书城工业技术征服太空之路丛书:月球的新姐妹-卫星
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第6章 通信卫星(3)

我国的卫星电视事业发展迅速。目前,通过卫星转发的电视节目已有中央及省市的数十套节目。卫星单收站10余万座,形成了世界上最大的卫星电视教育传输与接收网络。中央电视台的国际频道,还通过卫星向东南亚、美国等地转发。但是,我国人口众多,全国共有3.2亿个家庭,幅员广阔,地形复杂,有些边远地区,要实现有线电视广播不仅造价惊人,而且困难重重。为了解决这一问题,国家实行了一项广播电视“村村通”计划。那就是发射一颗电视直播卫星。我国与法国合作经营的“鑫诺1号”卫星,就是这样的一颗卫星。它可向全国发送39套中央及地方台的电视广播节目,使新疆、西藏广大边远地区及海上平台、船只上都能直接收到图像清晰、声音效果好的电视节目,同时解决了80万贫困落后山区中小学远程教育问题,使我国广播、电视覆盖率分别提高到90%和85%以上。

可以说,卫星直播电视将使电视广播发生革命性的变革,同时还将带动电子产品制造业、维修业、电视教育事业的发展。

知识点卫星直播

卫星直播是指使用Ku频段的提供卫星直接到户的广播电视服务。采用KU频段数字视频压缩电视直播卫星,每台转发器可向装有0.45米口径卫视接收天线的家庭直播4~8路节目,一颗卫星可以直播100多路电视信号。这种服务也称卫星数字电视直播,是卫星直播电视采用的主要方式。卫星直播的最大优势在于只需用有限的1~2颗卫星,就可向世界各地的家庭用户直播上百套电视节目。

海事卫星通讯系统的建立和发展

尽管如今的航海技术高度发达,但是由于海事通信落后导致的航海悲剧依然时有发生。例如,1974年的一天,在印度洋上航行的一艘美国巨型油轮不慎失火,熊熊的烈火烧坏了船上的机器,油轮失控,撞上了暗礁。在发生这一事故时,船长就明智地打开了无线电呼救信号发射机,发出了“SOS”的求救信号。但由于当时大气层的严重干扰,直到出事31个小时后,才有人收到这呼救信号。由于船身已被撞破,45.34亿立方米的石油白白流入了海洋。实际上,这样的事故屡见不鲜。据不完全统计,仅在1980年的一年里,全世界就有近400艘、总计为200万吨位的舰船沉入海底。因而,如何保证海上的安全通信和遇难船只的及时营救,已成为全世界共同关心的一个重大问题。

随着卫星通信技术的广泛应用,国际海事协商组织早在1966年就意识到利用卫星来改善海上安全通信的潜力,并开始考虑建立国际海事卫星通信系统。

70年代初,美国通信卫星公司委托休斯公司研制了3颗海事通信卫星,并分别在1976年2月19日、6月9日和10月14日把它们送到大西洋、太平洋和印度洋上空的预定轨道位置上,建成了世界上第一个海事卫星通信系统,为建立国际海事卫星通信系统创造了技术条件。

经过国际海事协商组织的积极筹备,在1979年7月正式成立了国际海事卫星组织,总部设在伦敦,为建立国际海事卫星通信系统作了组织准备。中国于1979年7月签署了《国际海事卫星组织公约》和《国际海事卫星组织业务协定》,成为国际海事卫星组织的创始成员国之一。

海事卫星通信系统示意图一般来说,海事卫星通信系统由空间部分和地面部分等组成。空间部分包括在地球同步轨道或极地轨道上运行的海事卫星以及监视和控制这些卫星的地球站。地面部分分陆基通信地球站和船载地球站等,陆基通信地球站也称为海岸地球站,它们可与国内或国际通信网络互连;船载地球站也称为船载终端,属于可装在船上、漂浮设施或非永久性系留平台上的移动式通信地球站。船载地球站由装在甲板上的设备和装在甲板下面的设备组成。前者包括天线、天线控制系统、功率放大器、低噪声放大器等设备。这些设备均装在一个可以防止海浪、冰块和雷电袭击的防护罩里。装在甲板下面的设备包括变频器、调制和解调器、信道控制器、天线控制系统、电话机、电传打字机、发射机和接收机等设备。

海事卫星系统中的船载地球站与卫星之间的链路属于移动卫星业务,而海岸地面站与卫星之间的链路则属于固定卫星业务。因此,海事卫星通信系统可以认为是这两种业务的混合。

海事卫星通信系统的主要特点之一,就是采用“按需分配”或“随叫随到”方式。如果装备了船载终端的船只在航行中需要与它的船主通信,则可利用它的船载终端给卫星发信号,并由卫星转发给海岸地面站,然后由海岸地面站接通国内和国际通信网,便可与它的船主通话。实际上,有了海事卫星系统之后,在船上打电话与陆地上打电话一样简单。所不同的是,船只在波涛汹涌的大海中航行时,必须设法使它的终端天线保持高度精确的指向,始终跟踪在轨道上运行的卫星。因为海事卫星通信系统使用了能够穿透电离层的L波段和微波波段(即C波段),受大气层变化的影响很小,因此在航行中的船只能够随时进行迅速地通报、通话、传真和电视传输等正常业务,即使在印度洋航行的船只,也可以在5分钟内与美国纽约建立直接的电话联系。

国际海事卫星组织经过30年的发展和业务创新,现已成为集海上、空中和陆地商用卫星移动通信服务的唯一供应商,全面提供海事、航空、陆地移动卫星通信和信息服务,是船舶遇险安全通信的主要支持系统,并承担着陆地应急通信和灾害救助通信,是全球业务发展最快,技术最先进,可靠性最高的移动卫星通信和信息系统。尤其是3颗覆盖全球的第4代大功率通信卫星和连接海陆空的BGAN宽带全球区域网络的正式投入运营,为国际海事卫星组织开创美好的前景奠定了基础。

国际海事卫星组织正在计划利用S波段发展第5代卫星通信系统,它将大大扩展现有带宽,满足更多用户的不同业务需求。

海事卫星系统的定位是在关键时候发挥关键作用,在任何时候和全球任一地点,由于通信网络遭到破坏导致系统瘫痪,海事卫星系统都将承担重任,在移动应急通信中具有不可替代性。它与其他通信网络不是竞争关系,而是一个强有力的补充和延伸。

卫星通信系统在我国各领域均得到广泛应用,尤其在交通运输、海上航行、民航客运、登山探险、遇险搜救、石油勘探、水利监测、渔业捕捞、航空航天、南北极地科考、突发事件的应急通信和新闻传媒等领域提供了可靠的通信保障。2008年5月12日汶川大地震发生后,常规通信设施全部损毁,通信彻底中断,在此万分危急时刻,来自灾区的第一个电话、第一张图片、第一段视频都是通过Inmarsat海事卫星通信系统发回的。据有关部门统计,在地震灾区投入使用的海事卫星通信终端多达4000余部,为抗震救灾发挥了巨大作用。

中国第25次南极科考队在进行内陆冰盖考察活动时,中央电视台随行记者在中国交通通信中心等有关部门的支持配合下,在高纬度和极度寒冷的地理气候环境中利用海事卫星系统进行全程实时报道,从南极发回的科考实时新闻视频流畅、图像清晰,这是普通通信系统和其他卫星通信系统均无法实现的视频传输服务。

在常规应用上,国际海事卫星组织则已经为中国西部偏远山区以及中国沿海地区等人口稀少区域的牧民和渔民提供话音通信。为了让更多的人分享到海事卫星的服务,国际海事卫星组织于2009年下半年推出新一代海事卫星全球通手机(GSPS),它可以实现海事卫星和GSM网络一机双代,具有话音、文件传输、即拍即传、即时通信、新闻在线和GPS定位等强大功能。

不少人以为海事卫星只与航海和海上作业有关,而实际上海事卫星通信已经渗透到各行各业和人们的日常生活,它必将加快人们的生活节奏,带来高效率和高效益。

知识点海事Ku波段卫星系统

海事Ku波段的天线波束尖细,同一频段的地球站之间可以做到互不干扰。该特性给Ku波段卫星系统带来了一个最大的优点,那就是频率复用。同一频率可以同时提供给许多卫星通信系统使用,从而使其通信费用大大低于L波段。可是,这一优点也给Ku波段卫星通信系统带来了一个缺点,那就是导致天线制造成本高昂,应用困难。