Ka宽带卫星通信市场应用与发展思路

● 文|航天恒星科技有限公司 王权

Ka宽带卫星通信市场应用与发展思路

● 文|航天恒星科技有限公司 王权

宽带卫星通信是国际卫星通信的发展趋势，究其原因是通过卫星提供话音、数据、视频等高速传输通道的需求增加；业务形式由窄带通信变为高速多媒体通信和宽带接入；各国天地一体化通信基础设施的重点发展方向为宽带卫星通信。

宽带是信息网络的发展方向，是和水、电、路等具有同样重要地位的国家基础设施。宽带卫星通信由于具有覆盖区域广、广播功能强、业务种类多、建设速度快、传输带宽宽、抗灾性能好等独特优势，在信息网络中占有不可或缺的地位。

电子商务、移动互联网、物联网、数据专网、智慧城市、航空航海等应用，对宽带基础设施的需求，引发了对更多卫星容量的需求。无缝覆盖、安全可靠、灵活便捷等客观要求，频率资源、轨道位置等主观原因，决定了Ka频段宽带卫星通信的发展是必然趋势。

一、Ka宽带卫星通信的发展背景

1.发展阶段

纵观宽带卫星技术的发展阶段，其主要经历了前后三代的发展。

第一代：用户可用速率为56kbit/s～256kbit/s；主要用于对实时性和连续性要求不高的脉冲式数据传送；只是租用一颗卫星上的部分转发器，和多个用户共用卫星；需要通过卫星调制器和地面终端技术进行加强。

第二代：用户可用速率为256kbit/s～5Mbit/s；将互联网的服务范围延伸；多数都使用专用卫星；广泛应用更高频段、点波束等技术；通过地面的IP路由技术加强，提高服务质量（QoS）。

第三代：用户可用速率最高可达到50Mbit/s，终端变小；提供真正的视频多媒体互联网服务；每颗专用卫星的容量能达到100Gbit/s；使用高功率的Ka频段点波束和频率复用技术；利用新型自适应抗雨衰技术提升容量。

在进入新的发展期后，从2010年10月至2014年，全球发射携带Ka频段有效载荷的商用通信卫星超过30颗，其中全Ka频段通信卫星就多达9颗。与此同时，欧美已陆续开展研制和建立新一代大容量宽带卫星系统；亚洲已建立自主的宽带多媒体卫星系统并开展了运营。

2.远景预测

表1所示为典型Ka频段卫星的系统参数。

表1 典型Ka频段卫星系统参数

北方天空研究所（NSR）预测到2022年，与缓慢增长的Ku频段卫星，以及逐步萎缩的C频段卫星相比，全球静止轨道Ka频段HTS卫星带宽需求将增长到900Gbit/s，届时终端规模将达到4000万左右。

根据空间基础设施规划，“十三五”及“十四五”期间预计发射至少5颗Ka频段大容量通信卫星，每颗星容量都在100G以上，国内Ka系统容量将达到400万～500万终端规模。

区别于格式化的“通过司法实现的正义” [1]，乡土正义所主张的是乡土社会中以社会关系网络、生存结构为基础的本土利益，这种利益具有在地化、模糊化、非标准化的特征[2]。在“乡土中国”的理想型中，乡土正义被表达为“差序格局”，人与人之间并不存在绝对的利益张力，社会秩序单元按照伦理、人情、脸面、势力结构来运作[3]。村庄社会的秩序机制是“熟人社会”，人们按照以“人情”规范为核心的“乡土逻辑”生产、生活并解决纠纷[4]。

二、我国Ka宽带卫星通信的市场应用

1．宽带接入

我国幅员辽阔，对于农村地区的网络普及，在很大程度上存在着地域、环境、交通等问题，光缆建设投入资金多、维护成本高、效益产出少，网络普及率低。 然而，Ka宽带卫星通信，是实施“宽带中国计划”、消除数字鸿沟的有效途径，将为地球每一个角落的固定用户，以及飞机、火车、轮船、汽车、个人提供移动宽带接入服务。

2.基站中继

为适应全球的发展趋势，IPstar、Hughes、O3b、Intelsat、Inmarsat等公司，都在大力开发4G基站中继市场。在2014年，仅中国移动一家公司就将建立50万个4G基站，而在2014—2016年将建立超过100万个4G基站。

根据我国2G/3G卫星基站的中继使用水平，4G可能需要10Gbit/s以上的卫星带宽。截至2013年12月，中国移动、中国联通的3G与4G基站分别为45万与7万、40.7万与6万，而中国电信仅有3G基站24.5万；在2014年，中国移动、中国联通、中国电信将建立的4G基站目标数，分别为50万个、5万个、14万个。

3．动中通

在2014年，中国电信卫星公司已与南航合作，中国卫通已与中国联通合作，开展Ku机载服务。到2015年，我国民航客运总量将达到4.5亿人次，到2020年将达到7亿人次。机载式Ka宽带卫星的带宽需求总量如表2所示。

表2 带宽需求总量

在国家大力开发海洋资源，充分发挥海洋应用的同时，业务的宽带连接、业务的卫星通信、船员的福利保障等应用均在不断增加。广东、山东、浙江三省渔政执法队，在小型渔政船只上，均配备了卫星导航与卫星移动电话，而在大型渔政船上均配备了导航、移动电话、船载电话等，相对于渔政船只的船载M2M具有较大发展空间。由海监地面专网、地面卫星站、船载卫星通信站组成的中国海监自有卫星通信网，已覆盖全部管辖海域，结合海洋救援系统的运营均具有较大的发展空间。在渔业方面，船长超过12m或主机功率大于44.1kW，有可能但尚未配置卫星通信设备的船只仍有7万余艘，其市场潜量是巨大的。与此同时，船载通信、气象、水文、渔汛、环境、定位等均需要卫星技术的服务。

4．行业应用

利用数字卫星新闻采集系统，将新闻现场所采集到的音视频信号等数据，进行数字化处理后，实时发送到通信卫星，再经通信卫星转发回电视台总部，电视台可以直接转播或经过编辑后播出。同时，新闻数据也可以在新闻直播车上完成处理后，直接通过卫星向电视用户播出。

在面对地面固定通信、移动通信业务等发生损毁、瘫痪的突发事件时，通过宽带卫星链路，建立应急现场与后方的应急通道，实现双向语音、数据、视频的传输，并搭配单兵、无人机、集群、移动基站等多种应急采集和通信指挥终端，来组建天地一体化的卫星通信网和现场指挥调度平台。目前，虽然我国已建设基于Ku频段的专用卫星应急通信系统，共有2个主站、29个固定站、100多个Ku车载移动站和便携站。但是面对Ka宽带卫星应急通信系统容量大（可以传送标清、高清视频），终端小（容易装备、携带、使用），无需单独建网、性价比高的优势，应急通信系统同样需要宽带化升级。

利用宽带卫星通信系统下行速率高、覆盖面积广、系统容量大等优势，为用户提供数据广播、组播等业务需求。同时，卫星电视直播与卫星宽带、地面宽带业务正在融合发展，高清化、本地化是卫星电视直播的发展方向，国内广电行业正在积极推进基于直播卫星的省级节目覆盖。

Ka宽带卫星主要适用于点到多点的星状应用，通过关口站之间的光纤互联，可以适用各种业务，如内容分发、远程应用、企业联网等方面。同时，系统数据容量大，传输时延小，支持两地、多地高清视频会议，文件实时传输、大数据分发、办公系统交流等多种功能，满足客户公司的跨地域远程协同办公和通信需求。

包括义务教育、继续教育、中职教育、学前教育在内的远程教育对带宽需求大约在33961M左右，从这一点讲，宽带卫星通信的需求潜力也是巨大的。

三、我国Ka宽带卫星通信的发展思路

落实国家宽带信息网络政策，支撑“一带一路”战略发展，提供宽带、广域的信息服务。

通过国外技术引进和关键技术攻关，带动国内Ka系统技术和产业的联动发展，为我国后续规划的多颗Ka卫星提供成熟的系统应用。

通过相关技术的攻关，基于中星16、18号以及“一带一路”高通量卫星平台，建立一个独立、完整，以及与地面宽带互联网互联互通的Ka宽带多媒体卫星通信网络系统，建立一个包含宽带接入、基站中继、机载/车载/船载等“动中通”、应急通信、专用网络、新闻采集、卫星广播等在内的应用体系，以及与之相适应的商业模式和运营服务体系。