構建天基“一帶一路”衛星廣播通信綜合服務系統

● 文| 中國衛通集團有限公司 柴勇

構建天基“一帶一路”衛星廣播通信綜合服務系統

● 文| 中國衛通集團有限公司 柴勇

一、服務“一帶一路”需求

統計數據顯示，目前“一帶一路”沿線有53個國家、94個城市。“港口城市是‘一帶一路’的首尾相接之處，一帶一路到此閉合成為一個圓環”。由于“一帶一路”涉及沿線國家眾多，向東涉及亞太經濟圈，向西緊連歐洲經濟圈，人口占世界人口約60%?！耙粠б宦贰睉鹇圆⒉粌H是關于基礎建設，它更是促進區域各國在政策溝通、設施聯通、貿易暢通、資金融通、民心相通等方面加強友誼與合作，通過為貿易、文化交流、能源、旅游、投資、金融、交通和通信等提供服務與“一帶一路”經濟帶相連。加強基礎設施互聯互通建設，拉緊相互利益紐帶，打造互利共贏的“利益共同體”和共同發展繁榮的“命運共同體”。

為了便于各國人民廣泛開展文化交流，打造“一帶一路”民心相通的社會根基，深化在各項基礎建設經濟領域的合作，中國企業“走出去”過程中，都需要提供安全、高效、快捷的信息傳輸保障服務?！耙粠б宦贰毖鼐€區域國家民族眾多，疆域遼闊，跨越海洋和陸地，地形地貌十分復雜，這正是發揮衛星廣播通信具有距離傳輸遠、覆蓋區域廣、投送容量大、業務類型多、抗毀能力強等優勢的大好機遇。衛星廣播通信在我國已成為社會經濟、文化生活、信息安全等不可缺少的重要組成部分。作為安全、高效、快捷的信息傳輸方式在“一帶一路”促進互聯互通建設進程中具有重要意義。構建天基衛星綜合信息傳輸服務系統，更加突出了建設“一帶一路”沿線區域交通、通信、能源等基礎設施中的關鍵信息傳輸通道的不可替代作用，因此天基衛星綜合信息傳輸服務系統是構建“一帶一路”沿線區域經濟基礎設施的重要組成部分。

衛星通信以覆蓋面積廣、通信距離遠、通信容量大、使用費用成本與通信距離無直接關聯、可支持多業務種類、系統網絡布局快速靈活等優點，在飛速發展的信息化時代被廣泛應用在國民經濟建設和軍事等相關領域，成為國家信息基礎設施不可缺少的重要組成部分，更是地面通信網絡不可替代的重要通信手段。

衛星廣播通信被廣泛應用于應急援救，遠程教育與遠程醫療，衛星遙感與地球探測，氣象及地震預報，以及工業、農業、漁業、林牧、安保、交通運輸、科學研究、應急通信、航空、海事和環境等各行各業。衛星廣播通信綜合服務系統將對“一帶一路”沿線區域地區通信和普遍服務發揮獨特重要作用。

作為“一帶一路”沿線區域重要基礎設施建設內容之一的信息網絡互聯互通系統，服務于“一帶一路”上的交通、物流、信息傳輸和文化傳播，可以利用衛星廣播通信綜合服務系統，實現多媒體、數據、互聯網實時傳輸與接入服務。為“一帶一路”沿線區域的空中、海上和陸地，實現全航程、全時域和全覆蓋，滿足全方位、立體化、網絡狀的大聯通要求，提供衛星廣播通信 “一站式”綜合信息傳輸服務。

二、衛星廣播通信綜合服務系統構成

我國目前使用的移動互聯網主要是依靠地面光纜網絡鏈接地面基站作為信息傳輸網絡的節點，考慮在“一帶一路”沿線區域，涉及國家眾多且地域廣闊、交通不便，很多區域經濟發展薄弱，架設這些數量龐大的廣域覆蓋基站，實現無線接入非常困難。而在明確目標市場和滿足特定用戶需求，不是對現有傳統移動互聯網的全面替代的情況下，采用構建天基的衛星綜合信息傳輸服務系統，以衛星作為基站就可以解決這些問題。

構建天基“一帶一路”衛星廣播通信綜合服務系統，要綜合考慮未來通信需求、技術發展和經濟承受能力，以現有我國運營的可管、可控的同步軌道廣播通信衛星為基礎，在保證現有衛星覆蓋區域內，改善服務區覆蓋性能，保障整個服務區內有效覆蓋；開展以網絡為中心的信息傳輸天地一體化綜合信息服務系統設施建設，分階段構建包括同步軌道S、L、C、Ku和Ka頻段衛星網絡系統，以及S、L頻段低軌和中高軌道的移動衛星廣播通信系統，從初始階段的有限衛星覆蓋區域，擴展到實現全球無縫隙覆蓋。從單獨依靠高、中、低軌通信廣播衛星系統組網，向能夠和地面蜂窩網、固定網實現互聯互通與融合方向發展，實現業務多樣化，從簡單業務向交互式、多媒體、綜合業務發展，實現信息共享服務。天基“一帶一路”衛星廣播通信綜合服務系統是一個安全的、有效的系統，是對用戶開放的系統，從網絡運行和業務運營方面實現可管、可控的安全措施要求和目的。

三、主要新業務應用與服務探索

在“一帶一路”沿線區域互聯互通基礎設施架設中，使用衛星廣播通信系統將最大限度地發揮自身優勢，越來越為客戶著想，提供天地融合中的“一站式”端到端服務，把所需要的內容和通信服務直接傳送到客戶，如衛星電視直播、移動數字音頻/視頻/數據廣播、因特網內容投送、遠程教育和遠程監控等。在解決個體移動廣播通信方面，將廣泛依靠S、L頻段全球移動衛星廣播通信和固定衛星“動中通”系統；而在大容量廣播通信、高速率寬帶傳輸發展方面，采用高吞吐量Ku／Ka混合結構解決方案，將成為覆蓋全球區域信息高速公路的重要組成部分。

中國衛通在軌通信廣播衛星資源初具規模，目前主要集中服務能力是傳統C、Ku頻段衛星帶寬信道租賃和相關技術支持服務，Ka寬帶衛星尚在研制階段，L頻段衛星在預研論證過程中。在加強廣播通信衛星空間資源建設同時，大力建設提供天地融合中的“一站式”端到端服務綜合信息服務能力，是支持“一帶一路”經濟建設發展，支撐我國“走出去”機構信息傳輸服務的基礎，是中國衛通持續性發展的保證。通過合作共贏促進各方參與建設，合理選點布局，陸續建設地面站及區域服務中心，綜合利用已有和規劃中的空間資源和地面設施，補充必要能力和手段，聯合相關企業及國家共建、共享和共用“一帶一路”衛星廣播通信服務系統，為沿線區域國家和地區提供，基于衛星廣播通信的應用系統設計、安裝及應用產品和服務，以滿足用戶衛星廣播、應急通信、災害預報、反恐安全、導航救援、通信傳輸、教育醫療、電子商務、空間科學實驗等需求。中國衛通在軌衛星綜合情況如表1內容所述。

表1 中國衛通在軌衛星詳細信息

如圖1所示的中星11號（CHINASAT-11）衛星的海洋波束和中星10號（CHINASAT-10）衛星的大區域覆蓋，可適用于先期部分“一帶一路”海上和陸地通信基礎設施建設。

圖1 中星11號衛星海洋波束和中星10號衛星大區域覆蓋圖

構建天基“一帶一路”衛星廣播通信綜合服務系統，離不開地面測控和業務運行監控站的有效實時管控，中國衛通在我國境內設立四個大型綜合管控站點，運行管理衛星網絡，并提供相關業務技術支持服務。地面站示意如圖2所示。

圖2 中國衛通境內大型綜合管控站點

在具體應用和服務開發方面，主要結合衛星廣播通信的優勢特點，希望重點聚焦解決在移動載體的信息傳輸服務，在三個應用領域探索應用服務突破：海洋運輸船和海上作業平臺的衛星廣播通信服務，民用航空寬帶衛星通信服務，以及陸地高速交通運輸系統的信息傳輸保障服務，利用天基“一帶一路”衛星廣播通信綜合服務系統，從空中的民航飛機、陸地的高鐵和汽車、到海上的船舶和作業平臺，形成突破地域的立體化、可移動載體的信息傳輸網絡連接，對“一帶一路”沿線區域的物流、信息、人員交流實現動態實時互聯互通。

海上絲路經濟帶中運行大量的海洋運輸船和海上作業平臺，這些海洋運輸船和海上作業平臺除使用傳統海事衛星做應急通信以外，目前中國衛通已經開展了新衛星廣播通信應用服務探索。具體就是充分利用現有衛星網絡資源，使用中星11號、中星12號和亞太7號衛星等多顆衛星接力覆蓋，使用設在北京地面站作為衛星網絡系統主站，并與用戶中心站間以地面專線方式相連，船載用戶端站回傳信息在北京主站進行匯聚后，傳至用戶中心站，實現船載用戶端站與北京主站之間的寬帶通信，為從我國遠航到波斯灣地區和地中海地區的貨輪和油輪提供寬帶互聯網接入和IP電話業務服務。這項新應用為遠航船舶在航行期間提供了互聯網通信和多媒體傳播等海上信息綜合服務，實現了可管、可控的網絡運行，開拓了海洋運輸和海上作業使用衛星網絡提供綜合信息服務應用的新思路，為拓展物聯網應用中實現實時物流信息服務打下基礎。

民航客艙寬帶衛星通信是指使用地球同步軌道衛星Ku（Ka）頻段傳輸通道，通過安裝在飛機上的衛星通信系統和艙內通信設備，鏈接地面關口站及地面通信網絡設施，實現航班直接與地面通信網絡的互聯互通，為飛機上的乘客提供互聯網接入以及其他電信增值業務。系統的構成主要包括有：空間段Ku（Ka）頻段同步軌道衛星網絡系統；航空機載衛星通信系統設備中的移動平臺高精度跟蹤甚小口徑衛星天線、符合高速運動要求的寬帶衛星通信應用系統和艙內無線Wi-Fi等設備；業務運營管理地面運營關口站系統和業務運營數據管理中心，以及整體系統集成技術?？蓪崿F飛機客艙與地面全航程的實時信息通信和寬帶互聯網接入服務，提升民航運輸的信息化管理能力和服務水平。按照目前國際民航組織要求，使用S、L移動衛星通信系統，可以為飛機駕駛艙提供實時通信和數據傳輸服務，提高民航飛行安全與航空運行管制能力水平。利用天基的衛星廣播通信綜合服務系統，保持對飛機全航程實時通信，可以實現飛行數據記錄實時記錄傳輸到地面指控中心，解決現行飛機“黑匣子”數據記錄“事后諸葛亮”的窘境。

我國的高鐵運輸系統已經成為國家的一張名片，是支撐“一帶一路”基礎設施建設的重要內容，而高鐵標準中提出的寬帶無線Wi-Fi接入也是不可或缺的組成部分，而對高速運動的高鐵，采用地面基站和衛星網絡混合組網方式，實現高鐵寬帶Wi-Fi接入不失為有效的解決方案?？梢詾樾羞M中的高鐵乘客提供實時互聯網通信和衛星廣播服務。具體的應用方案已經開始在國內高鐵開展測試驗證工作。系統應用示意如圖3所示。另外，采用S、L衛星移動廣播通信系統，可大幅減小用戶終端設備的尺寸和重量，降低設備功耗水平，可將S、L衛星移動廣播通信設備與北斗衛星導航定位系統結合，開發具備移動廣播通信和導航定位的一體小型化用戶終端設備，用于陸地大、中、小型汽車信息廣播通信和導航定位，為“一帶一路”交通基礎設施應用提供服務。

圖3 高鐵地面基站和衛星網絡混合組網實現寬帶接入示意圖

涉及相關應用服務業務的運營服務模式，可在合作共贏有力于業務發展、服務于“一帶一路”經濟建設的原則下，根據業務的需要采取股份合作、經營合作、投融資合作、海外設立運營機構的多種經營方式。主要目標市場就是泛“一帶一路”經濟帶區域；目標市場用戶群就是政府機構、企業專用、接入分銷商、個人等用戶；通過天基“一帶一路”衛星廣播通信綜合服務系統，提供星地一體化網絡業務運營服務，面對不同市場用戶建立不同的客戶業務模式。完成星地一體化業務運營網絡設施建設為基礎，以網絡運營與用戶使用信息消費為紐帶支撐，為用戶提供衛星寬帶接入服務，通過向用戶銷售使用數據流量，為用戶提供終端設備和技術支持服務的端到端“一站式”運營服務。

四、發展機遇廣闊，困難挑戰并存

天基“一帶一路”衛星廣播通信綜合服務系統在“一帶一路”信息互聯互通基礎設施建設中應用機遇極其廣闊，從傳統公眾廣播通信網至各類行業專網，從天空的飛機至陸地高鐵和汽車，從海洋運輸船舶和作業平臺至大漠和山川之中基礎設施建設,遍及金融、石油化工，水、電、能源、交通運輸通信、工礦、農林、教育、科研、環保、新聞、公安等行業。依靠高、中、低軌衛星網絡搭配與地面基站混合組網，實現“大、小”衛星同臺競技，地面4G/5G網絡融合發展，

該系統具備了可有效覆蓋三維物理空間的任何一角落、有效連接至任何個人用戶的三維無縫隙覆蓋能力，獨特的靈活性與普遍服務能力；宏大區域的可搬移性與可移動性，特有的廣域廣播與多播能力，對國際/區域/本地連接距離的不敏感性；較低的初期投入與快速財務回報；對應急救災及寬帶系統備份與故障搶救的快速靈活響應能力。符合移動通信數據傳輸寬帶化、業務應用個性化、接入多樣化、網路數據化、系統互補化，以及有線和無線一體化的發展趨勢。使用天基“一帶一路”衛星廣播通信綜合服務系統，以開發個性化應用為基礎，為我國“走出去”機構和沿線區域提供“一站式”綜合信息服務，實現包括人對人、人對機（物體）、機對機的有效連接與信息交換，形成有線與無線、固定與移動，以及通信網、計算機網與廣播電視網這“三網”的有機融合。

機遇總是伴隨挑戰，發展創新則是必然選擇，衛星應用和運營服務仍將是驅動衛星產業發展的引擎。結合現有中國衛通衛星網絡資源與綜合信息服務能力分析，面對“一帶一路”基礎設施建設和相關應用需求的緊迫性，我們所面臨的困難和挑戰不小。首先，要發揚傳統衛星應用發展過程中積淀的各類優勢，面對創新應用建立相適應的思想認識和機制體制，發揮勇于開拓、敢于擔當的精神，在“一帶一路”基礎設施建設中尋找突破點。其次，面對“一帶一路”沿線區域市場了解不多，具體衛星系統應用與實際使用需求的銜接脫節的現狀；面對現有所能提供的衛星覆蓋區域及傳輸能力不足的現狀，包括信息傳輸能力、區域覆蓋能力、全方位的“一站式”綜合信息服務能力；面對國際已有運營商的競爭力不強的現狀；面對衛星頻率軌道資源嚴重短缺，制約了在使用固定衛星傳輸方面形成有效全球覆蓋的現狀。對L、S頻段的衛星移動廣播通信系統的業務應用，目前國內尚無自建的商用衛星移動廣播通信系統投入運行。在我國至今使用的衛星移動通信系統，從衛星網絡空間段資源到地面關口站系統，以及終端系統設備均為國外系統，網絡運控和業務運管更是沒有自主控制權利，不可能實現可管可控運行。再其次，就是構建天基“一帶一路”衛星廣播通信綜合服務系統是一項復雜的系統工程，涉及許多高風險、高技術難度的產品攻關工作，還需要深入理解滿足應用需求，需要有效協調符合“一帶一路”沿線區域不同國家地區的產業政策法規，針對不同具體應用業務的解決方案統籌協調相關產業鏈環節，爭取廣泛合作下的共贏。

五、結束語

天基“一帶一路”衛星廣播通信綜合服務系統，是一個綜合信息基礎設施服務系統，必須要站在“一帶一路”國家戰略高度，在完善我國空間基礎設施規劃的基礎上，緊緊圍繞服務“一帶一路”基礎設施互聯互通建設開展應用需求，探索支撐可持續發展的市場化運營商業模式，建設針對業務應用開放式的網絡運營可管可控的衛星廣播通信綜合服務系統。

在系統建設方面，采取分階段實施策略，充分利用現有衛星網絡資源和服務能力，加快在同步軌道部署能有效覆蓋全球的衛星廣播通信網絡系統，使用包括L/S/C/ Ku和Ka等頻段衛星網絡組合覆蓋除南北兩極地區的全球主要陸地和海洋。盡快完成論證，并逐步開始實施建立星座組網的低軌衛星移動通信系統。衛星移動廣播通信系統可與地面系統雙向交互接入，實現天地網絡融合的綜合信息服務能力，完成對地球兩極的覆蓋。

在業務應用和運營方面，建議加強政策支持及業務應用推廣扶持，鼓勵衛星運營商直接參與網絡系統建設，面對移動互聯網應用新發展，適度擴展業務經營范圍；鼓勵采用市場化的業務運營機制和體制，通過推動國際、國內范圍和產業鏈內外環節的廣泛合作，充分理解市場用戶新需求，開展系統建設的技術可行性分析，以及相關業務運營的經濟適用性分析研究，采取試點業務運營探索方式快速進入市場。通過培育新業務應用，推動應用的發展，先行助力 “一帶一路”基礎設施建設，真正實現“一帶一路”沿線區域信息傳輸的互聯互通。