Ka频段——为现代军事任务提供最佳支持

+ 方志英

Ka频段
——为现代军事任务提供最佳支持

+ 方志英

一、概述

长期以来，针对全球性冲突以及人道主义任务，美军通常依赖卫星通信做出有效响应，这些军事任务主要通过第三代国防卫星通信系统（DSCS Ⅲ）、特高频卫星通信计划以及部分商用卫星通信（COMSATCOM）系统为补充的卫星通信能力体系来支持。

但9·11事件改变了这一切，并开启了非对称新纪元。全球性冲突令数据需求量大增，随之也对容量、连接性、可靠性、互操作性以及灵活性提出了更高要求。为此，美军从2007年开始，用宽带全球卫星通信（WGS）系统逐步取代第三代国防卫星通信系统，每颗宽带全球卫星通信系统都能提供10倍于国防卫星通信系统的容量。美国防部通过宽带全球卫星通信系统构建了一种全球性系统，用于为军方、白宫、美国防部、国际伙伴以及特殊用户提供更加密集的数据速率通信以及远程通信支持。

而所有宽带全球卫星通信系统都能在X频段和Ka频段建立服务。因此，军方用户也首次拥有了星上跨频段服务的能力。美国空军空间司令部针对宽带全球卫星通信系统发布的官方说明称：“这些特性使美军和国际盟友的通信容量、连接性以及灵活性都发生了巨大的飞跃，同时还能与当前及未来的X和Ka频段终端实现无缝集成。仅一颗宽带全球卫星通信系统所能提供的卫星通信容量就超过了传统的国防卫星通信系统整个星座所能提供的通信容量。”

在X频段交付关键性战术通信能力的同时，Ka频段显示出了更强的能力，可以实现更高的数据速率和频谱，以支持宽带任务的灵活性。目前，Ka频段宽带全球卫星通信系统已成为政府用户战略规划的首选系统。那么，能为现代军事任务提供最佳支持的Ka频段到底具有哪些特性呢？它主要应用在那些方面呢？下面就做一简单描述。

二、Ka频段特性

1.可靠性

目前只有Ka频段可提供无缝且无处不在的覆盖能力供军方使用，其他频段都无法做到这一点。使用非Ka频段系统的用户在部署过程中经常会碰到动力中断情况，从而导致在波束中部与外缘之间出现无法预见的不稳定的服务质量，因此，数据传输的可靠性差。与之相反的是，Ka频段却由多个“节点”波束组成，可以实现无缝“交织”，从而能在卫星的整个视野内实现理想的持续的覆盖。

2.弹性

轨道测试已证明，Ka频段系统可以高速发送数据，而且不会发生降级，即使是在恶劣的天气条件下以及只有8×8英寸的小型终端上工作也是如此。测试演示了Ka频段高速数据和视频在不利环境和天气条件下，使用抗干扰防护进行的安全传输，这种做法可以使信号免受敌方及网络“黑客”的干扰。

3.尺寸

Ka频段天线尺寸仅相当于其他频段天线的四分之一。这种特性对于机载平台而言至关重要，因为天线越小越适用于更加小型化的机身，同时也更易于实现空气动力的融合，这样不仅可以提高燃油效率，还可以扩大使用范围。此外，小型天线也有益于地面远征部队，轻便易用的终端可用来支持移动中通信和驻停通信。由于军方越来越重视尺寸、重量和功率特性，因此，Ka频段天线的小型化优势不可小视。

4.灵活性

美国政府也已经逐渐认识到国际海事卫星为何要将“卫星通信即服务”作为卫星采办标准制定依据的原因。这种鲁棒的全球性方案在端到端管理的服务体系架构内综合了多种复杂的解决方案，实现了统一的Ka频段覆盖能力。将卫星通信作为一种服务，使部队可以使用实时可用的转发器、设备终端、回传能力以及容量。由于Ka频段具备全球一致性，其带宽着眼卫星通信即服务，具备可移植性，因此可供身处任意地点的用户使用。以往的经历是需要租用各种转发器，而使用Ka频段则无需针对即将实施的任务进行带宽估算和预订。以前由于逐个处理需要时间成本及费用，因此经常会延误任务时效。使用Ka频段，指挥官们不再需要预估他们所需的带宽量，因而降低了成本和风险，同时也可提高任务的时效性。

三、Ka频段的主要应用

宽带全球卫星系统的Ka频段以其卓越的特性已成为一种完全可用的、可靠的、灵活的、可负担的卫星通信解决方案，在政府的投资下已确立了其稳定的功能地位，成为军方和业界供应商目前最为关注的使用频段。

1.应用于政府用户

据美国政府问责办公室称，政府用户正在加大力度通过商业供应商和运营商寻求Ka频段能力。一直以来，政府用户依赖商业Ku频段供应商来满足其宽带需求。但Ku频段是一种固定的用于商业的卫星服务，其设计初衷主要是用于电视网络广播，是适用于固定地点大型碟型天线的一种理想化的典型设计。尽管Ku频段可为军用广播提供足够支持，但却不足以为当前及今后的军事行动中广泛使用的移动通信提供所需的能力支持。

2. 应用于Ku频段不能覆盖之处

Ku频段目前已是一种饱和频谱，致使其成为了一种高价资源，其拥挤的轨道和频隙已达到满负荷，承载着陆基商业用户之间巨大的广播访问需求。尽管即将推出新一代Ku频段卫星，但需等到2018年左右才能投入运行。而且，未来的Ku频段系统以及一些替代产品或者增补能力也只能用于区域覆盖。相比之下，单一卫星服务供应商将能通过指定用于Ka频段的，相对而言数量更多的可用轨道空间来实现全球覆盖，这是Ku频段无法做到的。

3. 商用与军用Ka频段互用

Ka频段还有另外一个附加优势是，商用与军用Ka频段的频率属邻近频率，而目前在研究的高级混合终端可以覆盖更加广泛的Ka频段。当军用卫星通信的Ka频段服务不可用时，用户只需对现有军用终端稍加调整，便可通过那些可用终端来访问商用Ka频段。这不仅可以简化并节省装备的使用成本，同时还能使军方用户通过相同的硬件在政府系统和私企基础设施之间进行平稳转换，为其任务选择最佳方案。

此外，许多Ka频段的新系统均使用了较小型可调节波束来实现高密度容量，可在提高平台抗干扰能力的同时，为诸如军方情报、监视与侦察（ISR）项目以及其他一些对数据需求量大的应用提供可观的上行链路数据速率支持。

四、结语

目前，美国军方正在考虑能保证完成任务的关键性能。具体而言，军方接下来的工作将是对先前工作实施具体整改，同时推出激励性方案，从而将Ka频段作为移动和全球卫星通信的首选频率，增强当前的军事卫星通信服务，使可靠性、容量、灵活性以及能力均能达到最佳状态。