Satellite Communications in the 21st Century pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Amer Inst of Aeronautics &

作者:T. Iida, Communications Research Laborat

出品人:

页数:236

译者:

出版时间:

价格:$ 118.59

装帧:HRD

isbn号码:9781563475795

丛书系列:

图书标签:

卫星通信
21世纪
无线通信
通信工程
信号处理
空间技术
无线电工程
天线技术
数字通信
信息技术

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具体描述

Satellite communications have been in service for more than 40 years and represent by far the largest space industry, with annual revenues now at $30 billion a year and over 35,000 employees worldwide. Satellite technology may be viewed by some as a mature market; but this book will explore many exciting new technologies and services yet to be developed. A new demand for advanced Internet and IP services, entertainment, and multicasting services as well as advanced applications related to multimedia, telecommuting, etc. are the driving forces behind new satellite and communications research and development. This book challenges the conventional view of the future of satellite communications in terms of technology and services. The text includes not only detailed descriptions for near-term trends but also includes descriptions of far-future trends. Although this book addresses very advanced technology and applications, it does not contain a large amount of equations or technical jargon. College students at the graduate and undergraduate level and professionals in the field will gain an understanding of how future projects in space communications will unfold. Business executives and other telecommunications and networking personnel who are interested in monitoring future trends will be interested in this book as well. Much of the content was originally written or presented at professional conferences, but the book also includes new material developed especially for this volume. This book will give readers many hints and insights for future development of satellite communications.

21世纪的卫星通信：跨越地平线的变革本书概述：本著作深入探讨了21世纪以来，卫星通信技术领域所经历的深刻变革、前沿技术突破及其对全球社会、经济和地缘政治格局产生的深远影响。本书不聚焦于传统的、已有的卫星通信技术现状，而是着眼于未来十年内最有可能重塑行业的颠覆性创新、系统架构的根本性转变，以及监管和商业模式的演进。我们将详细剖析低轨星座（LEO）、中轨（MEO）的崛起如何挑战乃至取代传统的地球同步轨道（GEO）主导地位，以及软件定义网络（SDN）和人工智能（AI）在卫星有效载荷和地面基础设施中的集成应用。第一部分：轨道革命与星座的崛起在过去的几十年里，地球同步轨道（GEO）卫星一直是高带宽通信的代名词。然而，随着碎片化、延迟敏感型应用（如实时金融交易和沉浸式XR体验）需求的爆炸式增长，GEO的固有局限性——约250毫秒的单程延迟——已成为创新的瓶颈。本书将重点分析近地轨道（LEO）和中地球轨道（MEO）巨型星座的部署策略与工程挑战。我们将详细考察 SpaceX 的“星链”（Starlink）、OneWeb 以及其他新兴参与者在实现数万颗卫星的规模化部署、轨道维持和星间链路（ISL）技术方面的独特工程解决方案。特别关注激光通信在星间链路中的应用，它如何实现超低延迟的全球网络覆盖，并讨论了轨道部署带来的空间可持续性、碎片缓解和近地空间环境管理的新范式。此外，本书还将深入探讨非·静止轨道（Non-GEO）系统的性能建模与优化。这包括了对波束切换算法、多普勒频移补偿技术以及如何有效管理和切换用户终端与不断移动的卫星群之间的连接的系统级分析。重点将放在如何设计能够提供企业级服务质量（QoS）和运营可靠性的、真正的全球性、全天候网络架构上。第二部分：有效载荷的数字化与软件定义化传统卫星有效载荷通常是固化功能的硬件系统。本世纪的显著趋势在于有效载荷的数字化、虚拟化和软件定义化（SDN）。本书将详细剖析“灵活有效载荷”（Flexible Payloads）和“基于软件的有效载荷”（Software-Defined Payloads, SDP）如何彻底改变卫星的灵活性和生命周期管理。我们探讨了在轨处理能力（On-Orbit Processing）的进步，即卫星本身不仅仅是一个数据中继器，而是成为了一个具备计算、存储和智能路由能力的边缘数据中心。这涉及到高通量处理器（HTP）的功耗优化、辐射硬化设计中的先进半导体技术，以及如何在极度受限的能源和散热环境下运行复杂的AI/ML模型。本书还将专门开辟章节讨论认知（Cognitive）卫星系统。通过集成深度学习模型，卫星能够实时分析接收到的频谱、识别干扰源、动态分配功率和带宽，甚至自我诊断和修复软件层面的错误。这不仅提高了频谱效率，也极大地增强了系统的抗攻击能力和自适应性。第三部分：地面与终端技术的融合演进卫星通信的潜力只有在与先进的地面和用户终端技术无缝集成时才能完全释放。本书的这一部分聚焦于用户终端（User Terminals）的范式转变。我们详细分析了相控阵天线（Phased Array Antennas）在实现低成本、小型化和平板化用户设备中的关键作用。重点在于新一代毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）技术的应用前景，以及这些技术如何克服视距（LoS）和大气衰减的挑战，以支持数Gbps的用户接入速率。本书将探讨“智能追踪”算法和波束赋形技术如何在高动态环境（如高速列车、无人机）下保持稳定连接。此外，卫星-地面混合网络（Hybrid Networks）的架构是实现真正全球连接的关键。本书将研究先进的路由协议和网络切片（Network Slicing）技术，它们如何确保数据流能够在地面光纤、5G/6G移动网络和卫星骨干网之间实现无缝、最优路径选择，从而为特定应用（如应急响应、偏远地区医疗）提供定制化的SLA保证。第四部分：商业模式、监管环境与新兴应用卫星通信不再仅仅是政府或传统电信运营商的专属领域。本世纪的特征是商业化浪潮和私营部门的创新驱动。本书将分析“即服务”（X-as-a-Service）的商业模型如何渗透到卫星领域，包括“带宽即服务”（BaaS）、“计算即服务”（CaaS）和“地球观测数据即服务”（EODS）。我们将探讨风险投资如何驱动太空初创企业的涌现，以及这些公司如何通过创新的融资和运营模式来降低太空接入成本。在监管层面，随着LEO星座的密集部署，频谱管理、轨道碎片责任和国际协调成为了日益紧迫的全球性问题。本书将审视国际电信联盟（ITU）以及各国航天机构在规范新兴商业太空活动方面的最新努力和面临的挑战。最后，本书将展望新兴应用领域。从大规模物联网（IoT）的全球扩展（通过低功耗广域网络，LPWAN）到深空探索通信的现代化，再到国家安全与韧性通信，本节将勾勒出卫星技术如何成为未来全球信息基础设施不可或缺的一部分，驱动从气候监测到全球金融包容性的广泛变革。通过对这些前沿领域的系统性梳理和深入分析，本书旨在为政策制定者、电信工程师、投资者和下一代太空创新者提供一个全面而前瞻性的视角，理解并塑造21世纪卫星通信的未来版图。