今日國外寬帶通信衛(wèi)星

□□目前，全球的互聯(lián)網(wǎng)主要是通過光纜和有線電纜來傳輸，在那些地面光纜無法覆蓋的農村和偏遠地區(qū)，還無法使用互聯(lián)網(wǎng)服務，這給寬帶衛(wèi)星通信留下了一個巨大的市場，寬帶衛(wèi)星通信將是一個十分具有前景的產業(yè)。著名的市場調查機構——北方天空研究所（NSR）預測全球衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務收入在2017年將達到39億美元。美歐等一些國家的通信運營商就瞄準了這一商機，正在著手部署新一代寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)。其中包括美國衛(wèi)訊公司、休斯網(wǎng)絡系統(tǒng)公司、歐洲通信衛(wèi)星公司、SES公司以及新成立的O3b網(wǎng)絡公司，除此之外，全球著名的衛(wèi)星移動通信提供商——國際移動衛(wèi)星公司也在2010年簽訂了第5代“國際移動衛(wèi)星”的合同，開始著手提供衛(wèi)星寬帶服務。特別值得注意的是，這些公司計劃發(fā)射的衛(wèi)星都將采用Ka頻段進行通信。

1 美國的寬帶衛(wèi)星計劃

衛(wèi)訊公司的衛(wèi)訊-1衛(wèi)星

2008年1月，美國衛(wèi)訊公司宣布已經與勞拉公司簽署協(xié)議，建造一顆提供寬帶服務的高容量全Ka頻段通信衛(wèi)星——衛(wèi)訊-1（ViaSat-1）衛(wèi)星。該項目合作伙伴包括美國勞拉公司、加拿大電信衛(wèi)星公司、歐洲通信衛(wèi)星公司等多家世界著名的衛(wèi)星寬帶通信企業(yè)。衛(wèi)訊-1衛(wèi)星計劃于2011年7月發(fā)射，發(fā)射質量預計為6200kg左右，定點于115°（W）赤道上空，為北美地區(qū)提供最高速度的寬帶衛(wèi)星通信業(yè)務。利用衛(wèi)訊公司具有專利權的“沖浪波束”（SurfBeam）地面網(wǎng)絡技術對衛(wèi)訊-1和地面系統(tǒng)進行優(yōu)化，可以使衛(wèi)星的容量提高10倍以上，即衛(wèi)星的總容量將達到100Gbit/s以上，從而將超過目前北美地區(qū)所有在軌衛(wèi)星上C、Ku和Ka頻段的容量之和。

衛(wèi)訊公司的服務一旦進入市場，則能夠提供比目前ADSL和有線電纜速率更快的服務，而且其價格和目前的衛(wèi)星寬帶服務價格基本持平。

2009年4月8日，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）宣布正式啟動政府投資總額達72億美元的國家寬帶計劃。此后，該機構用8個月的時間公開征求各方有關推進國家寬帶計劃的建議，并于2010年2月17日前向美國國會提交了詳盡的計劃實施細節(jié)。該項寬帶計劃旨在將高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務普及到美國的每個角落。美國希望通過這一計劃，使全民尤其是寬帶業(yè)務落后地區(qū)的民眾都能享受到高速的互聯(lián)網(wǎng)服務。

美國聯(lián)邦通信委員會向包括消費者、行業(yè)、企業(yè)、非營利機構、聯(lián)邦機構、州政府和市級政府等在內的利益相關方征求意見，并在2010年2月17日前把成果反饋給了美國國會。該計劃主要的關注點包括寬帶提供情況、市場需求、服務質量、價格、存在的問題、威脅以及脆弱性等。此外，該計劃還評估了如何利用寬帶促進市民在政府工作中的參與度，增強公共安全、家庭安全，加快地區(qū)發(fā)展，改善醫(yī)療服務，減少對能源的依賴性，增加能效，改善教育等。作為計劃的一部分，為了對目前寬帶還無法到達的地區(qū)予以特別關注，美國聯(lián)邦通信委員會也徹底清查了現(xiàn)有寬帶的實際部署情況。

2009年9月份，衛(wèi)訊公司聯(lián)合回聲星公司，根據(jù)美國的寬帶刺激計劃，以衛(wèi)星寬帶《美國復蘇與再投資法案》（ARRA）應用有限責任公司的名義向美國政府申請了4.83億美元的資金，準備再制造一顆全Ka頻段的寬帶通信衛(wèi)星。

2009年10月1日，衛(wèi)訊公司斥資5.68億美元收購了美國狂藍公司并完成了資源重組，預計在2014年該公司的用戶將達到150萬。在此之前，狂藍公司聯(lián)合回聲星公司成立了回聲藍農村寬帶有限公司（EchoBlue Rural Broadband LLC），并向美國政府的寬帶刺激計劃申請了5.3億美元，用于制造一顆能覆蓋美國48個州的寬帶衛(wèi)星。在狂藍公司被收購后，狂藍在回聲藍農村寬帶有限公司的權利也歸屬衛(wèi)訊公司所有。

2009年10月9日，衛(wèi)訊公司宣布，通過與日本公司合作，該公司獲得了利用日本的通信衛(wèi)星在日本運營Ka頻段寬帶業(yè)務的資格。美國衛(wèi)訊公司已經瞄準了寬帶衛(wèi)星通信這一大市場，正努力把寬帶衛(wèi)星通信這個領域做大做強。

休斯網(wǎng)絡系統(tǒng)公司的木星號衛(wèi)星

太空之路-3（Spaceway-3）衛(wèi)星發(fā)射升空以后，休斯網(wǎng)絡系統(tǒng)公司一直在美國乃至全球衛(wèi)星寬帶業(yè)務領域扮演著領導角色。但伴隨著衛(wèi)訊公司收購狂藍公司以及其提出的一些野心勃勃的計劃，休斯網(wǎng)絡系統(tǒng)公司在北美的市場勢必受到影響。此外，休斯網(wǎng)絡系統(tǒng)公司還面臨著一項巨大的風險——所有的衛(wèi)星寬帶通信業(yè)務都缺乏星上備份。為了解決這些問題并保證自己在未來的衛(wèi)星寬帶市場能占據(jù)更多的市場，2009年10月28日，休斯網(wǎng)絡公司宣布，選定勞拉公司為其研制一顆新的寬帶通信衛(wèi)星——木星號（Jupiter），該衛(wèi)星采用彎管式轉發(fā)器和Ka頻段多波束技術，整顆衛(wèi)星的通信容量將超過100Gbit/s，并使用世界領先的寬帶衛(wèi)星業(yè)務標準——IPoS，該標準由“電信工業(yè)協(xié)會”（TIA）、“歐洲電信標準協(xié)會”（ETSI）和“國際電信聯(lián)盟”（ITU）通過。木星號衛(wèi)星采用勞拉公司的LS-1300平臺，發(fā)射質量將超過6100kg，設計壽命為15年，預計于2012年第一季度由歐洲的阿里安-5運載火箭發(fā)射升空，衛(wèi)星升空后將為休斯網(wǎng)絡系統(tǒng)公司在北美市場的服務提供重要的額外容量，同時也將為太空之路-3的寬帶衛(wèi)星業(yè)務提供重要的在軌備份；衛(wèi)星將以更快的速度為北美地區(qū)的用戶提供寬帶通信業(yè)務，進一步加強休斯網(wǎng)絡系統(tǒng)公司在北美市場的領導地位及在Ka頻段衛(wèi)星技術的全球領先地位。

2 歐洲的寬帶衛(wèi)星計劃

歐洲通信衛(wèi)星公司的“Ka頻段衛(wèi)星”

作為美國衛(wèi)訊公司的合作伙伴，歐洲通信衛(wèi)星公司于2008年1月與歐洲阿斯特留姆公司簽訂了“Ka

頻段衛(wèi)星”（Ka-SAT）建造合同，這是一顆專門用于歐洲寬帶通信業(yè)務的新型全Ka頻段通信衛(wèi)星。作為歐洲首顆高功率大容量Ka頻段寬帶衛(wèi)星，該衛(wèi)星采用歐洲星-3000衛(wèi)星平臺，發(fā)射質量5.8t，衛(wèi)星總功率15kW，有效載荷功率達11kW，在軌設計壽命15年，有80多個先進的Ka頻段點波束。它已于2010年12月27日發(fā)射，升空后與多顆“熱鳥”（Hotbird）系列電視直播衛(wèi)星在13°（E）共軌運行，從而把歐洲通信衛(wèi)星公司的“雙向”（TOOWAY）業(yè)務上網(wǎng)最高速度提高到10Mbit/s，并使歐洲通信衛(wèi)星公司有能力為200萬歐洲家庭提供在速度、價格及品質上類似于地面第2代ADSL服務的衛(wèi)星寬帶業(yè)務。

“Ka頻段衛(wèi)星”在軌飛行示意圖

為配合“Ka頻段衛(wèi)星”系統(tǒng)的運行，2009年5月歐洲通信衛(wèi)星公司宣布，投資700萬歐元在愛爾蘭建立一個新的衛(wèi)星通信營運中心，作為新衛(wèi)星必不可少的地面基礎設施的重要組成部分。2011年“Ka頻段衛(wèi)星”投入商業(yè)運行后，除了承擔為歐洲、中東及非洲地區(qū)衛(wèi)星家庭提供“雙向”寬帶業(yè)務外，該衛(wèi)星先進的性能和獨特的設計還能滿足以高比特速率傳輸HD數(shù)字電影及3D電視等視頻應用的要求，從而為各地區(qū)的電視市場帶來了新的商機。

SES公司的寬帶通信拓展計劃

SES公司雖然沒有提出要建造單獨的Ka頻段通信衛(wèi)星計劃，但也在不斷為“天體2連接”（Astra2Connect）寬帶業(yè)務的擴展儲備通信帶寬。

2009年12月1日，SES公司一次性從阿斯特留姆公司訂購了4顆多用途衛(wèi)星，大大提升了該公司的在軌帶寬和廣播能力。這4顆衛(wèi)星都采用歐洲星-3000平臺，而其中的天體-E、2F和2G除了攜帶Ku頻段轉發(fā)器外，都攜帶了Ka頻段轉發(fā)器，它們將定位于28.2°（E）附近。這些新衛(wèi)星上的Ka頻段有效載荷將使得SES公司的“天體2連接”寬帶業(yè)務得到了更大的提升。

除此之外，2009年11月中旬SES公司還為O3b（Other 3 Billion）公司的中軌寬帶衛(wèi)星星座投資了7500萬美元，這都表明SES公司已經決定要加速部署衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入能力的步伐。

英國的阿萬蒂公司的“高適應衛(wèi)星”寬帶衛(wèi)星

英國的阿萬蒂（Avanti）公司早在2006年就向印歐合資公司訂購了1顆Ka頻段通信衛(wèi)星——高適應衛(wèi)星-1（ HYLAS-1），它是一顆創(chuàng)新型寬帶衛(wèi)星，主要為歐洲地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務和高清電視服務。

印度負責提供該衛(wèi)星的平臺，并負責衛(wèi)星的總裝，其Ka頻段有效載荷由阿斯特留姆公司負責研制。高適應衛(wèi)星-1已于2010年11月26日由歐洲阿里安-5發(fā)射升空。阿萬蒂公司利用這顆衛(wèi)星向歐洲地區(qū)提供寬帶衛(wèi)星業(yè)務。

阿萬蒂公司于2009年12月21日宣布，軌道科學公司將為其制造第2顆寬帶通信衛(wèi)星——高適應衛(wèi)星-2，這充分說明該公司對未來衛(wèi)星寬帶通信的前景十分看好。高適應衛(wèi)星-2將采用軌道科學公司的星-2（Star-2）衛(wèi)星平臺，衛(wèi)星的發(fā)射質量為3100kg，設計壽命為15年。

高適應衛(wèi)星-2將攜帶24臺Ka頻段轉發(fā)器，衛(wèi)星的通信容量將達到高適應衛(wèi)星-1的3倍之多，預計2012年發(fā)射，其寬帶業(yè)務市場屆時將從西歐擴大到東歐、中東及非洲。此外，該衛(wèi)星還有一個可變點波束，可以為覆蓋區(qū)域內的任何地區(qū)提供靈活的通信服務。

3 其他國家或公司的寬帶衛(wèi)星計劃

O3b網(wǎng)絡公司的寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)

2008年9月10日，谷歌（Google）與金融集團匯豐銀行以及國際有線電視集團自由媒體國際（Liberty Global）公司聯(lián)合投資組建了O3b網(wǎng)絡（O3b Networks）公司，擬通過發(fā)射16顆O3b衛(wèi)星將網(wǎng)絡寬帶服務帶入地球上還未連上網(wǎng)絡的地區(qū)。之所以取名為“O3b網(wǎng)絡”就是指地球上另外未有網(wǎng)絡建設的人口有30億，所以希望通過這樣的網(wǎng)絡計劃工程，在地球上任何區(qū)域真正建立都有互聯(lián)網(wǎng)通信能力的環(huán)境。

這項網(wǎng)絡工程第一階段預計花費7.5億美元，向歐洲制造商泰雷茲-阿萊尼亞宇航公司訂購了16顆位于中軌道（MEO）的Ka頻段衛(wèi)星，業(yè)務覆蓋45°（N）到45°（W）這一帶的國家，并與這些領空范圍的國家電信商銜接，預計覆蓋范圍包括非洲、亞洲、拉丁美洲與中東等地區(qū)。這項網(wǎng)絡工程既可以為地面的通信運營商提供類似光纖速度的網(wǎng)絡，也能為3G網(wǎng)絡和WiMAX服務提供備份。

O3b衛(wèi)星將運行于8000km高的軌道上，與運行于距地球35000km以外的地球靜止衛(wèi)星相比，離地球的距離近了4倍左右，目的是確保網(wǎng)絡的低延遲特點。依靠O3b衛(wèi)星目前在Ka頻段分得的頻率，該公司今后還可以發(fā)射更多的衛(wèi)星。該創(chuàng)新性的衛(wèi)星系統(tǒng)，將為全球近70%的人口提供具有光纖品質的網(wǎng)絡業(yè)務。

O3b網(wǎng)絡公司希望減少電信運營商在寬帶建設方面的費用，并通過O3b衛(wèi)星系統(tǒng)提供高品質業(yè)務，以及具有經濟效益的話音與高速寬帶網(wǎng)絡業(yè)務。O3b網(wǎng)絡公司的業(yè)務將在2012年第4季度啟動，網(wǎng)速最高可達10Gbit/s。

O3b衛(wèi)星的有效載荷將全部采用Ka頻段，能夠為用戶提供高數(shù)據(jù)流量，每顆衛(wèi)星一共有12個全向可控天線，能夠為地面用戶提供理想的接入旋轉。每個Ka頻段波束的覆蓋直徑達到500km。

O3b衛(wèi)星系統(tǒng)運營的最大特點是：其目標客戶不是最終消費者，它只是一個網(wǎng)絡中樞，提供3類業(yè)務：大容量轉發(fā)、企業(yè)IP回程和蜂窩/WiMAX回程。其目標客戶是目前的互聯(lián)網(wǎng)服務運營商。

2008年9月，O3b網(wǎng)絡公司將首批16顆衛(wèi)星的研制訂單交給了歐洲的泰雷茲-阿萊尼亞宇航公司，衛(wèi)星研制進展順利，首批8顆衛(wèi)星將在2012年由“聯(lián)盟”運載火箭從法屬圭亞那航天中心發(fā)射，每顆03b衛(wèi)星發(fā)射質量為700kg，設計壽命10年，能夠提供超過10Gbit/s的能力。截至2009年第3季度末，O3b公司宣布已完成價值約6億美元的服務合同，并已為所有產品建起了各自的客戶群。

國際移動衛(wèi)星公司的國際移動衛(wèi)星-5

2010年8月11日，國際移動衛(wèi)星公司宣布已與波音公司達成了研制3顆最先進的Ka頻段衛(wèi)星的合同，也就是國際移動衛(wèi)星-5（Inmarsat-5 ）。它將使國際移動衛(wèi)星公司能夠在全球提供獨一無二的高速移動寬帶業(yè)務。

國際移動衛(wèi)星-5預計2014年開始運行，將支持下一代“全球服務”（Global Xpress），主要針對14億美元甚小孔徑終端（VSAT）業(yè)務新增市場。“全球服務”將滿足海事、能源、政府相關領域的現(xiàn)有以及增長的VSAT服務市場的需求，并在航空等成長型市場有很大的增長潛力；為20～60cm的客戶終端提供無縫全球覆蓋和高達50Mbit/s速度的移動寬帶業(yè)務。

國際移動衛(wèi)星公司預計：在“全球服務”正式發(fā)布5年后，僅Ka頻段的年收入就將達到5億美元。國際移動衛(wèi)星-5和“全球服務”在4.5年中的總成本將為12億美元，包含了衛(wèi)星的固定成本、地面網(wǎng)絡基礎設施、產品開發(fā)、發(fā)射服務和保險等成本。

國際移動衛(wèi)星-5將采用波音公司的波音衛(wèi)星系統(tǒng)-702HP （BSS-702HP）平臺，攜帶Ka和C頻段的有效載荷，每顆衛(wèi)星能形成89個Ka頻段波束。此外，通過衛(wèi)星上攜帶的12個130W的行波管放大器（TWTA）可以形成6個可控點波束，能夠靈活地對通信容量進行分配。

4 國外寬帶通信衛(wèi)星的發(fā)展趨勢

（1）通信衛(wèi)星迎來新的發(fā)展時機

目前，世界上還有將近30億人口無法享受到互聯(lián)網(wǎng)服務，而在分布廣泛的農村和人煙稀少的偏遠地區(qū)鋪設大量光纜顯然不經濟，也不現(xiàn)實，因此通過衛(wèi)星為這些地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)接入手段是一種具有現(xiàn)實意義的方式。另外，隨著第3代寬帶衛(wèi)星通信的到來，甚至可以為用戶提供和地面互聯(lián)網(wǎng)一樣的服務，而且價格也將與地面系統(tǒng)接近，衛(wèi)星寬帶通信的市場前景良好。伴隨著美國寬帶刺激計劃的實施，寬帶衛(wèi)星通信將迎來最佳的發(fā)展時機。

（2）通信有效載荷向星上處理方向發(fā)展

目前，除了休斯網(wǎng)絡系統(tǒng)公司的太空之路-3衛(wèi)星之外，所有的衛(wèi)星都是采用彎管式轉發(fā)器，用戶間的通信需要經過地面信關站中轉，這會造成不小的時延。隨著對通信要求的不斷提升，有效載荷將向星上處理方向發(fā)展，用戶間的通信將不再需要地面站中轉。

美國國防部委托思科公司研制的“太空路由器”（IRIS）已于2009年搭載在國際通信衛(wèi)星-14（Intelsat-14）上進入地球靜止軌道。如果太空路由技術得到突破，將給寬帶衛(wèi)星通信帶來一場新的變革。

（3）Ka頻段是未來寬帶通信的主流頻段，甚至可能向激光方向發(fā)展

目前提供寬帶衛(wèi)星通信服務的衛(wèi)星多數(shù)都采用Ka頻段，只有少數(shù)還采用Ku頻段，而且計劃中的所有衛(wèi)星都將采用Ka頻段，主要原因是Ka頻段具有更寬的帶寬，能提供更多的通信容量，并且用戶終端的天線尺寸可以更小，便于終端的小型化和便攜化。隨著衛(wèi)星激光通信技術的不斷成熟，寬帶衛(wèi)星通信在未來甚至可能向激光方向發(fā)展。

（4）點波束和頻率多重復用技術將得到進一步應用

采用點波束技術不但可以對衛(wèi)星容量進行動態(tài)分配，而且能靈活地調整各個波束的功率，靈活地調配覆蓋區(qū)域內的等效全向輻射功率（EIRP）值，點波束技術將是寬帶通信衛(wèi)星不可缺少的技術。另外，隨著對衛(wèi)星容量要求的不斷提高，單單依靠提升頻段的帶寬已無法滿足要求，因此采用頻率的多重復用技術已成為最現(xiàn)實的解決方案，同時要采用多重頻率復用則必須解決多點波束問題。點波束和多重頻率復用技術將得到不斷發(fā)展。

（5）衛(wèi)星與地面系統(tǒng)集成技術將得到重視

由于通過“沖浪波束”（SurfBeam）地面網(wǎng)絡技術對衛(wèi)星進行優(yōu)化，能將衛(wèi)星的容量提升10倍以上，因此衛(wèi)星與地面系統(tǒng)結合技術將受到重視，必將得到廣泛應用。

（6）中軌道衛(wèi)星星座具有獨特的優(yōu)勢

相對于其他公司的靜止軌道寬帶通信衛(wèi)星，O3b網(wǎng)絡公司提出了一套利用中軌道星座來解決互聯(lián)網(wǎng)接入的方案。從目前的發(fā)展來看，該系統(tǒng)得到了市場的廣泛認可。另外，由于該網(wǎng)絡最特殊的一點是其客戶是互聯(lián)網(wǎng)運營商而不是最終的用戶，與地面的互聯(lián)網(wǎng)公司形成了一個互補的關系，為地面互聯(lián)網(wǎng)運營商提供了解決方案，因此在未來的發(fā)展中，將擁有獨特的優(yōu)勢?！?/p>