迎接Ka高通量卫星时代的到来

1.引言　　前几日中国新闻网公布了2017年我国即将发射实践十三号、中星9A、实践十八号等6颗通信卫星的计划，一时间圈内好友纷纷刷屏，未来飞机、高铁上网将不是梦！ “实践十三号”卫星究竟是何方神圣，怎会在媒体、社会引起那么大的反响。　　今天就跟你聊聊卫星通信发展的那些事。2.卫星通信曾经的辉煌　　人造卫星是上世纪60年代冷战时期，美苏争霸背景下产物，我国第一颗人造卫星也于1970年上天，但我国真正意义上的通信卫星是1984年发射的基于“东方红二号”试验通信卫星。但早在1972年，伴随着尼克松访华等重大政治事件的新闻直播，为美国卫星直播特批的卫星地面站就已经落地北京。卫星通信这个神秘的东西就进入我国，老鹰数月前有幸参观了北京地面站，从一张张老照片中重温了当年的辉煌。　　上世纪80-90年代是我国卫星通信发展的黄金期，随着我国通信卫星陆续升空，在北京“上庄”地区陆续竖起了数十面“大锅”，有10米、30米口径卫星天线，蔚为壮观。各地陆续建设卫星地面站，全国邮电系统卫星行业蓬勃发展，卫星骨干网络建成，担当国际国内重要通信链路组网。老鹰前东家，邮电部设计院就专门有卫星通信设计部门，拥有卫星通信规划设计一批老专家，当年卫星通信行业辉煌无限呀，老鹰清晰的记得邮电部设计院当年仅仅依靠卫星地面站综合网管一个软件就获得不菲的收益，成为卫星行业国内创新的代表（当时卫星通信清一色的欧美制造，全英文系统）。高昂的卫星通信系统建设成本，使得卫星停留在骨干、重要通信领域，离老百姓通信需求十万八千里，当时卫星通信终端动辄数米、数十米的大锅，通信卫星工作频段多在L波段、C波段。3.卫星通信的落寞　　上世纪90年代，我国通信事业进入飞速发展期，特别是进入2000以后，移动通信、宽带通信发展迅速从高端消费走向平民大众，通信成本大幅下降，全国八纵八横骨干光纤网络建成，移动通信覆盖渗透到村村寨寨，邮电通信行业也经历了数次改革重组，曾经担当通信重任卫星地面站，因为高昂的设备运维成本、链路带宽成本，性价比与地面光网络简直一个天上、一个地下，于是乎，各省卫星地面站陆续关张。仅仅剩下北京、西藏等少数几个卫星地面站仍在运转。　　由于高昂的成本，卫星通信由骨干网络传输网络，逐步沦落为应急救灾、边远地区、特殊行业备份链路，通信链路需求也大幅萎缩，卫星通信行业逐步被边缘化，随着2008年汶川地震、国家村通工程等推动，基于Ku卫星的VSAT卫星终端设备，设备小型化，Ku VSAT天线小的只有1米左右，大大促进了卫星通信应用，在应急通信、村通工程、移动超级基站中有了一定的应用，在石油、勘探、边防、海岛等也有部分应用，但相比于公众通信而言，规模不大，导致宽带卫星通信一直缺乏升级换代的动力。　　高昂的卫星链路成本是拦在宽带卫星应用的最大障碍，毕竟相比廉价的地面链路和覆盖广泛的移动通信及宽带网络，宽带卫星通信系统没有优势。4.卫星通信发展的新希望　　为什么卫星通信成本这么高呢？我们剖析卫星通信成本如下：　　传统Ku卫星，容量2Gbps，造价如下：发射0.6-1亿美金，卫星1-2亿美金，地面网关0.3-0.6亿美金，一般卫星寿命15年，可以核算2.5-4.5万美金/年/M，这个价格是地面成本的数百倍以上。　　随着高通量卫星技术出现，通过点波束技术，使得卫星容量成倍增加，如下图所示： 迎接Ka高通量卫星时代的到来　　Ku HTS卫星容量可以做到传统Ku卫星的10倍或者数十倍，当然由于当前Ku卫星频率使用已经接近饱和，Ku HTS卫星使用前提是传统的Ku卫星需要退出服务，为Ku HTS卫星腾出频率。比如亚太6D卫星就是利用亚太6卫星替换的机会，腾出部分频率用Ku HTS卫星替代传统Ku卫星，容量高达15-30Gbps，这样卫星带宽成本下降到0.3-0.5万美金/年/M，成本大幅下降，但仍数十倍于地面网络。　　随着高通量卫星技术发展，同时Ka卫星频率广泛使用（Ka卫星频率资源是Ku卫星频率资源的5倍以上），美国Viasat-1将Ka HTS卫星容量做到140Gbps，卫星容量相当于传统Ku卫星的近百倍，卫星带宽成本大幅下降，带宽成本仅仅数倍于地面网络，同时考虑到美国地广人稀特点，Viasat在美国大量发展卫星宽带用户，以每户每月80-100美金价格陆续发展了数百万宽带卫星用户。Viasat随即宣布未来将Ka卫星容量进一步拓展到1Tbps，届时宽带卫星成本将和地面网络成本可比拟，必将大大促进宽带卫星应用发展。得益于Ka HTS高容量卫星，Viasat在美国航空互联网也迅速崛起，以数倍于传统Ku卫星和ATG(3G)速率，在美国航空互联网也攻城略地，使得美国航空差点诉讼GOGO威胁解约，最后GOGO通过2Ku承诺限期提高航空互联网接入速率而达成和解。5.“实践十三号”会给我们带来那些变化　　“实践十三号”卫星是中国第一颗Ka商用试验卫星，待试验验证完成后，将改名为“中星16号”卫星投入商用，它采用26个点波束，覆盖我国东南部地区，容量高达20Gbps以上。“实践十三号”卫星发射，实现了我国Ka频段高通量卫星的首次亮相，将大幅降低我国卫星带宽运营成本，随着后续中星18等Ka卫星、亚太6D Ku HTS卫星陆续发射，高通量卫星覆盖将越来越完善，容量也越来越大，将大大提高卫星通信技术在民用航空、高铁、边远地区地面宽带等领域竞争力。　　可以预见届时今天我们所诟病的传统Ku速率低、成本高将大幅改善。当然仅仅有Ka高通量卫星仍无法满足类似于民用航空宽带上网需要，机载Ka卫星终端设备，卫星地面网络，全球卫星覆盖等问题需要同步解决，才能真正促进航空互联网蓝海迅猛爆发。　　“实践十三号”卫星预计4月发射这一激动人心的消息，还是非常值得我们期待的，毕竟技术进步带来未来发展更多可能，畅想如果未来ATG（4G）乃至ATG（5G）成熟，加上Ka卫星普及，天地一体宽带飞行体验将绝对不再是梦想，让飞行生活更美好夙愿终将成真。（谢鹰/文）
网络转载