构建天基“一带一路”卫星广播通信综合服务系统

● 文| 中国卫通集团有限公司 柴勇

构建天基“一带一路”卫星广播通信综合服务系统

● 文| 中国卫通集团有限公司 柴勇

一、服务“一带一路”需求

统计数据显示，目前“一带一路”沿线有53个国家、94个城市。“港口城市是‘一带一路’的首尾相接之处，一带一路到此闭合成为一个圆环”。由于“一带一路”涉及沿线国家众多，向东涉及亚太经济圈，向西紧连欧洲经济圈，人口占世界人口约60%。“一带一路”战略并不仅是关于基础建设，它更是促进区域各国在政策沟通、设施联通、贸易畅通、资金融通、民心相通等方面加强友谊与合作，通过为贸易、文化交流、能源、旅游、投资、金融、交通和通信等提供服务与“一带一路”经济带相连。加强基础设施互联互通建设，拉紧相互利益纽带，打造互利共赢的“利益共同体”和共同发展繁荣的“命运共同体”。

为了便于各国人民广泛开展文化交流，打造“一带一路”民心相通的社会根基，深化在各项基础建设经济领域的合作，中国企业“走出去”过程中，都需要提供安全、高效、快捷的信息传输保障服务。“一带一路”沿线区域国家民族众多，疆域辽阔，跨越海洋和陆地，地形地貌十分复杂，这正是发挥卫星广播通信具有距离传输远、覆盖区域广、投送容量大、业务类型多、抗毁能力强等优势的大好机遇。卫星广播通信在我国已成为社会经济、文化生活、信息安全等不可缺少的重要组成部分。作为安全、高效、快捷的信息传输方式在“一带一路”促进互联互通建设进程中具有重要意义。构建天基卫星综合信息传输服务系统，更加突出了建设“一带一路”沿线区域交通、通信、能源等基础设施中的关键信息传输通道的不可替代作用，因此天基卫星综合信息传输服务系统是构建“一带一路”沿线区域经济基础设施的重要组成部分。

卫星通信以覆盖面积广、通信距离远、通信容量大、使用费用成本与通信距离无直接关联、可支持多业务种类、系统网络布局快速灵活等优点，在飞速发展的信息化时代被广泛应用在国民经济建设和军事等相关领域，成为国家信息基础设施不可缺少的重要组成部分，更是地面通信网络不可替代的重要通信手段。

卫星广播通信被广泛应用于应急援救，远程教育与远程医疗，卫星遥感与地球探测，气象及地震预报，以及工业、农业、渔业、林牧、安保、交通运输、科学研究、应急通信、航空、海事和环境等各行各业。卫星广播通信综合服务系统将对“一带一路”沿线区域地区通信和普遍服务发挥独特重要作用。

作为“一带一路”沿线区域重要基础设施建设内容之一的信息网络互联互通系统，服务于“一带一路”上的交通、物流、信息传输和文化传播，可以利用卫星广播通信综合服务系统，实现多媒体、数据、互联网实时传输与接入服务。为“一带一路”沿线区域的空中、海上和陆地，实现全航程、全时域和全覆盖，满足全方位、立体化、网络状的大联通要求，提供卫星广播通信 “一站式”综合信息传输服务。

二、卫星广播通信综合服务系统构成

我国目前使用的移动互联网主要是依靠地面光缆网络链接地面基站作为信息传输网络的节点，考虑在“一带一路”沿线区域，涉及国家众多且地域广阔、交通不便，很多区域经济发展薄弱，架设这些数量庞大的广域覆盖基站，实现无线接入非常困难。而在明确目标市场和满足特定用户需求，不是对现有传统移动互联网的全面替代的情况下，采用构建天基的卫星综合信息传输服务系统，以卫星作为基站就可以解决这些问题。

构建天基“一带一路”卫星广播通信综合服务系统，要综合考虑未来通信需求、技术发展和经济承受能力，以现有我国运营的可管、可控的同步轨道广播通信卫星为基础，在保证现有卫星覆盖区域内，改善服务区覆盖性能，保障整个服务区内有效覆盖；开展以网络为中心的信息传输天地一体化综合信息服务系统设施建设，分阶段构建包括同步轨道S、L、C、Ku和Ka频段卫星网络系统，以及S、L频段低轨和中高轨道的移动卫星广播通信系统，从初始阶段的有限卫星覆盖区域，扩展到实现全球无缝隙覆盖。从单独依靠高、中、低轨通信广播卫星系统组网，向能够和地面蜂窝网、固定网实现互联互通与融合方向发展，实现业务多样化，从简单业务向交互式、多媒体、综合业务发展，实现信息共享服务。天基“一带一路”卫星广播通信综合服务系统是一个安全的、有效的系统，是对用户开放的系统，从网络运行和业务运营方面实现可管、可控的安全措施要求和目的。

三、主要新业务应用与服务探索

在“一带一路”沿线区域互联互通基础设施架设中，使用卫星广播通信系统将最大限度地发挥自身优势，越来越为客户着想，提供天地融合中的“一站式”端到端服务，把所需要的内容和通信服务直接传送到客户，如卫星电视直播、移动数字音频/视频/数据广播、因特网内容投送、远程教育和远程监控等。在解决个体移动广播通信方面，将广泛依靠S、L频段全球移动卫星广播通信和固定卫星“动中通”系统；而在大容量广播通信、高速率宽带传输发展方面，采用高吞吐量Ku／Ka混合结构解决方案，将成为覆盖全球区域信息高速公路的重要组成部分。

中国卫通在轨通信广播卫星资源初具规模，目前主要集中服务能力是传统C、Ku频段卫星带宽信道租赁和相关技术支持服务，Ka宽带卫星尚在研制阶段，L频段卫星在预研论证过程中。在加强广播通信卫星空间资源建设同时，大力建设提供天地融合中的“一站式”端到端服务综合信息服务能力，是支持“一带一路”经济建设发展，支撑我国“走出去”机构信息传输服务的基础，是中国卫通持续性发展的保证。通过合作共赢促进各方参与建设，合理选点布局，陆续建设地面站及区域服务中心，综合利用已有和规划中的空间资源和地面设施，补充必要能力和手段，联合相关企业及国家共建、共享和共用“一带一路”卫星广播通信服务系统，为沿线区域国家和地区提供，基于卫星广播通信的应用系统设计、安装及应用产品和服务，以满足用户卫星广播、应急通信、灾害预报、反恐安全、导航救援、通信传输、教育医疗、电子商务、空间科学实验等需求。中国卫通在轨卫星综合情况如表1内容所述。

表1 中国卫通在轨卫星详细信息

如图1所示的中星11号（CHINASAT-11）卫星的海洋波束和中星10号（CHINASAT-10）卫星的大区域覆盖，可适用于先期部分“一带一路”海上和陆地通信基础设施建设。

图1 中星11号卫星海洋波束和中星10号卫星大区域覆盖图

构建天基“一带一路”卫星广播通信综合服务系统，离不开地面测控和业务运行监控站的有效实时管控，中国卫通在我国境内设立四个大型综合管控站点，运行管理卫星网络，并提供相关业务技术支持服务。地面站示意如图2所示。

图2 中国卫通境内大型综合管控站点

在具体应用和服务开发方面，主要结合卫星广播通信的优势特点，希望重点聚焦解决在移动载体的信息传输服务，在三个应用领域探索应用服务突破：海洋运输船和海上作业平台的卫星广播通信服务，民用航空宽带卫星通信服务，以及陆地高速交通运输系统的信息传输保障服务，利用天基“一带一路”卫星广播通信综合服务系统，从空中的民航飞机、陆地的高铁和汽车、到海上的船舶和作业平台，形成突破地域的立体化、可移动载体的信息传输网络连接，对“一带一路”沿线区域的物流、信息、人员交流实现动态实时互联互通。

海上丝路经济带中运行大量的海洋运输船和海上作业平台，这些海洋运输船和海上作业平台除使用传统海事卫星做应急通信以外，目前中国卫通已经开展了新卫星广播通信应用服务探索。具体就是充分利用现有卫星网络资源，使用中星11号、中星12号和亚太7号卫星等多颗卫星接力覆盖，使用设在北京地面站作为卫星网络系统主站，并与用户中心站间以地面专线方式相连，船载用户端站回传信息在北京主站进行汇聚后，传至用户中心站，实现船载用户端站与北京主站之间的宽带通信，为从我国远航到波斯湾地区和地中海地区的货轮和油轮提供宽带互联网接入和IP电话业务服务。这项新应用为远航船舶在航行期间提供了互联网通信和多媒体传播等海上信息综合服务，实现了可管、可控的网络运行，开拓了海洋运输和海上作业使用卫星网络提供综合信息服务应用的新思路，为拓展物联网应用中实现实时物流信息服务打下基础。

民航客舱宽带卫星通信是指使用地球同步轨道卫星Ku（Ka）频段传输通道，通过安装在飞机上的卫星通信系统和舱内通信设备，链接地面关口站及地面通信网络设施，实现航班直接与地面通信网络的互联互通，为飞机上的乘客提供互联网接入以及其他电信增值业务。系统的构成主要包括有：空间段Ku（Ka）频段同步轨道卫星网络系统；航空机载卫星通信系统设备中的移动平台高精度跟踪甚小口径卫星天线、符合高速运动要求的宽带卫星通信应用系统和舱内无线Wi-Fi等设备；业务运营管理地面运营关口站系统和业务运营数据管理中心，以及整体系统集成技术。可实现飞机客舱与地面全航程的实时信息通信和宽带互联网接入服务，提升民航运输的信息化管理能力和服务水平。按照目前国际民航组织要求，使用S、L移动卫星通信系统，可以为飞机驾驶舱提供实时通信和数据传输服务，提高民航飞行安全与航空运行管制能力水平。利用天基的卫星广播通信综合服务系统，保持对飞机全航程实时通信，可以实现飞行数据记录实时记录传输到地面指控中心，解决现行飞机“黑匣子”数据记录“事后诸葛亮”的窘境。

我国的高铁运输系统已经成为国家的一张名片，是支撑“一带一路”基础设施建设的重要内容，而高铁标准中提出的宽带无线Wi-Fi接入也是不可或缺的组成部分，而对高速运动的高铁，采用地面基站和卫星网络混合组网方式，实现高铁宽带Wi-Fi接入不失为有效的解决方案。可以为行进中的高铁乘客提供实时互联网通信和卫星广播服务。具体的应用方案已经开始在国内高铁开展测试验证工作。系统应用示意如图3所示。另外，采用S、L卫星移动广播通信系统，可大幅减小用户终端设备的尺寸和重量，降低设备功耗水平，可将S、L卫星移动广播通信设备与北斗卫星导航定位系统结合，开发具备移动广播通信和导航定位的一体小型化用户终端设备，用于陆地大、中、小型汽车信息广播通信和导航定位，为“一带一路”交通基础设施应用提供服务。

图3 高铁地面基站和卫星网络混合组网实现宽带接入示意图

涉及相关应用服务业务的运营服务模式，可在合作共赢有力于业务发展、服务于“一带一路”经济建设的原则下，根据业务的需要采取股份合作、经营合作、投融资合作、海外设立运营机构的多种经营方式。主要目标市场就是泛“一带一路”经济带区域；目标市场用户群就是政府机构、企业专用、接入分销商、个人等用户；通过天基“一带一路”卫星广播通信综合服务系统，提供星地一体化网络业务运营服务，面对不同市场用户建立不同的客户业务模式。完成星地一体化业务运营网络设施建设为基础，以网络运营与用户使用信息消费为纽带支撑，为用户提供卫星宽带接入服务，通过向用户销售使用数据流量，为用户提供终端设备和技术支持服务的端到端“一站式”运营服务。

四、发展机遇广阔，困难挑战并存

天基“一带一路”卫星广播通信综合服务系统在“一带一路”信息互联互通基础设施建设中应用机遇极其广阔，从传统公众广播通信网至各类行业专网，从天空的飞机至陆地高铁和汽车，从海洋运输船舶和作业平台至大漠和山川之中基础设施建设,遍及金融、石油化工，水、电、能源、交通运输通信、工矿、农林、教育、科研、环保、新闻、公安等行业。依靠高、中、低轨卫星网络搭配与地面基站混合组网，实现“大、小”卫星同台竞技，地面4G/5G网络融合发展，

该系统具备了可有效覆盖三维物理空间的任何一角落、有效连接至任何个人用户的三维无缝隙覆盖能力，独特的灵活性与普遍服务能力；宏大区域的可搬移性与可移动性，特有的广域广播与多播能力，对国际/区域/本地连接距离的不敏感性；较低的初期投入与快速财务回报；对应急救灾及宽带系统备份与故障抢救的快速灵活响应能力。符合移动通信数据传输宽带化、业务应用个性化、接入多样化、网路数据化、系统互补化，以及有线和无线一体化的发展趋势。使用天基“一带一路”卫星广播通信综合服务系统，以开发个性化应用为基础，为我国“走出去”机构和沿线区域提供“一站式”综合信息服务，实现包括人对人、人对机（物体）、机对机的有效连接与信息交换，形成有线与无线、固定与移动，以及通信网、计算机网与广播电视网这“三网”的有机融合。

机遇总是伴随挑战，发展创新则是必然选择，卫星应用和运营服务仍将是驱动卫星产业发展的引擎。结合现有中国卫通卫星网络资源与综合信息服务能力分析，面对“一带一路”基础设施建设和相关应用需求的紧迫性，我们所面临的困难和挑战不小。首先，要发扬传统卫星应用发展过程中积淀的各类优势，面对创新应用建立相适应的思想认识和机制体制，发挥勇于开拓、敢于担当的精神，在“一带一路”基础设施建设中寻找突破点。其次，面对“一带一路”沿线区域市场了解不多，具体卫星系统应用与实际使用需求的衔接脱节的现状；面对现有所能提供的卫星覆盖区域及传输能力不足的现状，包括信息传输能力、区域覆盖能力、全方位的“一站式”综合信息服务能力；面对国际已有运营商的竞争力不强的现状；面对卫星频率轨道资源严重短缺，制约了在使用固定卫星传输方面形成有效全球覆盖的现状。对L、S频段的卫星移动广播通信系统的业务应用，目前国内尚无自建的商用卫星移动广播通信系统投入运行。在我国至今使用的卫星移动通信系统，从卫星网络空间段资源到地面关口站系统，以及终端系统设备均为国外系统，网络运控和业务运管更是没有自主控制权利，不可能实现可管可控运行。再其次，就是构建天基“一带一路”卫星广播通信综合服务系统是一项复杂的系统工程，涉及许多高风险、高技术难度的产品攻关工作，还需要深入理解满足应用需求，需要有效协调符合“一带一路”沿线区域不同国家地区的产业政策法规，针对不同具体应用业务的解决方案统筹协调相关产业链环节，争取广泛合作下的共赢。

五、结束语

天基“一带一路”卫星广播通信综合服务系统，是一个综合信息基础设施服务系统，必须要站在“一带一路”国家战略高度，在完善我国空间基础设施规划的基础上，紧紧围绕服务“一带一路”基础设施互联互通建设开展应用需求，探索支撑可持续发展的市场化运营商业模式，建设针对业务应用开放式的网络运营可管可控的卫星广播通信综合服务系统。

在系统建设方面，采取分阶段实施策略，充分利用现有卫星网络资源和服务能力，加快在同步轨道部署能有效覆盖全球的卫星广播通信网络系统，使用包括L/S/C/ Ku和Ka等频段卫星网络组合覆盖除南北两极地区的全球主要陆地和海洋。尽快完成论证，并逐步开始实施建立星座组网的低轨卫星移动通信系统。卫星移动广播通信系统可与地面系统双向交互接入，实现天地网络融合的综合信息服务能力，完成对地球两极的覆盖。

在业务应用和运营方面，建议加强政策支持及业务应用推广扶持，鼓励卫星运营商直接参与网络系统建设，面对移动互联网应用新发展，适度扩展业务经营范围；鼓励采用市场化的业务运营机制和体制，通过推动国际、国内范围和产业链内外环节的广泛合作，充分理解市场用户新需求，开展系统建设的技术可行性分析，以及相关业务运营的经济适用性分析研究，采取试点业务运营探索方式快速进入市场。通过培育新业务应用，推动应用的发展，先行助力 “一带一路”基础设施建设，真正实现“一带一路”沿线区域信息传输的互联互通。