高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用

王 沖

（石家莊諾通人力資源有限公司，河北 石家莊 050081）

1 高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)

1.1 高通量衛(wèi)星通信

高通量通信衛(wèi)星主要是采用頻率復(fù)用的多點(diǎn)波束技術(shù)，通過天線波束的孔徑角增強(qiáng)星載天線單位作用優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)波束之間頻率的復(fù)用，使整顆衛(wèi)星的通信容量呈幾何式的增長。在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)技術(shù)的不斷普及應(yīng)用過程中衛(wèi)星通信逐漸向大容量寬帶化的方向發(fā)展，以滿足市場需求，因此在衛(wèi)星通信設(shè)計(jì)過程中可以擴(kuò)大多點(diǎn)波束技術(shù)的使用范圍，使用高通量通信衛(wèi)星代替?zhèn)鹘y(tǒng)通信衛(wèi)星在相同覆蓋區(qū)域內(nèi)的通信任務(wù)，節(jié)約軌道的資源和頻率資源，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信的高質(zhì)量發(fā)展。高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以為飛機(jī)、高鐵、輪船等多種場合的乘客提供良好的移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，對于偏遠(yuǎn)沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，如海島、沙漠、山區(qū)的地方也能提供高速通信服務(wù)，同時還可為銀行、石油化工等領(lǐng)域提供安全專網(wǎng)服務(wù)[1]。目前高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)正被逐步應(yīng)用到遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等一些政府公共事業(yè)中，可以實(shí)現(xiàn)高清視頻傳輸和應(yīng)急通信。總之，高通量衛(wèi)星通信提高了人們生活的便捷性。

1.2 高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要包含空間段、地面段和用戶段。地面段主要由運(yùn)行控制中心、網(wǎng)絡(luò)控制中心、關(guān)口站等組成，其中關(guān)口站主要將地面的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、移動寬帶多媒體業(yè)務(wù)等進(jìn)行協(xié)議適配，實(shí)現(xiàn)高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的接入。高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)關(guān)口站間的距離要進(jìn)行合理間距設(shè)置，通過地面專線連接實(shí)現(xiàn)對于空間不同點(diǎn)波束的分級接收，在進(jìn)行業(yè)務(wù)流量處理過程中能夠保證通信穩(wěn)定不間斷運(yùn)行。

2 高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)因素

2.1 市場因素對高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)影響

在高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中需要充分考慮市場需求因素進(jìn)行自身功能的設(shè)計(jì)，需要結(jié)合市場調(diào)研需求，在進(jìn)行高通量衛(wèi)星通信設(shè)計(jì)過程時可以對于實(shí)際的運(yùn)行需求進(jìn)行最大功效的發(fā)揮。市場的需求可以推動產(chǎn)品的變革，而產(chǎn)品的變革反過來作用于市場，使人們在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中對于產(chǎn)品的建設(shè)需求不斷提高[2]。衛(wèi)星通信市場在建設(shè)構(gòu)建過程中具有全球化的通信發(fā)展趨勢，衛(wèi)星通信作為無線通信領(lǐng)域中一種重要的通信方式，在市場的推動下逐步向高速化、移動化、寬帶化、空地一體、全球化的方向發(fā)展，因此在設(shè)計(jì)時應(yīng)該使高通量衛(wèi)星通信的設(shè)計(jì)與市場需求針對性進(jìn)行結(jié)合，更好地滿足人們對于衛(wèi)星通信的應(yīng)用需求。

2.2 政治因素對高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)影響

在高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中需要政府對于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的運(yùn)營商進(jìn)行良好的政策制定和政策引導(dǎo)，確保衛(wèi)星通信項(xiàng)目在研究發(fā)展過程中能夠順利開展，因此在進(jìn)行高通量衛(wèi)星通信設(shè)計(jì)時應(yīng)該對于政治因素進(jìn)行充分的考慮，使高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中能夠與國家衛(wèi)星通信部門進(jìn)行結(jié)合，讓高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)在實(shí)際的研發(fā)運(yùn)營過程中能夠得到政府的支持，達(dá)到高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)能夠順利設(shè)計(jì)和實(shí)施的目的。例如中國衛(wèi)通集團(tuán)有限公司在建設(shè)過程中順應(yīng)市場的發(fā)展需求，在政府的項(xiàng)目支持下對于衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致的研究，開啟了Ka頻段寬帶衛(wèi)星項(xiàng)目，在使用過程中對于中國本土衛(wèi)星通信和鄰海衛(wèi)星通信都提供了便捷的服務(wù)。

2.3 頻段和雨衰對高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)影響

在進(jìn)行高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的構(gòu)建過程中需要對于軌位的資源問題進(jìn)行充分的考慮，對于頻段和雨衰因素進(jìn)行深入探討研究，保證高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量。由于在早期的通信衛(wèi)星發(fā)展過程中Ku頻段和C頻段軌位的相應(yīng)資源被傳統(tǒng)通信衛(wèi)星占用，使這些軌位在實(shí)際建設(shè)過程中處于高飽和狀態(tài)，因此在現(xiàn)代高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用過程中盡量偏向于Ka頻段軌道的建設(shè)應(yīng)用。由于Ka頻段的復(fù)用率較高、頻道較寬、吞吐量較大，因此對于寬帶的接入業(yè)務(wù)建設(shè)是相對適用的。Ka頻段軌位在近些年變得較為熱門，部分公司在進(jìn)行高通量的衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)過程中使用Ka頻段軌位作為高通量衛(wèi)星的工作頻段，與原有的Ku頻段衛(wèi)星共軌運(yùn)行，增大鄰居效應(yīng)，提高統(tǒng)一軌位的資源利用率[3]。在進(jìn)行高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的構(gòu)建過程中不僅要對于衛(wèi)星通信的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，還應(yīng)該對于業(yè)務(wù)的定位和雨衰問題進(jìn)行充分的考慮，對于Ka頻段使用過程中雨衰問題的影響因素較大，因此針對于雨衰大的影響因素在目前高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的構(gòu)建過程中主要采用加大天線口徑、增大功率放大器額定功率和自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償構(gòu)建，在Ka頻段軌位的高通量通信衛(wèi)星的業(yè)務(wù)開展過程中可以通過機(jī)載通信的方式，避免惡劣天氣和降雨因素的影響[4]。

2.4 運(yùn)營模式和覆蓋因素對于高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)影響

運(yùn)營商在實(shí)際應(yīng)用過程中會重點(diǎn)考慮衛(wèi)星通信系統(tǒng)的市場定位和目標(biāo)確立，因其對于衛(wèi)星波束覆蓋的范圍具有十分重要的影響，在負(fù)載能力相同時各點(diǎn)波束越大，衛(wèi)星覆蓋的整體范圍就會越大，各點(diǎn)波束越小，衛(wèi)星覆蓋的范圍就越小。因此在實(shí)際的運(yùn)營應(yīng)用過程中需要運(yùn)營商對市場目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)合理的確定，以業(yè)務(wù)需求作為依據(jù)進(jìn)行衛(wèi)星波束覆蓋的選擇設(shè)計(jì)。目前對于運(yùn)營商在進(jìn)行衛(wèi)星通信的應(yīng)用過程中主要包括開放和封閉2種運(yùn)營模式進(jìn)行運(yùn)營，開放性的運(yùn)營模式風(fēng)險(xiǎn)低，投資保障率高，但是效益也較低，這種運(yùn)營模式使用戶在進(jìn)行衛(wèi)星通信時可以不更換設(shè)備就實(shí)現(xiàn)高通量衛(wèi)星的轉(zhuǎn)網(wǎng)使用，在使用過程中相對靈活，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)衛(wèi)星設(shè)備的良好兼容，在目前轉(zhuǎn)發(fā)器寬帶銷售中運(yùn)用的較為普遍。封閉運(yùn)營模式在衛(wèi)星通信的應(yīng)用過程中吞吐量運(yùn)用程度較高，但是此模式在使用過程中難以實(shí)現(xiàn)兼容的方式，因此在投資過程中的風(fēng)險(xiǎn)較高，但是收益較大，目前封閉式運(yùn)營模式在寬帶接入業(yè)務(wù)中運(yùn)用較為普遍。

2.5 容量分配和柔性設(shè)計(jì)因素

在高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中需要對容量的分配問題進(jìn)行充分的考慮，容量的分配對于衛(wèi)星的綜合能量利用效率有著息息相關(guān)的影響，對于衛(wèi)星的最終收益也有著十分密切的關(guān)聯(lián)。在高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中需要避免一些點(diǎn)波束閑置現(xiàn)象的出現(xiàn)，避免一些容量較高的點(diǎn)波束一直處于飽和工作狀態(tài)，容易導(dǎo)致點(diǎn)波束容量在依舊滿的情況下可能已經(jīng)消耗殆盡了，這就會導(dǎo)致波束間容易出現(xiàn)冷熱不均的現(xiàn)象，對于衛(wèi)星通信系統(tǒng)造成一定的損害，因此在進(jìn)行容量分配的過程中需要對于市場需求進(jìn)行充分調(diào)查研究，對于高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的容量進(jìn)行有目的的科學(xué)合理的分配。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)的柔性設(shè)計(jì)過程中往往會與吞吐量存在一定的矛盾，因此在高通量衛(wèi)星的柔性設(shè)計(jì)過程中會花費(fèi)額外的開銷去進(jìn)行衛(wèi)星質(zhì)量的彌補(bǔ)，因此在進(jìn)行高通量通信衛(wèi)星設(shè)計(jì)過程中可以運(yùn)用波束交鏈和可移動點(diǎn)波束等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行有效代替，提高高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)在應(yīng)用過程中的靈活可變性，有效地降低運(yùn)營商在進(jìn)行高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的運(yùn)營過程中的市場風(fēng)險(xiǎn)。

3 高通量衛(wèi)星通信的市場前景展望

3.1 海事寬帶衛(wèi)星通信需求分析

在高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)過程中海洋并沒有像陸地一樣有足夠的運(yùn)營商去進(jìn)行通信信息服務(wù)，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，國家對海洋領(lǐng)土空間的保護(hù)工作越來越重視，海上交通越來越發(fā)達(dá)，海事寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為人們迫切發(fā)展的需求之一，海洋經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的移動互聯(lián)網(wǎng)泊船、互聯(lián)網(wǎng)信息回傳、電子商務(wù)、突發(fā)事件、海陸聯(lián)動等多種應(yīng)用技術(shù)在建設(shè)過程中越來越普及，這就使高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)在建設(shè)過程中需要實(shí)現(xiàn)海上船舶設(shè)施之間相互建立連接，有效提高海上通信信息的質(zhì)量。在進(jìn)行海上通信服務(wù)的建設(shè)過程中主要面對著工程船、漁船、大型貨船等多類海上交通船舶設(shè)施，長期以來這類船舶在實(shí)際的應(yīng)用過程中只能使用窄帶通信系統(tǒng)進(jìn)行信息傳輸，利用短波、超短波等通信設(shè)備進(jìn)行話音通信和短消息通信等，這就導(dǎo)致海上航行人員在進(jìn)行通信過程中需要花費(fèi)高昂的通信費(fèi)與外部世界進(jìn)行聯(lián)系，海上與外界通信受到的限制阻礙較大。由于海運(yùn)是在全國貿(mào)易中占有十分重要地位的產(chǎn)品運(yùn)輸手段，因此在發(fā)展過程中海運(yùn)人員娛樂生活和運(yùn)輸過程中對于信息通信質(zhì)量有著較高的需求，存在著互聯(lián)網(wǎng)接入的巨大通信信息需求，這就需要高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)運(yùn)營商在進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建過程中對于海事的實(shí)際需求進(jìn)行充分重視，使高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)在未來海事應(yīng)用過程中有著廣闊的發(fā)展空間。

3.2 機(jī)載衛(wèi)星通信需求分析

近些年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高通量衛(wèi)星通信技術(shù)在機(jī)載領(lǐng)域應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展空間，移動互聯(lián)網(wǎng)和航空旅客運(yùn)輸業(yè)市場對衛(wèi)星通信都有著十分廣大的發(fā)展前景。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，我國擁有手機(jī)上網(wǎng)的用戶人數(shù)越來越多，在我國進(jìn)行高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)過程中需要對互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和航空旅游運(yùn)輸業(yè)等多種未來發(fā)展市場進(jìn)行充分的重視。游客在飛機(jī)乘坐過程中能否在空中實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)連接是影響乘客進(jìn)行機(jī)票購買行為，這就要求航空公司在航空運(yùn)營過程中提供差異化的寬帶服務(wù)，對游客在進(jìn)行航空公司的選擇過程中寬帶服務(wù)對游客有十分重大的吸引力。相對于歐美國家對于帶寬通信技術(shù)的發(fā)展建設(shè)情況，我國在進(jìn)行航班通信過程中尚未實(shí)現(xiàn)寬帶通信技術(shù)。自2017年10月實(shí)施的《大型飛機(jī)公共航空運(yùn)輸承運(yùn)人運(yùn)行合格審定規(guī)則》頒布后對于飛機(jī)的便攜電子設(shè)備使用情況放寬了使用條件，允許航空公司對于便攜電子設(shè)備進(jìn)行有效評估，制定了一系列相關(guān)的使用政策，對于便攜電子設(shè)備在民航的使用提出了相應(yīng)的建設(shè)制度要求，這就使我國在進(jìn)行高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)過程中需要重視人們乘坐飛機(jī)時的娛樂化需求，在進(jìn)行實(shí)際建設(shè)過程中需要不斷提高衛(wèi)星通信建設(shè)水平。

3.3 高鐵寬帶衛(wèi)星通信需求分析

隨著我國高鐵網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不斷完善，高鐵衛(wèi)星寬帶接入市場的應(yīng)用前景變的越來越廣闊。中國鐵路總公司應(yīng)該對于路面的接入試驗(yàn)進(jìn)行不斷的技術(shù)研究分析，對鐵路沿線密布的機(jī)電站進(jìn)行施工代價(jià)問題解決，采用科學(xué)可靠的高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)對于高鐵寬帶的接入進(jìn)行有效的建設(shè)方案制定和實(shí)施[5]。我國的高鐵網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)日漸成熟，高鐵在使用過程中具有經(jīng)濟(jì)便宜、高效的乘車特點(diǎn)，這就使越來越多的人在進(jìn)行遠(yuǎn)途出行活動中會選擇高鐵作為出行方式。我國在進(jìn)行高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)過程中需要對于高鐵寬帶建設(shè)進(jìn)行市場需求分析，高鐵寬帶的應(yīng)用由于具有廣闊的市場需求，發(fā)展?jié)撃苁志薮?，因此在建設(shè)過程中可以對于高鐵寬帶實(shí)施進(jìn)行積極探索。

4 結(jié) 論

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷提高，衛(wèi)星通信行業(yè)也得到了快速的發(fā)展。在衛(wèi)星通信體系的建設(shè)過程中以先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)作為主要的依據(jù)，高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有十分廣闊的發(fā)展前景。我國在衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)過程中仍然存在著一定的薄弱點(diǎn)，因此需要相關(guān)人員在高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)的構(gòu)建過程中應(yīng)積極探索，尋求更為廣闊的市場需求，構(gòu)建更高質(zhì)量的衛(wèi)星通信體系。