本书系统地阐述了卫星通信领域几个主要商用卫星通信系统，以各卫星通信系统的标准协议为基础，以现代商用卫星通信系统的应用情况和技术为主题，结合编著者在卫星通信系统方面几十年的工程经验和试验数据，重点对系统架构、技术体制、通信原理和通信流程等进行深入研究，从各移动卫星通信系统的基本概况、发展历程、业务类型、系统结构、无线接口、信道类型、通信流程和基本帧格式等方面进行了有针对性、较为翔实和深入的介绍与分析。

前言 卫星通信所具有的覆盖范围广、通信距离远、不受地理条件限制、组网灵活等优点，使其成为地面网络的有效补充。在地面网络信号覆盖不佳的地方，卫星网络成为用户实现互联互通的最佳选择。作为远程通信的重要通信手段，包括国际海事卫星通信系统（Inmarsat）、图莱亚（Thuraya）卫星通信系统、铱星（Iridium）卫星通信系统、全球星（Globalstar）卫星通信系统、Orbcomm卫星通信系统和VSAT卫星通信系统在内的现代商用卫星通信系统，基本占据了目前全球90%以上的移动卫星通信市场，近年来在各行各业得到了广泛应用，相应的通信技术也得到了迅速发展。 Inmarsat在海事、政府卫星通信、航空安全通信、商用航空通信、关键移动领域安全运行、商用陆地卫星通信等方面占有领先的市场地位。截至2017年年底，Inmarsat在商业航空领域市场的份额达到30%，约有3818架飞机安装了海事四代SB终端，市场份额居全球第2位；在航空安全通信领域有9224架飞机安装了海事四代Classic Aero终端，市场份额居全球首位；在卫星手持电话领域，市场份额达到24%，居全球第2位；在商用陆地卫星通信领域，BGAN终端数量超过4.5万个；在海上有超过4万艘船舶安装海事终端，市场份额居全球首位，覆盖90%的远洋舰队；海事物联网终端数量达到35.8万个。截至2019年9月，全球共有7287艘船安装了海事五代FX终端，有超过3.1万艘船舶安装海事四代FB终端，超过5000搜船舶安装了海事四代FleetOne海用终端。截至2019年年底，Inmarsat在海上VSAT市场中的份额居世界第3位。截至2021年年底，有超过1000架飞机安装了海事五代航空终端。随着海事六代卫星的发射和新型终端的推出，未来GX业务也将实现新一轮市场增长。 图莱亚（Thuraya）卫星通信系统作为全球领先的移动卫星通信系统之一，可为全球160个国家和地区的用户提供通信服务，年营业额可达10亿美元。随着下一代卫星的部署，其在移动卫星通信领域的市场份额还将逐步扩大。 目前，铱星（Iridium）卫星通信系统也处于高增长期，用户数量和营业收入均创历史最高水平，截至2021年9月，铱星终端在全球的用户数量已达到169万户，其中政府用户数量为14.9万户。 全球星（Globalstar）公司是全球最大的移动卫星语音和数据业务提供商之一，截至2020年年底，其在全球的用户数量约74.5万户。 Orbcomm公司是全球最大的卫星物联网和M2M解决方案提供商，其卫星通信系统已获授权在全球130多个国家和地区提供服务。截至2021年6月，Orbcomm公司在全球的用户数量达到234万户。 目前，国际市场上主流的VSAT厂商有12家，各家的VSAT体制互不兼容。在众多的VSAT制造厂商中，美国的ViaSat和iDirect公司的VSAT产品占据很大的市场份额，且主推的iDirect Evolution系列和ViaSat LinkWayS2卫星通信系统为典型的星状网和网状网，是VSAT系统的典型代表。其中，iDirect系统在固定VSAT通信市场的份额为22%，在商业航空卫星通信市场的份额为53%，在地面移动蜂窝网络卫星回传领域的市场份额为13%，在2016年的海上VSAT市场的份额达到48%，是美国国防部和欧盟及北约各国首选的VSAT运营商。ViaSat LinkWayS2系统是美国国防部使用最为广泛的宽带全网状网IP卫星调制解调器。 虽然现代商用卫星通信技术得到了快速发展且被广泛应用，但目前尚无有针对性、较为翔实和深入的卫星通信系统方面的书籍。本书编委们长期致力于卫星通信系统，尤其是现代移动卫星通信系统的研究，他们在系统体系结构、通信流程等方面有较为深入的研究和认识，希望能就相关方面的知识与本行业的从业者进行探讨与共同学习。本书结合目前现代商用卫星通信系统的应用情况和技术，从各移动卫星通信系统的基本概况、发展历程、业务类型、系统结构、无线接口、信道类型、通信流程和基本帧格式方面进行了详细介绍与分析。 本书共为8章，第1章介绍海事四代BGAN卫星通信系统；第2章介绍海事四代GSPS卫星通信系统；第3章介绍海事五代移动卫星通信系统；第4章介绍图莱亚卫星通信系统；第5章介绍铱星卫星通信系统；第6章介绍全球星卫星通信系；第7章介绍Orbcomm卫星通信系统；第8章介绍VSAT卫星通信系统，以目前商用市场占有量较大且具有典型技术特征的iDirect和ViaSat LinkWayS2系统进行重点介绍。 本书内容主要针对现代商用卫星通信系统，对其系统架构、技术体制、通信原理和通信流程等相关通信方面的内容进行深入研究与解析，可作为高等院校通信类、电子类本科或研究生进行卫星通信系统和研究学习或者从事通信行业工程技术人员进行项目实践的参考书。 本书重点参阅了各卫星通信系统的标准协议，并结合了编者在卫星通信系统方面几十年的工程经验和试验数据。本书由北京米波通信技术有限公司编著，编委会成员均为工程技术人员，长期从事卫星通信设备、通信对抗及情报分析处理等领域的技术开发工作；本公司承担了多项国家及军队研制任务，积累了丰富的卫星通信及相关领域技术研究和工程实践经验。本书的编写工作同时得到了王剑高工的悉心指导，以及其他同事们的支持和帮助，在此特向上述所有人员表示感谢。 卫星通信技术正处于一个快速发展期，很多东西都是发展变化的，加之编著者水平有限，书中难免存在疏漏和不足，敬请读者批评和指正。 北京米波通信技术有限公司 2022年8月

目录 第1章 海事四代BGAN卫星通信系统 1 1.1 概述 1 1.1.1 发展历程 1 1.1.2 业务类型 2 1.2 系统结构 3 1.2.1 空间段 4 1.2.2 地面段 8 1.2.3 用户段 10 1.3 无线接口 18 1.4 信道类型 18 1.4.1 前向信道 18 1.4.2 反向信道 21 1.5 通信流程 23 1.5.1 概述 23 1.5.2 开机注册 25 1.5.3 附着 26 1.5.4 电路域用户主叫 27 1.5.5 电路域用户被叫 28 1.5.6 挂机 31 1.5.7 用户终端发起的数据业务流程 32 1.5.8 解除附着 33 1.5.9 注销 34 1.5.10 帧格式 34 第2章 海事四代GSPS卫星通信系统 37 2.1 概述 37 2.1.1 发展历程 37 2.1.2 业务类型 38 2.2 系统结构 38 2.2.1 概述 38 2.2.2 组成 39 2.3 无线接口 42 2.3.1 馈电链路 43 2.3.2 用户链路 43 2.4 信道配置 45 2.4.1 频率范围 45 2.4.2 信道类型 46 2.4.3 信道参数 49 2.5 通信流程 50 2.5.1 概述 50 2.5.2 开机注册 52 2.5.3 用户终端主叫 54 2.5.4 用户终端被叫 57 2.5.5 挂机 59 第3章 海事五代移动卫星通信系统 61 3.1 概述 61 3.2 系统组成 62 3.2.1 空间段 62 3.2.2 地面段 67 3.2.3 用户段 68 3.3 无线接口 71 3.3.1 工作频段 71 3.3.2 波束及信道划分 72 3.4 信号体制 76 3.5 网络结构 77 3.6 通信流程 79 第4章 图莱亚卫星通信系统 81 4.1 概述 81 4.1.1 发展历程 81 4.1.2 业务类型 83 4.2 系统结构 83 4.2.1 概述 83 4.2.2 组成 84 4.3 无线接口 94 4.4 信道类型 94 4.4.1 频率范围 94 4.4.2 物理信道 94 4.4.3 逻辑信道 97 4.4.4 物理信道和逻辑信道映射 102 4.5 通信流程 105 4.5.1 概述 105 4.5.2 开机注册 105 4.5.3 用户主叫 109 4.5.4 用户被叫 113 4.5.5 关机 116 4.6 帧格式 119 4.6.1 电路域帧格式 119 4.6.2 分组域帧格式 120 第5章 铱星卫星通信系统 122 5.1 概述 122 5.1.1 发展历程 122 5.1.2 业务类型 123 5.2 系统结构 128 5.2.1 概述 128 5.2.2 组成 128 5.3 无线接口 145 5.3.1 星际链路 146 5.3.2 馈电链路 147 5.3.3 用户链路 148 5.4 信道类型和参数 152 5.4.1 信道类型 152 5.4.2 信道参数 153 5.5 通信流程 154 5.5.1 概述 154 5.5.2 开机流程 157 5.5.3 通信流程 158 5.5.4 切换流程 165 第6章 全球星卫星通信系统 168 6.1 概述 168 6.2 系统组成 169 6.2.1 空间段 170 6.2.2 地面段 173 6.2.3 用户段 174 6.3 无线接口 179 6.3.1 工作频段 179 6.3.2 波束及频带划分 179 6.3.3 前向信道 183 6.3.4 反向信道 184 6.4 信道处理过程 186 6.4.1 前向信道处理过程 186 6.4.2 反向信道处理过程 189 6.5 通信流程 190 6.5.1 开机注册过程 190 6.5.2 终端主叫过程 191 6.5.3 终端被叫过程 192 6.5.4 终端挂机过程 193 6.5.5 切换过程 194 第7章 Orbcomm卫星通信系统 196 7.1 概述 196 7.2 系统组成 197 7.2.1 空间段 198 7.2.2 地面段 204 7.2.3 用户段 206 7.3 无线接口 209 7.3.1 工作频段 209 7.3.2 物理信道划分 209 7.3.3 逻辑信道功能 212 7.3.4 传输数据种类 212 7.4 通信连接管理 214 7.4.1 通信过程 214 7.4.2 卫星与网关地球站连接 215 7.4.3 用户终端与卫星连接 215 7.5 通信流程 216 7.5.1 数据会话建立 216 7.5.2 报文（Message）传输 216 7.5.3 全球报（GlobalGram）传输 222 7.5.4 用户终端发送数据报（Data Report） 224 7.5.5 指令（Command）传输 225 7.5.6 用户终端接收卫星运行预测数据 226 7.5.7 用户终端查询接收 227 7.5.8 用户终端-用户终端传输组合 227 第8章 VSAT卫星通信系统 228 8.1 iDirect系统 228 8.1.1 概述 228 8.1.2 系统特点 230 8.1.3 系统组成 230 8.1.4 网络结构 238 8.1.5 通信体制 239 8.2 LinkWayS2系统 246 8.2.1 概述 246 8.2.2 系统组成 249 8.2.3 网络结构 253 8.2.4 通信体制 255 8.2.5 通信流程 258 8.2.6 备份 260