2.13 信使卫星通信系统
2.13.1 系统简介
信使（Gonets）卫星通信系统是在俄罗斯航天局领导下由俄罗斯精密仪器研究所和应用机械科学生产联合公司联合研制的星上采用存储/转发模式的低轨道卫星通信系统。该系统可以提供个人和集体通信业务，并可借助GPS/GLONASS接收机或自有设备传输位置信息，自动收集来自不同类型报警传感器、生态传感器等的数据。
信使卫星通信系统建设实施分为4个阶段。
第一阶段（1992—1993年）是演示性阶段，主要发射两颗信使-D卫星，以便向众多国家（德国、美国、巴基斯坦、澳大利亚等）展示俄罗斯低轨道卫星通信系统的潜力。
第二阶段（1996—1997年）发射6颗信使-D1卫星：1996年2月19日发射了首批3颗信使-D1卫星；1997年2月17日发射了第二批3颗信使-D1卫星。卫星数据传输速率为2.4kbps，可服务4000～10000个用户。
第三阶段（2001—2002年）发射6颗信使-D1卫星，这些卫星与第二阶段的信使-D1卫星的工作模式兼容，通信频段扩展为0.2/0.4GHz，数据传输速率达到9.6kbps；引入调度无线电话通信模式，服务用户达2万个。
第四阶段（自2002年起）部署完全规模的信使卫星通信系统。其轨道群由45颗卫星组成（分布在5个轨道面上，每个轨道面9颗卫星），数据传输速率达64kbps，服务用户达l50万个。自2005年12月至2020年9月，19颗信使-M卫星已发射成功，组网运营并提供服务。
信使卫星通信系统有下列几种通信方式。
（1）单星覆盖区内进行实时转发。
（2）用户间距超出单星覆盖范围时，由卫星存储转发。
（3）通过地面通信站，在相邻两单星覆盖区内（4000km）实时转发。
（4）通过地面干线或卫星通信信道，在不同的覆盖区内进行分组数据通信。
信使卫星通信系统的主要技术性能如表2-64所示。
表2-64 信使卫星通信系统的主要技术性能
2.13.2 空间段
信使卫星通信系统空间段典型的由12颗信使卫星（分布于4个轨道面）组成的星座示意如图2-87所示，信使-M卫星外形如图2-88所示，信使-D1卫星和信使-M卫星的主要技术特性如表2-65所示。
图2-87 典型的信使星座示意
图2-88 信使-M卫星外形
表2-65 信使-D1卫星和信使-M卫星的主要技术特性
2.13.3 地面段
信使卫星通信系统建立了系统主控制中心和预备控制中心。该控制中心负责整个卫星运行期间的星载系统状态监测，计划并协调轨道群的部署与补充工作，确定卫星轨道参数并计算照射区。该控制中心的功能还包括监测通信资源的利用，并根据轨道群结构、系统内及系统间的电磁兼容性分析频率。
信使卫星通信系统的体系结构使其可以与许多地球站同时工作。该系统有两种类型的地球站：地区服务站；部门或集团网络站。地区服务站负责用户数据流的交换与路由，并把信使卫星通信系统的用户接入公用通信网；部门或集团网络站则确保收集数据并管理特别地区的用户专用网的工作，如货物运输管理的调度业务等。地球站还负责组织对本地区各终端提供服务，包括对用户终端及其工作软件进行调整和确定用户的优先级。
2.13.4 用户段
信使卫星通信系统用户终端是能与卫星交换信息的小型收发机，终端配有非定向天线，因而无须搜索和微调便可通信。该系统可容纳大量的用户终端，包括固定终端、手持终端、移动终端、自主终端、语音终端、接收终端等。各类终端的基础部件都相同，只是结构、使用环境、计算工具、接口设备和软件有所区别。目前俄罗斯已研制并运用了几种类型的用户终端。
信使卫星通信系统用户终端按照使用场所可分为AT-M型终端和AT-C型终端。其中，AT-M型终端是最普及的终端，质量为3～5kg，可与天线一起装在一个箱子中。它既能以装入的具有存储器的运算系统为基础进行工作，也可通过RS232C接口与IBM计算机相连接。AT-C型终端为固定式终端，包括便携计算机，其天线比前者稍大，该终端可用分组方式以9.6kbps的速率传输信息。
信使卫星通信系统用户终端按其功能可分为AT-D型终端和AT-H型终端两类。其中，AT-D型终端是一种基本的用户终端（见图2-89），用于交换业务信息、银行信息和计算机间的通信，以及传输急救和遇险信息。在电子信箱系统中，该终端可作为无线延伸器。
图2-89 AT-D型终端
AT-H型终端具有定位用户和确定动态时间等功能，是最通用的卫星通信站。把这种终端安装在运动目标（包括用于地球任何地区的运输工具）上，便可从运动控制中心监视目标的运动。AT-H型终端的主要技术性能如表2-66所示。
表2-66 AT-H型终端的主要技术性能
2.13.5 使用特性
1.直接传输和延时传输
在直接传输方式中，各终端能进行实时通信。其条件是这些终端必须同时位于地球上直径不超过5000km的区域内。在延时传输方式中，当卫星飞经接收区上空时，它把电子邮件/电报转发给收件人。不管向什么地方发送电报，其等候时间均不超过30min，在6h内可实现全球信息传递。系统在利用3个地面中继通信站和“地平线”卫星的电话信道之后，可将通信延迟时间缩短至1min。
2.采用了防止非法接入的技术
信使卫星通信系统通过三级防护来保证数据传输的高度保密性：第一级，在系统中采用数据分组传输技术和专用的数据交换协议；第二级，限制对特别用户文件的访问；第三级，用软件或软件+硬件的方式对数据进行用户加密（根据用户要求）。
3.定位功能
信使卫星通信系统除了能进行移动通信，还能对用户终端进行导航定位，即能对装有信使用户终端的各种运输工具实施有效的调度和控制。用户终端中的定位和时间装置根据从系统卫星所接收的导航信号来计算自身的地理位置和世界时间，再通过系统转发到地面交通控制中心的调度站，以供调度人员实施监控。