海事衛星第五代衛星系統特點及發展前景分

· 文 | 中國交通通信信息中心 朱小剛 李琛 陳銳

海事衛星第五代衛星系統特點及發展前景分

· 文 | 中國交通通信信息中心 朱小剛 李琛 陳銳

近年來，衛星移動通信業務發展迅速，伴隨著傳統衛星頻率資源越來越緊張，面對日益增長的用戶需求，衛星移動運營商也都在積極地對其網絡進行新的部署，拓展使用更高的Ka頻段以解決帶寬和容量問題。

一、衛星移動通信發展趨勢

目前，全球衛星移動通信服務網絡運營商主要包括國際移動衛星公司（Inmarsat）、銥星公司（Iridium）、瑟拉亞公司（Thuraya）、全球星公司（Globalstar）、美國軌道通信公司（Orbcomm）等，其中前3家運營商通信服務收入占整個產業的90%。隨著衛星移動通信產業主要收入從傳統話音業務向數據業務的過渡，衛星移動通信領域技術呈現出以下幾個方面趨勢：

1）衛星移動通信運營商都在積極發展下一代移動通信衛星，業務向IP化、寬帶化發展。

2）多點波束技術廣泛應用。由于衛星通信頻譜資源依然緊張，推行新的系統在頻譜資源方面阻力仍然很大。使用多點波束技術實現頻分復用，緩解L及S頻段擁擠現狀。

3）星載天線口徑不斷增大，衛星發射功率不斷增強。2005年發射的國際移動衛星-4 （Inmarsat-4）星載天線口徑為12m，可產生213個波束，等效全向輻射功率（EIRP）值為67dBW；2010年底發射的美國天地-1（SkyTerra -1）衛星的天線口徑已達到22m，EIRP值提升到79dBW。

4）Ka頻段成為當前發展新方向。隨著衛星通信的發展，L、C、Ku頻段資源越來越緊張，拓展更高頻率的Ka頻段以解決帶寬問題已成為發展方向。

二、海事衛星第五代星網絡技術特點

Inmarsat經過30多年的發展和不斷的技術革新，現在已經發展成為世界上唯一為海、陸、空各行業用戶提供全球移動衛星通信服務的運營商和海上遇險安全通信的通信保障系統。

隨著信息技術的深入發展，人們對于高帶寬、大容量的通信需求越來越明顯，海事衛星第五代衛星系統應運而生。第五代衛星被稱作“全球快訊”（Global Xpress），采用全IP體制，空間段采用3顆主用（120°間隔）加1顆備用靜止軌道衛星的組網方式，使用Ka頻段，第一顆衛星位于62.6° （E），覆蓋范圍包括歐洲、中東、非洲和亞洲；第二顆衛星位于55°（W），覆蓋范圍為美洲及大西洋地區；第三顆衛星已于2015年8月28日發射，覆蓋亞太地區。

☆ Inmarsat GX 衛星全球覆蓋圖

每顆Inmarsat GX衛星有89個Ka固定波束（最多可支持72個點波束同時工作），提供72×40MHz信道帶寬，每顆衛星支持6個高容量可移動波束。

Inmarsat第五代衛星具有高頻段、高帶寬、高移動性、高穩定性等特點。

1）高頻段：第五代衛星系統使用Ka頻段，頻率資源更豐富，帶寬更大，更能適應高清視頻等應用的傳輸需要。

2）高帶寬：第五代衛星帶寬達到5GHz，并且采用多點波束和頻率復用技術，上下行傳輸速率分別達到5Mbit/s和50Mbit/s。

3）高穩定性：第五代衛星的Ka頻段網絡將與現有的第四代衛星的L頻段網絡組成雙?；旌闲途W絡，結合Ka頻段高速率和L頻段抗雨衰的特性，為用戶提供無縫服務。

4）高移動性：五代衛星的服務群體主要仍是海上船舶、空中飛機、陸地應急安全，及陸地邊遠地區和無通信覆蓋的盲區，具有很強的移動性。

表1列出了第五代衛星與之前三代衛星技術特性。

表1　第五代衛星與前三代衛星技術比較

三、Inmarsat第五代衛星應用

Inmarsat從第一代發展到現在的第五代，業務從模擬通信到第五代的全IP業務，技術體制發生了巨大變化?，F在海事衛星在政府、能源、交通、搶險救災、視頻直播、日常通信方面都有著廣泛的用途。第五代衛星系統具有高頻段、高帶寬、高移動性、高穩定性、全球覆蓋等特性，可以為用戶提供高速移動寬帶業務。

隨著“互聯網+”時代的來臨，信息通信技術促進了傳統行業與互聯網的深度融合，移動衛星以其具有的通信距離遠、覆蓋范圍廣、不受地面條件的約束、建站成本與通信距離無關、組網靈活機動、能多址連接且通信容量較大、通信質量可靠和機動性能好等優點，將極大豐富“互聯網+”的內涵和外延能力，對邊遠地區開發，對我國推進“一帶一路”、海洋戰略發展起到強力支撐作用，未來的應用前景非常廣闊。

1.第五代衛星在“一帶一路”中的應用

2013年9月，習近平總書記提出“一帶一路”的戰略構想。Inmarsat第五代衛星系統全球、全時、全天候的特性可以響應“一帶一路”戰略對衛星移動通信領域的需求。

中國“一帶一路”戰略圈對衛星通信資源的需求迅速擴大，不僅在傳統的政府、石油、新聞媒體、工程建設等領域將得到突破，在海上、航空、礦山、電力以及國家各應急通信領域、科考探險、個人應用等市場領域都會表現出快速的增長趨勢。

Inmarsat第五代衛星系統在國家“一帶一路”戰略應用中有以下幾個優勢：一是面對“一帶一路”發展沿線高山、海洋，戈壁沙漠等特殊的地理環境，Inmarsat第五代衛星可以實現無縫覆蓋，并且Inmarsat第五代衛星采用頻率高的Ka頻段，提供高帶寬，資源統一規劃，可以滿足未來“一帶一路”對大數據傳輸、商務和娛樂井噴式的需求。二是海事衛星全球廣泛使用，已經被“一帶一路”沿線所涉的40余個國家接受，依托Inmarsat第五代衛星體系，可實現“一帶一路”通信信號的全面覆蓋，提供高速、高容量和可靠、經濟的寬帶衛星通信，從而在通信領域為發展“一帶一路”國家戰略鋪平道路。

2.第五代衛星在國家海洋戰略中的應用

海洋發展戰略的推行和發展，遠洋航行已是世界海洋交通的新趨勢。遠洋航行是一項高風險性的產業，具有涉外性、專業性、獨立性，航行范圍廣、流動性大、危險系數高等特性。另外，世界重要水道越來越擁擠，海洋事故時有發生，給遠航安全和海洋生態環境造成了巨大威脅，船舶航行安全對岸船、船舶之間的通信提出更高的要求。目前，海事衛星系統是唯一符合國際海事組織（IMO）“國際海上人命安全公約”（SOLAS）要求的海上遇險安全通信系統，Inmarsat第五代衛星為全球遠洋航行提供重要保障，是海上遇險搜救的“生命線”。

隨著國家建設海洋強國戰略的推進，海上電子商務、移動聯網、船舶物聯網信息回傳等應用將越來越普及，傳統的通信和信息模式已不能滿足互聯互通的需求。Inmarsat第五代衛星寬帶應用的推出，在速率、帶寬、無縫切換、全球覆蓋等方面有著明顯的優勢，在各類航運船舶應用及海洋執法方面具有很強的競爭力。

應用Inmarsat第五代衛星系統，可以方便地在船上開展遠程監控、視頻會議、遠程維修、遠程醫療等工作。同時船員可以使用IP電話與家人通話、享受網上沖浪。對海上隨時可能出現的各類事故，系統可將船上的實時畫面傳輸至陸地，第一時間形成海陸一體聯動機制，妥善處理各類突發事件，提高遠洋航運的安全性。

安裝在船舶上的主機監控系統可以實時獲取船舶數據，通過衛星傳輸，陸地辦公人員可以直接獲得船舶主機運行情況、油耗、設備健康等信息，結合天氣、洋流等海洋信息，經數據分析得出可靠的船舶運營決策，提高運營效率和效益。

3.第五代衛星助力邊遠地區開發

我國地域遼闊，地形地貌復雜，地區經濟發展不平衡，邊遠地區信息通信嚴重滯后。海事衛星寬帶系統由于其覆蓋范圍廣、通信容量大、不受環境影響等優勢，已經成為地面通信網絡的延伸和補充，尤其是應急通信應用和地面網絡不易覆蓋的區域，海事衛星寬帶系統成為了有效通信手段。

應對邊遠地區地面網絡覆蓋成本大、利用率低的缺點，衛星移動寬帶通信靈活便捷，成為有效的通信解決方案。Inmarsat第五代衛星系統支持話音業務、數據傳輸、視頻會議、VOIP IP電話等業務，在任何惡劣的環境下都能實現多媒體數據傳輸或為工作組搭建臨時辦公室式的可共享通信網絡。用戶可通過電信運營商網絡，以LAN/AD/PON局域網/管理域/無源光網絡等方式接入北京地面接收站（POP站），進行分組交換域數據業務通過電信運營商網絡接入，方式靈活，成本較低。對安全性和穩定性要求較高的分組交換域數據業務用戶，可通過電信運營商網絡IP專線接入POP站。

Inmarsat第五代衛星系統具有機動性強、覆蓋范圍廣、可靠性強等特點，非常適合于石油天然氣勘探、地質、遠程教育、新聞報道、林業等邊遠地區陸地用戶使用，而且使用領域還在不斷拓寬，推動邊遠地區經濟增長。

四、結束語

衛星移動通信技術正在由以話音為主的窄帶通信系統，向高帶寬、高容量、多媒體的方向發展。人們對高帶寬衛星業務的需求持續增長，新一代的衛星移動通信系統將在滿足各種用戶需求的過程中日益顯現出技術、網絡和經濟上的優勢。隨著國家戰略的深入進行、衛星移動通信市場的不斷拓展及天地一體化的推進，Inmarsat衛星網絡必將發揮出越來越重要的作用。