軍民融合創新發展我國衛星通信產業

閔士權

（中國衛通集團有限公司，北京 100094；航天恒星科技有限公司，北京 100086）

產業觀察

軍民融合創新發展我國衛星通信產業

閔士權

（中國衛通集團有限公司，北京 100094；航天恒星科技有限公司，北京 100086）

本文闡述了我國衛星通信軍民融合歷史和融合模式，介紹了我國民用衛星通信系統空間資源現況和規劃及其軍民融合發展狀況；詳介了我國在建的軍民融合衛星移動通信系統，已列入規劃的軍民融合“天地一體化信息網絡”工程，已有方案的軍民融合天地一體化通信遙感導航網絡。

軍民融合；衛星通信系統；天地一體化信息網絡；天地一體化通信遙感導航網絡

1 我國衛星通信軍民融合歷史

1.1 我國衛星通信軍民融合首創項目

331工程是我國衛星通信工程軍民融合首創項目，它從任務使命、設計、發射和應用都體現了軍民融合這個理念。對此工程的要求是發射對地靜止軌道試驗通信衛星，建立軍民結合、綜合利用、通信與傳送廣播電視節目兼顧的衛星通信系統。該工程從1975年3月31日經毛澤東主席批準，到1984年4月8日衛星發射成功。331衛星通信工程軍民融合體現如表1所示。

表1 331衛星通信工程軍民融合體現

1.2 我國衛星通信軍民融合的模式

以上世紀九十年代由我國郵電部與中國保利集團公司（軍方代理商）共同投資組建的中國東方通信衛星公司等公司為代表，在軍民融合方面建立了表2所示的多種軍民融合模式。

表2 衛星通信系統軍民融合模式

2 我國衛星通信軍民融合現狀

2.1 我國民用衛星通信現狀

2.1.1 我國現有衛星通信資源[2]

目前，我國在軌提供服務的衛星有17顆（見表3），其中1顆為電視直播衛星，其余均為固定業務通信衛星。工作頻段主要為C、Ku頻段，個別衛星搭載有Ka頻段試驗轉發器。這些衛星均為靜止軌道衛星，其中部分衛星為國產衛星，部分為外購衛星，這些衛星總覆蓋區域如圖1所示，某些衛星的部分資源正在為軍事通信服務。

表3 我國在軌服務的衛星資源

圖1 我國民用衛星覆蓋區域

2.1.2 我國在建的衛星通信資源[2]

我國在建的衛星通信資源有移動與寬帶通信衛星資源，其通信業務覆蓋區域如圖2所示。

圖2 我國在建的移動與寬帶通信衛星覆蓋區域

2.2 我國軍民融合衛星移動通信系統[3，4]

S頻段衛星移動通信系統是我國軍民融合的衛星移動通信系統。采用GEO衛星，多波束覆蓋，提供話音、傳真、數據和圖像等業務。它由多顆衛星組成：第一期衛星有3顆，分別為天通-01、天通-02、天通-03，天通-01星主要覆蓋我國領土和領海，天通-02、天通-03星分別在天通-01星東西兩側分別設置，形成對太平洋中東部、印度洋海域及“一帶一路”區域的常態化覆蓋。

天通-01衛星已發射入軌，正在進行在軌測試驗收。該系統主要技術指標如下：

⊙ 衛星定點位置：101.4°E。

⊙ 覆蓋范圍：109個點波束覆蓋我國領土、領海、一島鏈以內區域；2個海域波束分別覆蓋太平洋西部和印度洋北部的部分區域。

⊙ 頻段和極化：饋電鏈路為C頻段線極化；用戶鏈路為S頻段圓極化。

⊙ 通信體制：饋電鏈路與用戶鏈路上下行均為FDD/TDMA/FDMA。

⊙ 組網方式：星上透明轉發，雙跳通信，星狀組網。

⊙ 通信容量：同時支持5000個話音信道，滿足100萬用戶使用要求。

⊙ 互聯互通：與PSTN、PLMN、Internet、行業專網等互連互通。

⊙ 業務類型：話音、短消息、傳真、數據、視頻、小區廣播、集群通信等。

⊙ 業務速率：1.2kb/s～384kb/s。

⊙ 加密功能：支持不同行業不同等級需求。

系統有如下多種終端為用戶提供服務（除固定終端外各終端外形見圖3）：

圖3 各種用終端外形[54]

⊙ 固定終端：可提供語音、數據、傳真。

⊙ 手持終端：有單模、多／雙模終端，可提供語音、數據、短信業務和定位功能。

⊙ 便攜終端：可提供語音、數據、傳真、短消息、視頻回傳和定位功能。

⊙ 載體終端：有車載終端、船／艇載終端、機載終端，可提語音、數據、傳真、短消息、視頻回傳和定位功能。

⊙ 背夾終端：可提供語音、數據、短信業務和定位功能。

⊙ 數據采集終端：可提供無人值守的低速、高低速數據采集功能。

該衛星在保證軍事應用的同時，為民用提供應急通信和邊遠、海洋等地區通信。其民用通信系統組成如圖4所示。

圖4 天通-01衛星民用通信系統組成圖[54]

該系統通過信關站與地面通信網融合。全系統的功率、頻率、波束等資源動態可變，利用動態資源管理與分配技術，實現資源的高效管理。

3 我國衛星通信軍民融合規劃

3.1 我國民用衛星通信規劃[2]

2015年5月，國務院辦公廳正式下發《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015-2025年）》，規劃明確將形成民用通信廣播衛星體系，共包括22顆通信衛星。其中包含5顆科研星，17顆業務星。22顆通信衛星中，除DCSS驗證衛星為低軌道衛星外，其余都是靜止軌道衛星。各衛星業務類型如下：

3.1.1 通信科研星

共有5顆：移動多媒體廣播衛星1顆，超大容量寬帶通信衛星（基于東五平臺的超大容量寬帶通信衛星）1顆，全球移動通信衛星（全球移動通信星座的科研星）1顆，高承載比寬帶通信衛星（基于全球覆蓋星座的高承載比星）1顆，DCSS衛星（數據采集衛星系統試驗衛星）1顆。其中，前4顆衛星主要特性如表4所示。

表4 科研衛星主要特性[2]

3.1.2 通信業務星

共有17顆：固定業務通信衛星8顆，寬帶通信衛星3顆，電視直播衛星2顆，移動通信衛星3顆，移動多媒體廣播衛星1顆。以上各星立足于我國自行研制，提升技術水平，為服務“一帶一路”地區開展業務奠定基礎，并為全球用戶服務創造條件。當然，這些豐富的衛星資源可以以各種模式為軍事通信服務。

3.2 我國興起的小衛星通信系統

在“大眾創業，萬眾創新”的號召下，在準許民資企業進入軍工產業開放政策激勵下，近年來，由小衛星群組成的低軌道衛星通信系統建設得到業界高度重視，正在改變多年來徘徊不前的困境。據不完全統計，目前已有如表5所示的多家單位提出各種方案。

表5 小衛星群組成的全球低軌道衛星通信系統各種方案業務類型

這些小衛星方案建成的低軌道衛星通信系統（應該說通過競爭優勝劣汰最后建成可提供使用的只能是若干個！）除作民用外，也可兼作軍用。

3.3 我國軍民融合天地一體化信息網絡[5]

我國相關單位正在研究的“天地一體化信息網絡”已列入《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》科技創新2030中重大工程項目。

天地一體化信息網絡作為國家信息化重要基礎設施，是我國信息網絡實現信息全球覆蓋、寬帶傳輸、軍民融合、自由互聯的必由之路。它是以地面網絡為依托，天基網絡為拓展，由天基信息網、地面互聯網和地面移動通信網互聯互通而成。如圖5所示。

圖5 天地一體化信息網絡組成圖[65]

天基信息網包括天基骨干網、天基接入網、地基節點網三部分。

天基骨干網由布設在地球靜止軌道的若干骨干節點聯網而成，骨干節點具備寬帶接入、數據中繼、路由交換、信息存儲、處理融合等功能。

天基接入網由布設在高軌或低軌的若干接入節點所組成，滿足陸、海、空、天多層次海量用戶的各種網絡接入服務需求，包括語音、數據、寬帶多媒體等業務。

地基節點網由多個地面互連的地基骨干節點組成，地基骨干節點由信關站、網絡運維管理、信息處理、信息存儲及應用服務等功能部分組成，主要完成網絡控制、資源管理、協議轉換、信息處理、融合共享等功能，通過地面高速骨干網絡完成組網，并實現與其它地面系統的互聯互通。

4 我國軍民融合天地一體化通信遙感導航網絡方案

天地一體化信息網絡由深空網絡、天基網絡、空基網絡和地面陸基與海基網絡組成。其中核心組成部分是天基網絡，而天基網絡的主體是衛星通信、衛星遙感、衛星導航三大網絡，這三大網絡總稱為衛星應用網絡。

隨著技術的發展、需求的提高和應用多樣化，功能單一、結構簡單、完全依賴于地面運行、彼此獨立的衛星應用網絡愈來愈不能滿足人們實時性和綜合性服務的需求，具有多種功能、性能優良、軌道互補、智能性高、自主運行、便于擴展的異構衛星網絡已成為發展方向和創新目標。

通過建設“一星多用、多星組網、多網協同”的衛星通信、遙感與導航集成的天基信息網絡，并與地面互聯網互聯互通，達到“天網”與“地網”的深度耦合，可實現將廣大軍民用戶所需的數據和信息實時送到他們的手機和移動終端。

實現上述理念的基本方案有兩個。一個是低軌道星座方案；另一個是高低軌道雙層星座方案。由于后者系統架構上增加了靜止衛星網絡層，其功能和性能比前者單層低軌衛星網絡將有所增強。

4.1 低軌道星座構建的天地一體化通信遙感導航網絡方案[6]

本方案目的要建立一個軍民融合的互聯網+天基信息實時服務系統。該系統由60～80顆同時具有遙感、導航與通信功能的低軌衛星組成的天基網，與現有地面互聯網、移動網組成一個天地一體化信息網絡。該網絡的天基網星座軌跡示意圖見圖6。

圖6 互聯網+天基信息實時服務系統天基網星座軌跡示意圖[76]

該系統主要功能（即PNTRC功能）如下：

⊙ 實時增強導航服務（Positioning & Navigation）：為北斗導航系統各類用戶（包括地面手機用戶）提供米級高精度實時導航定位信息。

⊙ 精密授時服務（Timing）：提供時間信息和時間同步信息。

⊙ 快速遙感（視頻）增值服務（Remote Sensing）：全天時、全天候、實時獲取、處理遙感和視頻數據，并將感興趣的信息及時推送給軍民用戶的手機和各類移動終端。

⊙ 天地一體移動寬帶通信服務（Communication）：克服地面通信網絡覆蓋范圍不足的局限，為全球用戶提供安全、可靠、高速的天地一體化通信和數據傳輸服務。

該系統可實現衛星遙感、衛星導航、衛星通信與地面互聯網的集成服務：全方位支持我軍在全球范圍內“能打仗”、“打勝仗”；支持全球用戶在任何地方、任何時候的信息獲取、高精度定位與多媒體通信服務。同時，該網絡集成系統可構成我國北斗衛星的低軌移動增強系統，建立我國全新的北斗導航衛星的全球增強系統，從而破解相關國家阻撓我國在海外建立地基北斗增強系統的難題。

4.2 高低軌道雙層星座構建的天地一體化通信遙感導航網絡構想[7]

這里提出的天地一體化信息網絡是用“一星多用、多星組網、多網協同”的思路構造一個由我國自主管控的全球覆蓋的軍民融合的天地一體化通信、遙感、導航綜合信息網絡。此網絡中衛星導航系統利用在建的北斗衛星導航系統。本網絡要實現如下目標：

（1）天地一體化通信信息網絡實現目標：任何人（Anyone）在任何時間（Anytime）任何地點（Anywhere）可與任何人（Anyone）進行任何業務（Anyservice）通信或與相關物體（Related objects）進行相關信息（Related information）聯系。

（2）天地一體化遙感信息網絡實現目標：任何人（Anyone）在任何時間（Any time）任何地點（Anywhere）可及時獲取何時（When）何地（Where）何種目標（What object)發生何種變化（What change）的信息。

（3）天地一體化導航信息網絡實現目標：任何人（Anyone）在任何時間（Anytime）任何地點（Anywhere）可獲取自己和相關人所在地點（Where）和時間（When）信息。

（4）天地一體化通信、遙感、導航綜合信息網絡實現目標：任何人在任何時間任何地點：可與任何人進行任何業務通信，或與相關物體進行相關信息聯系；可及時獲取何時何地何種目標發生何種變化的信息；可獲取自己和相關人所在地點和時間信息。

本天地一體化信息網絡用低軌道星座和靜止軌道星座雙層組網，其通信功能類似于本文前3.3節；本網絡的低軌道星座組成與功能類似于本文前4.1節，各衛星都裝有通信、遙感、導航功能的有效載荷。本網絡靜止軌道星座配置有用于增強低軌道星座通信、遙感、導航性能的設備單元，其增強作用如表6所示。

表6 GEO星座對LEO星座各類業務功能增強作用說明

表6中GEO星座對LEO星座遙感功能增強示例見圖7，它是在天地一體化測控網支持下GEO星座與LEO星座協同完成遙感信息接收、處理、融合和產品分發流程示意圖，其核心是遙感信息在軌處理成產品實時分發給用戶。遙感信息在軌處理是緩解衛星數據下傳和后處理壓力，提升信息獲取的時效性有效途徑，它是遙感信息處理系統發展方向[9]。

圖7 星/星/地協同處理與應用模型流程示意圖[109]

5 結束語

我國衛星通信自1972年美國總統尼克松訪華首次使用國際衛星通信線路進行通信，至今已有40多年歷史。在此期間我國民用衛星通信從無到有，從小到大已發展到一定規模的產業。我國民用衛星通信依靠自制的國產衛星已從固定業務發展到直播業務，并將要開通衛星移動業務和正在建設高通量衛星通信系統。在繼續發展以上靜止軌道衛星提供通信業務同時，在民用企業介入和自主創新驅動下，各種功能的低軌道星座也正在研發和建設中，有的星座已發射了試驗衛星。

我國歷來重視軍民融合創新發展衛星通信產業。最早建設的331工程是衛星通信工程軍民融合首創項目，它從任務使命、設計、發射和應用都體現了軍民融合理念。將要開通使用的衛星移動通信系統又是一個軍民融合的系統，此系統一期計劃發射3顆衛星通過地面線路互聯組成靜止軌道星座，該星座將覆蓋我國領土與領海、太平洋與印度洋部分海域以及“一帶一路”區域。已列入國家規劃建設的天地一體化信息網絡工程又是一個軍民融合創新發展的龐大的衛星通信工程，該工程用多層星座組網、提供多種通信業務與地面網絡互聯互通的全球覆蓋天地一體化衛星通信網絡。有關學者還提出了軍民融合天地一體化通信、遙感與導航集成的全球覆蓋信息網絡，該網絡有兩種方案：用低軌道星座組網；用低軌道與靜止軌道雙層星座組網。

衛星通信是軍民的重要通信手段，建設軍民融合的衛星通信系統是發展我國衛星通信的重大方針和政策。隨著我國經濟的持續快速發展和“一帶一路”戰略的推進，民營資本和社會資金介入，必將加速我國衛星通信產業的發展。

[1] 關于印發國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015-2025年)的通知[R]．發改高技[2015]2429號

[2] 中國空間技術研究院通信衛星事業部．“一帶一路”衛星通信系統發展展望[C]．2015衛星應用學術交流與研討會．2015.11.11

[3] 何元智．軍民融合重大舉措—天通一號衛星移動通信系統[C]．2016中國衛星應用大會．2016.10

[4] 汪春霆．衛星寬帶與衛星移動[C]．2016中國衛星應用大會．2016.10

[5] 陸洲．天地一體化信息網絡總體架構設想[C]．第十二屆衛星通信學術年會，2016.3

[6] 李德仁．建設我國的PNTRC空間信息網絡[C]．2016第一屆“空間信息網絡”主題學術論壇，2016.8

[7] 閔士權．我國天地一體化信息網絡構想（一）－（四）[J]．數字通信世界．2016.6-7, 9-10

[8] 俞能杰，方暉，王盾，陸明泉，陳姍姍．基于低軌星座的GNSS信號全球監測約束條件初步分析[C]．第六屆中國衛星導航學術年會論文集，2015.5

[9] 翁璐斌，周瑋，賈品貴，潘春洪．遙感信息在軌實時處理技術綜述[C]．第一屆“空間信息網絡”主題學術論壇論文集

Innovate and Develop China 's Satellite Communication Industry by Combining Military and Civilian

Min Shiquan
(China Satcom Group Co., Ltd., Beijing, 100094; Space Star Technology Co., Ltd., Beijing, 100086)

This paper describes the history and fusion mode of military-civil integration in China's satellite communication, introduces the status and planning of the civil satellite communication system and the development of its military-civil integration, introduces the military-civil integration mobile communication system under construction in detail, Has been included in the planning of integration of military and civilian "space-terrestrial integrated information network" project, the integration of military and civilian programs have been integrated communications remote sensing navigation network.

Military-civil integration; Satellite communication system; Space-terrestrial integrated information network; Space-terrestrial integrated communication remote-sensing navigation network

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.03.010

TN927文獻標示碼：A

1672-7274（2017）03-0035-06