高通量的卫星通信应用若干问题的思考

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摘要：摘要：商业通信卫星产业作为重要的收入来源，目前市场，价格竞争日趋激烈，2017年全球商业通信卫星市场呈现持续低迷态势，据统计，年度商业通信卫星新标志号仅为11个订单，购买通信卫星减速长时间甚至引起了劳拉裁剪空间系统公司，国际运营商的调整，探索新

　　摘要：商业通信卫星产业作为重要的收入来源，目前市场，价格竞争日趋激烈，2017年全球商业通信卫星市场呈现持续低迷态势，据统计，年度商业通信卫星新标志号仅为11个订单，购买通信卫星“减速”长时间甚至引起了劳拉裁剪空间系统公司，国际运营商的调整，探索新的业务路径。与此同时，当前的通信市场呈现出明显的变化趋势。全球签署的绝大多数新的商业通信卫星合同都是高通量的卫星的专有卫星或具有高通量的卫星有效载荷的卫星。高通量的卫星时代已悄然到来。

　　关键词：高通量;卫星;通信;思索;疑问

　　多媒体与宽带是信息网络发展的基本趋势。为了满足宽带网络发展的要求，光纤通信在DWDM，光传输网络(TON)，无源光网络(PON)技术，地面在3G移动通信系统中长期存在演进LTE与4G，5G的进展，而卫星通信系统卫星带中的高通量已成为同等重要的基础设施，是国家发展的战略重点，卫星通信系统在信息网络中发挥着重要作用。因此，中国正在开发中16高通量的卫星。与发达国家相比，中国的卫星通信系统仍然落后。因此，跟踪全球高通量的卫星的发展，探索国内使用前景，应成为我国宽带发展过程中的一个重要疑问。

　　1.高通量的卫星的发展历史

　　目前，全世界有26家卫星运营商投资建造了数十个高通量的卫星或有效载荷。一些已发射的高通量的卫星。在2018年上半年，共发射了3颗高通量的卫星，其中包括7颗卫星。3月9日，O3b星座成功发射了4颗MEO卫星。6月4日，ses-12卫星成功发射。根据相关定义，高通量的卫星的发展历史可分为三个阶段。在初始阶段(2005-2010)，单个高通量的卫星的容量约为50Gbps。发展阶段(2011-2019)，单通信容量为100～300Gbps;·跨阶段(2019年之后)，单个通信容量将达到1Tbps。目前，个人互联网，企业数据传输，基站回传，飞机通信，海上通信，军事通信等对高通量的卫星提出了很高的要求。使用场景越来越广泛。通过高通量的卫星技术创新，市场使用将不断发展。

　　2.使用高通量的卫星的关键问题

　　2.1机载通信高通量的卫星的使用探索

　　机载通信主要是指通过卫星或地面基站连接到互联网或与地面人员通信等通信行为。在当前的国际卫星通信系统市场中，许多研究机构与运营商认为机载通信是高通量的卫星使用的重要方向。近年来，对机上通信与娱乐(IFEC)宽带服务的需求显着增长，并且使用机载通信来解决“信息孤岛”的强烈愿望为卫星使用提供了重要的市场机会。

　　目前，世界上有通信卫星运营商依靠高通量的卫星的优势进入机载通信市场。MarSatGx作为覆盖全球的第一个ka-2ts网络，目前在轨道上拥有4个高通量的卫星，并与10多家航空公司签订合同，超过现有航班，为乘客提供全球无缝IFEC服务，单次飞行率上升到50Mbit/s。ViaSat高通量的卫星通信服务主要针对美国的JetBlueAirways与UnitedContinental，其下载与上传速度为IMbit/s。松下使用Eutelsat高通量的卫星有效载荷为太平洋与亚洲的商业航班提供机上宽带与实时电视服务，提供免费的机上WiFi。

　　在现阶段，业内的一些运营商与专家认为，航空市场不能成为未来最大的市场。最重要的原因集中在三个方面：

　　一个是地对空宽带通信技术(ATG)的挑战。由于民用航空器的航线固定且飞行高度不高，ATG可用于解决机载通信疑问。ATG(3G)是使用最广泛的技术，下行链路带宽高达3.6mbit/s，上行链路带宽高达1.8mbit/s。然而，传统的卫星通信系统通常提供窄带业务，通信带宽仅为864kbi。ATG的互联网接入体验与效率远高于卫星通信系统。9家美国航空公司的航班通过ATG通信实现了机上互联网接入。

　　二，频率干扰。速率的一个重要特征是点光束。在频率利用效率方面，点波束使用提高了效率，但是相同频率的相邻点波束将相互干扰，从而降低了效率。尽管可以通过增加相同频率点处的波束间隔来提高效率，但是可以减少频率复用与卫星的通量。高通量的卫星服务于数千架飞机，产生的干扰将不可避免地影响服务网络的稳定性。

　　第三，缺乏能力。在目前阶段，高通量的卫星仍然无法满足机载使用的要求。即使是100G容量的viasat-1卫星也远远不能满足空中市场的要求。如果高通量的卫星希望实现良性发展，首先必须确定市场并将市场定位放在第一位。

　　3.对问题的探索思考

　　面对频率资源紧张与低轨道通信星座建设浪潮的汹涌澎湃，除了频率轨道网络数据的使用与预留外，还应加速低轨道星座的大量发射与部署，同时，应加强对颠覆性创新技术的研究。鉴于全球高通量通信的发展，本文总结了与卫星相关的技术特点与发展方向。

　　(1)有效地提高了多波束天线的C/I，提高了频率多色复用的效率。高增益多波束天线是高通量的卫星高数据吞量的关键。在保证波束光谱多色复用高效的前提下，有效提高多波束天线的C/I是一个核心技术疑问。目前，每个波束的工作频率，空间位置与极化方式是固定的，但在下一代由Viasat-3代表的卫星上的高通量，分配给波束的每个工作频率与在轨实际时间偏振模式可以改变，因此除了使用隔离，空间隔离与极化隔离的频率外，还需要进一步研究改进与C/I相关的高通量的卫星多波束技术，提高頻率复用效率。

　　(2)低轨道星座通信频率共享技术研究。随着多个低轨道宽带大容量通信星座的建设，频率资源越来越稀缺，频率协调的难度越来越大。特别是，低轨道星座的全球覆盖使得不可能享受独立的专有频率资源，并且迫切需要通过频率共享技术实现多星座共存。因此，频谱感知，干扰分析，智能规避，以及每个星座空间与时间覆盖的整体使用等技术已成为低轨道通信系统设计必须突破的核心技术与必要条件。

　　(3)卫星传输的大规模相控阵天线技术。为了改善星座卫星通信系统系统的单卫星覆盖范围，要求波束覆盖范围很大(一般从-60到+60)，并且可以采用有源相控阵技术来满足这一要求。同时，为了满足小终端传输功率与大业务带宽的要求，卫星相源阵列需要具有较大的增益。对于星座系统，信道数通常大于100，因此设计这样的大规模有源相控阵天线阵列系统是一个巨大的挑战。

　　(4)积极探索新的工作频段，为新频段开发相应的卫星设备。为了实现高通量的数据传输要求，除了日益拥挤的Ka频段外，还需要开发Q/V，太赫兹，激光与其他频段，以获得更大的工作带宽资源，进一步提高卫星的容量。

　　4.结论

　　Flux卫星已成为卫星通信系统的发展方向。其典型使用包括宽带接入，基站中继与移动通信。类似于可用于家庭直播的Ku波段通信卫星(DTH)，Ka波段高通量的卫星也可以为家庭提供高清晰度的本地化直播。然而，这需要制度创新，这与可以根据商业法律进行的普通使用不同。与生计服务与社会公平有关的卫星宽带接入需要得到政府的适度支持。对于中国这个人口众多，环境复杂，城乡差距巨大的发展中国家来说尤其如此。

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　　(作者单位：南京熊猫汉达科技有限公司)

　　推荐阅读：《通信企业管理》(月刊)创刊于1981年，是由人民邮电报社主办的专业理论刊物。传播邮电企业管理的先进经验，探讨邮电经济体制改革的理论与实践问题。

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