Ka寬帶衛星通信市場應用與發展思路

● 文|航天恒星科技有限公司 王權

Ka寬帶衛星通信市場應用與發展思路

● 文|航天恒星科技有限公司 王權

寬帶衛星通信是國際衛星通信的發展趨勢，究其原因是通過衛星提供話音、數據、視頻等高速傳輸通道的需求增加；業務形式由窄帶通信變為高速多媒體通信和寬帶接入；各國天地一體化通信基礎設施的重點發展方向為寬帶衛星通信。

寬帶是信息網絡的發展方向，是和水、電、路等具有同樣重要地位的國家基礎設施。寬帶衛星通信由于具有覆蓋區域廣、廣播功能強、業務種類多、建設速度快、傳輸帶寬寬、抗災性能好等獨特優勢，在信息網絡中占有不可或缺的地位。

電子商務、移動互聯網、物聯網、數據專網、智慧城市、航空航海等應用，對寬帶基礎設施的需求，引發了對更多衛星容量的需求。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頻段寬帶衛星通信的發展是必然趨勢。

一、Ka寬帶衛星通信的發展背景

1.發展階段

縱觀寬帶衛星技術的發展階段，其主要經歷了前后三代的發展。

第一代：用戶可用速率為56kbit/s～256kbit/s；主要用于對實時性和連續性要求不高的脈沖式數據傳送；只是租用一顆衛星上的部分轉發器，和多個用戶共用衛星；需要通過衛星調制器和地面終端技術進行加強。

第二代：用戶可用速率為256kbit/s～5Mbit/s；將互聯網的服務范圍延伸；多數都使用專用衛星；廣泛應用更高頻段、點波束等技術；通過地面的IP路由技術加強，提高服務質量（QoS）。

第三代：用戶可用速率最高可達到50Mbit/s，終端變小；提供真正的視頻多媒體互聯網服務；每顆專用衛星的容量能達到100Gbit/s；使用高功率的Ka頻段點波束和頻率復用技術；利用新型自適應抗雨衰技術提升容量。

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

2.遠景預測

表1所示為典型Ka頻段衛星的系統參數。

表1 典型Ka頻段衛星系統參數

北方天空研究所（NSR）預測到2022年，與緩慢增長的Ku頻段衛星，以及逐步萎縮的C頻段衛星相比，全球靜止軌道Ka頻段HTS衛星帶寬需求將增長到900Gbit/s，屆時終端規模將達到4000萬左右。

根據空間基礎設施規劃，“十三五”及“十四五”期間預計發射至少5顆Ka頻段大容量通信衛星，每顆星容量都在100G以上，國內Ka系統容量將達到400萬～500萬終端規模。

區別于格式化的“通過司法實現的正義” [1]，鄉土正義所主張的是鄉土社會中以社會關系網絡、生存結構為基礎的本土利益，這種利益具有在地化、模糊化、非標準化的特征[2]。在“鄉土中國”的理想型中，鄉土正義被表達為“差序格局”，人與人之間并不存在絕對的利益張力，社會秩序單元按照倫理、人情、臉面、勢力結構來運作[3]。村莊社會的秩序機制是“熟人社會”，人們按照以“人情”規范為核心的“鄉土邏輯”生產、生活并解決糾紛[4]。

二、我國Ka寬帶衛星通信的市場應用

1．寬帶接入

我國幅員遼闊，對于農村地區的網絡普及，在很大程度上存在著地域、環境、交通等問題，光纜建設投入資金多、維護成本高、效益產出少，網絡普及率低。 然而，Ka寬帶衛星通信，是實施“寬帶中國計劃”、消除數字鴻溝的有效途徑，將為地球每一個角落的固定用戶，以及飛機、火車、輪船、汽車、個人提供移動寬帶接入服務。

2.基站中繼

為適應全球的發展趨勢，IPstar、Hughes、O3b、Intelsat、Inmarsat等公司，都在大力開發4G基站中繼市場。在2014年，僅中國移動一家公司就將建立50萬個4G基站，而在2014—2016年將建立超過100萬個4G基站。

根據我國2G/3G衛星基站的中繼使用水平，4G可能需要10Gbit/s以上的衛星帶寬。截至2013年12月，中國移動、中國聯通的3G與4G基站分別為45萬與7萬、40.7萬與6萬，而中國電信僅有3G基站24.5萬；在2014年，中國移動、中國聯通、中國電信將建立的4G基站目標數，分別為50萬個、5萬個、14萬個。

3．動中通

在2014年，中國電信衛星公司已與南航合作，中國衛通已與中國聯通合作，開展Ku機載服務。到2015年，我國民航客運總量將達到4.5億人次，到2020年將達到7億人次。機載式Ka寬帶衛星的帶寬需求總量如表2所示。

表2 帶寬需求總量

在國家大力開發海洋資源，充分發揮海洋應用的同時，業務的寬帶連接、業務的衛星通信、船員的福利保障等應用均在不斷增加。廣東、山東、浙江三省漁政執法隊，在小型漁政船只上，均配備了衛星導航與衛星移動電話，而在大型漁政船上均配備了導航、移動電話、船載電話等，相對于漁政船只的船載M2M具有較大發展空間。由海監地面專網、地面衛星站、船載衛星通信站組成的中國海監自有衛星通信網，已覆蓋全部管轄海域，結合海洋救援系統的運營均具有較大的發展空間。在漁業方面，船長超過12m或主機功率大于44.1kW，有可能但尚未配置衛星通信設備的船只仍有7萬余艘，其市場潛量是巨大的。與此同時，船載通信、氣象、水文、漁汛、環境、定位等均需要衛星技術的服務。

4．行業應用

利用數字衛星新聞采集系統，將新聞現場所采集到的音視頻信號等數據，進行數字化處理后，實時發送到通信衛星，再經通信衛星轉發回電視臺總部，電視臺可以直接轉播或經過編輯后播出。同時，新聞數據也可以在新聞直播車上完成處理后，直接通過衛星向電視用戶播出。

在面對地面固定通信、移動通信業務等發生損毀、癱瘓的突發事件時，通過寬帶衛星鏈路，建立應急現場與后方的應急通道，實現雙向語音、數據、視頻的傳輸，并搭配單兵、無人機、集群、移動基站等多種應急采集和通信指揮終端，來組建天地一體化的衛星通信網和現場指揮調度平臺。目前，雖然我國已建設基于Ku頻段的專用衛星應急通信系統，共有2個主站、29個固定站、100多個Ku車載移動站和便攜站。但是面對Ka寬帶衛星應急通信系統容量大（可以傳送標清、高清視頻），終端小（容易裝備、攜帶、使用），無需單獨建網、性價比高的優勢，應急通信系統同樣需要寬帶化升級。

利用寬帶衛星通信系統下行速率高、覆蓋面積廣、系統容量大等優勢，為用戶提供數據廣播、組播等業務需求。同時，衛星電視直播與衛星寬帶、地面寬帶業務正在融合發展，高清化、本地化是衛星電視直播的發展方向，國內廣電行業正在積極推進基于直播衛星的省級節目覆蓋。

Ka寬帶衛星主要適用于點到多點的星狀應用，通過關口站之間的光纖互聯，可以適用各種業務，如內容分發、遠程應用、企業聯網等方面。同時，系統數據容量大，傳輸時延小，支持兩地、多地高清視頻會議，文件實時傳輸、大數據分發、辦公系統交流等多種功能，滿足客戶公司的跨地域遠程協同辦公和通信需求。

包括義務教育、繼續教育、中職教育、學前教育在內的遠程教育對帶寬需求大約在33961M左右，從這一點講，寬帶衛星通信的需求潛力也是巨大的。

三、我國Ka寬帶衛星通信的發展思路

落實國家寬帶信息網絡政策，支撐“一帶一路”戰略發展，提供寬帶、廣域的信息服務。

通過國外技術引進和關鍵技術攻關，帶動國內Ka系統技術和產業的聯動發展，為我國后續規劃的多顆Ka衛星提供成熟的系統應用。

通過相關技術的攻關，基于中星16、18號以及“一帶一路”高通量衛星平臺，建立一個獨立、完整，以及與地面寬帶互聯網互聯互通的Ka寬帶多媒體衛星通信網絡系統，建立一個包含寬帶接入、基站中繼、機載/車載/船載等“動中通”、應急通信、專用網絡、新聞采集、衛星廣播等在內的應用體系，以及與之相適應的商業模式和運營服務體系。