浅析传统卫星通信地球站的L频段升级（一）

石玉龙

（中国联合网络通信有限公司北京市分公司，北京 100032）

浅析传统卫星通信地球站的L频段升级（一）

石玉龙

（中国联合网络通信有限公司北京市分公司，北京 100032）

本文针对北京联通卫星局现有卫星通信网络特点，分析了与承载业务相关的卫星通信系统主要指标，确定了保障业务正常传送的关键技术参数；细致研究、比较各类主流设备性能，顺应通信技术发展趋势；综合考虑业务传送、路由调配、集中网管、在线监测等各方面因素；立足于降本增效、节能减排的总体原则确定了卫星通信系统L频段升级的实施方案；并对其中相关方面进行了细致研究，为今后卫星业务发展铺平了道路。

L频段；EIRP；系统电平；卫星通信地球站

1 传统卫星通信地球站介绍

经过四十余年的不断发展，北京联通已拥有口径4.5米以上的大型地球站天线20余座，建起了覆盖全国，通达全球的卫星通信网络。卫星通信地球站随着技术的发展逐步升级，从最初的模拟设备升级为数字设备；从标清视频向高清视频演进；从单一业务类型向视频、数据、应急、抢险等多业务类型转变。在这个过程中，卫星通信地球站的传输链路拓扑并没有多少改变，其链路示意如图1所示。

图1 传统卫星通信地球站链路示意图

从图1中可看出，传统的卫星通信地球站系统内设备较多，调制器输出的70MHz或140MHz的中频信号需要先进行合路后进入上变频器将频率转换为相应的射频频段；为了便于集中管理、调配天线系统等射频资源，大型地球站一般都配备了射频配线架，任意射频信号可以调配到任意天线的射频系统中；同时，射频配线架也是室内通信设备和室外天线等射频系统的分界点，射频信号在其架顶经波导输送至相应天线系统；为了补偿室内用户侧设备与室外天线设备之间长距传输的损耗，一般在天线机房都安装了线路放大器，在实际应用中，由于传输距离远损耗高，部分机房甚至使用了两级线放，以满足功放输入电平的要求，进而加大了系统噪声，甚至会对载波C/N造成一定影响；为了降低传输损耗，室内和室外机房间使用中继波导传送射频信号，不仅成本高昂，还需使用充气机保持波导内气密干燥，进一步增加了运维成本。

2 传统卫星站的主要问题

卫星通信拥有其他通信手段都不具备的广播优势，在广播电视传送中发挥着重要的作用。但是，综合接收解码器IRD的输入信号均为L频段信号，而传统卫星通信地球站使用70MHz或140MHz中频，需要在IRD前端增加70MHz到L频段的小变频模块，这既增加了变频噪声、劣化了C/N，又降低了系统安全性；卫星通信经常应用于应急抢险场景，但是70MHz或140MHz中频的地球站系统需要大量设备才能组成可靠系统，实际应用中往往因此而贻误战机……。由于系统结构的种种限制，传统卫星通信地球站不便承载视频接收、应急抢险、中继传送等应用。面对着业务量减少和运维成本增长的巨大压力，站内设备也到了生命周期的尾声，急需进行大规模更新，传统卫星通信地球站已经到了生死存亡的紧要关头。在满足用户业务需求的前提下实现老旧设备更新；在拓展业务能力的同时满足节能降耗、降本增效的内部需求。这对于卫星通信业务运营商来说既是生死攸关的挑战，也是一个前所未遇的契机。传统卫星通信系统现存的主要问题：

⊙ 用户业务尤其是应急机动业务所用设备与现有网络设备不兼容，不能共享使用，设备利用率低。

⊙ 通信系统链路设备环节多，任意一点出现问题都会造成业务阻断，系统可靠性低。

⊙ 70/140MHz中频站内传输系统的设备建设、运维成本高。

⊙ 传统射频设备自身能耗较高，同时产生大量热量，又造成空调能耗高，不符合节能减排要求。

⊙ 设备接口、网管监控、系统路由不支持新业务需求，业务拓展能力差。

3 解决策略的研究

针对上述传统卫星通信地球站存在的两低两高一差的具体问题，我们先从研究便携站入手，寻找解决问题的突破口。我们知道，应急机动便携卫星站基本都已采用L频段作为惟一中频，调制解调器的收发端口均为L频段，天线侧的功放输入和LNB输出也使用L频段（图2）。

图2 便携站设备连接图

L频段相较于卫星通信经常使用的C（4～6GHz）频段和Ku（10～14GHz）频段来说，频率大为降低，传输损耗减小，可以使用较为便宜的同轴电缆进行传送，其与70/140M中频和C频段射频相比有着不尽相同的特点。

表1 L频段与70/140M中频和C频段射频物理特性对比表

从表1可看出，70/140MHz的中频接口，可以使用相对廉价的同轴电缆，接口和特性阻抗与用户设备匹配方便，但其频带较窄，不能和射频设备直接相连；L和C频段都有较宽的频带，L频段还可以使用同轴电缆并有丰富的接口及特性阻抗选择，兼顾了70/140MHz的中频接口和射频接口两方面的优点，是很好的折中方案。而且随着通信技术的进步，设备已经高度集成化，调制器都包含了L频段模块，输出直接就是L频段；功放设备可集成BUC模块，输入L频段信号变频后直接放大。正是因为这些优点，近年来，新建卫星地球站基本都选择了L频段作为站内中频使用，其常用的C和Ku甚至是Ka频段均可通过一次变频来实现，简化了系统设备，大幅降低了建设和维护成本，其链路示意如图3所示。

图3 新建卫星地球站系统示意图

选择L频段中频能够解决传统地球站的主要问题吗？我们逐一确定了解决策略。

⊙ 针对设备不兼容，利用率低的问题，我们制订了全盘统一考虑固定站和应急业务便携站设备，只采购L频段中频设备，提高设备利用率的策略。

⊙ 针对系统可靠性低，我们制订了优化系统设备构成，减少链路环节，提高业务安全性的策略。

⊙ 针对建设运维成本高，我们制订了在满足业务需求技术指标前提下采购最佳性价比设备的策略。

⊙ 选择符合节能减排要求的低耗能设备，优先选择不需空调和机房设施的室外型设备。

⊙ 调整网管监控和系统路由支持新业务发展，按需采购新设备拓展业务能力。

对上述策略进行汇总分析后，我们发现如果将系统升级为L频段中频，就可以使用与便携站通用的设备，同时减少了链路环节，实现了提高设备利用率和提升业务安全性的目标；L频段可以直接采用同轴电缆传输，节省了波导、线路放大器、充气机等开支，使用室外型功放和LNB满足节能降耗的要求，同时还可提升系统EIRP；也就是说围绕着传统卫星通信系统的L频段中频升级就可以逐步解决现存问题，从而满足当前和今后一段时间内卫星业务的发展需求。（未完待续）

Exede空中上网获奖

近日，美国卫讯公司在阿纳海姆市举行的航空乘客体验协会颁奖典礼上，凭借其提供的Exede空中机载上网服务，被授予了Avion最佳技术成就奖项。入围者的评判由业内人士组成的代表小组进行，他们来自航空乘客体验社团的各个分部：航空公司、硬件、软件、分销商、实验室和服务公司。

Exede空中上网服务旨在通过提供超越其他机舱宽带服务的品质和速度，使得更多的航空旅客能够使用该项服务。相比于传统的不超过10%的乘客使用率，使用美国卫讯的服务，使用率能够达到平均每架航班四成以上，在最近一次捷蓝航空（JetBlue）飞机上，创纪录的有148台个人电子设备同时上网。

由美国卫讯公司发明的创新的大容量Ka波段卫星系统，特别设计用于提升卫星上网性能和速率。美国卫讯的系统所提供的更有利的经济性，让航空公司能够为每一位旅客提供持续的、高速的服务水准，而不是让乘客们从分配给飞机的一定量带宽中去相互竞争服务。美国卫讯的系统能够为每一位上网旅客提供高达12Mb/s的下载速率。

Discussion on the Upgrading of L-band in Traditional Satellite Earth Station(1)

Shi Yulong
(China United Network Communications Corp Beijing Branch, Beijing, 100032)

On account of the existing features of network in China United Network Communication CorpBeijing Branch, this paper analyzes the main indicators of satellite communication system, identified the keytechnical parameters of transmission; carefully studies and compares the performance of major equipments,complies with communication technology trends; considers many factors such as transmission, routing deployment,centralized network, online monitoring; makes plans of upgrading L-band of satellite communication system basedon the general principles of cutting the cost, efficiency and energy conservation. Moreover, this paper has alreadycarried out some practical researches. It will pave the way for the future development of satellite services.

L-band; EIRP; System level; Satellite Earth Station

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.10.002

TN927+.21

A

1672-7274（2014）10-0005-03