平流层通信不久将实现
平流层通信是指用位于平流层的高空平台电台(High Altitude Platform Stations,HAPS)代替卫星作为基站的通信,平台高度距地面17km~22km。可以用充氦飞艇、气球或飞机作为安置转发站的平台。若其高度在 20km,则可以实现地面覆盖半径约500km的通信区。若在平流层安置250个充氦飞艇,可以实现覆盖全球90%以上人口的地区。平流层通信系统和卫星通信系统相比,费用低廉、延迟时间小、建设快、容量大。它是在研究中的一种通信手段
平流层信息系统
平流层信息系统一般是指用位于平流层空间轻于空气的、准静止长驻空的飞艇作为平台,装载一定的有效信息载荷,配合各种地面通信和终端设备所构成的系统,简记为SCS。平流层平台所处的空间处于各种通信卫星和地面接力通信站之间,是地球上空一片尚未开垦的"处女地",它的开发对未来通信发展具有极大的意义。平流层信息平台(一般高度为二十几公里)和通信卫星一样位于地球的上空,但它不属于卫星通信,因为按定义,"卫星是一个绕着另一个绝对质量占优势的物体运动,它的运动在初期而且以后,永远由那一个物体的引力所决定的物体"。平流层通信业务也不属于空间无线通信,因为ITU定义的空间站是一种位于某一目标,且该目标超过或可能超过地球大气主要范围的站。平流层通信也不应属于移动通信,因为它的大多数用户终端的位置是固定的。有较多的理由把它看作是一种高密度固定业务(FS),因为它的功能很像高山顶的一个转发站。因而ITU建议把它叫做"高空平台站",简记为HAPS。 把平流层通信系统的属性弄清楚在管理上是很必要的。考虑到它属于固定业务的范畴,因此ITU决定把可能分配给这种业务的47GHz/48GHz波段分配给HAPS使用。目前这个波段已被认为是平流层通信系统的主要频段,但由于这个频段的雨雪衰减较大,问题较多,因而不少国家正在研究采用其它频段。
利用高空气球或气艇进行通信的想法由来已久,为什么最近几年骤然升温,一些发达国家竞相投资进行研究呢? 80年代是卫星技术日益成熟并广泛应用于通信广播以及导航和定位领域的时代。因此人们很容易认为,卫星网络将是未来通信,特别是移动通信的主要手段。但科技人员早就知道,虽然同步通信卫星覆盖范围宽、通信容量大,能够传送大量的数据并组成跨越各大洲的数据通路,但是它的延时大,建造费用高。和地面网络相比,它不适用于把正在迅速兴起的"通信计算机" 和骨干网连接起来,提供实时、交互的宽带业务;它能够提供大容量的下行通道,但地面用户终端的上行通道却很难拓宽,因为费用太高,一般用户,如小办公室或家庭办公室甚至中小企业都难以负担。在这种情况下低轨通信卫星网的方案应运而生。近十年来这种方案似乎是能够实现"随时随地在任何人之间互通信息"的个人通信的唯一可行方案,可把全球各处每个用户都连接起来。但是随着研究工作的深入开展,问题不断显露。这种系统不但费资巨大,组成及操作复杂,效率不高,各个卫星运行的大部分时间都在海洋、荒漠或人烟稀少地区。而且终端机的价格昂贵,技术上也具有较大风险。不少问题事先较难预料,只能在整个卫星星座组成、系统运行之后才可能被发现、被认识,对于系统的维护与完善来说,这显然是太迟了。在设计系统时,不可避免的一些局部毛病或某些环节的问题都将对整个系统的运行产生影响,从而难以实现预期收益。正在建造的铱星系统所遇的困难就是"前车之鉴"。
平流层信息系统就是在上述情况下提出的。从理论上说,这种新型的通信体制基本上具有已有各种通信体制的优点,而没有它们的缺点。它的延时小、造价低,只用一个平台就可以独立地实现一个地区的通信,也可以由若干个平台构成地区性的,甚至是全球性的信息网络,提供实时、交互式的宽带通信。当然要使这种系统付诸实用,也还有不少技术和组织问题需要解决。但在科学技术高度发展的今天,这些技术问题有的已经解决了,有的在近期内也是可以解决的。因而,一些技术先进国家先后成立机构,开展研究,预计3~5年内将把这种新通信系统投入应用。这种情况我们应该重视。
平台位置稳定问题
平流层中的气流随季节和地域而变化,夏季低纬度地区气流比较稳定,平均风速为10m/s~40m/s。平台将随风飘动,必须设法平衡风力作用使平台保持稳定,这是平流层平台和卫星的根本差别,也是轻于空气的气艇一直未能用于通信系统的基本原因。 对平流层位置稳定度的要求目前还没有确定。1997年SSI公司曾提出稳定度为±40m,这是很高的