移動(dòng)衛(wèi)星也將連上寬帶 因特網(wǎng)將無(wú)所不在

美國(guó)“銥星下一代”衛(wèi)星

　　9月12日，我國(guó)成功發(fā)射通信技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星一號(hào)，主要用于開(kāi)展ka頻段寬帶通信技術(shù)試驗(yàn)。

　　而上月底，第三顆國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星-5成功由俄羅斯質(zhì)子-M火箭發(fā)射入軌，從而建成了新一代“國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星”星座。該星座將在今年年底成為世界首個(gè)由單一供應(yīng)商提供全球覆蓋高速移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)——“全球快訊”業(yè)務(wù)的系統(tǒng)，這一切甚至在最遙遠(yuǎn)最難以接入的地區(qū)都能實(shí)現(xiàn)，真正做到了“因特網(wǎng)無(wú)處不在”。

　　由于衛(wèi)星移動(dòng)通信具有不受地理障礙約束和用戶運(yùn)動(dòng)限制的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋、山區(qū)和高原等地區(qū)近乎無(wú)縫的覆蓋，能滿足各類用戶對(duì)移動(dòng)通信覆蓋性的需求，它已成為衛(wèi)星通信發(fā)展的主要潮流之一。目前，移動(dòng)通信衛(wèi)星有高軌道(地球靜止軌道)和低軌道兩種，它們各有所長(zhǎng)，并存發(fā)展，且都在不斷更新?lián)Q代，以提高性能和競(jìng)爭(zhēng)力。

　　高軌移動(dòng)通信衛(wèi)星已發(fā)展四代

　　最早問(wèn)世的移動(dòng)通信衛(wèi)星是靜止軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星，至今已發(fā)展了四代。

　　現(xiàn)在，可用于全球衛(wèi)星移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的靜止軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星只有“國(guó)際移動(dòng)通信衛(wèi)星”，其中包括第二代移動(dòng)通信衛(wèi)星——國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星-3、第三代移動(dòng)通信衛(wèi)星——國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星-4。國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)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(dòng)通信衛(wèi)星目前還沒(méi)有定論。

　　“國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星”是由國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星公司運(yùn)營(yíng)的全球移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)。它通過(guò)有限的帶寬頻率資源，為全世界提供了將近15萬(wàn)只通信終端的服務(wù)業(yè)務(wù)。它可提供傳統(tǒng)的移動(dòng)話音業(yè)務(wù)、低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、高速互聯(lián)網(wǎng)接入，以及全球海上遇險(xiǎn)與安全業(yè)務(wù)服務(wù)。

　　2005至2008年期間發(fā)射的4顆國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星-4是目前國(guó)際衛(wèi)星移動(dòng)通信的主力軍。不過(guò)，在新興航空和航海寬帶衛(wèi)星通信市場(chǎng)方興未艾背景下，國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星公司于2010年決定發(fā)展采用ka頻段的高容量衛(wèi)星——國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星-5，為高端客戶提供“全球快訊”業(yè)務(wù)，為政府和商業(yè)用戶提供全球首個(gè)高速移動(dòng)寬帶服務(wù)，為海上艦船、飛行航班提供全球移動(dòng)寬帶通信服務(wù)，客機(jī)內(nèi)乘客的飛行期間通信連接，傳送流動(dòng)高分辨率圖像、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)流。

　　國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星-5由波音公司研制，設(shè)計(jì)壽命15年，有效載荷功率11.2千瓦，現(xiàn)已發(fā)射了3顆。第1顆于2013年12月升空，覆蓋范圍是歐洲、中東、非洲以及亞洲地區(qū);第2顆于2015年2月升空，覆蓋范圍是美洲和大西洋地區(qū);第3顆覆蓋太平洋地區(qū)。該星座將在2015年年底成為世界首個(gè)由單一供應(yīng)商提供全球覆蓋高速移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)——“全球快訊”業(yè)務(wù)的系統(tǒng)。

　　由于技術(shù)原因，一般移動(dòng)通信衛(wèi)星都只能提供窄帶移動(dòng)通信業(yè)務(wù)，但國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星-5一反常態(tài)，提供寬帶移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。與國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星-4相比，國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星-5的帶寬和速率大增，能為新老客戶提供非常多的新機(jī)會(huì)來(lái)強(qiáng)化他們的網(wǎng)絡(luò)互連功能、部署大流量應(yīng)用以及設(shè)置高效的解決方案，這一切甚至在最遙遠(yuǎn)最難以接入的地區(qū)都能實(shí)現(xiàn)，促成了全球移動(dòng)寬帶，真正做到了“因特網(wǎng)無(wú)處不在”。不過(guò)，國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星-5的用戶終端是便攜式的，而不支持手持式。

　　低軌移動(dòng)通信衛(wèi)星群強(qiáng)勢(shì)回歸

　　地球靜止軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星也存在一些不足，例如，軌道高，路徑長(zhǎng)，因而鏈路損耗大，傳輸時(shí)延長(zhǎng)，不宜于個(gè)人移動(dòng)通信;單星成本太高，一旦發(fā)射失敗損失慘重;靜止軌道資源很緊張;這種衛(wèi)星不能實(shí)現(xiàn)真正的全球覆蓋，在兩極有盲區(qū)。為此，從20世紀(jì)90年代中期起，一批移動(dòng)通信低軌道衛(wèi)星陸續(xù)投入建造。

　　低軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi)星都是小衛(wèi)星，一般運(yùn)行在高500至1500千米的軌道，可以克服靜止軌道衛(wèi)星的種種不足，如衛(wèi)星體積小、重量輕、造價(jià)低、制造周期短、可批量生產(chǎn);衛(wèi)星之間互為備份、損失較小;地面終端設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，便于攜帶;由于軌道高度低，所以可以消除使用靜止衛(wèi)星工作時(shí)存在的電話傳輸延遲等問(wèn)題;能進(jìn)行全球無(wú)縫隙個(gè)人移動(dòng)通信。

　　之所以采用星座方式工作，是由于低軌道衛(wèi)星覆蓋面積小，為了實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，連續(xù)通信，所以要采用由多顆小衛(wèi)星組成的星座方式運(yùn)行。它是在若干軌道平面上布置多顆衛(wèi)星，使用各種通信鏈路將各個(gè)軌道平面上的衛(wèi)星聯(lián)結(jié)起來(lái)。整個(gè)星座形成一個(gè)大型平臺(tái)，在地球表面形成蜂窩狀服務(wù)小區(qū)，服務(wù)區(qū)內(nèi)用戶至少被一顆衛(wèi)星覆蓋，用戶可以隨時(shí)接入系統(tǒng)。

　　根據(jù)工作頻段和服務(wù)內(nèi)容的不同，低軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)又可分為小低軌和大低軌兩種。前者由廉價(jià)小衛(wèi)星組成，工作頻率在1吉赫茲以下，能提供低成本、低數(shù)據(jù)傳輸率的Email和雙向?qū)ず舻日瓗?shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，美國(guó)“軌道通信”衛(wèi)星屬于此類。后者由24顆以上的小衛(wèi)星組成星座，工作頻率在1至2吉赫茲，能提供話音和中高速率的數(shù)傳以及全球個(gè)人通信業(yè)務(wù)，美國(guó)“銥”衛(wèi)星和“全球星”屬于此類。它們均采用一箭多星方式發(fā)射。

　　低軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)在歷經(jīng)了20世紀(jì)的“沒(méi)落”之后現(xiàn)已“強(qiáng)勢(shì)回歸”， 美國(guó)三大低軌移動(dòng)通信衛(wèi)星星座目前正在更新?lián)Q代。其中的第二代“軌道通信”衛(wèi)星星座用戶數(shù)量比第一代最多可增至12倍，數(shù)據(jù)傳輸率更快，傳輸量更大，在海上船只的避碰、助航、搜尋、救助等各方面有著廣泛的應(yīng)用;第二代“銥”衛(wèi)星——“銥星下一代”能在速度、帶寬和靈活性方面提供新的增強(qiáng)能力，最高數(shù)據(jù)下載速率可達(dá)30兆比特/秒;第二代“全球星”壽命由第一代的7.5年延長(zhǎng)至15年，提供更大的高峰需求呼叫容量，能為文件傳輸和視頻應(yīng)用提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

　　星地聯(lián)合是未來(lái)發(fā)展方向

　　地球靜止軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星的發(fā)展趨勢(shì)是大天線、大功率，所以要發(fā)展大型通信衛(wèi)星平臺(tái)。另外，還要突破和掌握大型可展開(kāi)天線技術(shù)、多波束形成技術(shù)等，通過(guò)創(chuàng)新性的技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)開(kāi)拓模式來(lái)帶動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展。

　　低軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星的發(fā)展趨勢(shì)，是建立由數(shù)百顆到上千顆小衛(wèi)星組成的星座，從而更好地為用戶提供低成本的互聯(lián)網(wǎng)接入。近年，美國(guó)太空探索技術(shù)公司提出了發(fā)射4000顆小型衛(wèi)星的方案，英國(guó)一網(wǎng)公司提出了發(fā)射900顆小型衛(wèi)星的方案，韓國(guó)三星公司提出了發(fā)射4600顆小型衛(wèi)星的方案。其目的都是向全球各地提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，其中包括最偏遠(yuǎn)的地區(qū)。建設(shè)這種衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)遇到的最大困難仍然是成本問(wèn)題，雖然低軌衛(wèi)星的制造與發(fā)射費(fèi)用正在逐年走低，但比起地面網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)依舊昂貴。此外，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)還有易受干擾、終端體積較大等固有缺陷。因此，近年能否建成全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)還很難說(shuō)。

　　星地聯(lián)合是衛(wèi)星移動(dòng)通信的發(fā)展方向。衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)主要用于覆蓋相鄰地面蜂窩網(wǎng)之間的“縫隙”，以及地面蜂窩網(wǎng)不能覆蓋的區(qū)域。因此，衛(wèi)星通信系統(tǒng)必須與地面蜂窩通信系統(tǒng)緊密結(jié)合。專家通過(guò)分析、研究，已提出了“天上一顆(或一組)衛(wèi)星，地上一張網(wǎng)絡(luò)，天地融合”的思路，開(kāi)發(fā)并投入使用的輔助地面組件就是一項(xiàng)天地融合的專利技術(shù)，可解決衛(wèi)星信號(hào)在高樓林立的城市以及室內(nèi)覆蓋性不佳的問(wèn)題，很好地實(shí)現(xiàn)大區(qū)域無(wú)縫覆蓋。未來(lái)衛(wèi)星移動(dòng)通信取得商業(yè)成功的關(guān)鍵，就是實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外無(wú)縫覆蓋，終端可以自動(dòng)地在輔助地面組件基站和衛(wèi)星之間進(jìn)行無(wú)縫切換。

　　另外，固定與移動(dòng)通信衛(wèi)星業(yè)務(wù)之間的界限正逐漸模糊，海事和航空移動(dòng)業(yè)務(wù)已成為未來(lái)發(fā)展熱點(diǎn)。隨著智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)電子設(shè)備和社交網(wǎng)絡(luò)等互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，利用衛(wèi)星向乘客提供寬帶網(wǎng)絡(luò)接入的衛(wèi)星航空和海事寬帶業(yè)務(wù)正悄然興起。