今日國外寬帶通信衛星

□□目前，全球的互聯網主要是通過光纜和有線電纜來傳輸，在那些地面光纜無法覆蓋的農村和偏遠地區，還無法使用互聯網服務，這給寬帶衛星通信留下了一個巨大的市場，寬帶衛星通信將是一個十分具有前景的產業。著名的市場調查機構——北方天空研究所（NSR）預測全球衛星寬帶互聯網接入業務收入在2017年將達到39億美元。美歐等一些國家的通信運營商就瞄準了這一商機，正在著手部署新一代寬帶衛星通信系統。其中包括美國衛訊公司、休斯網絡系統公司、歐洲通信衛星公司、SES公司以及新成立的O3b網絡公司，除此之外，全球著名的衛星移動通信提供商——國際移動衛星公司也在2010年簽訂了第5代“國際移動衛星”的合同，開始著手提供衛星寬帶服務。特別值得注意的是，這些公司計劃發射的衛星都將采用Ka頻段進行通信。

1 美國的寬帶衛星計劃

衛訊公司的衛訊-1衛星

2008年1月，美國衛訊公司宣布已經與勞拉公司簽署協議，建造一顆提供寬帶服務的高容量全Ka頻段通信衛星——衛訊-1（ViaSat-1）衛星。該項目合作伙伴包括美國勞拉公司、加拿大電信衛星公司、歐洲通信衛星公司等多家世界著名的衛星寬帶通信企業。衛訊-1衛星計劃于2011年7月發射，發射質量預計為6200kg左右，定點于115°（W）赤道上空，為北美地區提供最高速度的寬帶衛星通信業務。利用衛訊公司具有專利權的“沖浪波束”（SurfBeam）地面網絡技術對衛訊-1和地面系統進行優化，可以使衛星的容量提高10倍以上，即衛星的總容量將達到100Gbit/s以上，從而將超過目前北美地區所有在軌衛星上C、Ku和Ka頻段的容量之和。

衛訊公司的服務一旦進入市場，則能夠提供比目前ADSL和有線電纜速率更快的服務，而且其價格和目前的衛星寬帶服務價格基本持平。

2009年4月8日，美國聯邦通信委員會（FCC）宣布正式啟動政府投資總額達72億美元的國家寬帶計劃。此后，該機構用8個月的時間公開征求各方有關推進國家寬帶計劃的建議，并于2010年2月17日前向美國國會提交了詳盡的計劃實施細節。該項寬帶計劃旨在將高速互聯網接入服務普及到美國的每個角落。美國希望通過這一計劃，使全民尤其是寬帶業務落后地區的民眾都能享受到高速的互聯網服務。

美國聯邦通信委員會向包括消費者、行業、企業、非營利機構、聯邦機構、州政府和市級政府等在內的利益相關方征求意見，并在2010年2月17日前把成果反饋給了美國國會。該計劃主要的關注點包括寬帶提供情況、市場需求、服務質量、價格、存在的問題、威脅以及脆弱性等。此外，該計劃還評估了如何利用寬帶促進市民在政府工作中的參與度，增強公共安全、家庭安全，加快地區發展，改善醫療服務，減少對能源的依賴性，增加能效，改善教育等。作為計劃的一部分，為了對目前寬帶還無法到達的地區予以特別關注，美國聯邦通信委員會也徹底清查了現有寬帶的實際部署情況。

2009年9月份，衛訊公司聯合回聲星公司，根據美國的寬帶刺激計劃，以衛星寬帶《美國復蘇與再投資法案》（ARRA）應用有限責任公司的名義向美國政府申請了4.83億美元的資金，準備再制造一顆全Ka頻段的寬帶通信衛星。

2009年10月1日，衛訊公司斥資5.68億美元收購了美國狂藍公司并完成了資源重組，預計在2014年該公司的用戶將達到150萬。在此之前，狂藍公司聯合回聲星公司成立了回聲藍農村寬帶有限公司（EchoBlue Rural Broadband LLC），并向美國政府的寬帶刺激計劃申請了5.3億美元，用于制造一顆能覆蓋美國48個州的寬帶衛星。在狂藍公司被收購后，狂藍在回聲藍農村寬帶有限公司的權利也歸屬衛訊公司所有。

2009年10月9日，衛訊公司宣布，通過與日本公司合作，該公司獲得了利用日本的通信衛星在日本運營Ka頻段寬帶業務的資格。美國衛訊公司已經瞄準了寬帶衛星通信這一大市場，正努力把寬帶衛星通信這個領域做大做強。

休斯網絡系統公司的木星號衛星

太空之路-3（Spaceway-3）衛星發射升空以后，休斯網絡系統公司一直在美國乃至全球衛星寬帶業務領域扮演著領導角色。但伴隨著衛訊公司收購狂藍公司以及其提出的一些野心勃勃的計劃，休斯網絡系統公司在北美的市場勢必受到影響。此外，休斯網絡系統公司還面臨著一項巨大的風險——所有的衛星寬帶通信業務都缺乏星上備份。為了解決這些問題并保證自己在未來的衛星寬帶市場能占據更多的市場，2009年10月28日，休斯網絡公司宣布，選定勞拉公司為其研制一顆新的寬帶通信衛星——木星號（Jupiter），該衛星采用彎管式轉發器和Ka頻段多波束技術，整顆衛星的通信容量將超過100Gbit/s，并使用世界領先的寬帶衛星業務標準——IPoS，該標準由“電信工業協會”（TIA）、“歐洲電信標準協會”（ETSI）和“國際電信聯盟”（ITU）通過。木星號衛星采用勞拉公司的LS-1300平臺，發射質量將超過6100kg，設計壽命為15年，預計于2012年第一季度由歐洲的阿里安-5運載火箭發射升空，衛星升空后將為休斯網絡系統公司在北美市場的服務提供重要的額外容量，同時也將為太空之路-3的寬帶衛星業務提供重要的在軌備份；衛星將以更快的速度為北美地區的用戶提供寬帶通信業務，進一步加強休斯網絡系統公司在北美市場的領導地位及在Ka頻段衛星技術的全球領先地位。

2 歐洲的寬帶衛星計劃

歐洲通信衛星公司的“Ka頻段衛星”

作為美國衛訊公司的合作伙伴，歐洲通信衛星公司于2008年1月與歐洲阿斯特留姆公司簽訂了“Ka

頻段衛星”（Ka-SAT）建造合同，這是一顆專門用于歐洲寬帶通信業務的新型全Ka頻段通信衛星。作為歐洲首顆高功率大容量Ka頻段寬帶衛星，該衛星采用歐洲星-3000衛星平臺，發射質量5.8t，衛星總功率15kW，有效載荷功率達11kW，在軌設計壽命15年，有80多個先進的Ka頻段點波束。它已于2010年12月27日發射，升空后與多顆“熱鳥”（Hotbird）系列電視直播衛星在13°（E）共軌運行，從而把歐洲通信衛星公司的“雙向”（TOOWAY）業務上網最高速度提高到10Mbit/s，并使歐洲通信衛星公司有能力為200萬歐洲家庭提供在速度、價格及品質上類似于地面第2代ADSL服務的衛星寬帶業務。

“Ka頻段衛星”在軌飛行示意圖

為配合“Ka頻段衛星”系統的運行，2009年5月歐洲通信衛星公司宣布，投資700萬歐元在愛爾蘭建立一個新的衛星通信營運中心，作為新衛星必不可少的地面基礎設施的重要組成部分。2011年“Ka頻段衛星”投入商業運行后，除了承擔為歐洲、中東及非洲地區衛星家庭提供“雙向”寬帶業務外，該衛星先進的性能和獨特的設計還能滿足以高比特速率傳輸HD數字電影及3D電視等視頻應用的要求，從而為各地區的電視市場帶來了新的商機。

SES公司的寬帶通信拓展計劃

SES公司雖然沒有提出要建造單獨的Ka頻段通信衛星計劃，但也在不斷為“天體2連接”（Astra2Connect）寬帶業務的擴展儲備通信帶寬。

2009年12月1日，SES公司一次性從阿斯特留姆公司訂購了4顆多用途衛星，大大提升了該公司的在軌帶寬和廣播能力。這4顆衛星都采用歐洲星-3000平臺，而其中的天體-E、2F和2G除了攜帶Ku頻段轉發器外，都攜帶了Ka頻段轉發器，它們將定位于28.2°（E）附近。這些新衛星上的Ka頻段有效載荷將使得SES公司的“天體2連接”寬帶業務得到了更大的提升。

除此之外，2009年11月中旬SES公司還為O3b（Other 3 Billion）公司的中軌寬帶衛星星座投資了7500萬美元，這都表明SES公司已經決定要加速部署衛星互聯網接入能力的步伐。

英國的阿萬蒂公司的“高適應衛星”寬帶衛星

英國的阿萬蒂（Avanti）公司早在2006年就向印歐合資公司訂購了1顆Ka頻段通信衛星——高適應衛星-1（ HYLAS-1），它是一顆創新型寬帶衛星，主要為歐洲地區提供互聯網接入服務和高清電視服務。

印度負責提供該衛星的平臺，并負責衛星的總裝，其Ka頻段有效載荷由阿斯特留姆公司負責研制。高適應衛星-1已于2010年11月26日由歐洲阿里安-5發射升空。阿萬蒂公司利用這顆衛星向歐洲地區提供寬帶衛星業務。

阿萬蒂公司于2009年12月21日宣布，軌道科學公司將為其制造第2顆寬帶通信衛星——高適應衛星-2，這充分說明該公司對未來衛星寬帶通信的前景十分看好。高適應衛星-2將采用軌道科學公司的星-2（Star-2）衛星平臺，衛星的發射質量為3100kg，設計壽命為15年。

高適應衛星-2將攜帶24臺Ka頻段轉發器，衛星的通信容量將達到高適應衛星-1的3倍之多，預計2012年發射，其寬帶業務市場屆時將從西歐擴大到東歐、中東及非洲。此外，該衛星還有一個可變點波束，可以為覆蓋區域內的任何地區提供靈活的通信服務。

3 其他國家或公司的寬帶衛星計劃

O3b網絡公司的寬帶衛星系統

2008年9月10日，谷歌（Google）與金融集團匯豐銀行以及國際有線電視集團自由媒體國際（Liberty Global）公司聯合投資組建了O3b網絡（O3b Networks）公司，擬通過發射16顆O3b衛星將網絡寬帶服務帶入地球上還未連上網絡的地區。之所以取名為“O3b網絡”就是指地球上另外未有網絡建設的人口有30億，所以希望通過這樣的網絡計劃工程，在地球上任何區域真正建立都有互聯網通信能力的環境。

這項網絡工程第一階段預計花費7.5億美元，向歐洲制造商泰雷茲-阿萊尼亞宇航公司訂購了16顆位于中軌道（MEO）的Ka頻段衛星，業務覆蓋45°（N）到45°（W）這一帶的國家，并與這些領空范圍的國家電信商銜接，預計覆蓋范圍包括非洲、亞洲、拉丁美洲與中東等地區。這項網絡工程既可以為地面的通信運營商提供類似光纖速度的網絡，也能為3G網絡和WiMAX服務提供備份。

O3b衛星將運行于8000km高的軌道上，與運行于距地球35000km以外的地球靜止衛星相比，離地球的距離近了4倍左右，目的是確保網絡的低延遲特點。依靠O3b衛星目前在Ka頻段分得的頻率，該公司今后還可以發射更多的衛星。該創新性的衛星系統，將為全球近70%的人口提供具有光纖品質的網絡業務。

O3b網絡公司希望減少電信運營商在寬帶建設方面的費用，并通過O3b衛星系統提供高品質業務，以及具有經濟效益的話音與高速寬帶網絡業務。O3b網絡公司的業務將在2012年第4季度啟動，網速最高可達10Gbit/s。

O3b衛星的有效載荷將全部采用Ka頻段，能夠為用戶提供高數據流量，每顆衛星一共有12個全向可控天線，能夠為地面用戶提供理想的接入旋轉。每個Ka頻段波束的覆蓋直徑達到500km。

O3b衛星系統運營的最大特點是：其目標客戶不是最終消費者，它只是一個網絡中樞，提供3類業務：大容量轉發、企業IP回程和蜂窩/WiMAX回程。其目標客戶是目前的互聯網服務運營商。

2008年9月，O3b網絡公司將首批16顆衛星的研制訂單交給了歐洲的泰雷茲-阿萊尼亞宇航公司，衛星研制進展順利，首批8顆衛星將在2012年由“聯盟”運載火箭從法屬圭亞那航天中心發射，每顆03b衛星發射質量為700kg，設計壽命10年，能夠提供超過10Gbit/s的能力。截至2009年第3季度末，O3b公司宣布已完成價值約6億美元的服務合同，并已為所有產品建起了各自的客戶群。

國際移動衛星公司的國際移動衛星-5

2010年8月11日，國際移動衛星公司宣布已與波音公司達成了研制3顆最先進的Ka頻段衛星的合同，也就是國際移動衛星-5（Inmarsat-5 ）。它將使國際移動衛星公司能夠在全球提供獨一無二的高速移動寬帶業務。

國際移動衛星-5預計2014年開始運行，將支持下一代“全球服務”（Global Xpress），主要針對14億美元甚小孔徑終端（VSAT）業務新增市場。“全球服務”將滿足海事、能源、政府相關領域的現有以及增長的VSAT服務市場的需求，并在航空等成長型市場有很大的增長潛力；為20～60cm的客戶終端提供無縫全球覆蓋和高達50Mbit/s速度的移動寬帶業務。

國際移動衛星公司預計：在“全球服務”正式發布5年后，僅Ka頻段的年收入就將達到5億美元。國際移動衛星-5和“全球服務”在4.5年中的總成本將為12億美元，包含了衛星的固定成本、地面網絡基礎設施、產品開發、發射服務和保險等成本。

國際移動衛星-5將采用波音公司的波音衛星系統-702HP （BSS-702HP）平臺，攜帶Ka和C頻段的有效載荷，每顆衛星能形成89個Ka頻段波束。此外，通過衛星上攜帶的12個130W的行波管放大器（TWTA）可以形成6個可控點波束，能夠靈活地對通信容量進行分配。

4 國外寬帶通信衛星的發展趨勢

（1）通信衛星迎來新的發展時機

目前，世界上還有將近30億人口無法享受到互聯網服務，而在分布廣泛的農村和人煙稀少的偏遠地區鋪設大量光纜顯然不經濟，也不現實，因此通過衛星為這些地區提供互聯網接入手段是一種具有現實意義的方式。另外，隨著第3代寬帶衛星通信的到來，甚至可以為用戶提供和地面互聯網一樣的服務，而且價格也將與地面系統接近，衛星寬帶通信的市場前景良好。伴隨著美國寬帶刺激計劃的實施，寬帶衛星通信將迎來最佳的發展時機。

（2）通信有效載荷向星上處理方向發展

目前，除了休斯網絡系統公司的太空之路-3衛星之外，所有的衛星都是采用彎管式轉發器，用戶間的通信需要經過地面信關站中轉，這會造成不小的時延。隨著對通信要求的不斷提升，有效載荷將向星上處理方向發展，用戶間的通信將不再需要地面站中轉。

美國國防部委托思科公司研制的“太空路由器”（IRIS）已于2009年搭載在國際通信衛星-14（Intelsat-14）上進入地球靜止軌道。如果太空路由技術得到突破，將給寬帶衛星通信帶來一場新的變革。

（3）Ka頻段是未來寬帶通信的主流頻段，甚至可能向激光方向發展

目前提供寬帶衛星通信服務的衛星多數都采用Ka頻段，只有少數還采用Ku頻段，而且計劃中的所有衛星都將采用Ka頻段，主要原因是Ka頻段具有更寬的帶寬，能提供更多的通信容量，并且用戶終端的天線尺寸可以更小，便于終端的小型化和便攜化。隨著衛星激光通信技術的不斷成熟，寬帶衛星通信在未來甚至可能向激光方向發展。

（4）點波束和頻率多重復用技術將得到進一步應用

采用點波束技術不但可以對衛星容量進行動態分配，而且能靈活地調整各個波束的功率，靈活地調配覆蓋區域內的等效全向輻射功率（EIRP）值，點波束技術將是寬帶通信衛星不可缺少的技術。另外，隨著對衛星容量要求的不斷提高，單單依靠提升頻段的帶寬已無法滿足要求，因此采用頻率的多重復用技術已成為最現實的解決方案，同時要采用多重頻率復用則必須解決多點波束問題。點波束和多重頻率復用技術將得到不斷發展。

（5）衛星與地面系統集成技術將得到重視

由于通過“沖浪波束”（SurfBeam）地面網絡技術對衛星進行優化，能將衛星的容量提升10倍以上，因此衛星與地面系統結合技術將受到重視，必將得到廣泛應用。

（6）中軌道衛星星座具有獨特的優勢

相對于其他公司的靜止軌道寬帶通信衛星，O3b網絡公司提出了一套利用中軌道星座來解決互聯網接入的方案。從目前的發展來看，該系統得到了市場的廣泛認可。另外，由于該網絡最特殊的一點是其客戶是互聯網運營商而不是最終的用戶，與地面的互聯網公司形成了一個互補的關系，為地面互聯網運營商提供了解決方案，因此在未來的發展中，將擁有獨特的優勢。■