更多>>項目申報

更多>>管理政策

移動衛星也將連上寬帶

作者:科研處    發表時間:2015-09-29    浏覽量:3036

新聞背景

  4天前,我國成功發射通信技術試驗衛星一號,主要用于開展ka頻段寬帶通信技術試驗。

  而上月底,第三顆國際移動衛星-5成功由俄羅斯質子-M火箭發射入軌,從而建成了新一代“國際移動衛星”星座。該星座將在今年年底成爲世界首個由單一供應商提供全球覆蓋高速移動寬帶網絡業務——“全球快訊”業務的系統,這一切甚至在最遙遠最難以接入的地區都能實現,真正做到了“因特網無處不在”。

  由于衛星移動通信具有不受地理障礙約束和用戶運動限制的優勢,可實現對海洋、山區和高原等地區近乎無縫的覆蓋,能滿足各類用戶對移動通信覆蓋性的需求,它已成爲衛星通信發展的主要潮流之一。目前,移動通信衛星有高軌道(地球靜止軌道)和低軌道兩種,它們各有所長,並存發展,且都在不斷更新換代,以提高性能和競爭力。

  高軌移動通信衛星已發展四代

  最早問世的移動通信衛星是靜止軌道移動通信衛星,至今已發展了四代。

  現在,可用于全球衛星移動通信業務的靜止軌道移動通信衛星只有“國際移動通信衛星”,其中包括第二代移動通信衛星——國際移動衛星-3、第三代移動通信衛星——國際移動衛星-4。國際移動衛星-5主要用于寬帶多媒體通信,它屬于第四代還是第五代靜止軌道移動通信衛星目前還沒有定論。

  “國際移動衛星”是由國際移動衛星公司運營的全球移動通信衛星系統。它通過有限的帶寬頻率資源,爲全世界提供了將近15萬只通信終端的服務業務。它可提供傳統的移動話音業務、低速率數據業務、高速互聯網接入,以及全球海上遇險與安全業務服務。

  2005至2008年期間發射的4顆國際移動衛星-4是目前國際衛星移動通信的主力軍。不過,在新興航空和航海寬帶衛星通信市場方興未艾背景下,國際移動衛星公司于2010年決定發展采用ka頻段的高容量衛星——國際移動衛星-5,爲高端客戶提供“全球快訊”業務,爲政府和商業用戶提供全球首個高速移動寬帶服務,爲海上艦船、飛行航班提供全球移動寬帶通信服務,客機內乘客的飛行期間通信連接,傳送流動高分辨率圖像、語音和數據流。

  國際移動衛星-5由波音公司研制,設計壽命15年,有效載荷功率11.2千瓦,現已發射了3顆。第1顆于2013年12月升空,覆蓋範圍是歐洲、中東、非洲以及亞洲地區;第2顆于2015年2月升空,覆蓋範圍是美洲和大西洋地區;第3顆覆蓋太平洋地區。該星座將在2015年年底成爲世界首個由單一供應商提供全球覆蓋高速移動寬帶網絡業務——“全球快訊”業務的系統。

  由于技術原因,一般移動通信衛星都只能提供窄帶移動通信業務,但國際移動衛星-5一反常態,提供寬帶移動通信業務。與國際移動衛星-4相比,國際移動衛星-5的帶寬和速率大增,能爲新老客戶提供非常多的新機會來強化他們的網絡互連功能、部署大流量應用以及設置高效的解決方案,這一切甚至在最遙遠最難以接入的地區都能實現,促成了全球移動寬帶,真正做到了“因特網無處不在”。不過,國際移動衛星-5的用戶終端是便攜式的,而不支持手持式。

  低軌移動通信衛星群強勢回歸

  地球靜止軌道移動通信衛星也存在一些不足,例如,軌道高,路徑長,因而鏈路損耗大,傳輸時延長,不宜于個人移動通信;單星成本太高,一旦發射失敗損失慘重;靜止軌道資源很緊張;這種衛星不能實現真正的全球覆蓋,在兩極有盲區。爲此,從20世紀90年代中期起,一批移動通信低軌道衛星陸續投入建造。

  低軌道移動通信衛星系統中的衛星都是小衛星,一般運行在高500至1500千米的軌道,可以克服靜止軌道衛星的種種不足,如衛星體積小、重量輕、造價低、制造周期短、可批量生産;衛星之間互爲備份、損失較小;地面終端設備簡單,造價低廉,便于攜帶;由于軌道高度低,所以可以消除使用靜止衛星工作時存在的電話傳輸延遲等問題;能進行全球無縫隙個人移動通信。

  之所以采用星座方式工作,是由于低軌道衛星覆蓋面積小,爲了實現全球覆蓋,連續通信,所以要采用由多顆小衛星組成的星座方式運行。它是在若幹軌道平面上布置多顆衛星,使用各種通信鏈路將各個軌道平面上的衛星聯結起來。整個星座形成一個大型平台,在地球表面形成蜂窩狀服務小區,服務區內用戶至少被一顆衛星覆蓋,用戶可以隨時接入系統。

  根据工作频段和服务内容的不同,低轨道移动通信卫星系统又可分为小低轨和大低轨两种。前者由廉价小卫星组成,工作频率在1吉赫兹以下,能提供低成本、低数据传输率的Email和双向寻呼等窄带数据通信业务,美国“轨道通信”卫星属于此类。后者由24颗以上的小卫星组成星座,工作频率在1至2吉赫兹,能提供话音和中高速率的数传以及全球个人通信业务,美国 “铱”卫星和“全球星”属于此类。它们均采用一箭多星方式发射。

  低轨道移动通信卫星系统在历经了20世纪的“没落”之后现已“强势回归”, 美国三大低轨移动通信卫星星座目前正在更新换代。其中的第二代“轨道通信”卫星星座用户数量比第一代最多可增至12倍,数据传输率更快,传输量更大,在海上船只的避碰、助航、搜寻、救助等各方面有着广泛的应用;第二代“铱”卫星——“铱星下一代”能在速度、带宽和灵活性方面提供新的增强能力,最高数据下载速率可达30兆比特/秒;第二代“全球星”寿命由第一代的7.5年延长至15年,提供更大的高峰需求呼叫容量,能为文件传输和视频应用提供更高的数据传输速率。

  星地聯合是未來發展方向

  地球靜止軌道移動通信衛星的發展趨勢是大天線、大功率,所以要發展大型通信衛星平台。另外,還要突破和掌握大型可展開天線技術、多波束形成技術等,通過創新性的技術進步和市場開拓模式來帶動市場發展。

  低軌道移動通信衛星的發展趨勢,是建立由數百顆到上千顆小衛星組成的星座,從而更好地爲用戶提供低成本的互聯網接入。近年,美國太空探索技術公司提出了發射4000顆小型衛星的方案,英國一網公司提出了發射900顆小型衛星的方案,韓國三星公司提出了發射4600顆小型衛星的方案。其目的都是向全球各地提供高速互聯網接入服務,其中包括最偏遠的地區。建設這種衛星互聯網遇到的最大困難仍然是成本問題,雖然低軌衛星的制造與發射費用正在逐年走低,但比起地面網絡來說依舊昂貴。此外,衛星網絡還有易受幹擾、終端體積較大等固有缺陷。因此,近年能否建成全球衛星互聯網還很難說。

  星地聯合是衛星移動通信的發展方向。衛星移動通信系統主要用于覆蓋相鄰地面蜂窩網之間的“縫隙”,以及地面蜂窩網不能覆蓋的區域。因此,衛星通信系統必須與地面蜂窩通信系統緊密結合。專家通過分析、研究,已提出了“天上一顆(或一組)衛星,地上一張網絡,天地融合”的思路,開發並投入使用的輔助地面組件就是一項天地融合的專利技術,可解決衛星信號在高樓林立的城市以及室內覆蓋性不佳的問題,很好地實現大區域無縫覆蓋。未來衛星移動通信取得商業成功的關鍵,就是實現室內外無縫覆蓋,終端可以自動地在輔助地面組件基站和衛星之間進行無縫切換。

  另外,固定與移動通信衛星業務之間的界限正逐漸模糊,海事和航空移動業務已成爲未來發展熱點。隨著智能手機、平板電腦等移動電子設備和社交網絡等互聯網應用的普及,利用衛星向乘客提供寬帶網絡接入的衛星航空和海事寬帶業務正悄然興起。