衛(wèi)星通信歷史與發(fā)展

通訊網(wǎng)路世界第9組報(bào)告

跨入太空通信

全臺(tái)通信網(wǎng)的健全組員名單:9613053李巖芳衛(wèi)星通訊歷史與發(fā)展9613057曹世承微波歷史與發(fā)展96130古嘉偉交換機(jī)歷史與發(fā)展96130李世琛電話的歷史與發(fā)展衛(wèi)星通信歷史與發(fā)展

科技的腳步從一小步到一大步,然而,科技的發(fā)展也從地面到天空,天空到天空到太空,通訊科技也從有線到無線,更進(jìn)入了太空,科技的進(jìn)步帶來了對生活產(chǎn)生莫大的幫助1958年12月美國宇航局發(fā)射了"斯柯爾"(SCORE)廣播試驗(yàn)衛(wèi)星,進(jìn)行磁帶錄音信號(hào)的傳輸1960年8月發(fā)射"回聲"(ECHO)無源發(fā)射衛(wèi)星,首次完成有源延遲中繼通信1962年7月美國電話電報(bào)公司AT&T發(fā)射了"電星一號(hào)"(TELESTAR-1)低軌道通信衛(wèi)星在6GHz/4GHz實(shí)現(xiàn)了橫跨大西洋的電話,電視,傳真和數(shù)據(jù)的傳輸,奠定了商用衛(wèi)星的技術(shù)基礎(chǔ)那時(shí),由於火箭推力有限,衛(wèi)星高度均沒有超過1萬公里,這些衛(wèi)星稱為低軌道衛(wèi)星為了接收來自衛(wèi)星地信號(hào),地球站的天線要不停地跟蹤衛(wèi)星,而當(dāng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)到地球的另一側(cè)的時(shí)候,地球站只有暫停工作,等再一次轉(zhuǎn)到這一側(cè)的時(shí)後繼續(xù)跟蹤,所以地球站與衛(wèi)星間的通信只能進(jìn)行幾個(gè)小時(shí)1963年7月美國宇航局發(fā)射"辛康二號(hào)"(SYNCOM-II)其軌道高度升高後,可使衛(wèi)星在赤道上空繞地球一週的時(shí)間與地球自轉(zhuǎn)一週的時(shí)間相等,這種衛(wèi)星和地球站是相對的,故稱為靜止衛(wèi)星至此,經(jīng)歷了二十年的時(shí)間,完成了通信衛(wèi)星的試驗(yàn),並衛(wèi)星通信的實(shí)用價(jià)值得到廣泛的承認(rèn)

衛(wèi)星通訊的種類同步衛(wèi)星作為空間導(dǎo)航定位的人造地球衛(wèi)星,綜合了傳統(tǒng)天文導(dǎo)航定位及地面無線電導(dǎo)航定位的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了全球全天候,高精確度的導(dǎo)航定位50年代,美國開始著手衛(wèi)星導(dǎo)航定位的研究工作60年代,初建了"子午儀"導(dǎo)航定位系統(tǒng),為第一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)80年代,發(fā)展了"導(dǎo)航定位星"全球定位系統(tǒng),也就是現(xiàn)在大名鼎鼎的GPS系統(tǒng)直播衛(wèi)星直播衛(wèi)星已跟我們生活上息息相關(guān),傳統(tǒng)的無線電視臺(tái)電波常受到干擾,必須加設(shè)中繼站,否則電視會(huì)收視不良,以日本與印尼來講,狹長的島嶼國家,設(shè)立中繼站的經(jīng)費(fèi)遠(yuǎn)超過直播衛(wèi)星,因此發(fā)展專屬的直播電視衛(wèi)星,以改善收視的效果,而日本更以直播衛(wèi)星發(fā)展高解析電視,臺(tái)灣投資製作節(jié)目或租用其他衛(wèi)星頻道已達(dá)三十幾個(gè),是衛(wèi)星電視很普遍的國家直播衛(wèi)星的出現(xiàn),讓我們想看哪個(gè)球賽都有現(xiàn)場直播,提高在電視看球賽的刺激性,也讓民眾覺得看電視比以前有新鮮感非同步衛(wèi)星非同步衛(wèi)星在軌道上環(huán)繞地球,當(dāng)他飛越地球某個(gè)地區(qū)時(shí),只有那個(gè)地區(qū)能對衛(wèi)星發(fā)射與接受訊息,因此藉多個(gè)衛(wèi)星作接力式轉(zhuǎn)播衛(wèi)星通訊事故1988年5月,出現(xiàn)了無線電通訊最嚴(yán)重的事故,由潘安賽製造的價(jià)值2.65億美元的信斯太空通訊衛(wèi)星"銀河四號(hào)"發(fā)生故障,結(jié)果美國大約有4100萬人的無線電呼叫器立即失聯(lián),由此可知,通訊衛(wèi)星一旦發(fā)生了事故,對人民的影響是很大的,也顯示出人們對於通訊衛(wèi)星的依賴日漸加重衛(wèi)星對環(huán)境的汙染根據(jù)科學(xué)家雜誌報(bào)導(dǎo),廢棄的衛(wèi)星永遠(yuǎn)遺留在軌道上,雜亂的形成一堆廢棄物,除非衛(wèi)星管理者將他們清除,要不然很容易造成衛(wèi)星的碰撞,任何一個(gè)碎片都足以摧毀一個(gè)衛(wèi)星,所以我們必須嚴(yán)格的監(jiān)控以保護(hù)同步衛(wèi)星軌道,不要讓這汙染繼續(xù)擴(kuò)大電話交換機(jī)的發(fā)展變化

電話交換技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷了三個(gè)階段1.人工交換2.機(jī)電式自動(dòng)交換3.電子式自動(dòng)交換人工交換電話一發(fā)明，由於要求各地電話機(jī)之間靈活地交換連接，於是很快發(fā)明了交換機(jī)。最早採用的是磁石式電話交換機(jī)(MagnetoTelephoneExchange)，接著出現(xiàn)了共電式電話交換機(jī)(CommonBatteryTelephoneExchange)，這些都是人工交換機(jī)，必須由接線生(Operator)來完成使用者電話間的接線和拆線，其特點(diǎn)是設(shè)備簡單，容量小，需佔(zhàn)用大量人力，話務(wù)員工作煩重，速度又慢，因此，人工交換機(jī)逐漸被自動(dòng)交換機(jī)所取代。機(jī)電式自動(dòng)交換世界上第一部自動(dòng)交換機(jī)是1898年由美國人A.B.史端喬(AlmonB.Strowger)發(fā)明的，這是一臺(tái)步進(jìn)式IPM電話交換機(jī)(StepByStepTelephoneExchange)，1892年，世界上第一個(gè)步進(jìn)式IPM自動(dòng)電話局在美國印第安納州拉波特設(shè)立，因此，自動(dòng)電話交換機(jī)得到迅速發(fā)展1926年，瑞典研製出了第一臺(tái)縱橫電話交換機(jī)(CrossbarTelephoneSwitchingSystem)，並在松茲瓦爾(Sundsvall)設(shè)立了第一個(gè)縱橫實(shí)驗(yàn)電話局，擁有3500個(gè)使用者。由於縱橫式交換機(jī)採用了機(jī)械動(dòng)作輕微的縱橫接線器並採用了間接控制技術(shù)，使它克服了步進(jìn)式交換機(jī)的許多缺點(diǎn)。特別是它能適用於長途自動(dòng)交換，因此五十年代以後，縱橫式交換機(jī)在各國得到了大量的推廣和應(yīng)用。電子式自動(dòng)交換隨著近代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們開始把電子元件應(yīng)用到交換機(jī)中，逐步取代速度慢、體積大的電磁元件。於是出現(xiàn)了準(zhǔn)電子電話交換機(jī)(Quasi-ElectronicTelephoneSwitchingSystem)。1960年，美國貝爾系統(tǒng)試用儲(chǔ)存程式控制(以下簡稱程控)交換機(jī)(StoredProgramControlledSwitching)成功，並於1965年5月世界第一部程控電話交換機(jī)開始運(yùn)作。該機(jī)採用電腦作為中央控制設(shè)備，由電腦來控制接續(xù)工作，該交換機(jī)屬於程控空間分隔電話交換機(jī)(Store-ProgramControlSpaceDivisionTelephoneExchange)，它意味著電話自動(dòng)交換控制技術(shù)已從機(jī)電式式線控制發(fā)展到電子式程式控制。1970年，法國設(shè)立了世界上第一部程控?cái)?shù)位電話交換機(jī)(Store-ProgramControlDigitalTelephoneSwitchingSystem)。到了八十年代，程控?cái)?shù)位電話交換技術(shù)日漸完善，開始走向交換技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)地位。數(shù)位交換與數(shù)位傳輸相結(jié)合，可以構(gòu)成整合數(shù)位網(wǎng)路(IDN)，還可以開發(fā)成整合服務(wù)數(shù)位網(wǎng)路(ISDN)。數(shù)位交換系統(tǒng)不僅達(dá)到語音交換，還要完成非語音服務(wù)的交換，即要求程控?cái)?shù)位交換系統(tǒng)具有電話交換(CircuitSwitching)，分封交換(PacketSwitching)以及寬頻交換的能力。程控?cái)?shù)位交換機(jī)經(jīng)過20年的推廣應(yīng)用，其技術(shù)已經(jīng)成熟。具有ISDN功能的數(shù)位交換機(jī)也紛紛出籠。目前交換技術(shù)的發(fā)展方向是寬頻交換，包括非同步傳輸模式(AsynchronousTransferMode，ATM)交換技術(shù)和光交換技術(shù)。光交換和ATM交換一樣，是寬頻交換的重要成員，只是光交換目前還停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。微波通信＊在微波通信中，電磁波的單位是赫茲（Hz）。德國物理學(xué)家赫茲關(guān)於電磁波的實(shí)驗(yàn)，為微波技術(shù)的發(fā)展開拓了新的道路，構(gòu)成了現(xiàn)代文明的骨架。

＊微波是一種具有極高頻率（通常為300MHz~300GHz），波長很短，通常為1m~1mm的電磁波。在微波頻段，由於頻率很高，電波的繞射能力弱，所以信號(hào)的傳輸主要是利用微波在視線距離內(nèi)的直線傳播，又稱視距傳播。＊無線電微波的頻率範(fàn)圍在2GHz～40GHz

間（1G=109）

。微波傳輸屬於一種有向性(line-of-sight)方式，即傳送與

接收端間不能存有障礙物體阻擋，才能收到良好的聲音與影

像。

通常，微波用於寬頻帶(widiband)及雷達(dá)(radar)系統(tǒng)，

不過，一半以上的電話系統(tǒng)使用微波傳輸。

1931年，英國的多爾(Dover)使用第一個(gè)商業(yè)化微波系統(tǒng)橫

跨英國通道。＊電視也使用微波傳輸，因?yàn)槲⒉ㄌ峁┮曈?video)影像所需的傳送容量。加拿大擁有一個(gè)全世界最廣泛的微波系統(tǒng)，此外，美國也有幾個(gè)微波系統(tǒng)，作為語言及資料通道。

＊微波系統(tǒng)所使用訊號(hào)的波性是一種直線波，也就是說，微波並不沿著地球曲面?zhèn)魉?，以直線方式直接由傳送端送達(dá)接收端。因此，兩端的距離與彼此天線高度間有重要的關(guān)係。

＊微波傳輸?shù)乃p必須考慮兩端間的氣候、風(fēng)速、雨量以及實(shí)際所使用的頻帶，天線兩端的距離也是主因。受到地形，地物及氣候狀況的影響而引起反射，折射，散射和吸收現(xiàn)象，產(chǎn)生傳播衰落和傳播失真。

＊微波擴(kuò)頻通信技術(shù)是利用偽隨機(jī)碼對輸入信息進(jìn)行擴(kuò)展頻譜編碼處理，然後在某個(gè)載頻進(jìn)行調(diào)制以便傳輸。屬於中程寬帶通信方式。微波擴(kuò)頻通信技術(shù)來源於軍事領(lǐng)域，主要開發(fā)目的是對抗電子戰(zhàn)干擾＊微波擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)：

．建設(shè)無線微波擴(kuò)頻通信系統(tǒng)目前無需申請、帶寬較高、建

設(shè)周期短

．一次性投資、建設(shè)簡便、組網(wǎng)靈活、易于管理，設(shè)備可再

次利用

．相連單位距離不能太遠(yuǎn)，並且兩點(diǎn)直線範(fàn)圍內(nèi)不能有阻擋

物

．抗噪聲和干擾能力強(qiáng)，具極強(qiáng)的抗窄帶瞄準(zhǔn)式干擾能力，

適應(yīng)軍事電子對抗

．能與傳統(tǒng)的調(diào)制方式共用頻段

．信息傳輸可靠性高

．保密性強(qiáng)，偽隨機(jī)噪聲使得信號(hào)不易被發(fā)現(xiàn)而有利於防止

竊聽

．多址復(fù)用，可以採用碼分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多址通信

．設(shè)備使用壽命較長。微波的

其他用途雷達(dá)

現(xiàn)代雷達(dá)大多數(shù)是微波雷達(dá)，利用微波可以使用尺寸較小的天線，來獲得很窄的波束寬度以獲得關(guān)于被測目標(biāo)性質(zhì)的更多的信息。