèi)技術(shù)體制,美國(guó)在2014年初提出的“外聯(lián)網(wǎng)”(Outernet)計(jì)劃是典型的代表,該計(jì)劃使用WIFI頻段,擬在2015年發(fā)射數(shù)百顆立方體衛(wèi)星,這些衛(wèi)星面向地球持續(xù)輻射WIFI信號(hào)覆蓋世界各地,從而免費(fèi)為全球所有支持WIFI的終端提供無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。2015年1月14日,一網(wǎng)公司(OneWeb)宣布計(jì)劃投資15億~20億美元,在距離地球約1200km高的軌道上建設(shè)一個(gè)由648顆小衛(wèi)星組成的星座,向地球發(fā)送互聯(lián)網(wǎng)信號(hào),預(yù)計(jì)2018年投入運(yùn)行,該星座可提供更快速、范圍更廣的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。美國(guó)太空探索技術(shù)公司(SpaceX)也宣布,將耗時(shí)5年時(shí)間投資至少100億美元建設(shè)一個(gè)由4000顆衛(wèi)星組成的全球衛(wèi)星星座,提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。這種技術(shù)概念初看非常具有吸引力,但是仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)其存在諸多技術(shù)難點(diǎn)。首先,WIFI標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)初衷是適用短距離、相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下的室內(nèi)高速無(wú)線通信。如果在低軌衛(wèi)星和普通手機(jī)終端之間直接進(jìn)行星地通信,受限于手機(jī)終端的接收靈敏度和立方體衛(wèi)星的體積功耗,遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足WIFI標(biāo)準(zhǔn)所支持的最低通信速率要求。另外,星地距離帶來(lái)的長(zhǎng)時(shí)延,低軌衛(wèi)星高速運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的多普勒頻偏和頻繁切換,都是現(xiàn)有WIFI技術(shù)所無(wú)法支持的。因此,在不改變現(xiàn)有WIFI協(xié)議的條件下,該類(lèi)體制技術(shù)不具備可行性。衛(wèi)星與WIFI結(jié)合目前只能采用第二類(lèi)技術(shù)體制,即衛(wèi)星WIFI寬帶通信系統(tǒng)。通過(guò)一套衛(wèi)星通信終端和WIFI基站,形成服務(wù)區(qū)內(nèi)的WIFI信號(hào)覆蓋,支持覆蓋區(qū)域內(nèi)所有的手機(jī)、筆記本、臺(tái)式機(jī)等具有標(biāo)準(zhǔn)WIFI接口終端的寬帶接入,可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電話、寬帶上網(wǎng)、視頻、數(shù)據(jù)傳輸?shù)染C合業(yè)務(wù)服務(wù)。
2國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀
在國(guó)外,衛(wèi)星WIFI應(yīng)用主要體現(xiàn)在高鐵和民航飛機(jī)領(lǐng)域。歐洲于2007年率先在“歐洲之星”高速鐵路上采用了衛(wèi)星寬帶接入互聯(lián)網(wǎng);日本的新干線于2009年通過(guò)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)無(wú)線接入;美國(guó)高速鐵路起步較晚,但從2008年起美國(guó)列車(chē)的互聯(lián)網(wǎng)接入均采用了衛(wèi)星技術(shù)。衛(wèi)星WIFI應(yīng)用于民用航空領(lǐng)域主要有Gogo公司和衛(wèi)訊公司(VIASAT)。Gogo公司是目前全球航空寬帶連接市場(chǎng)最大的服務(wù)提供商,目前,該公司已經(jīng)為全球超過(guò)2000架商用飛機(jī)和超過(guò)6000架公務(wù)飛機(jī)提供空中上網(wǎng)服務(wù)。Gogo公司合作伙伴包括12家大型航空公司,例如墨西哥航空、美國(guó)航空、加拿大航空、阿拉斯加航空、日本航空、聯(lián)合航空、越南航空、維珍銀河等航空公司。Gogo公司可提供2種服務(wù)模式:一站式解決方案和特定航線服務(wù)。其所采用的技術(shù)手段包括衛(wèi)星、地面基站以及混合式方案。衛(wèi)訊公司主要利用自己的Ka頻段大容量寬帶通信衛(wèi)星給航空、海事等用戶(hù)提供寬帶連接服務(wù),旗艦服務(wù)名為Yonder。衛(wèi)訊公司的產(chǎn)品與服務(wù)支持全球各類(lèi)飛機(jī)。在商用飛機(jī)方面,包括加拿大飛機(jī)與列車(chē)制造商龐巴迪公司生產(chǎn)的Global5000/XRS/6000等、波音公司的商用噴氣式飛機(jī);在政府飛機(jī)方面,包括C-130、KingAir300以及部分軍用直升機(jī)。VMT-1500是其為商用噴氣式飛機(jī)提供的典型終端,整套終端質(zhì)量15.9kg,反射器天線口徑30cm,已安裝在500多架飛機(jī)上。對(duì)于國(guó)內(nèi)市場(chǎng),衛(wèi)星WIFI應(yīng)用僅僅在民航客機(jī)上做過(guò)鏈路試驗(yàn)。2014年7月23日,東航通過(guò)通信衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了32Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)接入速率試驗(yàn),能夠滿(mǎn)足機(jī)上200名乘客上網(wǎng)需求,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)瀏覽、話音聊天和空中購(gòu)物,或滿(mǎn)足40~50名乘客實(shí)現(xiàn)視頻連線、在線視頻播放。中國(guó)首個(gè)空中互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在2014年第十屆珠海航展上成立,包括中國(guó)銀聯(lián)、新浪、京東、優(yōu)酷土豆等企業(yè),這意味著即使你在空中飛行,也可以隨時(shí)購(gòu)物、下單和支付。船舶寬帶接入目前正在應(yīng)用推廣,而高鐵寬帶接入應(yīng)用市場(chǎng)為空白。隨著國(guó)家寬帶戰(zhàn)略的實(shí)施,我國(guó)衛(wèi)星WIFI應(yīng)用將迎來(lái)巨大的發(fā)展機(jī)遇。
3國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求分析
高鐵應(yīng)用領(lǐng)域2013年,全國(guó)鐵路累計(jì)發(fā)送旅客20.75億人次,其中動(dòng)車(chē)組運(yùn)送旅客8億人次,動(dòng)車(chē)組的年旅客輸送量以40%的速度增長(zhǎng),未來(lái)將超過(guò)鐵路旅客發(fā)送量的50%。據(jù)調(diào)查,高鐵人群以高話語(yǔ)權(quán)、高素質(zhì)、高收入的“三高”人群為主,在高鐵人群里,企事業(yè)單位和公司中高層管理人員所占比重高達(dá)33.5%,他們大都擁有良好的職業(yè),在企業(yè)中有較高的話語(yǔ)權(quán)。高鐵乘客出行目的調(diào)查結(jié)果顯示,60%以上的乘客以公務(wù)/商務(wù)出差為目的,再加上乘客大多數(shù)是政府及企事業(yè)單位的中高層管理者,導(dǎo)致乘客經(jīng)常需要在移動(dòng)中處理公務(wù),引發(fā)出上網(wǎng)等寬帶通信需求。到2017年,中國(guó)的智能手機(jī)保有量將增長(zhǎng)到7.01億部,平板電腦的數(shù)量將突破4.2億臺(tái),將極大地促進(jìn)無(wú)線WIFI的應(yīng)用需求。以中青年社會(huì)精英階層為主體的高鐵乘客,也是引領(lǐng)時(shí)尚的消費(fèi)者,“處處尋WIFI”、“無(wú)處不WIFI”,對(duì)高鐵移動(dòng)WIFI有極強(qiáng)的需求。據(jù)調(diào)查,目前高鐵列車(chē)上有近50%的旅客在旅程中使用智能手機(jī)和平板電腦進(jìn)行各種活動(dòng)以消磨時(shí)間,近75%的旅客有WIFI上網(wǎng)的消費(fèi)需求。高鐵商旅人群平均每月手機(jī)話費(fèi)約300元,其中每月手機(jī)話費(fèi)400元以上者占25%,這部分人群是通信服務(wù)的VIP客戶(hù),其通信消費(fèi)能力強(qiáng),消費(fèi)積極,因此在高鐵上提供高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)接入和多媒體娛樂(lè)服務(wù)將會(huì)有很好的市場(chǎng)效果。據(jù)2014年度“中國(guó)衛(wèi)星應(yīng)用大會(huì)”相關(guān)報(bào)告預(yù)測(cè),2015年底,全國(guó)鐵路動(dòng)車(chē)組列車(chē)開(kāi)行數(shù)量將達(dá)到1500對(duì)。到2017年,全國(guó)高速鐵路網(wǎng)列車(chē)數(shù)量將達(dá)到1940列,預(yù)計(jì)寬帶需求58Gbit/s。如果采用傳統(tǒng)地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)解決,則面臨列車(chē)高速移動(dòng)帶來(lái)的多普勒頻移等技術(shù)問(wèn)題以及鐵路沿線高密度布基站等工程實(shí)施代價(jià)問(wèn)題,衛(wèi)星WIFI寬帶通信系統(tǒng)將成為解決這些問(wèn)題的有效途徑。根據(jù)國(guó)內(nèi)目前高速鐵路的消費(fèi)能力來(lái)看,以低收費(fèi)的方式導(dǎo)入市場(chǎng),衛(wèi)星寬帶WIFI服務(wù)仍是極具客戶(hù)吸引力的。以我國(guó)高鐵的運(yùn)量來(lái)看,其流量收入及相關(guān)潛在的市場(chǎng)價(jià)值不可估量。“一帶一路”海洋應(yīng)用2013年9月,提出“一帶一路”戰(zhàn)略構(gòu)想,旨在建立發(fā)源于我國(guó),貫通中亞、東南亞、南亞、西亞乃至歐洲部分區(qū)域,東牽亞太經(jīng)濟(jì)圈,西系歐洲經(jīng)濟(jì)圈。為響應(yīng)該戰(zhàn)略,2014年我國(guó)投入運(yùn)營(yíng)的中星-11衛(wèi)星的海洋波束正式為“海上絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”服務(wù),旨在為我國(guó)船舶及海上設(shè)施提供衛(wèi)星通信服務(wù),建立海上信息高速公路,為涉海行業(yè)提供信息化服務(wù),我國(guó)大部分遠(yuǎn)洋船舶均可享受到通信衛(wèi)星系統(tǒng)帶來(lái)的福利。另外,我國(guó)即將開(kāi)始研制的新一代大容量通信衛(wèi)星—東方紅-5首發(fā)星的應(yīng)用也將在我國(guó)“一帶一路”戰(zhàn)略中有所作為,這些都為寬帶WIFI衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用并服務(wù)于“一帶一路”海上信息保障提供了條件。該領(lǐng)域市場(chǎng)主要是大中型漁政、海監(jiān)、漁船和遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶。目前,這類(lèi)船舶所使用的通信設(shè)備主要有短波、超短波、“北斗”、海事以及甚小口徑終端(VSAT)等,開(kāi)展的業(yè)務(wù)主要包括話音通信、“北斗”定位和短信,以及窄帶數(shù)據(jù)傳輸?shù)葌鹘y(tǒng)業(yè)務(wù)。隨著國(guó)家“海上絲綢之路”戰(zhàn)略逐步推進(jìn),互聯(lián)互通需求迫切,海上電子商務(wù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、船舶物聯(lián)網(wǎng)信息回傳等應(yīng)用將越來(lái)越普及,必將促使各類(lèi)航運(yùn)船舶安裝衛(wèi)星WIFI系統(tǒng)。應(yīng)用海上衛(wèi)星寬帶WIFI系統(tǒng),可以方便在船上開(kāi)展遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程維修、遠(yuǎn)程醫(yī)療等工作,同時(shí)還可以使用IP電話、接入互聯(lián)網(wǎng),船員可免費(fèi)與家人、朋友通電話并在網(wǎng)上沖浪;安裝在船舶上的主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),可以實(shí)時(shí)獲取船舶數(shù)據(jù),通過(guò)衛(wèi)星傳輸,坐在陸地辦公室的人員可直接獲取主機(jī)數(shù)據(jù)、油耗數(shù)據(jù)、設(shè)備健康信息等,經(jīng)數(shù)據(jù)分析得出可靠的船舶運(yùn)營(yíng)決策,提高運(yùn)營(yíng)效率和效益;海上隨時(shí)可能出現(xiàn)各類(lèi)事故,系統(tǒng)可將船上的實(shí)時(shí)畫(huà)面?zhèn)鬏斨陵懙?,第一時(shí)間形成海路一體聯(lián)動(dòng)機(jī)制,妥善處理各類(lèi)突發(fā)事件;長(zhǎng)時(shí)間從事遠(yuǎn)??菰锓ξ兜墓ぷ?,使員工工作激情下降,通過(guò)衛(wèi)星WIFI接入互聯(lián)網(wǎng)可使所有船員享受網(wǎng)上沖浪,提高工作效率。民航應(yīng)用領(lǐng)域我國(guó)幅員遼闊,不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展程度不同,使用民航需求的地區(qū)也存在明顯差異,航空運(yùn)輸是滿(mǎn)足人們快速旅行和高速物流的需求。現(xiàn)有高頻和甚高頻通信系統(tǒng)在民用航空導(dǎo)航、交通空管、飛行運(yùn)控等航空飛行運(yùn)管信息傳輸方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足需求。另外,隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和個(gè)人智能通信的廣泛普及使用,客艙寬帶通信也是潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。而衛(wèi)星通信與WIFI等其他技術(shù)和系統(tǒng)結(jié)合,可以為航空公司提供非常豐富的航空信息服務(wù)。2015年,我國(guó)民航客運(yùn)量4.5億人次,預(yù)計(jì)2020年達(dá)到7億人次。據(jù)民航局統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,民航客運(yùn)乘客包括商務(wù)、旅游和探親等類(lèi)型,其中,中高端商務(wù)人士占到50%以上,這些乘客對(duì)于旅途中互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)具有強(qiáng)烈需求。衛(wèi)星WIFI寬帶通信的速率可達(dá)數(shù)十兆比特每秒,能為航空運(yùn)管提供話音和寬帶數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù),也可為客艙旅客提供互聯(lián)網(wǎng)和實(shí)時(shí)電視等服務(wù)。2012年7月,國(guó)務(wù)院了《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)民航業(yè)發(fā)展的若干意見(jiàn)》;2013年5月,工業(yè)和信息化部了《國(guó)家民用航空工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2013-2020)》,民航局了《航空公司運(yùn)行控制衛(wèi)星通信實(shí)施方案》,這些政策規(guī)劃的實(shí)施都將加快推動(dòng)衛(wèi)星通信在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。對(duì)于通用航空市場(chǎng),據(jù)民航局預(yù)測(cè),預(yù)計(jì)未來(lái)5~10年,我國(guó)需要各類(lèi)通用航空飛機(jī)10000~12000架,通用航空飛機(jī)數(shù)量的年均增長(zhǎng)率將達(dá)到30%,通用航空將帶動(dòng)萬(wàn)億市場(chǎng)規(guī)模。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,公務(wù)飛行、商用飛行、空中游覽、私人飛機(jī)等正受到越來(lái)越多人的青睞。衛(wèi)星WIFI寬帶系統(tǒng)在通用航空領(lǐng)域也將迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。
4結(jié)論
進(jìn)入21世紀(jì)的頭幾年,全球衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)由于受全球經(jīng)濟(jì)回升乏力,美歐日等發(fā)達(dá)國(guó)家電信業(yè)滑坡,互聯(lián)網(wǎng)泡沫經(jīng)濟(jì)破滅和"銥星"公司破產(chǎn)等不利環(huán)境的影響,增長(zhǎng)速度開(kāi)始由高速轉(zhuǎn)為低速,但衛(wèi)星應(yīng)用在整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)中,仍然是少數(shù)幾個(gè)能夠盈利的產(chǎn)業(yè)之一。
從最近幾年衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)可以看出:
(1)從1996至今,全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的總收入每年平均增長(zhǎng)13%。其中衛(wèi)星服務(wù)業(yè)增速最快,它在全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)總收入中所占比例已從1996年的42%上升到2002年的61%。衛(wèi)星制造業(yè)與衛(wèi)星服務(wù)業(yè)二者收入比例大約為1∶6。
(2)美國(guó)衛(wèi)星制造業(yè)曾經(jīng)是開(kāi)拓面向大眾消費(fèi)者衛(wèi)星服務(wù)業(yè)(衛(wèi)視直播和衛(wèi)星移動(dòng)電話)的先驅(qū),但近年來(lái)已逐步淡出大眾消費(fèi)者的衛(wèi)星服務(wù)業(yè),面向政府、軍方和工商企業(yè)的市場(chǎng)成為其主攻方向。
美國(guó)休斯、勞拉和洛克希德?馬丁三大衛(wèi)星制造公司以及歐洲的阿爾卡特公司在上世紀(jì)90年代都曾經(jīng)是衛(wèi)星服務(wù)業(yè)(衛(wèi)視直播、衛(wèi)星寬帶和衛(wèi)星移動(dòng)電話)的先驅(qū),其中休斯公司在衛(wèi)視直播中取得成功,其它涉足衛(wèi)星移動(dòng)電話和天基互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)業(yè)的公司都以失敗告終。迄今這些衛(wèi)星制造巨頭都已轉(zhuǎn)變戰(zhàn)略:逐步淡出或退出為大眾消費(fèi)者服務(wù)的衛(wèi)星服務(wù)業(yè),專(zhuān)心致力于自己的主業(yè);多數(shù)公司以參股方式介入衛(wèi)星服務(wù)業(yè),作為副業(yè)繼續(xù)經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)發(fā)器租賃為主的衛(wèi)星通信運(yùn)營(yíng)服務(wù)業(yè)。
衛(wèi)星制造業(yè)退出服務(wù)業(yè)的主要原因:一是制造業(yè)與服務(wù)業(yè)隔行如隔山,從事工程技術(shù)與制造的公司,無(wú)論是經(jīng)營(yíng)理念、企業(yè)文化和組織人才結(jié)構(gòu)都不太適合衛(wèi)星服務(wù)業(yè);二是為政府和企業(yè)服務(wù)與為大眾消費(fèi)者服務(wù),完全是不同的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),衛(wèi)星制造業(yè)不熟悉也不善于與其傳統(tǒng)的地面競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手競(jìng)爭(zhēng);三是衛(wèi)星服務(wù)業(yè)仍然是高投入、高風(fēng)險(xiǎn),回報(bào)周期較長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)事業(yè),稍有不慎,良好的商機(jī)就可能轉(zhuǎn)換為巨大風(fēng)險(xiǎn)。
(3)作為以市場(chǎng)為導(dǎo)向的衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)-衛(wèi)星服務(wù)業(yè)和地面設(shè)備制造業(yè),雖然過(guò)去幾年在整個(gè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)收入中所占比例逐年上升,但2002年這兩個(gè)行業(yè)收入所占比例都首次出現(xiàn)增速降低(占82%)的現(xiàn)象。其主要原因是全球經(jīng)濟(jì)不景氣和地面競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的激烈競(jìng)爭(zhēng)。2002年衛(wèi)星服務(wù)業(yè)收入僅比上一年增長(zhǎng)7%,轉(zhuǎn)發(fā)器容量嚴(yán)重過(guò)剩,利用率只有60%左右;而地面設(shè)備制造業(yè)收入僅比上一年增長(zhǎng)8%,均低于它們的年均增長(zhǎng)速度。但它在整個(gè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)乃至全球電信產(chǎn)業(yè)中仍然是少數(shù)幾個(gè)保持盈利的行業(yè),多數(shù)公司處于健康運(yùn)作狀態(tài),前景比較樂(lè)觀。
(4)衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)服務(wù)業(yè)之間的兼購(gòu)與重組接連發(fā)生,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。最具代表性的案例是:澳大利亞新聞公司兼購(gòu)休斯電子公司,歐洲SES收購(gòu)美國(guó)Americom公司。
衛(wèi)星服務(wù)業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了衛(wèi)星地面設(shè)備制造業(yè)的快速發(fā)展。2003年全球衛(wèi)星服務(wù)業(yè)營(yíng)業(yè)收入為559億美元,地面設(shè)備制造業(yè)收入達(dá)到221億美元,衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)年收入占整個(gè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的85%。
(5)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)繼續(xù)強(qiáng)勁發(fā)展,年均增長(zhǎng)26%,年收入達(dá)100億美元。導(dǎo)航與通信的匯聚和融合促成應(yīng)用領(lǐng)域向經(jīng)濟(jì)和社會(huì)乃至個(gè)人消費(fèi)品不斷延伸和滲透,新產(chǎn)品和新服務(wù)不斷涌現(xiàn)。
(6)商業(yè)衛(wèi)星遙感、導(dǎo)航和通信出現(xiàn)軍民商結(jié)合,平戰(zhàn)結(jié)合,寓軍于民,寓軍于商趨勢(shì),民商衛(wèi)星系統(tǒng)的安全與防護(hù)受到重視。
衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)
衛(wèi)星通信在美歐日等發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化,并在全球形成新興產(chǎn)業(yè),成為衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)。從全球衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)年?duì)I業(yè)收入統(tǒng)計(jì)分析可以看出,衛(wèi)星通信業(yè)的收入約占90%,衛(wèi)星導(dǎo)航和衛(wèi)星遙感約占10%。
目前全球運(yùn)營(yíng)商用衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的公司約有40多家,在軌工作的靜止軌道C、Ku、Ka和L頻段通信衛(wèi)星有200多顆,其中從57°E~183°E的亞太地區(qū)上空共有97顆。在中低軌道運(yùn)行的L頻段全球移動(dòng)通信衛(wèi)星約有150顆(包括銥星和全球星)。
上述350多顆衛(wèi)星主要擔(dān)負(fù)語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)通信廣播三大業(yè)務(wù)。這三大業(yè)務(wù)又可以分為衛(wèi)星固定通信、衛(wèi)星電視直播/衛(wèi)星數(shù)字音頻廣播、衛(wèi)星移動(dòng)通信和衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)/寬帶數(shù)據(jù)接入四大市場(chǎng)。
表1列出了2003年全球經(jīng)營(yíng)靜止軌道商用通信轉(zhuǎn)發(fā)器租賃業(yè)務(wù)排名前24位公司的營(yíng)業(yè)收入(約78億美元)和在軌衛(wèi)星數(shù)量(191顆)。表1所列收入不包括美國(guó)直接面向大眾消費(fèi)市場(chǎng)的衛(wèi)視直播、數(shù)字音頻廣播和衛(wèi)星移動(dòng)電話業(yè)務(wù)。
表2分別列出了美洲、歐洲、亞太、中東和非洲地區(qū)未來(lái)衛(wèi)星通信需求的熱點(diǎn)業(yè)務(wù)。
在美國(guó)由于當(dāng)前反恐和維護(hù)國(guó)土安全的需求迫切,應(yīng)急衛(wèi)星移動(dòng)通信被列為首位,衛(wèi)視直播正在向高清晰電視直播發(fā)展。隨著等離子屏幕電視機(jī)售價(jià)最近在美國(guó)已降低到高端背投式彩電的水平,Cablevision公司2003年發(fā)射了專(zhuān)用于高清晰電視直播衛(wèi)星,DirecTV公司最近宣布訂購(gòu)3顆Ka頻段衛(wèi)星并改變3顆Ka頻段寬帶衛(wèi)星的用途用于高清電視直播業(yè)務(wù),預(yù)示著美國(guó)各大公司開(kāi)始搶占高清衛(wèi)視直播市場(chǎng);衛(wèi)星寬帶業(yè)務(wù)市場(chǎng)經(jīng)過(guò)前兩年的觀望和停滯之后,在美國(guó)政府和軍方強(qiáng)大需求推動(dòng)下已開(kāi)始啟動(dòng),但前景仍然不太樂(lè)觀;衛(wèi)星數(shù)字音頻廣播業(yè)務(wù)異軍突起,成為美國(guó)新的熱點(diǎn)市場(chǎng)。
據(jù)美國(guó)電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)2004年2月26日的一項(xiàng)市場(chǎng)調(diào)查和預(yù)測(cè)報(bào)告顯示:到2003年底,美國(guó)共有寬帶用戶(hù)2850萬(wàn)戶(hù)。預(yù)計(jì)到2007年有線(cable)、DSL、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)/寬帶和陸基無(wú)線寬帶用戶(hù)將達(dá)到4700萬(wàn)戶(hù),其中衛(wèi)星寬帶用戶(hù)200萬(wàn)戶(hù)。
歐盟和歐洲各國(guó)政府也非常重視發(fā)展衛(wèi)星寬帶和數(shù)字影院或電子影院業(yè)務(wù)。日本正在開(kāi)拓適合本國(guó)國(guó)情、具有創(chuàng)新應(yīng)用的移動(dòng)多媒體廣播衛(wèi)星(MBSAT)和準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)。泰國(guó)即將發(fā)射的iPSTAR衛(wèi)星是天基寬帶多媒體業(yè)務(wù)的創(chuàng)新應(yīng)用。亞太地區(qū)是未來(lái)衛(wèi)星電視、衛(wèi)星寬帶、衛(wèi)星遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療和農(nóng)村電話的熱點(diǎn)市場(chǎng)。其中中國(guó)和印度是美歐公司渴望已久的巨大市場(chǎng)。
綜上所述,衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)上世紀(jì)90年代的迅猛發(fā)展到最近幾年的低迷之后,從2003年起已在全球出現(xiàn)復(fù)蘇,進(jìn)入新一輪理性而又穩(wěn)定的發(fā)展階段。
未來(lái)10~15年內(nèi),全球衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將出現(xiàn)以下幾種趨勢(shì):
(1)衛(wèi)星通信與陸基電信均為不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。二者日趨融合,相互補(bǔ)充,在競(jìng)爭(zhēng)與合作中發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)。衛(wèi)星通信將在補(bǔ)充與延伸中尋求更大的發(fā)展空間。
(2)衛(wèi)視直播業(yè)務(wù)仍然是衛(wèi)星服務(wù)業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力,全球共有衛(wèi)視直播用戶(hù)約6000萬(wàn)戶(hù),衛(wèi)視頻道12000個(gè),其中高清衛(wèi)視頻道約100個(gè)。發(fā)達(dá)國(guó)家正在向高清晰衛(wèi)星電視直播方向開(kāi)拓新市場(chǎng),數(shù)字衛(wèi)星音頻廣播業(yè)務(wù)在美國(guó)得到快速發(fā)展,成為新的亮點(diǎn)。
(3)衛(wèi)星移動(dòng)通信業(yè)務(wù)正走出困境,市場(chǎng)定位轉(zhuǎn)向政府或軍方市場(chǎng),以及地面蜂窩網(wǎng)覆蓋不到的農(nóng)村市場(chǎng)。目前最有發(fā)展前途的衛(wèi)星移動(dòng)通信業(yè)務(wù)是:應(yīng)急移動(dòng)通信、農(nóng)村電話、遠(yuǎn)程民航高速互聯(lián)網(wǎng)/寬帶接入業(yè)務(wù)。
(4)衛(wèi)星寬帶多媒體業(yè)務(wù)、數(shù)字影院/電子影院業(yè)務(wù)將成為未來(lái)10年發(fā)展的新商機(jī),但這些業(yè)務(wù)仍將是陸基電信網(wǎng)的補(bǔ)充和延伸。
(5)VSAT及其增值業(yè)務(wù)在工商企業(yè)、教育、衛(wèi)生和金融行業(yè)不斷滲透,成本不斷下降,經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益日益顯現(xiàn),在發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家仍有較大的發(fā)展空間。
(6)未來(lái)需求熱點(diǎn)仍是面向政府、工商企業(yè)和農(nóng)村市場(chǎng)。
根據(jù)Futron公司對(duì)未來(lái)10年衛(wèi)星固定通信市場(chǎng)的宏觀需求預(yù)測(cè),全球衛(wèi)星和運(yùn)載火箭制造商的生產(chǎn)能力及其發(fā)射服務(wù)能力嚴(yán)重過(guò)剩,每年商用通信衛(wèi)星的平均需求量按低、中、高三種預(yù)測(cè)值分別為8顆、12顆和15顆。但如果按前述1∶9的比例計(jì)算,實(shí)際上相當(dāng)于上世紀(jì)90年代初的72顆、108顆和135顆衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器容量。
由此可以看出,無(wú)論是現(xiàn)在還是未來(lái),制約衛(wèi)星通信市場(chǎng)發(fā)展的瓶頸已不是天上衛(wèi)星資源不足,而是如何在補(bǔ)充和延伸的狹縫小市場(chǎng)中尋找衛(wèi)星固定通信的商機(jī)。
根據(jù)表2中所列的熱點(diǎn)需求可以看出,全球不同地區(qū)雖有不同的優(yōu)先排序,但商用工商企業(yè)話音和數(shù)據(jù)通信、衛(wèi)星電視分配、衛(wèi)星寬帶、遠(yuǎn)程教育培訓(xùn)、遠(yuǎn)程醫(yī)療和農(nóng)村電話等業(yè)務(wù)卻是共同熱點(diǎn),充分體現(xiàn)了衛(wèi)星固定通信在補(bǔ)充與延伸陸基電信中的優(yōu)勢(shì)。這些業(yè)務(wù)市場(chǎng)雖然不大,而且主要面向政府公共事業(yè)和工商企業(yè),但對(duì)中小風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)和航天公司卻提供了有利商機(jī)。
研究分析國(guó)外企業(yè)開(kāi)拓衛(wèi)星通信市場(chǎng)的成功經(jīng)驗(yàn),以下幾點(diǎn)值得借鑒:
(1)天地網(wǎng)融合與集成,發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)。
(2)為特定用戶(hù)量身定制,提供端到端服務(wù)的一攬子解決方案。
(3)加強(qiáng)市場(chǎng)分析,搞好市場(chǎng)定位,重點(diǎn)開(kāi)拓如下熱點(diǎn)市場(chǎng):
面向工商企業(yè),開(kāi)拓VSAT語(yǔ)音/數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)/寬帶接入投送業(yè)務(wù)。
面向政府及公共事業(yè)市場(chǎng),提供應(yīng)急/救災(zāi)通信和互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入業(yè)務(wù)。
面向農(nóng)村邊遠(yuǎn)地區(qū),提供農(nóng)村電話、遠(yuǎn)程教育和遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)。
面向軍方市場(chǎng),提供非加密的寬帶多媒體和高清晰度電視傳輸業(yè)務(wù),以及大批量軍用地面通信終端的研制與生產(chǎn)。
衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)
目前國(guó)外已經(jīng)建成的軍民兩用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)只有美國(guó)的GPS和俄羅斯的Glonass。歐洲伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)是一個(gè)以民用為主、兼顧軍用,能與GPS兼容的民營(yíng)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng),預(yù)計(jì)2010年投入運(yùn)營(yíng)。
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正在發(fā)展成為如同電信、電力、交通、天然氣管線一樣重要的國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施。GPS是當(dāng)前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。GPS應(yīng)用的普及和歐洲伽利略系統(tǒng)的出現(xiàn),使全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了如下四大變化。
從以軍為主轉(zhuǎn)為軍民兩用乃至民用為主,目前軍用和民用GPS接收機(jī)及其組合產(chǎn)品的銷(xiāo)量比例為1∶20,而且這一比例正在擴(kuò)大。
從少數(shù)部門(mén)轉(zhuǎn)向海陸空的幾乎所有經(jīng)濟(jì)部門(mén),正在向個(gè)人日常生活?yuàn)蕵?lè)消費(fèi)發(fā)展。
從少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家形成的產(chǎn)業(yè)演變成國(guó)際性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
從比較單一的導(dǎo)航定位應(yīng)用轉(zhuǎn)向?qū)Ш脚c通信和遙感相互融合與集成,滲透力極強(qiáng)的交叉綜合產(chǎn)業(yè)。
以GPS為主導(dǎo)的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)已成為繼互聯(lián)網(wǎng)和蜂窩通信之后世界上發(fā)展最快、滲透力最強(qiáng)的信息產(chǎn)業(yè)之一,成為國(guó)際上最有發(fā)展?jié)摿Φ臒o(wú)線產(chǎn)業(yè)之一。
衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)之所以能得到快速發(fā)展,其強(qiáng)大的生命力在于它能與其它電子產(chǎn)品和通信系統(tǒng)相互融合與集成,演化出層出不窮的新產(chǎn)品和新服務(wù),從而極大地提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)力。
近年來(lái)GPS接收機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向是低功耗、小型化和芯片組的日用化,以及系統(tǒng)功能的透明化(嵌入式)和集成化,為集成服務(wù)商提供價(jià)格低廉、界面友好的組合產(chǎn)品創(chuàng)造了良好條件。
(1)發(fā)展現(xiàn)狀
由于受全球經(jīng)濟(jì)不景氣和信息產(chǎn)業(yè)滑坡的影響,近年來(lái)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展勢(shì)頭受到抑制,但仍以26%的年均增長(zhǎng)率高速發(fā)展,預(yù)計(jì)未來(lái)幾年這種高速度將會(huì)繼續(xù)保持下去。表3列出了2000~2006年全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)按細(xì)分市場(chǎng)的生產(chǎn)銷(xiāo)售值預(yù)測(cè)。
近幾年,全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了如下幾種發(fā)展態(tài)勢(shì):
應(yīng)用領(lǐng)域快速延伸市場(chǎng)向深度和廣度發(fā)展
在市場(chǎng)發(fā)展方面,最重要的進(jìn)展是導(dǎo)航產(chǎn)品能力的整體強(qiáng)化;銷(xiāo)售渠道的拓展,使市場(chǎng)效益明顯提高;戰(zhàn)略伙伴關(guān)系代替了虛擬集成;新用戶(hù)、新應(yīng)用創(chuàng)造了新的前所未有的市場(chǎng)空間。
據(jù)權(quán)威人士估算,2001年衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的芯片組在全球銷(xiāo)量約為800~900萬(wàn)套,2002年為1200~1500萬(wàn)套,2003年可能達(dá)到3000~5000萬(wàn)套。在今后的3~4年內(nèi)年銷(xiāo)量有可能越過(guò)一億套的大關(guān)。其主要需求推動(dòng)力是導(dǎo)航與移動(dòng)電話相融合的市場(chǎng)(如E911和E112應(yīng)用)在迅速擴(kuò)展。另一驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于接收機(jī)芯片組的持續(xù)降價(jià)。2000年GPS接收機(jī)芯片組價(jià)格已降到40美元/套,批量供貨為25美元/套,Motolora生產(chǎn)的GPS單芯片接收機(jī)模塊價(jià)格為15美元/套,Qualcomm公司生產(chǎn)的與CDMA手機(jī)配套的GPS功能模塊只需5~10美元/套,而且它們的體積和功耗都較小,適合于嵌入手機(jī)。
車(chē)輛導(dǎo)航與監(jiān)控的融合推動(dòng)了車(chē)輛信息系統(tǒng)的篷勃發(fā)展
美國(guó)的OnStar系統(tǒng)是把車(chē)輛導(dǎo)航與監(jiān)控這兩種衛(wèi)星定位功能融合在一起形成所謂汽車(chē)信息系統(tǒng)(Telematics)的典型應(yīng)用。2001年其安裝數(shù)量達(dá)百萬(wàn)臺(tái)之多。它將汽車(chē)內(nèi)相關(guān)電子設(shè)備與傳感器連成一體,除具有導(dǎo)航、定位和安全功能外,更重要的是實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)與外部世界的通信,將無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音服務(wù)和衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合起來(lái),提供專(zhuān)門(mén)的位置服務(wù)(車(chē)輛導(dǎo)航、跟蹤和急救服務(wù))。由于有服務(wù)中心的配合,可以大大減輕車(chē)載終端的壓力(如電子地圖容量與內(nèi)容更新),同時(shí)可以提供更為周到全面與專(zhuān)門(mén)化的和公益性的信息服務(wù)。車(chē)輛信息系統(tǒng)代表了車(chē)輛應(yīng)用系統(tǒng)的重要發(fā)展方向,勢(shì)必在未來(lái)數(shù)年內(nèi)出現(xiàn)蓬勃發(fā)展。
導(dǎo)航與通信技術(shù)的融合孕育出巨大的商機(jī)
導(dǎo)航與通信相互融合的最典型代表是在蜂窩手機(jī)中融入導(dǎo)航定位功能。美國(guó)FCC為滿(mǎn)足E911的需求,1996年條例明文規(guī)定,要求移動(dòng)電話報(bào)警必須同時(shí)傳送位置信息,不然不予受理。同時(shí)強(qiáng)制規(guī)定從2001年10月開(kāi)始逐年增加生產(chǎn)帶定位功能的手機(jī)比例,到2005年底其比例要達(dá)到100%。這項(xiàng)條例實(shí)行初期,手機(jī)定位主要依托蜂窩網(wǎng)絡(luò)本身,至1998年又頒布第二道法令,指出可以兼用GPS衛(wèi)星定位技術(shù),使定位精度從125m提高到50m。隨之出現(xiàn)了A-GPS(Asisted GPS)技術(shù),即用通信網(wǎng)絡(luò)輔助GPS實(shí)現(xiàn)惡劣環(huán)境(包括室內(nèi))條件下的快速定位,該定位技術(shù)可用于不同環(huán)境(室內(nèi)外、城市與鄉(xiāng)間)、不同通信網(wǎng)絡(luò)與級(jí)別(TDMA、CDMA,與2G、2.5G、3G),且初始投入(網(wǎng)絡(luò)改造)費(fèi)用與工作量小,主要工作在手機(jī)上,每臺(tái)手機(jī)增加GPS功能的成本為5~15美元。2001年底Qualcomm率先推出了基于CDMA通信網(wǎng)絡(luò)的GPSQne,數(shù)月間在日美韓售量超過(guò)百萬(wàn)臺(tái)。
(2)趨勢(shì)分析
隨著全球數(shù)字化的發(fā)展,產(chǎn)生了“數(shù)字地球”、“網(wǎng)絡(luò)GPS”等新概念。GPS作為一種能夠定位和授時(shí)的傳感器,被廣泛地應(yīng)用到一切需要位置、速度和時(shí)間信息的領(lǐng)域,而正是這種需求,將會(huì)使衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來(lái)越快,產(chǎn)業(yè)規(guī)模越來(lái)越大。
據(jù)預(yù)測(cè),2008年以前美國(guó)GPS的產(chǎn)品仍將壟斷全球市場(chǎng)。如果歐洲伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能在2008年投入運(yùn)營(yíng),GPS的壟斷地位將被打破。據(jù)最近美歐雙方歷經(jīng)2年多艱苦談判達(dá)成的協(xié)議,美國(guó)第三代GPS將與歐洲伽利略系統(tǒng)采用相同的民用信號(hào)結(jié)構(gòu)。這意味著美歐民用導(dǎo)航接收機(jī)將采用相同標(biāo)準(zhǔn),并實(shí)現(xiàn)全面兼容。屆時(shí),全球用戶(hù)將能同時(shí)從兩大衛(wèi)星系統(tǒng)捕獲更多衛(wèi)星信息,民用導(dǎo)航精度優(yōu)于10m。這對(duì)全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展無(wú)疑是利好消息。中國(guó)加盟伽利略計(jì)劃,更會(huì)促進(jìn)未來(lái)我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
未來(lái)10~15年全球衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)是:
① 市場(chǎng)規(guī)模迅猛擴(kuò)展
衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)主要包括導(dǎo)航接收機(jī)產(chǎn)品和導(dǎo)航信息服務(wù)兩大領(lǐng)域,隨著衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用向交通、通信和國(guó)民經(jīng)濟(jì)其它領(lǐng)域的不斷滲透、延伸和擴(kuò)展,各種高端和低端產(chǎn)品的需求將會(huì)迅猛增加。各種車(chē)載終端產(chǎn)品將逐漸成為公交、出租、警務(wù)、長(zhǎng)途客貨車(chē)、個(gè)人轎車(chē)和火車(chē)的必備設(shè)備或標(biāo)準(zhǔn)配置,處于市場(chǎng)主體地位,而其它測(cè)繪型、船載和機(jī)載型產(chǎn)品以及授時(shí)類(lèi)產(chǎn)品將逐步退居非常次要位置,但各自的市場(chǎng)規(guī)模都會(huì)越來(lái)越大。以手機(jī)為主的個(gè)人消費(fèi)產(chǎn)品一旦嵌入導(dǎo)航組件,成為通信與導(dǎo)航定位和應(yīng)急救援相結(jié)合的產(chǎn)品,導(dǎo)航接收機(jī)產(chǎn)品的主體市場(chǎng)將會(huì)從由車(chē)載終端產(chǎn)品轉(zhuǎn)向個(gè)人消費(fèi)品市場(chǎng)(包括個(gè)人休閑、娛樂(lè)用品)。
導(dǎo)航與通信的相互集成與融合,帶來(lái)的更大商機(jī)是信息服務(wù)業(yè)的蓬勃發(fā)展。導(dǎo)航定位授時(shí)信息和地理信息,將成為與氣象和交通信息以及各種新聞、娛樂(lè)、體育信息同樣重要的日常生活必需品?;ヂ?lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)和導(dǎo)航綜合信息服務(wù)中心將聯(lián)成一體,提供各種增值服務(wù)。
② 導(dǎo)航產(chǎn)品和服務(wù)市場(chǎng)逐漸細(xì)分,搞好市場(chǎng)定位至關(guān)重要
衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)品與技術(shù)服務(wù)的專(zhuān)業(yè)方向已逐漸細(xì)分,各自根據(jù)自身特點(diǎn)確定服務(wù)方向,初步出現(xiàn)了市場(chǎng)定位上的差異;產(chǎn)品方面,車(chē)載、船載、機(jī)載和個(gè)人消費(fèi)產(chǎn)品各有不同供應(yīng)商。服務(wù)方面GIS數(shù)據(jù)供應(yīng)商和地圖供應(yīng)商提供位置相關(guān)數(shù)據(jù)和數(shù)字地圖服務(wù);服務(wù)運(yùn)營(yíng)商以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)提供基于位置的相關(guān)信息的綜合服務(wù);產(chǎn)品供應(yīng)商和服務(wù)系統(tǒng)集成商提品、技術(shù)和系統(tǒng)集成服務(wù)。作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),價(jià)值鏈出現(xiàn)層次分明的分化與完善,標(biāo)志著這個(gè)產(chǎn)業(yè)正走向成熟。
在眾多的應(yīng)用中,其中應(yīng)用發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮挠袃蓚€(gè)方向:一是以車(chē)載導(dǎo)航為核心的移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控、導(dǎo)航管理與服務(wù)市場(chǎng),二是以個(gè)性化移動(dòng)信息終端為核心的移動(dòng)導(dǎo)航產(chǎn)品市場(chǎng)。
③ 移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控、管理與服務(wù)的發(fā)展
在歐美日,移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控管理系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入物流領(lǐng)域。由于政府、企業(yè)的信息化管理水平不斷提高,以及個(gè)性化信息服務(wù)需求的增長(zhǎng),一些大型企業(yè)已經(jīng)從單一功能的移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控、報(bào)警管理轉(zhuǎn)向功能更加豐富、面向市場(chǎng)更加廣闊的基于位置的管理與服務(wù)。許多為大型物流企業(yè)服務(wù)的移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)與企業(yè)內(nèi)部其它管理數(shù)據(jù)庫(kù)(如倉(cāng)儲(chǔ)、貨源)結(jié)合,形成統(tǒng)一的基于位置的職能管理平臺(tái)。
移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控管理系統(tǒng)更廣闊的市場(chǎng)在于面向公眾的服務(wù)領(lǐng)域?;谖恢玫男畔⒎?wù)(Location Based Service)無(wú)疑將是未來(lái)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)最廣闊、最具潛力和最引人注目的發(fā)展方向之一。一些類(lèi)似Telematics概念的系統(tǒng)雛形,為汽車(chē)擁有者提供物流監(jiān)控、導(dǎo)航服務(wù)、報(bào)警尋車(chē)等服務(wù),并考慮了娛樂(lè)、交通信息提供、信息定制、移動(dòng)辦公等應(yīng)用框架。
④ 移動(dòng)目標(biāo)導(dǎo)航產(chǎn)品的發(fā)展
隨著衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備的小型化和芯片化,各種嵌入式衛(wèi)星導(dǎo)航電子產(chǎn)品將進(jìn)入日常生活。其代表性產(chǎn)品主要有如下幾類(lèi)。
車(chē)載自主導(dǎo)航產(chǎn)品
車(chē)載自主導(dǎo)航系統(tǒng)或汽車(chē)信息系統(tǒng)是衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)品最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。美國(guó)、歐洲和日本的車(chē)載導(dǎo)航儀產(chǎn)品已經(jīng)日益走向成熟,形成了規(guī)?;氖袌?chǎng)需求。
導(dǎo)航通信組合產(chǎn)品
集成了衛(wèi)星定位設(shè)備與移動(dòng)通信組件的移動(dòng)監(jiān)控終端產(chǎn)品是一類(lèi)特殊的應(yīng)用產(chǎn)品,是移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同,也具有不同的設(shè)計(jì)形式。既有用于集裝箱等貨物跟蹤的隱蔽式安裝產(chǎn)品,也有集成了語(yǔ)音通信、數(shù)據(jù)報(bào)告、報(bào)警、遙控等功能的綜合車(chē)載平臺(tái)。
大眾消費(fèi)產(chǎn)品
如果說(shuō)車(chē)載導(dǎo)航儀與移動(dòng)監(jiān)控終端還屬于應(yīng)用方向比較單一的產(chǎn)品,那么各種生活消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品卻可以用“百花齊放”來(lái)形容。
信息終端不僅僅是個(gè)性化應(yīng)用的獨(dú)立設(shè)備,也是未來(lái)隨身信息服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)與載體??梢灶A(yù)期將會(huì)向著衛(wèi)星定位、Pocket-PC、嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)等綜合集成的方向發(fā)展。同時(shí),適應(yīng)車(chē)輛導(dǎo)航、貨物跟蹤、個(gè)性化信息服務(wù)、安全產(chǎn)品等不同領(lǐng)域的需求,將出現(xiàn)各種不同組合、不同形態(tài)的產(chǎn)品系列,以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。
衛(wèi)星遙感
(1)民用遙感衛(wèi)星的發(fā)展仍以政府投資為主,政府部門(mén)和軍事部門(mén)仍是衛(wèi)星遙感的主要用戶(hù);
(2)在美國(guó),商用遙感衛(wèi)星在政府和軍方市場(chǎng)的強(qiáng)大支持下,近年來(lái)得到較快成長(zhǎng)。2004年美國(guó)總統(tǒng)布什的衛(wèi)星遙感政策極大地刺激了商用衛(wèi)星遙感的發(fā)展;
(3)近年來(lái)衛(wèi)星遙感的重要發(fā)展趨勢(shì)之一是寓軍于民,寓軍于商,軍民結(jié)合,平戰(zhàn)結(jié)合。許多國(guó)家,尤其是美國(guó),已經(jīng)將商用遙感衛(wèi)星系統(tǒng)列為軍事情報(bào)和地理信息/制圖的重要信息資源,民用和商用遙感衛(wèi)星系統(tǒng)無(wú)論在和平時(shí)期或是在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期都將發(fā)揮重要作用,衛(wèi)星遙感系統(tǒng)已成為國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。
【關(guān)鍵字】 突發(fā)事件 應(yīng)急通信 媒體
近年來(lái),地震等重大突發(fā)事件【1】時(shí)有發(fā)生,我國(guó)應(yīng)急通信保障水平和應(yīng)急響應(yīng)能力在實(shí)戰(zhàn)中不斷得到提升,取得了不小的成果。
面對(duì)突發(fā)事件,從國(guó)家到地方,都需要進(jìn)行快速響應(yīng)。突發(fā)事件具有不確定且發(fā)生突然的特點(diǎn),包括自然災(zāi)害、社會(huì)安全事件、事故災(zāi)難等,對(duì)社會(huì)和人民群眾造成很大的危害。突發(fā)事件發(fā)生后,需要馬上啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案以應(yīng)對(duì),盡量去減少事故造成的損失。公安、消防、武警、醫(yī)療、電信、電力和新聞媒體都有自己的應(yīng)急體系,在第一時(shí)間啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。
一、新聞媒體在重大自然災(zāi)害報(bào)道中的應(yīng)急通信現(xiàn)狀
在近年的突發(fā)事件中,重大自然災(zāi)害的破壞性最強(qiáng),如地震、洪災(zāi)、泥石流等,造成生命和財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重,影響面大。災(zāi)害發(fā)生后,新聞媒體需要盡快向外界災(zāi)區(qū)情況,正確引導(dǎo)輿論,讓公眾了解真實(shí)的事件。
通常情況下,重大自然災(zāi)害的發(fā)生會(huì)造成電力和通信等公共設(shè)施的損毀,無(wú)法讓災(zāi)區(qū)與外界保持聯(lián)系。事件發(fā)生后,新聞媒體需要先派遣少數(shù)記者第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng),隨后再安排后續(xù)報(bào)道團(tuán)隊(duì)。目前,能夠呈現(xiàn)給受眾的新聞形式仍然是音視頻、圖片和文字,記者需根據(jù)攜帶的通信設(shè)備情況進(jìn)行發(fā)稿。如果災(zāi)區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有完全損毀,很多身在災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的群眾可能會(huì)通過(guò)微博或微信等新媒體方式自己所了解到的情況,比新聞媒體更快信息,當(dāng)然也會(huì)存在信息不準(zhǔn)確或十分片面的不足之處。
針對(duì)新聞媒體行業(yè),能夠提供應(yīng)急通信保障的設(shè)備種類(lèi)很多,主流設(shè)備主要有記者單兵使用的海事衛(wèi)星便攜站、海事衛(wèi)星電話、3G/4G背包、手持智能終端設(shè)備和北斗通信手機(jī)等,也有適合團(tuán)隊(duì)使用的衛(wèi)星應(yīng)急通信車(chē)、集群等指揮調(diào)度系統(tǒng)。航空飛行器最近幾年在很多災(zāi)情報(bào)道中發(fā)揮了很大的作用,在人員無(wú)法到達(dá)的地區(qū)拍攝圖片和視頻,立體呈現(xiàn)事件現(xiàn)場(chǎng)。
應(yīng)急通信的關(guān)鍵字是“急”,面對(duì)突然發(fā)生的事件需要做到急而不亂,根據(jù)預(yù)先制定好的應(yīng)急預(yù)案來(lái)實(shí)施具體工作,包括人員安排,裝備配備和報(bào)道計(jì)劃。災(zāi)情發(fā)生后,記者在到達(dá)新聞現(xiàn)場(chǎng)后一般先通過(guò)應(yīng)急電話向后方指揮部反映現(xiàn)場(chǎng)情況,然后再利用海事衛(wèi)星終端或其他單兵應(yīng)急通信裝備發(fā)圖片和文字稿,網(wǎng)絡(luò)帶寬允許的情況下發(fā)視頻稿。我國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在應(yīng)急通信領(lǐng)域發(fā)揮了很關(guān)鍵的作用,利用GIS地理信息系統(tǒng),后方指揮部可以了解記者所處的具置,對(duì)人員安全定位也起到保障作用。記者可以利用北斗通信機(jī)的短報(bào)文功能發(fā)簡(jiǎn)單文字稿,滿(mǎn)足基本發(fā)稿需求。
有了單兵記者的前方發(fā)稿,對(duì)災(zāi)情和人員傷亡情況有了初步了解,后方指揮部再安排后續(xù)新聞報(bào)道團(tuán)隊(duì)進(jìn)入災(zāi)區(qū),組建前方發(fā)稿中心。通常情況下,前方發(fā)稿中心分兩步實(shí)施,前期主要通過(guò)衛(wèi)星車(chē)【2】實(shí)現(xiàn)移動(dòng)發(fā)稿中心和指揮中心,待設(shè)備和物資等全部到位后,在當(dāng)?shù)剡x擇合適的場(chǎng)所再搭建正式的報(bào)道指揮中心??梢?jiàn),衛(wèi)星通信車(chē)在應(yīng)急報(bào)道中起著至關(guān)重要的作用。利用衛(wèi)星通信車(chē)的高度集成和可移動(dòng)性,能夠滿(mǎn)足文字、圖片、音視頻同時(shí)發(fā)稿,根據(jù)車(chē)輛安裝設(shè)備的種類(lèi)和功能,能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎在正常網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境下的所有功能。當(dāng)然,衛(wèi)星通信車(chē)與后方聯(lián)絡(luò)的骨干通道是衛(wèi)星鏈路,其帶寬受制于基礎(chǔ)設(shè)施條件和使用時(shí)的天氣狀況,絕大多數(shù)情況下能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高速互聯(lián)互通,滿(mǎn)足報(bào)道團(tuán)隊(duì)的發(fā)稿需求。
對(duì)重大自然災(zāi)害的應(yīng)急響應(yīng)需要聯(lián)動(dòng)機(jī)制,各行業(yè)要互相配合,一切為災(zāi)區(qū)服務(wù)。災(zāi)情發(fā)生后,電力、通信等部門(mén)會(huì)迅速啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案,盡快恢復(fù)災(zāi)區(qū)的電力和通信系統(tǒng)。當(dāng)通信能力恢復(fù)到一定水平后,新聞媒體可以借助運(yùn)營(yíng)商提供的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)稿,逐漸從應(yīng)急通信轉(zhuǎn)向常規(guī)通信手段。
可見(jiàn),在重大自然災(zāi)害的應(yīng)急報(bào)道中,新聞媒體的通信方式是一個(gè)從單一到整體,從窄帶到寬帶,從應(yīng)急到常規(guī)的過(guò)程。
二、新聞媒體在應(yīng)急通信中需要考慮的問(wèn)題
首先,應(yīng)急通信雖然能夠?qū)崿F(xiàn)快速組網(wǎng),但也有其不足之處。應(yīng)急通信設(shè)備大多為無(wú)線通信設(shè)備,衛(wèi)星通信車(chē)、衛(wèi)星便攜終端、海事衛(wèi)星小站、微波傳輸設(shè)備、3G/4G微微基站、WIFI傳輸設(shè)備等,這些無(wú)線通信都離不開(kāi)寶貴的頻率資源。衛(wèi)星通信需要固定的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源,在重大自然災(zāi)害發(fā)生后,各行業(yè)的應(yīng)急通信設(shè)備都會(huì)在災(zāi)區(qū)使用,有限的轉(zhuǎn)發(fā)器資源需要合理利用,避免出現(xiàn)干擾或其他影響轉(zhuǎn)發(fā)器正常使用的問(wèn)題。很多微波傳輸設(shè)備都使用免費(fèi)的ISM 2.4GHz或5.8GHz頻段,在較小的區(qū)域大量使用時(shí)容易引起干擾,造成網(wǎng)速下降或其他問(wèn)題,導(dǎo)致記者無(wú)法正常發(fā)稿。還有一些無(wú)線通信設(shè)備使用私有的頻率資源,頻率資源沒(méi)有使用許可,在使用過(guò)程中也容易對(duì)其他通信系統(tǒng)造成影響。干擾問(wèn)題是無(wú)線通信設(shè)備面臨的最大挑戰(zhàn)。如何有效、合理地使用應(yīng)急通信設(shè)備,需要在使用場(chǎng)所有一個(gè)整體的部署,需要有統(tǒng)一的指揮和協(xié)調(diào)部門(mén)進(jìn)行落實(shí)。各單位使用的應(yīng)急通信設(shè)備基本相似,同類(lèi)型設(shè)備工作頻段也都比較一致。因此,需要使用什么設(shè)備,設(shè)備工作在什么頻段都應(yīng)該上報(bào),這樣才能保證設(shè)備正常工作,即使有干擾問(wèn)題出現(xiàn)也好進(jìn)行定位,及時(shí)排查,確保通信正常。
其次,應(yīng)急通信保障水平需要人力和物力的合理安排。重大災(zāi)害發(fā)生后,應(yīng)急通信不僅需要有力的通信裝備,更需要能夠熟練使用這些設(shè)備的專(zhuān)業(yè)人員。應(yīng)急隊(duì)伍建設(shè)是保障應(yīng)急通信能力的基礎(chǔ),通信設(shè)備的使用離不開(kāi)人工操作,應(yīng)急隊(duì)伍需要在平時(shí)多進(jìn)行模擬演練,提高隊(duì)伍的單兵突破能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作水平。應(yīng)急隊(duì)伍的成員需要具備多方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí),除熟練使用各種通信設(shè)備外,還需具有良好的心理素質(zhì),從容應(yīng)對(duì)突況,同時(shí)還要學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的野外生存技能,這樣才可能應(yīng)對(duì)無(wú)法預(yù)知的突發(fā)事件。
新聞媒體在應(yīng)急通信方面還需要付出很多努力。根據(jù)新聞報(bào)道形式側(cè)重點(diǎn)不同,電視臺(tái)、廣播電臺(tái)、平面媒體、網(wǎng)絡(luò)媒體的發(fā)稿類(lèi)型也有區(qū)別,對(duì)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)帶寬也有不同的要求。隨著技術(shù)的發(fā)展,小型化、標(biāo)準(zhǔn)化和多功能化是應(yīng)急通信設(shè)備的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向,數(shù)據(jù)全部IP化是主要發(fā)展趨勢(shì)。模塊化也是應(yīng)急通信設(shè)備發(fā)展的思路,個(gè)體可以供單兵記者單獨(dú)使用,組合后形成功能更加強(qiáng)大的系統(tǒng)。目前很多廠商已經(jīng)研發(fā)出集WIFI、4G、衛(wèi)星通信為一體的小型化發(fā)稿終端,以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,隨著今后4G到5G的升級(jí)和智能穿戴設(shè)備的發(fā)展,相信會(huì)有更好的通信裝備應(yīng)用而生。此外,部分應(yīng)急通信設(shè)備在高海拔和高寒地區(qū)也會(huì)出現(xiàn)無(wú)法正常使用的現(xiàn)象,應(yīng)急設(shè)備的生產(chǎn)廠商也要不斷研發(fā)新產(chǎn)品,以適應(yīng)復(fù)雜的外部環(huán)境。
應(yīng)急通信是一項(xiàng)很大的課題,各行業(yè)都需要在其中找好自己的定位。媒體行業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)也要保持協(xié)同工作,在應(yīng)對(duì)重大自然災(zāi)害的新聞報(bào)道中,有時(shí)需要資源共享,合理安排人力物力,應(yīng)急通信設(shè)備共享,一切努力都是為了一個(gè)共同的目標(biāo)――讓外界第一時(shí)間了解最真實(shí)的新聞現(xiàn)場(chǎng)。
參 考 文 獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:無(wú)線 電網(wǎng)通信 技術(shù)分析
1 引言
電力通信網(wǎng)絡(luò)是為了保證電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行應(yīng)運(yùn)而生的。它同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)被人們合稱(chēng)為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱。我國(guó)的電力通信網(wǎng)經(jīng)過(guò)幾十年風(fēng)風(fēng)雨雨的建設(shè),已經(jīng)初具規(guī)模,通過(guò)衛(wèi)星、微波、載波、光纜等多種通信手段構(gòu)建并成為立體交叉通信網(wǎng)。隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展,無(wú)線通信系統(tǒng)的特性發(fā)生巨大的變化。鑒于采用無(wú)線通信網(wǎng)不依賴(lài)于電網(wǎng)網(wǎng)架,且抗自然災(zāi)害能力較強(qiáng),同時(shí)具有帶寬大、傳輸距離遠(yuǎn)、非視距傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn),非常適合彌補(bǔ)目前通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。本文簡(jiǎn)單介紹一下無(wú)線通信傳輸體制的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn),并分析其在電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景。
2 無(wú)線技術(shù)的介紹
2.1 無(wú)線通信技術(shù)的概念
目前,無(wú)線通信及其應(yīng)用已成為當(dāng)今信息科學(xué)技術(shù)最活躍的研究領(lǐng)域之一。其一般由無(wú)線基站、無(wú)線終端及應(yīng)用服務(wù)器等組成。
2.2 無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
無(wú)線通信技術(shù)按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術(shù),即基于IEEE802.15的無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)、基于IEEE802.11的無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)、基于IEEE802.16的無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)及基于IEEE802.20的無(wú)線廣域網(wǎng)(WWAN)。
總的來(lái)說(shuō),長(zhǎng)距離無(wú)線接入技術(shù)的代表為:GSM、GPRS、3G;短距離無(wú)線接入技術(shù)的代表則包括:WLAN、UWB等。按照移動(dòng)性又可以分為移動(dòng)接入和固定接入。其中固定無(wú)線接入技術(shù)主要有:3.5GHz無(wú)線接入(MMDS)、本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)(LMDS)、802.16d;移動(dòng)無(wú)線接入技術(shù)主要包括:基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照帶寬則又可分為窄帶無(wú)線接入和寬帶無(wú)線接入。其中寬帶無(wú)線接入技術(shù)的代表有3G、LMDS、WiMAX;窄帶無(wú)線接入技術(shù)的代表有第一代和第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。
2.2.1 主流無(wú)線通信技術(shù)
從近些年技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)可以看出,以O(shè)FDM+MIMO為核心的無(wú)線通信技術(shù)將成為未來(lái)無(wú)線通信發(fā)展的主流方向。而目前基于該技術(shù)的無(wú)線通信技術(shù)主要有:B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4種技術(shù)。
2.2.2 其他無(wú)線通信技術(shù)
除了上述主流的無(wú)線通信技術(shù)外,目前已存在的無(wú)線通信技術(shù)還包括:IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術(shù)及LMDS、MMDS、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波、衛(wèi)星通信等長(zhǎng)距離通信技術(shù)。
1)IrDA:Infrared Data Association,是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,通信距離一般在0~1m之間,傳輸速率最快可達(dá)16Mbps,通信介質(zhì)為波長(zhǎng)900納米左右的近紅外線。
2)Bluetooth:Bluetooth工作在全球開(kāi)放的2.4GHzISM頻段,使用跳頻頻譜擴(kuò)展技術(shù),通信介質(zhì)為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。
3)RFID:Radio Frequency Identification,即射頻識(shí)別,俗稱(chēng)標(biāo)簽。它是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID由標(biāo)簽、解讀器和天線三個(gè)基本要素組成。
4)UWB:Ultra Wideband,即超寬帶技術(shù)。UWB通信又被稱(chēng)為是無(wú)載波的基帶通信,幾乎是全數(shù)字通信系統(tǒng),所需要的射頻和微波器件很少,因此可以減小系統(tǒng)的復(fù)雜性,降低。
3 無(wú)線技術(shù)的優(yōu)劣分析
3.1 WLAN技術(shù)分析
Wi-Fi的技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)相當(dāng)成熟,而且大批量生產(chǎn)。該技術(shù)適用于無(wú)線局域網(wǎng),作為有線網(wǎng)絡(luò)的延伸,對(duì)于特殊地點(diǎn)寬帶應(yīng)用,盡管Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用非常廣泛,但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患,Wi-Fi采用的是射頻(RF)技術(shù),通過(guò)空氣發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用無(wú)線電波傳輸數(shù)據(jù)信號(hào),所以非常容易受到來(lái)自外界的攻擊,黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內(nèi)盜取數(shù)據(jù)甚至進(jìn)入未受保護(hù)的公司內(nèi)部局域網(wǎng)。
3.2 WiMax技術(shù)分析
WiMax是一個(gè)先進(jìn)的技術(shù),推出相對(duì)較晚,存在頻率復(fù)用性小、利用率低的問(wèn)題,但由于最近才完成標(biāo)準(zhǔn)化,該技術(shù)的大規(guī)模推廣還需要實(shí)踐考驗(yàn)。從應(yīng)用前景看,該技術(shù)可以在較大范圍內(nèi)滿(mǎn)足上網(wǎng)要求,覆蓋可以包括室外和室內(nèi),可以進(jìn)行大面積的信號(hào)覆蓋,甚至只要少數(shù)基站就可以實(shí)現(xiàn)全城覆蓋。WiMax由于其技術(shù)的先進(jìn)性和超遠(yuǎn)的傳輸距離,一直被業(yè)界看好,是未來(lái)移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展方向,并提供優(yōu)良的最后一公里網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。
3.3 WMN技術(shù)分析
WMN是正在研究中的技術(shù),在研究中不斷地在不同方面結(jié)合各種技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行融合,而且暫時(shí)沒(méi)有一個(gè)成熟的產(chǎn)品系列來(lái)支持該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。從應(yīng)用前景看,WMN 這一新興網(wǎng)絡(luò)不僅在無(wú)線寬帶接入中有著廣闊的應(yīng)用空間,在其他方面如結(jié)合數(shù)據(jù)、圖像采集模塊可以對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控或數(shù)據(jù)采集,并廣泛應(yīng)用到檢測(cè)、、等領(lǐng)域。隨著其他技術(shù)的不斷更新完善,WMN 更好地與之相融合、互補(bǔ),從而能夠揚(yáng)長(zhǎng)避短,發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)。
3.4 3G技術(shù)分析
3G于1996年提出標(biāo)準(zhǔn),2000年完成包括上層協(xié)議在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。3G網(wǎng)絡(luò)部署已具備相當(dāng)?shù)膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn),有一成套建網(wǎng)的理論,包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)算、模型預(yù)算以及仿真等。從商用前景看,目前,3G在部分地區(qū)已得到大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用,比如歐洲很多國(guó)家、日本、韓國(guó)等都已經(jīng)建設(shè)了3G的網(wǎng)絡(luò)。3G技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入可以實(shí)用的階段,還有很多國(guó)家和地區(qū)正在建設(shè)或?qū)⒁ㄔO(shè)3G網(wǎng)絡(luò)。
3.5 LMDS技術(shù)分析
本地多點(diǎn)分布業(yè)務(wù)系統(tǒng)LMDS是一種提供點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的固定寬帶無(wú)線接入技術(shù),其工作頻率在20GHZ以上,利用毫米波傳輸,可在一定的范圍內(nèi)提供數(shù)字雙工語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、因特網(wǎng)和視頻業(yè)務(wù),是一種非常好的寬帶固定無(wú)線接入解決方案。在最優(yōu)情況下,距離可達(dá)8公里;但是由于受降雨的原因,距離通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通過(guò)扇區(qū)或基站設(shè)備將ATM骨干網(wǎng)基帶信息調(diào)制為射頻信號(hào)發(fā)射出去,在其覆蓋區(qū)域內(nèi)的許多用戶(hù)端設(shè)備接收并將射頻信號(hào)還原為ATM基帶信號(hào),在無(wú)需為每個(gè)用戶(hù)專(zhuān)門(mén)鋪設(shè)光纖或銅纜情況下,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向?qū)ΨQ(chēng)高帶寬無(wú)線傳輸。
3.6 MMDS技術(shù)分析
MMDS的主要缺點(diǎn)是有阻塞問(wèn)題且信號(hào)質(zhì)量易受天氣變化的影響,可用頻帶亦不夠?qū)?,最多不超過(guò)200MHz。其次,MMDS對(duì)傳輸路徑要求非常嚴(yán)格。由于MMDS采用的調(diào)制技術(shù)主要是相移鍵控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度調(diào)制QAM調(diào)制技術(shù),無(wú)法做到非視距傳輸,在目前復(fù)雜的城市環(huán)境下難以推廣應(yīng)用。另外,MMDS沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),各廠家的設(shè)備存在兼容性問(wèn)題。
3.7 集群通信技術(shù)分析
數(shù)字集群系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn),它的頻譜利用率有很大提高,可進(jìn)一步提高集群系統(tǒng)的用戶(hù)容量;它提高了信號(hào)抗信道衰落的能力,使無(wú)線傳輸質(zhì)量變好;由于使用了發(fā)展成熟的數(shù)字加密理論和實(shí)用技術(shù),所以對(duì)數(shù)字系統(tǒng)來(lái)說(shuō),保密性也有很大改善。
數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)可提供多業(yè)務(wù)服務(wù),也就是說(shuō)除數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)外,還可以傳輸用戶(hù)數(shù)字、圖像信息等。由于網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)氖墙y(tǒng)一的數(shù)字信號(hào),因此極大地提高了集群網(wǎng)的服務(wù)功能。
3.8 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波技術(shù)分析
微波傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:第一,可以降低運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)。與租用線路相比,微波系統(tǒng)的只要一年左右即可收回。第二,微波傳輸系統(tǒng)部署簡(jiǎn)潔快速。與傳統(tǒng)的傳輸手段相比,其快速部署的優(yōu)勢(shì)可以更快地滿(mǎn)足新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。第三,目前的微波產(chǎn)品對(duì)未來(lái)的發(fā)展是有保障的,對(duì)于運(yùn)營(yíng)商的新業(yè)務(wù)和新需求都可以給予很好的支撐。未來(lái),微波傳輸系統(tǒng)將升級(jí)到全I(xiàn)P的平臺(tái)之上,可以全面支持運(yùn)營(yíng)商未來(lái)的發(fā)展。
3.9 衛(wèi)星通信技術(shù)分析
利用衛(wèi)星在有些不很密集的地區(qū)來(lái)配合陸地通信。在這些地區(qū)散布著范圍較廣但不密集的用戶(hù),可以利用衛(wèi)星作為用戶(hù)連至固定有線網(wǎng)的接入設(shè)施。在陸地通信網(wǎng)已經(jīng)構(gòu)成寬帶多媒體通信網(wǎng)的下,利用衛(wèi)星建成寬帶衛(wèi)星接入系統(tǒng)是比較好而切合實(shí)際的方案,又可靠。
但是衛(wèi)星通信畢竟是采用衛(wèi)星作為通信平臺(tái),其地面站的建設(shè)、通信信道租用費(fèi)用都需要花費(fèi)大量資金,而且通信資源為衛(wèi)星通信公司所有,受其帶寬的限制,使得大量數(shù)據(jù)的傳輸需要付出非常大的代價(jià)。因此,作為日常生產(chǎn)、生活使用是極為不經(jīng)濟(jì)的;而將衛(wèi)星通信作為應(yīng)急通信、作戰(zhàn)通信、海外通信等則比較適合。
4 無(wú)線技術(shù)的綜合比較
目前無(wú)線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補(bǔ)性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區(qū)域、不同的技術(shù)特點(diǎn)、不同的接入速率。3G可解決廣域無(wú)縫覆蓋和強(qiáng)漫游的移動(dòng)性需求,WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入,而UWB可實(shí)現(xiàn)近距離的超高速無(wú)線接入。
首先,從標(biāo)準(zhǔn)化程度上看,本報(bào)告所涉及的技術(shù)中,僅僅WMN技術(shù)沒(méi)有成熟的標(biāo)準(zhǔn)體系,LMDS、MMDS、集群通信均有多種標(biāo)準(zhǔn),只是沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),其余的技術(shù)均已經(jīng)完成標(biāo)準(zhǔn)化工作,并且都進(jìn)行了試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)和商業(yè)網(wǎng)建設(shè)。
從頻率上看,Wi-Fi技術(shù)、WMN均使用的是開(kāi)放頻段,WiMax技術(shù)、3G技術(shù)等其他技術(shù)使用的是授權(quán)頻段。
從覆蓋范圍上看,Wi-Fi技術(shù)、WMN技術(shù)屬于局域網(wǎng)無(wú)線接入技術(shù),僅覆蓋35m~100m;WiMax技術(shù)、3G技術(shù)、LMDS技術(shù)、MMDS技術(shù)、集群通信屬于城域網(wǎng)接入技術(shù),覆蓋范圍在1km~54km不等,而衛(wèi)星通信、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波則屬于廣域網(wǎng)技術(shù),通常用于通信主干組網(wǎng)建設(shè)。
從傳輸速率上看,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波和衛(wèi)星通信屬于干線傳輸技術(shù),不同的情況速率變化較大,而其余的技術(shù)均為接入技術(shù),僅僅是3G技術(shù)接入速率最小,僅為384k,而其余技術(shù)均為幾十M甚至上百M(fèi)的速率。
從調(diào)制技術(shù)上看,其中WiFi技術(shù)、WiMax技術(shù)、WMN、3G技術(shù)均采用最新的調(diào)制技術(shù)OFDM,其余的技術(shù)均未采用OFDM調(diào)制技術(shù)。
從天線技術(shù)上看,僅僅3G和WiMax技術(shù)采用了MIMO技術(shù),而其他技術(shù)均未采用MIMO技術(shù);從傳輸環(huán)境上看,僅僅WiMax技術(shù)和3G技術(shù)支持非視距傳輸,其余技術(shù)均要求視距傳輸環(huán)境;從網(wǎng)絡(luò)安全和QoS機(jī)制上看,WiMax技術(shù)和3G技術(shù)在這方面做得比較優(yōu)秀、完善,其余的均存在較大的問(wèn)題。
【關(guān)鍵詞】云技術(shù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)新能源開(kāi)發(fā)利用無(wú)線傳輸技術(shù)系統(tǒng)三者互為系統(tǒng)平臺(tái)的全立體交互式綜合應(yīng)用
一、云技術(shù)
云計(jì)算(cloud computing),分布式計(jì)算技術(shù)的一種,其最基本的概念,是透過(guò)網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序,再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶(hù)。透過(guò)這項(xiàng)技術(shù),網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi),達(dá)成處理數(shù)以千萬(wàn)計(jì)甚至上億計(jì)的信息,達(dá)到和“超級(jí)計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
“云計(jì)算(Cloud technology)”是一個(gè)很時(shí)尚的概念,它既不是一種技術(shù),也不是一種理論,而是一種商業(yè)模式的體現(xiàn)方式。準(zhǔn)確說(shuō),云計(jì)算僅描述了一類(lèi)棘手的問(wèn)題,因?yàn)楝F(xiàn)在這個(gè)階段,“計(jì)算與數(shù)據(jù)”蹺蹺板的平衡已發(fā)生變化,即已經(jīng)到“移動(dòng)計(jì)算要比移動(dòng)數(shù)據(jù)要便宜的多(Moving computation is cheaper than moving data)”。《著云臺(tái)》的分析師團(tuán)隊(duì)結(jié)合云發(fā)展理論總結(jié)認(rèn)為,基于云計(jì)算商業(yè)模式應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、整合技術(shù)、管理平臺(tái)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)等的總稱(chēng),可以組成資源池,按需所用,靈活便利。
二、新能源
新能源有廣義和狹義之分。廣義的新能源泛指能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體減排的得的可利用能源,外延涵蓋了高效利用能源、資源綜合利用、可再生能源、代替能源、核能、節(jié)能等。狹義的新能源指除常規(guī)性能源和大型水利發(fā)電之外的風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物能、地?zé)崮?、海洋能、小水電和核能等能源的總成?,F(xiàn)階段對(duì)風(fēng)能、海洋能、小水電和核能的利用主要集中在電能的轉(zhuǎn)換上,而對(duì)太陽(yáng)能、生物能、地?zé)崮艿睦贸藢⑵滢D(zhuǎn)換為電能外,還應(yīng)用于向熱能和燃?xì)獾霓D(zhuǎn)換上??傮w來(lái)講,新能源的利用主要是圍繞發(fā)電展開(kāi)的。新能源的共同特點(diǎn)是比較干凈,除核裂變?nèi)剂贤?,幾乎是永遠(yuǎn)用不完的。由于煤、油、氣常規(guī)能源具有污染環(huán)境和不可再生的缺點(diǎn),因此,人類(lèi)越來(lái)越重視新能源的開(kāi)發(fā)和利用。
三、無(wú)線傳輸技術(shù)
無(wú)線傳輸技術(shù)按技術(shù)領(lǐng)域大致分為:無(wú)線能量(電能)傳輸技術(shù)、無(wú)線通信(數(shù)據(jù))傳輸技術(shù)。
無(wú)線能量(電能)傳輸方式及技術(shù)原理:無(wú)線電力傳輸是一種傳輸電力的新技術(shù),它將電力通過(guò)電磁耦合、射頻微波、激光等載體進(jìn)行傳輸。這種技術(shù)解除了對(duì)于導(dǎo)線的依賴(lài),從而得到更加方便和廣闊的應(yīng)用。
無(wú)線電力傳輸?shù)幕驹恚?/p>
①電磁感應(yīng)―――短程傳輸。電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一,它顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。電磁感應(yīng)是電磁學(xué)中的基本原理,變壓器就是利用電磁感應(yīng)的基本原理進(jìn)行工作的。利用電磁感應(yīng)進(jìn)行短程電力傳輸?shù)幕驹頌椋l(fā)射線圈L1和接收線圈L2之間利用磁耦合來(lái)傳遞能量。若線圈L1中通已交變電流,該電流將在周?chē)橘|(zhì)中形成一個(gè)交變磁場(chǎng),線圈L2中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)可供電給移動(dòng)設(shè)備或者給電池充電。
②電磁耦合共振―――中程傳輸。中程無(wú)線電力傳輸方式是以電磁波“射頻”或者非輻射性諧振“磁耦合”等形式將電能進(jìn)行傳輸。它基于電磁共振耦合原理,利用非輻射磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)電力高效傳輸。在電子學(xué)的理論中,當(dāng)交變電流通過(guò)導(dǎo)體,導(dǎo)體的周?chē)鷷?huì)形成交變的電磁場(chǎng),稱(chēng)為電磁波。在電磁波的頻率低于100khz時(shí),電磁波就會(huì)被地表吸收,不能形成有效的傳輸,當(dāng)電磁波頻率高于100khz時(shí),電磁波便可以在空氣中傳播,并且經(jīng)大氣層外緣的電離層反射,形成較遠(yuǎn)距離傳輸能力,人們把具有較遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波稱(chēng)為射頻(即:RF)。將電信息源(模擬或者數(shù)字)用高頻電流進(jìn)行調(diào)制(調(diào)幅或者調(diào)頻),形成射頻信號(hào)后,經(jīng)過(guò)天線發(fā)射到空中;較遠(yuǎn)的距離將射頻信號(hào)接收后需要進(jìn)行反調(diào)制,再還原成電信息源,這一過(guò)程稱(chēng)為無(wú)線傳輸。中程傳輸是利用電磁波損失小的天線技術(shù),并借助二極管、非接觸IC卡、無(wú)線電子標(biāo)簽等等,實(shí)現(xiàn)效率較高的無(wú)線電力傳輸。
③微波/激光―――遠(yuǎn)程傳輸。理論上講,無(wú)線電波的波長(zhǎng)越短,其定向性越好彌散就越小。所以可以利用微波或激光形式來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程傳輸,這對(duì)于新能源的開(kāi)發(fā)利用解決未來(lái)能源短缺問(wèn)題也有著重要意義。1968年美國(guó)工程師彼得格拉提出了空間太陽(yáng)能發(fā)電(Space Solar Power,SSP)的概念,其構(gòu)想是在地球外層空間建立太陽(yáng)能發(fā)電基地通過(guò)微波將電能送回地球。
無(wú)線通信(數(shù)據(jù))傳輸方式及技術(shù)原理:無(wú)線通信(Wireless communication)是利用電磁波信號(hào)在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式。無(wú)線通信技術(shù)自身有很多優(yōu)點(diǎn),成本較低,無(wú)線通信技術(shù)不必建立物理線路,更不用大量的人力去鋪設(shè)電纜,而且無(wú)線通信技術(shù)不受工業(yè)環(huán)境的限制,對(duì)抗環(huán)境的變化能力較強(qiáng),故障診斷也較為容易,相對(duì)于傳統(tǒng)的有線通信的設(shè)置與維修,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的維修可以通過(guò)遠(yuǎn)程診斷完成,更加便捷;擴(kuò)展性強(qiáng),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要擴(kuò)展時(shí),無(wú)線通信不需要擴(kuò)展布線;靈活性強(qiáng),無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不受環(huán)境、地形等限制,而且在使用環(huán)境發(fā)生變化時(shí),無(wú)線網(wǎng)絡(luò)只需要做很少的調(diào)整,就能適應(yīng)新環(huán)境的要求。
(1)常用的遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)
目前偏遠(yuǎn)地區(qū)廣泛應(yīng)用的無(wú)線通訊技術(shù)主要有GPRS/CDMA、數(shù)傳電臺(tái)、擴(kuò)頻微波、無(wú)線網(wǎng)橋及衛(wèi)星通信、短波通信技術(shù)等。它主要使用在較為偏遠(yuǎn)或不宜鋪設(shè)線路的地區(qū),如:煤礦、海上、有污染或環(huán)境較為惡劣地區(qū)等。
①GPRS/CDMA無(wú)線通信技術(shù):GPRS (通用無(wú)線分組業(yè)務(wù))是由中國(guó)移動(dòng)開(kāi)發(fā)運(yùn)營(yíng)的一種基于GSM通信系統(tǒng)的無(wú)線分組交換技術(shù),是介于第二代和第三代之間的技術(shù),通常稱(chēng)為2.5G。它是利用“包交換”概念發(fā)展的一種無(wú)線傳輸方式。包交換就將數(shù)據(jù)封裝成許多獨(dú)立的包,再將這些包一個(gè)一個(gè)傳送出去,形式上有點(diǎn)類(lèi)似寄包裹,其優(yōu)勢(shì)在于有資料需要傳送時(shí)才會(huì)占用頻寬,而且是以資料量計(jì)價(jià),有效的提高網(wǎng)絡(luò)的利用率。GPRS網(wǎng)絡(luò)同時(shí)支持電路型數(shù)據(jù)和分組交換數(shù)據(jù),從而GPRS網(wǎng)絡(luò)能夠方便的和因特網(wǎng)互相連接,相比原來(lái)的GSM網(wǎng)絡(luò)的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式,GPRS的分組交換技術(shù)具有實(shí)時(shí)在線、按量計(jì)費(fèi)、高速傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。CDMA是碼分多址的英文縮寫(xiě)(Code Division Multiple Access),是由中國(guó)電信運(yùn)行的一種基于碼分技術(shù)和多址技術(shù)的新的無(wú)線通信系統(tǒng),其原理基于擴(kuò)頻技術(shù)。其最早是由于軍事上對(duì)高質(zhì)量無(wú)線通訊技術(shù)的需要而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。CDMA在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中,將數(shù)據(jù)用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制,使數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展,然后經(jīng)載波調(diào)制將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼,進(jìn)行相反過(guò)程的處理,把寬帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)從而進(jìn)行解擴(kuò),以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。其特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、抗衰落能力強(qiáng)、信號(hào)隱蔽性強(qiáng)、抗截獲的能力強(qiáng)、可以多用戶(hù)同時(shí)接收發(fā)送。
②數(shù)傳電臺(tái)通信。數(shù)傳電臺(tái)是數(shù)字式無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)的簡(jiǎn)稱(chēng)。它是采用數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字調(diào)制解調(diào)、具有前向糾錯(cuò)、均衡軟判決等功能的一種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)。數(shù)傳電臺(tái)的工作頻率大多使用220~240 MHz或400~470 MHz頻段,具有數(shù)話兼容、數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性好、專(zhuān)用數(shù)據(jù)傳輸通道、一次投資、沒(méi)有運(yùn)行使用費(fèi)、適用于惡劣環(huán)境、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)傳電臺(tái)的有效覆蓋半徑約有幾十公里,可以覆蓋一個(gè)城市或一定的區(qū)域。數(shù)傳電臺(tái)通常提供標(biāo)準(zhǔn)的RS-232數(shù)據(jù)接口,可直接與計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、RTU、PLC、數(shù)據(jù)終端、GPS接收機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等連接。傳輸速率從9600到19200 bps,誤碼低于10-6(-110 dBm時(shí)),可工作于單工、半雙工、時(shí)分雙工TDD、全雙工方式。無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)是通信行業(yè)發(fā)展較早的通信方式,也是比較成熟的一項(xiàng)無(wú)線通信技術(shù),已經(jīng)在各行業(yè)取得廣泛的應(yīng)用,在航空航天、鐵路、電力、石油、氣象、地震等各個(gè)行業(yè)均有應(yīng)用,在遙控、遙測(cè)、搖信、遙感等SCADA領(lǐng)域也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。
③擴(kuò)頻微波通信。擴(kuò)頻通信,即擴(kuò)展頻譜通信技術(shù)(Spread Spectrum Communication)是指其傳輸信息所用信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身帶寬的一種通信技術(shù)。最早始用于軍事通信。它傳輸?shù)幕驹硎菍⑺鶄鬏數(shù)男畔⒂脗坞S機(jī)碼序列(擴(kuò)頻碼)進(jìn)行調(diào)制,偽隨機(jī)碼的速率遠(yuǎn)大于傳送信息的速率,這時(shí)發(fā)送信號(hào)所占據(jù)帶寬遠(yuǎn)大于信息本身所需的帶寬實(shí)現(xiàn)了頻譜擴(kuò)展,同時(shí)發(fā)射到空間的無(wú)線電功率譜密度也有大幅度的降低。在接收端則采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)并恢復(fù)信息數(shù)據(jù)。其主要特點(diǎn)是:抗噪聲能力極強(qiáng);抗干擾能力極強(qiáng);抗衰落能力強(qiáng);抗多徑干擾能力強(qiáng);易于多媒體通信組網(wǎng);具有良好的安全通信能力;不干擾同類(lèi)的其他系統(tǒng)等,同時(shí)具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣等特點(diǎn),特別適合野外聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
④無(wú)線網(wǎng)橋。無(wú)線網(wǎng)橋是無(wú)線射頻技術(shù)和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。無(wú)線網(wǎng)橋是為使用無(wú)線(微波)進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)間互聯(lián)而設(shè)計(jì)。它是一種在鏈路層實(shí)現(xiàn)LAN互聯(lián)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備,可用于固定數(shù)字設(shè)備與其他固定數(shù)字設(shè)備之間的遠(yuǎn)距離(可達(dá)50km)、高速(可達(dá)百兆bps)無(wú)線組網(wǎng)。擴(kuò)頻微波和無(wú)線網(wǎng)橋技術(shù)都可以用來(lái)傳輸對(duì)帶寬要求相當(dāng)高的視頻監(jiān)控等大數(shù)據(jù)量信號(hào)傳輸業(yè)務(wù)。
⑤衛(wèi)星通信。衛(wèi)星通信(satellite communication)是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)在多個(gè)地面站之間進(jìn)行通信的一種技術(shù),它是地面微波通信的繼承和發(fā)展。衛(wèi)星通信系統(tǒng)通常由二部分組成,分別是衛(wèi)星端、地面端。衛(wèi)星端在空中,主要用于將地面站發(fā)送的信號(hào)放大再轉(zhuǎn)發(fā)給其它地面站。地面站主要用于對(duì)衛(wèi)星的控制、跟蹤以及實(shí)現(xiàn)地面通信系統(tǒng)接入衛(wèi)星通信系統(tǒng)。衛(wèi)星可分為同步衛(wèi)星和非同步衛(wèi)星,同步衛(wèi)星在空中的運(yùn)行方向和周期與地球的自轉(zhuǎn)方向及周期相同,從地面的任何位置看,該衛(wèi)星都是“靜止”不動(dòng)的;非同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期大于或小于地球的運(yùn)行周期,其軌道高度、傾角、形狀都可根據(jù)需要調(diào)整。衛(wèi)星通信的的特點(diǎn)是:覆蓋范圍廣、工作頻帶寬、通信質(zhì)量好、不受地理?xiàng)l件限制、成本與通信距離無(wú)關(guān)等,其主要用在國(guó)際通信、國(guó)內(nèi)通信、軍事通信、移動(dòng)通信和廣播電視等領(lǐng)域,衛(wèi)星通信的主要缺點(diǎn)是通信具有一定的延遲,比如打衛(wèi)星電話時(shí),不能立即聽(tīng)到對(duì)方回話,主要原因是衛(wèi)星通信的傳輸距離較長(zhǎng),無(wú)線電波在空中傳輸是有一定延遲的。
⑥短波通信。按照國(guó)際無(wú)線電咨詢(xún)委員會(huì)的劃分,短波是指波長(zhǎng)l00m~l0m,頻率為3MHz~30MHz的電磁波。短波通信是指利用短波進(jìn)行的無(wú)線電通信,又稱(chēng)高頻(HF)通信。短波通信可分為地波傳播和天波傳播。地波傳播的衰耗隨工作頻率的升高而遞增,在同樣的地面條件下,頻率越高,衰耗越大。利用地波只適用于近距離通信,其工作頻率一般選在5MHz以下。地波傳播受天氣影響小,比較穩(wěn)定,信道參數(shù)基本不隨時(shí)間變化,故信道可視為恒參信道。天波傳播是無(wú)線電波經(jīng)電離層反射來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的方式,傾斜投射的電磁波經(jīng)電離層反射后,可以傳到幾千千米外的地面。天波的傳播損耗比地波小得多,經(jīng)地面與電離層之間多次反射之后,可以達(dá)到極遠(yuǎn)的地方,因此,利用天波可以進(jìn)行環(huán)球通信。天波傳播因受電離層變化和多徑傳播的嚴(yán)重影響極不穩(wěn)定,其信道參數(shù)隨時(shí)間而急劇變化,因此稱(chēng)為變參信道。短波通信的特點(diǎn)是:建設(shè)維護(hù)費(fèi)用低、周期短、設(shè)備簡(jiǎn)單、電路調(diào)度容易、抗毀能力強(qiáng)、頻段窄,通信容量小、天波信道信號(hào)傳輸穩(wěn)定性差等。長(zhǎng)期以來(lái),廣泛用于政府、軍事、外交、氣象、商業(yè)等部門(mén),用以傳送電報(bào)、電話、傳真、低速數(shù)據(jù)和圖像、語(yǔ)音廣播等信息。
(2)常見(jiàn)短距離無(wú)線通信技術(shù)
短距離無(wú)線通信技術(shù)是指通信雙方通過(guò)無(wú)線電波傳輸數(shù)據(jù),并且傳輸距離在較近的范圍內(nèi),其應(yīng)用范圍非常廣泛。近年來(lái),應(yīng)用較為廣泛及具有較好發(fā)展前景的短距離無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)有:Zig-Bee、藍(lán)牙(Bluetooth)、無(wú)線寬帶(Wi-Fi)、超寬帶(UWB)和近場(chǎng)通信(NFC)。
①Zig-Bee。Zig-bee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)而建立的一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)。Zig-bee來(lái)源于蜜蜂群的通信方式,由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動(dòng)翅膀的來(lái)與同伴確定食物源的方向、位置和距離等信息,從而構(gòu)成了蜂群的通信網(wǎng)絡(luò)。其特點(diǎn)是距離近,其通常傳輸距離是10-100米;低功耗,在低耗電待機(jī)模式下,2節(jié)5號(hào)干電池可支持1個(gè)終端工作6~24個(gè)月,甚至更長(zhǎng);其成本,Zig-Bee免協(xié)議費(fèi),芯片價(jià)格便宜;低速率,Zig-bee通常工作在20~250 kbps的較低速率;短時(shí)延,Zig-bee的響應(yīng)速度較快等。主要適用于家庭和樓宇控制、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制、農(nóng)業(yè)信息收集與控制、公共場(chǎng)所信息檢測(cè)與控制、智能型標(biāo)簽等領(lǐng)域,可以嵌入各種設(shè)備。
②藍(lán)牙(Bluetooth)。藍(lán)牙(Bluetooth)是在1998年5月由東芝、愛(ài)立信、IBM、Intel和諾基亞等公司共同提出的一種近距離無(wú)線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它能夠在10米的半徑范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線數(shù)據(jù)和聲音傳輸,其數(shù)據(jù)傳輸帶寬可達(dá)1Mbps。通訊介質(zhì)為頻率在2.402GHz到2.480GHz之間的電磁波。藍(lán)牙技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)中各類(lèi)數(shù)據(jù)及語(yǔ)音設(shè)備,如PC、撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)、筆記本電腦、打印機(jī)、傳真機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話和高品質(zhì)耳機(jī)等,藍(lán)牙的無(wú)線通訊方式將上述設(shè)備連成一個(gè)微微網(wǎng),多個(gè)微微網(wǎng)之間也可以實(shí)現(xiàn)互連接,從而實(shí)現(xiàn)各類(lèi)設(shè)備之間隨時(shí)隨地進(jìn)行通信。藍(lán)牙技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無(wú)線辦公環(huán)境、汽車(chē)工業(yè)、信息家電、醫(yī)療設(shè)備以及學(xué)校教育和工廠自動(dòng)控制等領(lǐng)域,藍(lán)牙目前存在的主要問(wèn)題是芯片大小和價(jià)格較高;抗干擾能力較弱。
③無(wú)線寬帶(Wi-Fi)。Wi-Fi誕生于1999年,它是一種基于802.11協(xié)議的無(wú)線局域網(wǎng)接入技術(shù)。Wi-Fi技術(shù)突出的優(yōu)勢(shì)在于它有較廣的局域網(wǎng)覆蓋范圍,其覆蓋半徑可達(dá)100米左右,相比于藍(lán)牙技術(shù),Wi-Fi覆蓋范圍較廣;傳輸速度非???,其傳輸速度可以達(dá)到11mbps(802.11b)或者54mbps(802.11a),適合高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù);無(wú)須布線,可以不受布線條件的限制,非常適合移動(dòng)辦公用戶(hù)的需要。在一些人員密集的地方,比如火車(chē)站、汽車(chē)站、商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、圖書(shū)館、校園等地方設(shè)置“熱點(diǎn)”,可以通過(guò)高速線路將因特網(wǎng)接入上述場(chǎng)所。用戶(hù)只需要將支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備該區(qū)域內(nèi),即可高速接入因特網(wǎng);健康安全,具有WiFi功能的產(chǎn)品發(fā)射功率不超過(guò)100毫瓦,實(shí)際發(fā)射功率約60~70毫瓦,與手機(jī)、手持式對(duì)講機(jī)等通訊設(shè)備相比,WiFi產(chǎn)品的輻射更小。
④超寬帶(UWB)。UWB(Ultra Wideband)是一種無(wú)載波通信技術(shù),利用納秒至微微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù),其傳輸距離通常在10m以?xún)?nèi),使用1GHz以上帶寬,通信速度可以達(dá)到幾百兆bit/s以上,UWB的工作頻段范圍從3.1GHz到10.6 GHz,最小工作頻寬為500MHz。其主要特點(diǎn)是:傳輸速率高;發(fā)射功率低,功耗??;保密性強(qiáng);UWB通信采用調(diào)時(shí)序列,能夠抗多徑衰落;UWB所需要的射頻和微波器件很少,可以減小系統(tǒng)的復(fù)雜性。由于UWB系統(tǒng)占用的帶寬很高,UWB系統(tǒng)可能會(huì)干擾現(xiàn)有其他無(wú)線通信系統(tǒng)。UWB主要應(yīng)用在高分辨率、較小范圍、能夠穿透墻壁、地面等障礙物的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中。軍事部門(mén)利用UWB技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了高分辨率的雷達(dá)。據(jù)相關(guān)報(bào)道,一些具有特殊功能的UWB收發(fā)器已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái),用在了能夠看穿地面、墻壁、身體等障礙物的雷達(dá)和圖像裝置,這種裝置可以用來(lái)檢查樓房、橋梁、道路等工程的混凝土和瀝青結(jié)構(gòu)中的缺陷,以及定位地下電纜及其它管線的故障位置,也可用于疾病診斷。另外,在救援、治安防范、消防及醫(yī)療、醫(yī)學(xué)圖像處理等領(lǐng)域都大有用途。
⑤NFC。NFC(Near Field Communication)是一種新的近距離無(wú)線通信技術(shù),由飛利浦、索尼和諾基亞等公司共同開(kāi)發(fā),其工作頻率為13.56 MHz,由13.56 MHz的射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)發(fā)展而來(lái),它與目前廣為流行的非接觸智能卡ISO14443所采用的頻率相同,這就為所有的消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品提供了一種方便的通訊方式。NFC采用幅移鍵控(ASK)調(diào)制方式,其數(shù)據(jù)傳輸速率一般為106 kbit/s、212 kbit/s和424 kbit/s三種。NFC的主要優(yōu)勢(shì)是:距離近、帶寬高、能耗低,與非接觸智能卡技術(shù)兼容,其在門(mén)禁、公交、手機(jī)支付等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用價(jià)值。NFC的應(yīng)用情境基本可以分為以下五類(lèi):A、接觸-通過(guò),主要應(yīng)用在會(huì)議入場(chǎng)、交通關(guān)卡、門(mén)禁控制、和賽事門(mén)票等方面;B、接觸-確認(rèn)/支付,主要應(yīng)用在手機(jī)錢(qián)包、移動(dòng)和公交付費(fèi)等方面;C、接觸-連接,這種應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)2個(gè)具有NFC功能的設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸;D、接觸-瀏覽,用戶(hù)可以通過(guò)NFC手機(jī)了解和使用系統(tǒng)所能提供的功能和服務(wù);E、下載-接觸,通過(guò)具有NFC功能的終端設(shè)備,使用GPRS\CDMA網(wǎng)絡(luò)接收或下載相關(guān)信息,用于門(mén)禁或支付等功能。
四、三者互為系統(tǒng)的立體式應(yīng)用
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
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榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
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