卫星网络

在大范围的地面无线通信中，为增加通信距离，往往采用中继接力方式来克服地球曲率对电磁波传播的阻碍。而随着空间技术的发展，卫星视野开阔，也可实现地面接力难以达到的长距离中继效果。卫星通信指利用人造地球卫星作为中继站，转发两个或多个地球站之间进行通信的无线电信号。
如果某个微波通信系统中，一些中继站由卫星携带，并且这些卫星之间及卫星与地面站之间能进行通信，则卫星在地域上空按一定轨道运行而构成覆盖很广的通信网络就称为卫星网络。卫星网络是以人造地球通信卫星为中继站的微波通信系统，是地面微波中继通信的发展和向太空的延伸。

卫星网络的特点

卫星网络的优势

卫星网络的局限

卫星网络的分类

卫星网络结构

拓扑结构类型

由于卫星节点不断运动，卫星网络的拓扑结构随时间不断变化，这使得卫星网络与其他通信网络有较大区别。拓扑特点如下：

1. 节点位置及节点间的相对距离都是以时间为变量的函数；
2. 节点的邻居状况遵循一定规则；
3. 一般情况下，整个网络节点总数不发生变化；
4. 节点间距较大，且距离变化也较大，不能忽略；
5. 节点间的拓扑关系呈周期性变化； | 类型 | 说明 | | —- | —- | | 星型拓扑 | 通常由一颗卫星为中心节点，其它卫星通过中心进行通信 | | 环型拓扑 | 同一轨道面内的每颗卫星都和相邻卫星相连，构成一个封闭环型链路 | | 网状型拓扑 | 每颗卫星至少和两颗以上其它卫星连接，铱星、Teledesic等都采用网状拓扑 |

组网方式

确定拓扑结构后，进而可确定卫星网络的组网方式,有两种方法可供选择。

卫星轨道

卫星轨道的形状和高度是确定覆盖全球所需卫星数量和系统特性的重要因素，卫星网络系统采用的轨道从空间形状上看分两种：

从轨道高度分类，可将卫星轨道分为低地球轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）、静止轨道（GEO）和高椭圆轨道（HEO）。

静止轨道卫星通信技术目前存在以下不足：

1. 轨道高，链路损耗大，终端功率和接收机要求高；
2. 链路距离长，传播时延大；
3. 静止轨道固定在赤道上空，覆盖范围有限；
4. 静止轨道资源有限；

而高度相对较低的低轨和中轨卫星系统，传播距离短，链路损耗小，降低了对用户终端的性能要求，便于支持手持设备通信。较小的传播时延允许端对端多跳通信，实现真正的全球覆盖。低轨卫星信号传播时延短，支持多跳通信，链路损耗小，降低了星上天线和用户终端的要求。但低轨卫星系统结构复杂，技术难度大。中轨是静止轨道和低轨的折中，一定程度上克服了二者的不足。

卫星链路

卫星到地面距离很远，电磁波传播路径很长，衰减很大，无论是卫星还是地面站收到的信号都较弱，所以噪声影响突出。

卫星链路包括以下 3 种全双工链路：

卫星网络通信

卫星通信体质

卫星通信体制指卫星通信系统的工作方式，即信号传输、处理和交换方式等，具体包括多路复用、调制、编码、多址连接、信道分配与交换方式等。

信道分配技术

信道分配技术有预分配和按需分配方式两种，较常见的是预先固定分配，即两个地球站间信道为预先半永久性分配。

多址连接方式

多个地球站通过同一卫星通信建立连接，称为多址连接或多址通信。多个地球站利用同一卫星实现中继，同时建立信道，实现各站间的通信，并要求各信号互不干扰。卫星通信中应用的多址方式有 FDMA、TDMA、CDMA 和 SDMA。

卫星网络的关键技术

卫星网络的组成

卫星通信系统分为空间部分和地面部分，空间部分以通信卫星为主体，包括用于卫星控制和监测的设施，即卫星控制中心、跟踪、遥测和指令站、能源装置等。地面部分包
括所有地球站，通常通过地面网络或直接连接到终端用户设备。
卫星通信网络系统通常包括通信地球站、跟踪遥测指令、监控管理和空间分系统 4 部分。

卫星网络的工作流程

卫星通信系统中，各地球站经过卫星转发可组成多条通信线路。通信线路中从发信地球站到卫星这一段称上行链路，而从卫星到收信地通信卫星球站这一段称下行链路，两者构成一条简单的单工链路。两个地球站都有收发设备和相应信道终端时，加上收发共用天线，便组成双工卫星通信链路。

卫星通信线路分单跳和多跳两种：

卫星网络标准与实现

移动卫星系统通信标准

卫星网络介质

卫星网络协议层次

典型的卫星系统

参考资料

《无线网络技术教程(第3版)——原理、应用与实验》，金光、江先亮编著，清华大学出版社