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眾所周知，衛(wèi)星通信地球站是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的重要組成部分，直接為用戶提供服務(wù)。它由基帶處理、調(diào)制/解調(diào)、發(fā)射、接收、天線和電源設(shè)備組成。
隨著衛(wèi)星通信的蓬勃發(fā)展，五花八門的衛(wèi)星通信地球站的相繼問世，并且方興未艾。它們有多種分類方式，例如，按工作頻段分可分C頻段站、Ku頻段站和Ka頻段站；按安裝方式可分為固定式站和可移動式站，其中可移動式站又包括搬遷式站和移動中可通信站，前者能折疊運輸，后者可裝在車、船或飛機上隨時通信；按用戶性質(zhì)分，可分為軍用地球站、民用地球站、通信用地球站和廣播用地球站等�，F(xiàn)最常用的按業(yè)務(wù)系統(tǒng)分，即分為國際通信衛(wèi)星地球站、國際移動衛(wèi)星地球站和國內(nèi)通信衛(wèi)星地球站等。
一、老牌勁旅換青春
國際通信衛(wèi)星組織成立于1964年，現(xiàn)擁有20顆地球靜止軌道衛(wèi)星，為超過200個國家及地區(qū)的客戶提供因特網(wǎng)、廣播和電話等業(yè)務(wù)。該組織現(xiàn)有8種標準地球站，可適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)需求，它們基本上是按品質(zhì)因數(shù)（G/T）來分類的。
A型站的G/T值為40.7dB/K，天線直徑約26－32.5m，工作在C頻段。其優(yōu)點是G/T值高，故接收信號所占的衛(wèi)星功率小，使衛(wèi)星容量增大；由于天線直徑大，所以天線發(fā)射增益大，因而能減少地球站高功放能耗。不過，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，為此，又出現(xiàn)了改進型A型站，這種站的G/T值是35.0dB/K，天線直徑15-17m，成本為原來的一半，衛(wèi)星使用大功率轉(zhuǎn)發(fā)器和多波束天線，適合大城市或國際間業(yè)務(wù)量大的通信。B型站的G/T值為31.7dB/K，天線直徑10-13m，也工作在C頻段，適合中等業(yè)務(wù)通信。C型站則面貌一新，其G/T值為31.7dB/K，天線直線11-13m，但工作在Ku頻段，使衛(wèi)星通信容量擴展1倍以上，它可以通過衛(wèi)星上的交換開關(guān)，與A型站、B型站互通，承擔與A、B型站相同的業(yè)務(wù)。D型站分為兩類：D1站的G/T值為22.7dB/K，天線直徑5m，D2站的G/T值為31.7dB/K，天線直徑11m。它們均工作在C頻段，主要是為農(nóng)村和邊遠地區(qū)提供低密度業(yè)務(wù)量的通信，可傳輸話音和數(shù)據(jù)。D1站適用于一般村莊，D2站適用于大的村莊。E型站工作在Ku頻段，分E1、E2和E3這3種，它們的G/T值分別為25dB/K、29dB/K和34dB/K，對應(yīng)的天線直徑為3.4-4.5m、5.5m和8-10m。F型站工作在C頻段，它也分三種，即F1、F2和F3，其G/T值分別為22.7dB/K、22.7dB/K和29dB/K，對應(yīng)的天線直徑為4.5-5.0m、7.5-8.0m和9-10m。G型站工作于C頻段或ku頻段，是一種裝在用戶所在地的甚小孔終端（VSAT），其中C頻段或KU頻段，是一種裝在用戶所在地的甚小孔終端（VSAT），其中C頻段VSAT天線直徑不到3m，Ku頻段VSAT天線直徑則僅為1.2-1.8m。這類站主要用于專用數(shù)據(jù)網(wǎng)。Z型站是為國內(nèi)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)使用，工作于C頻段或Ku頻段，天線直徑4.5-18m，用戶可按自己的需要和最佳系統(tǒng)設(shè)計來選用，只要不干擾其他地球站就行。E、F型站都能建在用戶附近，與用戶終端直接接續(xù)。它們采用數(shù)字信號傳輸，可提供電傳、話音、傳真、數(shù)據(jù)和電視會議等多種業(yè)務(wù)。G型站和Z型站與其他標準站不同，國際通信衛(wèi)星組織對它們的有些指標（如品質(zhì)因數(shù)等）未做硬性規(guī)定，在用于國內(nèi)衛(wèi)星系統(tǒng)時有一定的自由度，因而被稱為非標準站。
隨著技術(shù)的進步，業(yè)務(wù)的發(fā)展，國際通信衛(wèi)星有限公司今后還會引入并制定更多種類型地球站的標準。
二、中流砥柱陣容齊
國際移動衛(wèi)星系統(tǒng)中的岸站與一般固定地球站差不多，而船站則因需要在波濤洶涌的海洋中行駛，且位置不斷發(fā)生變化，故有所不同。目前已研制出多種用戶站，它們有的只能裝在船上，有的則可裝在飛機、車輛上，甚至個人便攜。其分A、B、C、D、E、M、迷你M、P型站及航空站。
國際移動衛(wèi)星系統(tǒng)的A型用戶站采用直徑1.2m的拋物面天線，天線增益為23dB，等效全向輻射功率（EIRP）為37dBW，采用模擬調(diào)頻傳輸話音方式，主要為海事業(yè)務(wù)設(shè)計，多裝在大型遠洋輪上，但近年來也廣泛用于陸地移動通信，如商務(wù)、救援、新聞采集也報道。A型站能向全球任何一處提供雙向通信線路，用于直撥電話、傳真、電傳、電子郵件和數(shù)據(jù)通信等。其正常數(shù)據(jù)傳輸率為9.6kbit/s，與國際綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)（ISDN）聯(lián)網(wǎng)時采用64kbit/s的高速數(shù)據(jù)率。其海上終端重34kg；陸上移動終端重20kg，能放在兩個手提箱內(nèi)。它是目前進行移動通信的最可靠工具之一。
B型站的天線直徑為0.5m，增益為15dB，EIRP為29dBW，是一種高效L波段的全數(shù)字化系統(tǒng)。它采用自適應(yīng)預(yù)檢碼，這樣可在同樣的通信質(zhì)量下，減少3dB的功率，從而使天線尺寸減小70%。由于與后來研制的M型站共用接入控制和信令分系統(tǒng)，故使整個地球部分的效率顯著的提高。它可提供高質(zhì)量的數(shù)字通信業(yè)務(wù)。B型站和A型站對天線的要求和本身性能是相同的，易與ISDN網(wǎng)連接，使用費用低。B型站除主要安裝在小型艦船上外，也可作為陸地移動終端，例如能在缺少通信設(shè)施的邊遠地區(qū)甚至辦公室使用，提供質(zhì)量低的話音和用戶電報傳輸，其傳真速率為9.6kbit/s，數(shù)據(jù)傳輸率為64kbit/s。
C型站天線是非拋面的，增益為8dB，EIRP為19dBW，能自動提供雙向儲存、轉(zhuǎn)發(fā)式電傳業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)通信，是一種低成本的全數(shù)字式全球數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，成本不到A型站的1/3。研制C型站目的是為了使移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的終端設(shè)備小到幾乎可以安裝在任何移動物體上，如小型的近�；蚝觾�(nèi)船舶、游艇、卡車和火車上，甚至做成采用12V電池組的個人背負式終端。這種站現(xiàn)有70多種型號，有的可放入手提包，有的還裝有可與個人計算機連接的標準接口。便攜式C型站如裝有GPS設(shè)備，便成為1個衛(wèi)星通信導(dǎo)航系統(tǒng)。它們可在世界上任何地方發(fā)送和接收數(shù)據(jù)和電文信息，如可將單詞、樂譜和語言等編成數(shù)據(jù)碼，以600bit/s的速率傳輸出去，并被接收，以提供專用的或多址信息兩種服務(wù)，為安全網(wǎng)提供海事安全信息；為艦船網(wǎng)提供訂購業(yè)務(wù)和股票交易報告等商業(yè)信息�？傊�，它主要為陸地和海上用戶提供服務(wù)，重點服務(wù)對象是為遇險呼救者提供安全通信。
D型站的天線直徑為3m，天線增益為32dB，EIRP為37-47dB，能進行多路話音、多路用戶電報高速數(shù)據(jù)通信，服務(wù)重點是海上油井、大型艦船等要求通信量大的用戶。
E型站提供全球海上遇險告警業(yè)務(wù)。
M型站用一種新型的數(shù)字式話音、傳真和數(shù)據(jù)系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)緊湊，是1993年開發(fā)出來的世界第1部移動式衛(wèi)星電話，體積只有公文包大小，價格在1.4-2萬英鎊之間，在移動環(huán)境中能提供只等質(zhì)量的雙向電話服務(wù)、傳真和2.4kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，主要用于海上和陸地，使用范圍在南、北緯75°之間。從1994年起，M型站開始用于全球性的尋呼業(yè)務(wù)。1996年，隨著國際移動衛(wèi)星-3的運營，M型站的體積縮小到了飯盒的大小，使衛(wèi)星通信向著服務(wù)于世界范圍的移動電話和無繩電話的目標邁進了重要一步。它克服了A型站體積大、C型站不能進行話音通信的不足，可裝在車輛和小船上，并有簡易的個人專用型。迷你M型站使用國際移動衛(wèi)星-3的點波束，僅2kg重，大小如1個筆記本電腦，售價3000美元，服務(wù)費3美元/min，目前最為普及。
到2005年，將有100萬人需要手持式衛(wèi)星移動電話服務(wù)，而p型站能滿足這一要求。它能以手持機方式提供雙向話路、傳真、尋呼和數(shù)字定位業(yè)務(wù)，主要優(yōu)點包括：話音質(zhì)量等同于蜂窩式內(nèi)部連接能力和全球隨機接入能力；帶有用于備份呼叫報警的綜合尋呼機；有定位和讀出設(shè)備；有數(shù)據(jù)記憶和存儲能力。P型站終端采用一種可充電的電池，功耗降至0.25W，重200g。不過它要等到國際移動衛(wèi)星-p星座即ICO建成后才能使用，ICO系統(tǒng)由12-15顆中高軌道組成星座，首顆ICO于2001年發(fā)射成功，屆時用戶拿手持機便能進行全球通信了，費用為2美元/min。但用戶在室內(nèi)和“看”不見ICO時無法打電話。
“國際移動衛(wèi)星”系統(tǒng)的艦空機載站價格很高（達20-30萬美元），原因是該系統(tǒng)開通了航空移動通信業(yè)務(wù)。該系統(tǒng)可為飛機上的旅客提供無線電話、傳真、空中訂票、旅館房間預(yù)訂、空中交通管制等業(yè)務(wù)。機載站在簡化和提高空中交通管制、減少航班點等方面已發(fā)揮了重要作用�，F(xiàn)在，已有包括我國飛機在內(nèi)的數(shù)百架大型客機都裝有航空站，主要用于話音、數(shù)據(jù)通信。
國際移動衛(wèi)星的航空系統(tǒng)分P、R、T、C共4種信道，前3種用于單向傳輸數(shù)據(jù)，后者可傳輸話音、數(shù)據(jù)和傳真。它由航空站、地球站和“國際移動衛(wèi)星”組成，其中地球站用于與公用交換電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等連接。該系統(tǒng)沒有可控和監(jiān)聽該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站，每個地球站都獨立工作的。航空機載站由機載天線、高功率放大器、低噪聲放大器、射頻設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器和控制設(shè)備組成，具有結(jié)構(gòu)緊湊、音量輕。耐振動和沖擊的特點，能在溫度、壓力變化很大的條件下工作。其天線形狀適合安裝在機身小的飛機上，具有自身空氣阻力小等特點，能利用飛機導(dǎo)航系統(tǒng)的信息，按程序跟蹤衛(wèi)星。天線陣由小片構(gòu)成，以便通過波束來控制設(shè)備單元，操縱波速指向。機內(nèi)采用話音編繹碼系統(tǒng)，可提供3條數(shù)字話音信道。乘客及乘務(wù)員可用無繩電話機通話。航空站有Aero-H和Aero-L兩類，前者裝有高增益天線，數(shù)據(jù)傳輸率可達10.5kbit/s，主要用于航空管理和空中交管；后者使用低增益天線，可實現(xiàn)600bit/s的雙向空一地數(shù)據(jù)通信。地球站由天線、高功率放大器等組成，具有衛(wèi)星信道頻率分配、連接地面網(wǎng)和國際移動衛(wèi)星的航空系統(tǒng)管理等功能�？臻g段則使用在三大洋上空的裝有航空通信轉(zhuǎn)發(fā)器的國際移動衛(wèi)星－2/3。上述航空站和地球站都符合信令規(guī)范，能對公用電話網(wǎng)進行自動呼叫連接。當飛機需與地面通話時，只要撥“00”+地區(qū)碼＋用戶碼＋#，就接通世界各地使用國際撥號電話業(yè)務(wù)的用戶。
以上移動用戶站除P型站外，都能與國際移動衛(wèi)星－2/3開展移動通信業(yè)務(wù)。
不過，用國際移動衛(wèi)星終端也有人倒霉的時候。例如，車臣分裂勢力首腦杜達耶夫，因使用國際移動衛(wèi)星電話而喪命，此事在全球引起轟動。當時他正通過國際移動衛(wèi)星-2用M型移動終端與遠在莫斯科的一名戰(zhàn)爭調(diào)解人通話，熟料其衛(wèi)星電話信號為俄羅斯伊爾－78飛機上的A-50呂豎式雷達提供了自己的方位，因而沒過幾分鐘，俄軍蘇-25戰(zhàn)斗機便使用激光制導(dǎo)彈準確地打擊了目標，結(jié)果杜達耶夫一命嗚呼。所以有人說，是國際移動衛(wèi)星終端“出賣”杜達耶夫。由此可見，國際移動衛(wèi)星系統(tǒng)的用戶端還存在保密、功能、體積等諸多問題需要進一步解決。
三、國內(nèi)通信衛(wèi)星地球站
目前，國內(nèi)通信衛(wèi)星地球站還沒有統(tǒng)一標準，因而即使在同一國內(nèi)通信衛(wèi)星系統(tǒng)中，所采用的地球站也各不相同。這主要是因為各國的衛(wèi)星性能、國土形狀、地理位置、業(yè)務(wù)類型、工作頻段、技術(shù)情況、經(jīng)濟實力等均不一樣，所需的業(yè)務(wù)種類和承擔的業(yè)務(wù)量相差很大。由于國內(nèi)通信衛(wèi)星多采用賦形波束或點波束，所以衛(wèi)星的EIRP比國際通信衛(wèi)星高；國內(nèi)通信衛(wèi)星電路與用戶之間轉(zhuǎn)接層次少，有的可直達用戶。這些優(yōu)越性使得國內(nèi)通信衛(wèi)星地球站能做得比較小。
我國通信衛(wèi)星地球站按G/T值大小分為4類：1型站的G/T值≥31.7dB/K，它可與各類站進行各種制式的電話和非話通信（通信容量大），收發(fā)電視信號并轉(zhuǎn)換等；2型站的G/T值≥28.5dB/K，能與各類站進行各種制式的電話和非話業(yè)務(wù)（通信容量中等），向國內(nèi)衛(wèi)星發(fā)送電視信號，接收電視信號并轉(zhuǎn)換；3型站的G/T值≥23.0dB/K，能與各類站進行商用業(yè)務(wù)（IBS）、VSAT等業(yè)務(wù)通信，接收電視信號；4型站的G/T值≥18.4dB/K，適用業(yè)務(wù)與3型站相同。
四、用途廣泛的“小鍋”
隨著衛(wèi)星通信等技術(shù)的不斷發(fā)展，在20世紀80年代初，一項稱為VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的新型衛(wèi)星通信技術(shù)興起了。VSAT的本意是指“甚小孔徑天線終端”，實際上是一種智能化的超小型地球站，可以直接安裝在用戶的房頂上，其天線之所以能夠很小，主要是綜合采用了最新的微電子、數(shù)字處理和計算機等高新技術(shù)，尤其是把一些復(fù)雜技術(shù)交給了衛(wèi)星或中樞站去解決，從而減輕了用戶遠端站的負擔。
VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)由兩大部分組成：空間部分和地面部分。其空間部分就是衛(wèi)星。一般使用地球靜止通信衛(wèi)星，衛(wèi)星可以工作在不同的頻段，如C、Ku和Ka頻段。星上轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射功率應(yīng)盡量大，以使VSAT地面終端的天線尺寸盡量小。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的地面部分由中樞站、遠端站和網(wǎng)絡(luò)控制單元組成，中樞站的作用是匯集衛(wèi)星發(fā)來的數(shù)據(jù)，然后向各個遠端站分發(fā)數(shù)據(jù)。遠端站是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的主體，這些站越多每個站分攤的費用就越低。一般遠端站直接安裝于用戶處，與用戶的終端設(shè)備連接。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)有十分明顯的特點，它主要包括以下幾方面：（1）地面（遠端）站天線的直徑小，一般在2m以下，目前采用較多的是1.2-1.8m，登山運動員有時用直徑0.3m的便攜式個人地球站；（2）發(fā)射功率小，一般在1-3W之間；（3）重量很輕，常用的為幾十千克，有的小到幾千克，便于攜帶；（4）價格低廉，經(jīng)濟實用。該系統(tǒng)設(shè)備的售價低，取得的經(jīng)濟效益遠遠大于設(shè)備的售價；（5）建設(shè)周期短，它比傳統(tǒng)的地面通信手段簡單得多，不需要架設(shè)電纜、光纜，也不像微波通信必須每隔50km架設(shè)一個中繼站，在VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，只要在通信的兩端安裝必要的設(shè)備就可以了，而且這種設(shè)備的安裝也比較簡單；（6）通信的費用與通信的距離沒有關(guān)系，在一般的通信系統(tǒng)中，距離越長費用越高，而VSAT衛(wèi)星通信的費用不受距離的影響，而且越遠越適合采用VSAT通信；（7）VSAT衛(wèi)星通信不受地形和氣候環(huán)境的影響，因為它不需要架設(shè)地面設(shè)施，受地面的干擾��；（8）VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)的最大優(yōu)點就是組網(wǎng)靈活，容易擴充用戶，而且維修方便，因為它沒有復(fù)雜的地面設(shè)備；（9）用途廣泛，可以應(yīng)用于許多的領(lǐng)域。
VSAT站能很方便地組成不同規(guī)模，不同速率，不同用途的靈活而經(jīng)濟的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一個VSAT網(wǎng)一般容納200-500個站，有廣播式、點對點式、雙向交互式、收集式等應(yīng)用形式。它既可以應(yīng)用于發(fā)達國家，也適用于技術(shù)不發(fā)達和經(jīng)濟落后的國家，尤其適用于那些地形復(fù)雜，不便架線和人煙稀少的邊遠地區(qū)。因為它可以直接裝備到個人，所以軍事也有重要的意義。概括起來，VSAT技術(shù)可以應(yīng)用于以下幾個方面：（1）普及衛(wèi)星電視廣播和衛(wèi)星電視教育，傳送廣播電視、商業(yè)電視信號，尤其對于邊遠地區(qū)，利用這種方式可以在提高物質(zhì)文明和精神文明建設(shè)方面起到很大作用；（2）用于財政和金融、證券系統(tǒng)，對市場的情況進行動態(tài)跟蹤管理，大大的縮短資金周轉(zhuǎn)周期，深圳的證券交易系統(tǒng)就是利用VSAT與四面八方的客戶進行雙向通信的；（3）用于水利建設(shè)管理，監(jiān)測水文變化，防止和減少自然災(zāi)害的損失，VSAT系統(tǒng)可以及時傳輸氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、資源衛(wèi)星和地面檢測站獲取的信息；（4）用于交通運輸?shù)墓芾�，國外發(fā)達的國家已經(jīng)將VSAT用在鐵路的運營調(diào)度上，大大緩解了交通運輸?shù)木o張狀態(tài)，用VSAT可以方便地開展任何兩地通話、電傳和電報業(yè)務(wù)，節(jié)省了經(jīng)費和時間；（5）軍事上應(yīng)用，在1991年的海灣戰(zhàn)爭中，多國部隊利用VSAT進行了大量的移動通信，甚至將其裝備到每個士兵。
對于我國來說，軍事應(yīng)用的意義也是很大的。我國幅員遼闊，部隊駐防高度分散，有時通信聯(lián)絡(luò)很不方便，利用VSAT站可以裝備每個哨所，這對加強聯(lián)系，指揮調(diào)度、快速通信大有好處，尤其在那些高山地帶的單獨哨所更實用。
五、悄然興起的衛(wèi)星電話
低軌道通信衛(wèi)星系統(tǒng)的問世，使手持衛(wèi)星電話夢想成真。1998年11月1日，世界上第一個大型低軌道移動通信衛(wèi)星系統(tǒng)“銥星”投入實用，它開創(chuàng)了全球個人通信的新時代，被認為是現(xiàn)代通信的一個里程碑，使人類在地球上任何“能見到的地方”都可以相互聯(lián)絡(luò)。
摘自《現(xiàn)代通信》2002.5
