淺析傳統衛星通信地球站的L頻段升級（一）

石玉龍

（中國聯合網絡通信有限公司北京市分公司，北京 100032）

淺析傳統衛星通信地球站的L頻段升級（一）

石玉龍

（中國聯合網絡通信有限公司北京市分公司，北京 100032）

本文針對北京聯通衛星局現有衛星通信網絡特點，分析了與承載業務相關的衛星通信系統主要指標，確定了保障業務正常傳送的關鍵技術參數；細致研究、比較各類主流設備性能，順應通信技術發展趨勢；綜合考慮業務傳送、路由調配、集中網管、在線監測等各方面因素；立足于降本增效、節能減排的總體原則確定了衛星通信系統L頻段升級的實施方案；并對其中相關方面進行了細致研究，為今后衛星業務發展鋪平了道路。

L頻段；EIRP；系統電平；衛星通信地球站

1 傳統衛星通信地球站介紹

經過四十余年的不斷發展，北京聯通已擁有口徑4.5米以上的大型地球站天線20余座，建起了覆蓋全國，通達全球的衛星通信網絡。衛星通信地球站隨著技術的發展逐步升級，從最初的模擬設備升級為數字設備；從標清視頻向高清視頻演進；從單一業務類型向視頻、數據、應急、搶險等多業務類型轉變。在這個過程中，衛星通信地球站的傳輸鏈路拓撲并沒有多少改變，其鏈路示意如圖1所示。

圖1 傳統衛星通信地球站鏈路示意圖

從圖1中可看出，傳統的衛星通信地球站系統內設備較多，調制器輸出的70MHz或140MHz的中頻信號需要先進行合路后進入上變頻器將頻率轉換為相應的射頻頻段；為了便于集中管理、調配天線系統等射頻資源，大型地球站一般都配備了射頻配線架，任意射頻信號可以調配到任意天線的射頻系統中；同時，射頻配線架也是室內通信設備和室外天線等射頻系統的分界點，射頻信號在其架頂經波導輸送至相應天線系統；為了補償室內用戶側設備與室外天線設備之間長距傳輸的損耗，一般在天線機房都安裝了線路放大器，在實際應用中，由于傳輸距離遠損耗高，部分機房甚至使用了兩級線放，以滿足功放輸入電平的要求，進而加大了系統噪聲，甚至會對載波C/N造成一定影響；為了降低傳輸損耗，室內和室外機房間使用中繼波導傳送射頻信號，不僅成本高昂，還需使用充氣機保持波導內氣密干燥，進一步增加了運維成本。

2 傳統衛星站的主要問題

衛星通信擁有其他通信手段都不具備的廣播優勢，在廣播電視傳送中發揮著重要的作用。但是，綜合接收解碼器IRD的輸入信號均為L頻段信號，而傳統衛星通信地球站使用70MHz或140MHz中頻，需要在IRD前端增加70MHz到L頻段的小變頻模塊，這既增加了變頻噪聲、劣化了C/N，又降低了系統安全性；衛星通信經常應用于應急搶險場景，但是70MHz或140MHz中頻的地球站系統需要大量設備才能組成可靠系統，實際應用中往往因此而貽誤戰機……。由于系統結構的種種限制，傳統衛星通信地球站不便承載視頻接收、應急搶險、中繼傳送等應用。面對著業務量減少和運維成本增長的巨大壓力，站內設備也到了生命周期的尾聲，急需進行大規模更新，傳統衛星通信地球站已經到了生死存亡的緊要關頭。在滿足用戶業務需求的前提下實現老舊設備更新；在拓展業務能力的同時滿足節能降耗、降本增效的內部需求。這對于衛星通信業務運營商來說既是生死攸關的挑戰，也是一個前所未遇的契機。傳統衛星通信系統現存的主要問題：

⊙ 用戶業務尤其是應急機動業務所用設備與現有網絡設備不兼容，不能共享使用，設備利用率低。

⊙ 通信系統鏈路設備環節多，任意一點出現問題都會造成業務阻斷，系統可靠性低。

⊙ 70/140MHz中頻站內傳輸系統的設備建設、運維成本高。

⊙ 傳統射頻設備自身能耗較高，同時產生大量熱量，又造成空調能耗高，不符合節能減排要求。

⊙ 設備接口、網管監控、系統路由不支持新業務需求，業務拓展能力差。

3 解決策略的研究

針對上述傳統衛星通信地球站存在的兩低兩高一差的具體問題，我們先從研究便攜站入手，尋找解決問題的突破口。我們知道，應急機動便攜衛星站基本都已采用L頻段作為惟一中頻，調制解調器的收發端口均為L頻段，天線側的功放輸入和LNB輸出也使用L頻段（圖2）。

圖2 便攜站設備連接圖

L頻段相較于衛星通信經常使用的C（4～6GHz）頻段和Ku（10～14GHz）頻段來說，頻率大為降低，傳輸損耗減小，可以使用較為便宜的同軸電纜進行傳送，其與70/140M中頻和C頻段射頻相比有著不盡相同的特點。

表1 L頻段與70/140M中頻和C頻段射頻物理特性對比表

從表1可看出，70/140MHz的中頻接口，可以使用相對廉價的同軸電纜，接口和特性阻抗與用戶設備匹配方便，但其頻帶較窄，不能和射頻設備直接相連；L和C頻段都有較寬的頻帶，L頻段還可以使用同軸電纜并有豐富的接口及特性阻抗選擇，兼顧了70/140MHz的中頻接口和射頻接口兩方面的優點，是很好的折中方案。而且隨著通信技術的進步，設備已經高度集成化，調制器都包含了L頻段模塊，輸出直接就是L頻段；功放設備可集成BUC模塊，輸入L頻段信號變頻后直接放大。正是因為這些優點，近年來，新建衛星地球站基本都選擇了L頻段作為站內中頻使用，其常用的C和Ku甚至是Ka頻段均可通過一次變頻來實現，簡化了系統設備，大幅降低了建設和維護成本，其鏈路示意如圖3所示。

圖3 新建衛星地球站系統示意圖

選擇L頻段中頻能夠解決傳統地球站的主要問題嗎？我們逐一確定了解決策略。

⊙ 針對設備不兼容，利用率低的問題，我們制訂了全盤統一考慮固定站和應急業務便攜站設備，只采購L頻段中頻設備，提高設備利用率的策略。

⊙ 針對系統可靠性低，我們制訂了優化系統設備構成，減少鏈路環節，提高業務安全性的策略。

⊙ 針對建設運維成本高，我們制訂了在滿足業務需求技術指標前提下采購最佳性價比設備的策略。

⊙ 選擇符合節能減排要求的低耗能設備，優先選擇不需空調和機房設施的室外型設備。

⊙ 調整網管監控和系統路由支持新業務發展，按需采購新設備拓展業務能力。

對上述策略進行匯總分析后，我們發現如果將系統升級為L頻段中頻，就可以使用與便攜站通用的設備，同時減少了鏈路環節，實現了提高設備利用率和提升業務安全性的目標；L頻段可以直接采用同軸電纜傳輸，節省了波導、線路放大器、充氣機等開支，使用室外型功放和LNB滿足節能降耗的要求，同時還可提升系統EIRP；也就是說圍繞著傳統衛星通信系統的L頻段中頻升級就可以逐步解決現存問題，從而滿足當前和今后一段時間內衛星業務的發展需求。（未完待續）

Exede空中上網獲獎

近日，美國衛訊公司在阿納海姆市舉行的航空乘客體驗協會頒獎典禮上，憑借其提供的Exede空中機載上網服務，被授予了Avion最佳技術成就獎項。入圍者的評判由業內人士組成的代表小組進行，他們來自航空乘客體驗社團的各個分部：航空公司、硬件、軟件、分銷商、實驗室和服務公司。

Exede空中上網服務旨在通過提供超越其他機艙寬帶服務的品質和速度，使得更多的航空旅客能夠使用該項服務。相比于傳統的不超過10%的乘客使用率，使用美國衛訊的服務，使用率能夠達到平均每架航班四成以上，在最近一次捷藍航空（JetBlue）飛機上，創紀錄的有148臺個人電子設備同時上網。

由美國衛訊公司發明的創新的大容量Ka波段衛星系統，特別設計用于提升衛星上網性能和速率。美國衛訊的系統所提供的更有利的經濟性，讓航空公司能夠為每一位旅客提供持續的、高速的服務水準，而不是讓乘客們從分配給飛機的一定量帶寬中去相互競爭服務。美國衛訊的系統能夠為每一位上網旅客提供高達12Mb/s的下載速率。

Discussion on the Upgrading of L-band in Traditional Satellite Earth Station(1)

Shi Yulong
(China United Network Communications Corp Beijing Branch, Beijing, 100032)

On account of the existing features of network in China United Network Communication CorpBeijing Branch, this paper analyzes the main indicators of satellite communication system, identified the keytechnical parameters of transmission; carefully studies and compares the performance of major equipments,complies with communication technology trends; considers many factors such as transmission, routing deployment,centralized network, online monitoring; makes plans of upgrading L-band of satellite communication system basedon the general principles of cutting the cost, efficiency and energy conservation. Moreover, this paper has alreadycarried out some practical researches. It will pave the way for the future development of satellite services.

L-band; EIRP; System level; Satellite Earth Station

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.10.002

TN927+.21

A

1672-7274（2014）10-0005-03