中國(guó)Ka高通量衛(wèi)星在這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀椋?/h1>

發(fā)布時(shí)間：2017-02-25 17:05

今天就跟你聊聊衛(wèi)星通信發(fā)展的那些事。

人造衛(wèi)星是上世紀(jì)60年代冷戰(zhàn)時(shí)期，美蘇爭(zhēng)霸背景下產(chǎn)物，我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星也于1970年上天，但我國(guó)真正意義上的通信衛(wèi)星是1984年發(fā)射的基于“東方紅二號(hào)”試驗(yàn)通信衛(wèi)星。

但早在1972年，伴隨著尼克松訪華等重大政治事件的新聞直播，為美國(guó)衛(wèi)星直播特批的衛(wèi)星地面站就已經(jīng)落地北京。衛(wèi)星通信這個(gè)神秘的東西就進(jìn)入我國(guó)，老鷹數(shù)月前有幸參觀了北京地面站，從一張張老照片中重溫了當(dāng)年的輝煌。

上世紀(jì)80-90年代是我國(guó)衛(wèi)星通信發(fā)展的黃金期，隨著我國(guó)通信衛(wèi)星陸續(xù)升空，在北京“上莊”地區(qū)陸續(xù)豎起了數(shù)十面“大鍋”，有10米、30米口徑衛(wèi)星天線，蔚為壯觀。

各地陸續(xù)建設(shè)衛(wèi)星地面站，全國(guó)郵電系統(tǒng)衛(wèi)星行業(yè)蓬勃發(fā)展，衛(wèi)星骨干網(wǎng)絡(luò)建成，擔(dān)當(dāng)國(guó)際國(guó)內(nèi)重要通信鏈路組網(wǎng)。老鷹前東家，郵電部設(shè)計(jì)院就專門有衛(wèi)星通信設(shè)計(jì)部門，擁有衛(wèi)星通信規(guī)劃設(shè)計(jì)一批老專家，當(dāng)年衛(wèi)星通信行業(yè)輝煌無(wú)限。郵電部設(shè)計(jì)院當(dāng)年僅僅依靠衛(wèi)星地面站綜合網(wǎng)管一個(gè)軟件就獲得不菲的收益，成為衛(wèi)星行業(yè)國(guó)內(nèi)創(chuàng)新的代表（當(dāng)時(shí)衛(wèi)星通信清一色的歐美制造，全英文系統(tǒng)）。

高昂的衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)成本，使得衛(wèi)星停留在骨干、重要通信領(lǐng)域，離老百姓通信需求十萬(wàn)八千里，當(dāng)時(shí)衛(wèi)星通信終端動(dòng)輒數(shù)米、數(shù)十米的大鍋，通信衛(wèi)星工作頻段多在L波段、C波段。

上世紀(jì)90年代，我國(guó)通信事業(yè)進(jìn)入飛速發(fā)展期，特別是進(jìn)入2000以后，移動(dòng)通信、寬帶通信發(fā)展迅速?gòu)母叨讼M(fèi)走向平民大眾，通信成本大幅下降，全國(guó)八縱八橫骨干光纖網(wǎng)絡(luò)建成，移動(dòng)通信覆蓋滲透到村村寨寨，郵電通信行業(yè)也經(jīng)歷了數(shù)次改革重組，曾經(jīng)擔(dān)當(dāng)通信重任衛(wèi)星地面站，因?yàn)楦甙旱脑O(shè)備運(yùn)維成本、鏈路帶寬成本，性價(jià)比與地面光網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)直一個(gè)天上、一個(gè)地下，于是乎，各省衛(wèi)星地面站陸續(xù)關(guān)張。僅僅剩下北京、西藏等少數(shù)幾個(gè)衛(wèi)星地面站仍在運(yùn)轉(zhuǎn)。

由于高昂的成本，衛(wèi)星通信由骨干網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)，逐步淪落為應(yīng)急救災(zāi)、邊遠(yuǎn)地區(qū)、特殊行業(yè)備份鏈路，通信鏈路需求也大幅萎縮，衛(wèi)星通信行業(yè)逐步被邊緣化。

隨著2008年汶川地震、國(guó)家村通工程等推動(dòng)，基于Ku衛(wèi)星的VSAT衛(wèi)星終端設(shè)備，設(shè)備小型化，Ku VSAT天線小的只有1米左右，大大促進(jìn)了衛(wèi)星通信應(yīng)用，在應(yīng)急通信、村通工程、移動(dòng)超級(jí)基站中有了一定的應(yīng)用，在石油、勘探、邊防、海島等也有部分應(yīng)用，但相比于公眾通信而言，規(guī)模不大，導(dǎo)致寬帶衛(wèi)星通信一直缺乏升級(jí)換代的動(dòng)力。

高昂的衛(wèi)星鏈路成本是攔在寬帶衛(wèi)星應(yīng)用的最大障礙，畢竟相比廉價(jià)的地面鏈路和覆蓋廣泛的移動(dòng)通信及寬帶網(wǎng)絡(luò)，寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)沒有優(yōu)勢(shì)。

為什么衛(wèi)星通信成本這么高呢？我們剖析衛(wèi)星通信成本如下：

傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星，容量2Gbps，造價(jià)如下：發(fā)射0.6-1億美金，衛(wèi)星1-2億美金，地面網(wǎng)關(guān)0.3-0.6億美金，一般衛(wèi)星壽命15年，可以核算2.5-4.5萬(wàn)美金/年/M，這個(gè)價(jià)格是地面成本的數(shù)百倍以上。

隨著高通量衛(wèi)星技術(shù)出現(xiàn)，通過點(diǎn)波束技術(shù)，使得衛(wèi)星容量成倍增加，如下圖所示：

Ku HTS衛(wèi)星容量可以做到傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星的10倍或者數(shù)十倍，當(dāng)然由于當(dāng)前Ku衛(wèi)星頻率使用已經(jīng)接近飽和，Ku HTS衛(wèi)星使用前提是傳統(tǒng)的Ku衛(wèi)星需要退出服務(wù)，為Ku HTS衛(wèi)星騰出頻率。

比如亞太6D衛(wèi)星就是利用亞太6衛(wèi)星替換的機(jī)會(huì)，騰出部分頻率用Ku HTS衛(wèi)星替代傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星，容量高達(dá)15-30Gbps，這樣衛(wèi)星帶寬成本下降到0.3-0.5萬(wàn)美金/年/M，成本大幅下降，但仍數(shù)十倍于地面網(wǎng)絡(luò)。

Ka高通量衛(wèi)星四大優(yōu)勢(shì)

隨著高通量衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展，同時(shí)Ka衛(wèi)星頻率廣泛使用（Ka衛(wèi)星頻率資源是Ku衛(wèi)星頻率資源的5倍以上），美國(guó)Viasat-1將Ka HTS衛(wèi)星容量做到140Gbps，衛(wèi)星容量相當(dāng)于傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星的近百倍，衛(wèi)星帶寬成本大幅下降，帶寬成本僅僅數(shù)倍于地面網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)考慮到美國(guó)地廣人稀特點(diǎn)，Viasat在美國(guó)大量發(fā)展衛(wèi)星寬帶用戶，以每戶每月80-100美金價(jià)格陸續(xù)發(fā)展了數(shù)百萬(wàn)寬帶衛(wèi)星用戶。

Viasat隨即宣布未來(lái)將Ka衛(wèi)星容量進(jìn)一步拓展到1Tbps，屆時(shí)寬帶衛(wèi)星成本將和地面網(wǎng)絡(luò)成本可比擬，必將大大促進(jìn)寬帶衛(wèi)星應(yīng)用發(fā)展。得益于Ka HTS高容量衛(wèi)星，Viasat在美國(guó)航空互聯(lián)網(wǎng)也迅速崛起，以數(shù)倍于傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星和ATG(3G)速率，在美國(guó)航空互聯(lián)網(wǎng)也攻城略地，使得美國(guó)航空差點(diǎn)訴訟GOGO威脅解約，最后GOGO通過2Ku承諾限期提高航空互聯(lián)網(wǎng)接入速率而達(dá)成和解。

“實(shí)踐十三號(hào)”衛(wèi)星是中國(guó)第一顆Ka商用試驗(yàn)衛(wèi)星，待試驗(yàn)驗(yàn)證完成后，將改名為“中星16號(hào)”衛(wèi)星投入商用，它采用26個(gè)點(diǎn)波束，覆蓋我國(guó)東南部地區(qū)，容量高達(dá)20Gbps以上。

“實(shí)踐十三號(hào)”（中星16號(hào)）衛(wèi)星發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)Ka頻段高通量衛(wèi)星的首次亮相，將大幅降低我國(guó)衛(wèi)星帶寬運(yùn)營(yíng)成本，隨著后續(xù)中星18等Ka衛(wèi)星、亞太6D Ku HTS衛(wèi)星陸續(xù)發(fā)射，高通量衛(wèi)星覆蓋將越來(lái)越完善，容量也越來(lái)越大，將大大提高衛(wèi)星通信技術(shù)在民用航空、高鐵、邊遠(yuǎn)地區(qū)地面寬帶等領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力。

可以預(yù)見屆時(shí)今天我們所詬病的傳統(tǒng)Ku速率低、成本高將大幅改善。當(dāng)然僅僅有Ka高通量衛(wèi)星仍無(wú)法滿足類似于民用航空寬帶上網(wǎng)需要，機(jī)載Ka衛(wèi)星終端設(shè)備，衛(wèi)星地面網(wǎng)絡(luò)，全球衛(wèi)星覆蓋等問題需要同步解決，才能真正促進(jìn)航空互聯(lián)網(wǎng)藍(lán)海迅猛爆發(fā)。

“實(shí)踐十三號(hào)”（中星16號(hào)）衛(wèi)星預(yù)計(jì)4月發(fā)射這一激動(dòng)人心的消息，還是非常值得我們期待的，畢竟技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)未來(lái)發(fā)展更多可能，暢想如果未來(lái)ATG（4G）乃至ATG（5G）成熟，加上Ka衛(wèi)星普及，天地一體寬帶飛行體驗(yàn)將絕對(duì)不再是夢(mèng)想，讓飛行生活更美好夙愿終將成真。