系統概況
衛星通信技術的發展與全球經濟的發展是同步的,隨著全球信息化的到來,互動式多媒體業務量迅速增加,全球衛星寬頻多媒體通信成為國際上有遠見公司注目的焦點,多種全球寬頻衛星通信系統的出現將使衛星通信發生一次質的飛躍。到目前為止,已公布的新一代衛星寬頻多媒體通信系統有20~30個。
目前正在設計的基本都是覆蓋全球的星座系統,它們主要有三種類型:(1)同步軌道通信衛星星座系統:如美國勞拉公司的網路之星(Cyberstar)、義大利阿萊尼亞宇航公司的歐洲太空之路(Euro Skyway)、洛克希德·馬丁公司的宇宙鏈路(Astro1ink)、GE American公司的GE Star、晨星公司的Morning Star等。(2)低軌道衛星星座系統:典型的是美國微軟公司和麥考公司提出和投資的Te1edesic系統和阿爾卡特的Skybridge。(3)同步軌道衛星和非靜止軌道衛星的混合星座系統:摩托羅拉公司的Celestri系統、休斯公司的太空之路(Spaceway)。
從理論上講,只需在赤道上同步軌道均勻分布3顆衛星即可覆蓋全球(除極地),但為了使信道有一定的冗餘,並且有儘量高的接收仰角,Astrolink採用了9顆衛星,並且將衛星分布在5個位置上,分別服務於對應的區域。其中,考慮到太平洋上的通信量較小,因而在該位置只布置了1顆星,而在另外4個位置均布置了2顆星(一顆星還不足以負擔全部可能的通信量)。
歷史
Teledesic系統是在1993年第一個問世的低軌系統。它由840顆均勻分布在空間的低軌衛星組成,位於21個高度為695~705km的太陽同步傾斜(約98.2°)的圓形軌道平面上,每一軌道平面至少有40顆工作衛星(至多4顆備份星),相鄰軌道面在赤道上相隔9.5°。該系統有很大的覆蓋餘量,任何時候在地球的大多數地區至少有一顆接收仰角大於40°的衛星,且一旦有一顆衛星發生故障,系統會在兩小時內修復全系統。
繼Teledesic系統之後,出現了一批低軌和同步軌道多媒體衛星系統設計方案。與低軌系統相比,同步軌道系統具有時間延遲大的缺點,但是綜的覆蓋面大,全球覆蓋所需的衛星數少,因而系統成本低於低軌系統。現在更多的計畫和設計中的多媒體衛星系統採用同步軌道方案。如Lockheed Martin公司的Astrolink系統,從理論上講,只需在赤道上均勻分布3顆衛星即可覆蓋全球(除極地),但為了使信道有一定的冗餘,並且有儘量高的接收仰角,Astrolink採用了9顆星,並且有儘量高的接收仰角,Astrolink採用了9顆星,並且將衛星分布在5個位置上,分別服務於對應的區域,其中,考慮到在太平洋上的通信量較小,因而在該位置只布置了1顆星,而在另外4個位置均勻布置了兩顆星(1顆星還不足以負擔全部可能的通信量)。
低軌系統延遲時間小,對地球兩極的覆蓋能力高,地面接收仰角大,星上功率要求也較小,但系統比較複雜;同步軌道系統雖然時延大,但覆蓋全球所需衛星數少,系統成本也較低,星上功率已能達到十萬瓦。美國的TRW公司在綜合分析了同步軌道系統和低軌系統的優缺點之後,提出了一個以12顆衛星組成的中軌多媒體衛星系統Odysecy,該系統既經濟又具有低軌系統和同步軌道系統的優良性能。
頻率計畫
Astrolink系統以ATM協定為基礎,它可以快速切換,從而滿足數據、語音、視頻和多媒體綜合傳輸業務的需要。數據速率可達20~452Mbit/s。
每個衛星的有效載荷為6.7Gbit/s,支持每秒650個電話。
Astrolink系統採用Ka頻段,上行頻率:27.5~30.0GHz,下行頻率:17.7~20.2GHz。TT&C採用C頻段。
最新進展
自由媒體公司(liberty media)計畫出資4600萬美元從其合作者手中買斷astrolink衛星系統,並將對這一ka頻段高速網路系統追加投資。最初投資astrolink衛星系統的4家公司包括自由媒體公司、洛馬公司、trw公司(現已被諾斯羅普-格魯門公司併購)和telespazio公司。astrolink衛星系統計畫開始於1999年,按照原計畫,這一系統將由9顆衛星組成,總投資約36億美元。但由於近年來通信衛星市場持續低迷,astrolink系統的規模不斷減小,到2001年下半年,這一系統基本處於停滯狀態。目前看來,若干年前業界對衛星通信系統如astrolink系統和skybridge系統的前景過於樂觀。
到目前為止,歐美已有十幾個多媒體衛星系統設計方案相繼問世。已出台的多媒體衛星系統主要有低軌大數量衛星群、同步軌道大功率衛星和中軌衛星群3種方案,它們針對不同的區域和用戶,採用不同的軌道,各有特點。下面介紹兩個有代表性的已向美國聯邦通信總署申請的多媒體衛星通信系統。