● 文|航天恒星科技有限公司 王權(quán)

Ka寬帶衛(wèi)星通信市場(chǎng)應(yīng)用與發(fā)展思路

● 文|航天恒星科技有限公司 王權(quán)

寬帶衛(wèi)星通信是國(guó)際衛(wèi)星通信的發(fā)展趨勢(shì)，究其原因是通過衛(wèi)星提供話音、數(shù)據(jù)、視頻等高速傳輸通道的需求增加；業(yè)務(wù)形式由窄帶通信變?yōu)楦咚俣嗝襟w通信和寬帶接入；各國(guó)天地一體化通信基礎(chǔ)設(shè)施的重點(diǎn)發(fā)展方向?yàn)閷拵l(wèi)星通信。

寬帶是信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，是和水、電、路等具有同樣重要地位的國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施。寬帶衛(wèi)星通信由于具有覆蓋區(qū)域廣、廣播功能強(qiáng)、業(yè)務(wù)種類多、建設(shè)速度快、傳輸帶寬寬、抗災(zāi)性能好等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在信息網(wǎng)絡(luò)中占有不可或缺的地位。

電子商務(wù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)專網(wǎng)、智慧城市、航空航海等應(yīng)用，對(duì)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施的需求，引發(fā)了對(duì)更多衛(wèi)星容量的需求。無縫覆蓋、安全可靠、靈活便捷等客觀要求，頻率資源、軌道位置等主觀原因，決定了Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信的發(fā)展是必然趨勢(shì)。

一、Ka寬帶衛(wèi)星通信的發(fā)展背景

1.發(fā)展階段

縱觀寬帶衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展階段，其主要經(jīng)歷了前后三代的發(fā)展。

第一代：用戶可用速率為56kbit/s～256kbit/s；主要用于對(duì)實(shí)時(shí)性和連續(xù)性要求不高的脈沖式數(shù)據(jù)傳送；只是租用一顆衛(wèi)星上的部分轉(zhuǎn)發(fā)器，和多個(gè)用戶共用衛(wèi)星；需要通過衛(wèi)星調(diào)制器和地面終端技術(shù)進(jìn)行加強(qiáng)。

第二代：用戶可用速率為256kbit/s～5Mbit/s；將互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)范圍延伸；多數(shù)都使用專用衛(wèi)星；廣泛應(yīng)用更高頻段、點(diǎn)波束等技術(shù)；通過地面的IP路由技術(shù)加強(qiáng)，提高服務(wù)質(zhì)量（QoS）。

第三代：用戶可用速率最高可達(dá)到50Mbit/s，終端變小；提供真正的視頻多媒體互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)；每顆專用衛(wèi)星的容量能達(dá)到100Gbit/s；使用高功率的Ka頻段點(diǎn)波束和頻率復(fù)用技術(shù)；利用新型自適應(yīng)抗雨衰技術(shù)提升容量。

在進(jìn)入新的發(fā)展期后，從2010年10月至2014年，全球發(fā)射攜帶Ka頻段有效載荷的商用通信衛(wèi)星超過30顆，其中全Ka頻段通信衛(wèi)星就多達(dá)9顆。與此同時(shí)，歐美已陸續(xù)開展研制和建立新一代大容量寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)；亞洲已建立自主的寬帶多媒體衛(wèi)星系統(tǒng)并開展了運(yùn)營(yíng)。

2.遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)

表1所示為典型Ka頻段衛(wèi)星的系統(tǒng)參數(shù)。

表1 典型Ka頻段衛(wèi)星系統(tǒng)參數(shù)

北方天空研究所（NSR）預(yù)測(cè)到2022年，與緩慢增長(zhǎng)的Ku頻段衛(wèi)星，以及逐步萎縮的C頻段衛(wèi)星相比，全球靜止軌道Ka頻段HTS衛(wèi)星帶寬需求將增長(zhǎng)到900Gbit/s，屆時(shí)終端規(guī)模將達(dá)到4000萬左右。

根據(jù)空間基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃，“十三五”及“十四五”期間預(yù)計(jì)發(fā)射至少5顆Ka頻段大容量通信衛(wèi)星，每顆星容量都在100G以上，國(guó)內(nèi)Ka系統(tǒng)容量將達(dá)到400萬～500萬終端規(guī)模。

區(qū)別于格式化的“通過司法實(shí)現(xiàn)的正義” [1]，鄉(xiāng)土正義所主張的是鄉(xiāng)土社會(huì)中以社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)、生存結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的本土利益，這種利益具有在地化、模糊化、非標(biāo)準(zhǔn)化的特征[2]。在“鄉(xiāng)土中國(guó)”的理想型中，鄉(xiāng)土正義被表達(dá)為“差序格局”，人與人之間并不存在絕對(duì)的利益張力，社會(huì)秩序單元按照倫理、人情、臉面、勢(shì)力結(jié)構(gòu)來運(yùn)作[3]。村莊社會(huì)的秩序機(jī)制是“熟人社會(huì)”，人們按照以“人情”規(guī)范為核心的“鄉(xiāng)土邏輯”生產(chǎn)、生活并解決糾紛[4]。

二、我國(guó)Ka寬帶衛(wèi)星通信的市場(chǎng)應(yīng)用

1．寬帶接入

我國(guó)幅員遼闊，對(duì)于農(nóng)村地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)普及，在很大程度上存在著地域、環(huán)境、交通等問題，光纜建設(shè)投入資金多、維護(hù)成本高、效益產(chǎn)出少，網(wǎng)絡(luò)普及率低。 然而，Ka寬帶衛(wèi)星通信，是實(shí)施“寬帶中國(guó)計(jì)劃”、消除數(shù)字鴻溝的有效途徑，將為地球每一個(gè)角落的固定用戶，以及飛機(jī)、火車、輪船、汽車、個(gè)人提供移動(dòng)寬帶接入服務(wù)。

2.基站中繼

為適應(yīng)全球的發(fā)展趨勢(shì)，IPstar、Hughes、O3b、Intelsat、Inmarsat等公司，都在大力開發(fā)4G基站中繼市場(chǎng)。在2014年，僅中國(guó)移動(dòng)一家公司就將建立50萬個(gè)4G基站，而在2014—2016年將建立超過100萬個(gè)4G基站。

根據(jù)我國(guó)2G/3G衛(wèi)星基站的中繼使用水平，4G可能需要10Gbit/s以上的衛(wèi)星帶寬。截至2013年12月，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通的3G與4G基站分別為45萬與7萬、40.7萬與6萬，而中國(guó)電信僅有3G基站24.5萬；在2014年，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信將建立的4G基站目標(biāo)數(shù)，分別為50萬個(gè)、5萬個(gè)、14萬個(gè)。

3．動(dòng)中通

在2014年，中國(guó)電信衛(wèi)星公司已與南航合作，中國(guó)衛(wèi)通已與中國(guó)聯(lián)通合作，開展Ku機(jī)載服務(wù)。到2015年，我國(guó)民航客運(yùn)總量將達(dá)到4.5億人次，到2020年將達(dá)到7億人次。機(jī)載式Ka寬帶衛(wèi)星的帶寬需求總量如表2所示。

表2 帶寬需求總量

在國(guó)家大力開發(fā)海洋資源，充分發(fā)揮海洋應(yīng)用的同時(shí)，業(yè)務(wù)的寬帶連接、業(yè)務(wù)的衛(wèi)星通信、船員的福利保障等應(yīng)用均在不斷增加。廣東、山東、浙江三省漁政執(zhí)法隊(duì)，在小型漁政船只上，均配備了衛(wèi)星導(dǎo)航與衛(wèi)星移動(dòng)電話，而在大型漁政船上均配備了導(dǎo)航、移動(dòng)電話、船載電話等，相對(duì)于漁政船只的船載M2M具有較大發(fā)展空間。由海監(jiān)地面專網(wǎng)、地面衛(wèi)星站、船載衛(wèi)星通信站組成的中國(guó)海監(jiān)自有衛(wèi)星通信網(wǎng)，已覆蓋全部管轄海域，結(jié)合海洋救援系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)均具有較大的發(fā)展空間。在漁業(yè)方面，船長(zhǎng)超過12m或主機(jī)功率大于44.1kW，有可能但尚未配置衛(wèi)星通信設(shè)備的船只仍有7萬余艘，其市場(chǎng)潛量是巨大的。與此同時(shí)，船載通信、氣象、水文、漁汛、環(huán)境、定位等均需要衛(wèi)星技術(shù)的服務(wù)。

4．行業(yè)應(yīng)用

利用數(shù)字衛(wèi)星新聞采集系統(tǒng)，將新聞現(xiàn)場(chǎng)所采集到的音視頻信號(hào)等數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字化處理后，實(shí)時(shí)發(fā)送到通信衛(wèi)星，再經(jīng)通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回電視臺(tái)總部，電視臺(tái)可以直接轉(zhuǎn)播或經(jīng)過編輯后播出。同時(shí)，新聞數(shù)據(jù)也可以在新聞直播車上完成處理后，直接通過衛(wèi)星向電視用戶播出。

在面對(duì)地面固定通信、移動(dòng)通信業(yè)務(wù)等發(fā)生損毀、癱瘓的突發(fā)事件時(shí)，通過寬帶衛(wèi)星鏈路，建立應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)與后方的應(yīng)急通道，實(shí)現(xiàn)雙向語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻的傳輸，并搭配單兵、無人機(jī)、集群、移動(dòng)基站等多種應(yīng)急采集和通信指揮終端，來組建天地一體化的衛(wèi)星通信網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)指揮調(diào)度平臺(tái)。目前，雖然我國(guó)已建設(shè)基于Ku頻段的專用衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)，共有2個(gè)主站、29個(gè)固定站、100多個(gè)Ku車載移動(dòng)站和便攜站。但是面對(duì)Ka寬帶衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)容量大（可以傳送標(biāo)清、高清視頻），終端?。ㄈ菀籽b備、攜帶、使用），無需單獨(dú)建網(wǎng)、性價(jià)比高的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)急通信系統(tǒng)同樣需要寬帶化升級(jí)。

利用寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)下行速率高、覆蓋面積廣、系統(tǒng)容量大等優(yōu)勢(shì)，為用戶提供數(shù)據(jù)廣播、組播等業(yè)務(wù)需求。同時(shí)，衛(wèi)星電視直播與衛(wèi)星寬帶、地面寬帶業(yè)務(wù)正在融合發(fā)展，高清化、本地化是衛(wèi)星電視直播的發(fā)展方向，國(guó)內(nèi)廣電行業(yè)正在積極推進(jìn)基于直播衛(wèi)星的省級(jí)節(jié)目覆蓋。

Ka寬帶衛(wèi)星主要適用于點(diǎn)到多點(diǎn)的星狀應(yīng)用，通過關(guān)口站之間的光纖互聯(lián)，可以適用各種業(yè)務(wù)，如內(nèi)容分發(fā)、遠(yuǎn)程應(yīng)用、企業(yè)聯(lián)網(wǎng)等方面。同時(shí)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)容量大，傳輸時(shí)延小，支持兩地、多地高清視頻會(huì)議，文件實(shí)時(shí)傳輸、大數(shù)據(jù)分發(fā)、辦公系統(tǒng)交流等多種功能，滿足客戶公司的跨地域遠(yuǎn)程協(xié)同辦公和通信需求。

包括義務(wù)教育、繼續(xù)教育、中職教育、學(xué)前教育在內(nèi)的遠(yuǎn)程教育對(duì)帶寬需求大約在33961M左右，從這一點(diǎn)講，寬帶衛(wèi)星通信的需求潛力也是巨大的。

三、我國(guó)Ka寬帶衛(wèi)星通信的發(fā)展思路

落實(shí)國(guó)家寬帶信息網(wǎng)絡(luò)政策，支撐“一帶一路”戰(zhàn)略發(fā)展，提供寬帶、廣域的信息服務(wù)。

通過國(guó)外技術(shù)引進(jìn)和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)Ka系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的聯(lián)動(dòng)發(fā)展，為我國(guó)后續(xù)規(guī)劃的多顆Ka衛(wèi)星提供成熟的系統(tǒng)應(yīng)用。

通過相關(guān)技術(shù)的攻關(guān)，基于中星16、18號(hào)以及“一帶一路”高通量衛(wèi)星平臺(tái)，建立一個(gè)獨(dú)立、完整，以及與地面寬帶互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的Ka寬帶多媒體衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建立一個(gè)包含寬帶接入、基站中繼、機(jī)載/車載/船載等“動(dòng)中通”、應(yīng)急通信、專用網(wǎng)絡(luò)、新聞采集、衛(wèi)星廣播等在內(nèi)的應(yīng)用體系，以及與之相適應(yīng)的商業(yè)模式和運(yùn)營(yíng)服務(wù)體系。