天地一体的天基传输网络

　　本书内容包含了作者在卫星通信和天地一体化网络领域10多年的研究成果和工程实践经验，广泛而深入地阐述了相关概念及内涵、全球天基传输网络概况、星座构型、传输体制、链路预算、业务接入及路由交换体制、协议体系、典 型站型及网络应用等，兼具系统性和工程实用性，具有很高的实际工程参考价值和较高的理论研究价值。本书适合从事卫星互联网工程、卫星通信工程、卫星通信网络、中继卫星网络、卫星应用推广等工作的工程技术人员，以及相关专业的本科生、硕士研究生和博士研究生阅读。

　　孙晨华 中国电子科技集团有限公司首 席科学家，中国电子科技集团有限公司网络通信研究院副总工程师，“新世纪百千万人才工程”国 家级人选，享受国务院政府特殊津贴专 家，获得全 国优 秀共产党员、全 国先进工作者、全 国五一劳动奖章、全 国三八红旗手等荣誉，长期从事卫星通信系统设计和新产品研发工作，主持完成多项国 家级重大项目，获得国家科学技术进步奖3项、省部级奖项10余项，培养了国内优 秀的卫星通信团队和梯队，目前正带领团队同时开展高轨全球组网和低轨全球组网核心关键产品的研发。 贾钢 中国电子科技集团有限公司网络通信研究院高 级工程师，主要从事卫星移动通信系统架构和组网设计及产品研发工作，获得河北省科学技术奖二等奖。 尹波，中国电子科技集团有限公司网络通信研究院高 级工程师，长期从事卫星通信系统组网协议、路由交换研发工作，目前从事新一代天基传输网络体制设计、卫星通信与地面网络融合设计及关键技术研究工作。 章劲松 中国电子科技集团有限公司网络通信研究院副总工程师、研究员级高 级工程师，长期从事卫星通信系统、运控系统总体设计与系统研制以及关键技术研究工作，主持或参与多项国 家级重大项目，获得省部级奖项2项，目前从事新一代卫星通信网络研发工作。 周红彬 中国电子科技集团有限公司网络通信研究院研究员级高 级工程师，主要研究领域为卫星通信，多次获得军队科学技术进步奖、中国电子科技集团科学技术奖等奖项。

第 1章 相关概念及内涵梳理研究 001
1.1　“大”天地一体化信息网络、“小”天地一体化信息网络　002
1.1.1　“大”/“小”天地一体化信息网络与天基信息网络的关系　002
1.1.2　常见的天地一体化信息网络定义及理解　003
1.1.3　关于“大”/“小”天地一体化信息网络的总结　007
1.1.4　“大”/“小”天地一体化信息网络典型系统场景举例　008
1.2　天地一体的天基传输网络相关概念　012
1.2.1　天基传输网络名词术语及演进　012
1.2.2　卫星通信和卫星中继相关概念　013
1.2.3　天基骨干网和天基接入网相关概念　014
1.2.4　卫星互联网相关概念　015
1.2.5　其他新概念　016
1.3　工程相关概念内涵　016
1.3.1　卫星通信系统工程和通信卫星工程　016
1.3.2　卫星通信系统与通信卫星（系统）　019
1.3.3　卫星数据链和天基数据链　020
1.4　天基传输网络技术体制概念内涵　020
1.4.1　技术体制定义　020
1.4.2　技术体制涉及方面　020
1.4.3　星座构型、工作频段、波束类型、转发器类型等广义技术体制　021
1.4.4　信号和信息相关技术体制　026
1.5　小结　027

第　2章 全球天基传输网络概况　029
2.1　美国、欧洲的相关体系及空间段概况　030
2.1.1　体系概况　030
2.1.2　美国军事卫星通信体系及空间段情况　030
2.1.3　欧洲军事卫星通信体系及空间段情况　032
2.1.4　美国、欧洲的民用卫星通信体系及空间段情况　034
2.1.5　美国军事卫星中继体系及空间段情况　042
2.1.6　美国、欧洲的民用卫星中继体系及空间段情况　042
2.2　俄罗斯、日本等国的相关体系及空间段情况　043
2.2.1　俄罗斯卫星通信体系情况　043
2.2.2　日本卫星通信体系情况　045
2.2.3　印度卫星通信体系情况　047
2.3　我国相关体系及空间段情况　048
2.3.1　体系情况　048
2.3.2　通信卫星情况　048
2.3.3　中继卫星情况　049
2.4　全球典型系统网络及演进　050
2.4.1　宽带网络　050
2.4.2　移动网络　059
2.5　小结　061

第3章　星座构型　063
3.1　星座基本类型和特点　064
3.1.1　星座基本类型　064
3.1.2　星地距离不同的特点　067
3.1.3　卫星相对地面动态性的特点　070
3.2　高轨卫星部署及典型设计分析　071
3.2.1　宽带卫星在轨情况　071
3.2.2　近全球宽带星间组网GEO星座设计　072
3.2.3　宽带GEO IGSO混合轨道星座　074
3.2.4　宽带GEO HEO混合轨道星座　076
3.2.5　高轨移动通信卫星部署及全球覆盖星座构想　079
3.3　典型低轨星座设计　084
3.3.1　低轨星座设计考虑的因素　084
3.3.2　频段、应用定位与星座设计　084
3.3.3　单层与多层星座　087
3.3.4　几种星座构型分析　088
3.3.5　移动宽带结合的低轨星座设计　091
3.4　小结　094

第4章　传输体制　095
4.1　不同网络传输体制涉及的对象　096
4.2　不同网络传输体制共性的调制解调与编码技术　097
4.2.1　调制解调技术　097
4.2.2　编译码技术　106
4.2.3　自适应编码调制技术　111
4.2.4　扩频调制技术　115
4.2.5　激光链路传输体制　118
4.3　常用多址方式　119
4.3.1　多址方式分类　119
4.3.2　频分多址技术　119
4.3.3　时分多址技术　120
4.3.4　码分多址技术　120
4.3.5　空分多址技术　121
4.3.6　TDM/FDMA与TDM/TDMA混合多址技术　121
4.3.7　多频时分多址技术　123
4.3.8　多频码分多址技术　125
4.3.9　星上交换时频多址技术　125
4.4　小结　126

第5章　天基传输网络链路预算　127
5.1　转发器及链路种类　128
5.1.1　转发器类型　128
5.1.2　链路种类　129
5.1.3　链路预算模型方法分类　130
5.2　透明转发卫星通信链路预算模型及方法　131
5.2.1　链路预算模型　131
5.2.2　链路预算方法　132
5.2.3　链路预算应用示例　133
5.3　铰链卫星通信链路传输模型及预算方法　136
5.3.1　传输模型　136
5.3.2　链路预算方法　137
5.4　高通量/移动多波束卫星通信微波链路传输模型及预算方法　138
5.4.1　传输模型　138
5.4.2　链路预算方法　140
5.5　基于星上处理转发器的星地链路预算模型及方法　141
5.5.1　星地微波链路传输模型及计算方法　141
5.5.2　星地激光链路传输模型及计算方法　144
5.6　星间通信传输链路预算模型及方法　148
5.6.1　星间微波链路传输模型及计算方法　148
5.6.2　星间激光链路传输模型及计算方法　149
5.7　卫星中继系统链路预算模型及方法　150
5.7.1　微波链路传输模型及计算方法　150
5.7.2　激光链路模型及预算方法　151
5.8　小结　152

第6章　业务接入体制及路由交换体制　153
6.1　常见的业务接入体制和路由交换体制　154
6.1.1　常见的业务接入体制　154
6.1.2　常见的路由交换体制分类　156
6.2　基于透明转发器系统的路由交换体制　157
6.2.1　典型网络　157
6.2.2　GEO宽带网状网络路由交换体制　158
6.2.3　GEO宽带星状网络路由交换体制　164
6.2.4　GEO移动网络路由交换体制　169
6.2.5　LEO宽带网络路由交换体制　169
6.3　基于处理转发器系统的路由交换体制　170
6.3.1　典型网络　170
6.3.2　星地一体ATM路由交换体制　171
6.3.3　星地一体自定义分组交换体制　173
6.3.4　多星星地一体电路交换体制　176
6.3.5　多星星地一体分布式路由交换体制　179
6.3.6　多星星地一体分域路由交换体制　182
6.3.7　多星星地一体SDN路由交换体制　185
6.3.8　多星星地一体光电混合路由交换体制　189
6.4　小结　191

第7章　天地一体传输网络协议体系　193
7.1　网络协议体系概要　194
7.2　地面网络协议体系　195
7.2.1　TCP/IP协议体系　195
7.2.2　移动协议体系　197
7.3　天基网络协议体系　206
7.3.1　高轨卫星网络　206
7.3.2　低轨卫星网络　228
7.4　小结　234

第8章　站型（终端）及网络应用　235
8.1　站型（终端）　236
8.1.1　站型（终端）分类　236
8.1.2　移动业务与固定业务的站型（终端）区别　237
8.1.3　不同平台站型（终端）及特点　238
8.1.4　不同频段及多频段站型（终端）及特点　239
8.1.5　按网络角色分类的站型（终端）及特点　240
8.1.6　按卫星轨道分类的站型（终端）及特点　242
8.1.7　按照军民用途分类的站型及特点　242
8.2　典型系统站型（终端）型谱　243
8.2.1　典型高轨卫星移动业务站型终端型谱　243
8.2.2　典型高轨卫星通信系统宽带站型　245
8.2.3　典型低轨星座系统站型（终端）　246
8.2.4　典型中继卫星系统站型（终端）　247
8.2.5　典型高轨卫星通信系统军用站型（终端）　247
8.3　网络分类及典型应用　250
8.3.1　卫星、载荷配置及对应网络特点　250
8.3.2　高轨宽带网络应用　251
8.3.3　中继卫星网络应用　254
8.4　不同行业和场景的典型应用　255
8.4.1　应急行业应用　255
8.4.2　普惠应用　259
8.4.3　外交使馆及海外企业应用　261
8.4.4　气象水文行业应用　264
8.4.5　航空应用　266
8.4.6　航海保障应用　269
8.4.7　天基物联网应用　271
8.4.8　天基测控及航天器管控应用　272
8.5　小结　274

第9章　新发展方向和新技术　275
9.1　天基传输网络的内外融合发展　276
9.1.1　主要融合方向　276
9.1.2　天基传输网络内部融合　277
9.1.3　天基传输网络对外融合　283
9.2　人工智能技术及应用　286
9.2.1　人工智能与通信网络　286
9.2.2　人工智能与天基传输网络　288
9.2.3　小结　291
参考文献　293
缩略语　297
名词索引　307