崔熠
【摘 要】我国第一颗国产高通量宽带卫星发射成功,Ka高通量宽带卫星网络在国内已经正式运行,本文就国内高通量卫星宽带业务做相应探讨.
【期刊名称】《电信工程技术与标准化》
【年(卷),期】2018(031)011
【总页数】6页(P11-16)
【关键词】Ka;高通量;服务应用
【作 者】崔熠
【作者单位】中国卫通集团股份有限公司,北京 100094
【正文语种】中 文
【中图分类】TN927
1 引言
随着互联网技术的进步，各种互联网应用日新月异，极大地促进了互联网及其相关产业的发展，使人们的日常生活日益便利。不可否认的是，这一切主要归功于地面网络的发展。然而，在很多特殊场景下，地面网络设施很难建设，人们无法接入互联网。各国为弥补这一差距投入巨资发展相关产业，宽带卫星通信技术作为解决“信息孤岛”的关键技术手段正在受到各方的密切关注，卫星通信产业焕发了新的活力。 目前，业内通过卫星接入互联网的主流方式为Ka频段高通量高轨位卫星。Ka宽带卫星有可媲美光纤的带宽，同时相较于传统卫星， Ka宽带卫星有更高的容量。因此，卫星宽带服务的性能和价格都有很大提升，作为地面网络的补充，将有助于解决“数字鸿沟”问题。
2 Ka高通量宽带卫星
2.1 高通量宽带卫星
中国卫通于今年四月份发射国内第一颗自主研发的民用高通量Ka卫星，卫星有效载荷配置26个用户波束和相应3个馈电波束，覆盖范围主要包括华东、华中、华南地区，以及西南、西北、华北和东北部分地区。
高通量宽带卫星网络由地球同步轨道Ka卫星、地面信关站、运营中心和远端小站组成。在Ka宽带卫星网络中，Ka频段卫星转发器采用类似地面网络的蜂窝多点波束，因此可以有较高的等效全向辐射功率（EIRP），在相同尺寸的天线下能获得更高的功率，所以Ka频段的接收天线可以做的更小，便于小型化增强便携性。同时在采用点波束的情况下，可以通过空间隔离的方法进行频率复用，带宽成倍增加，Ka单位带宽的成本得到明显降低。
2.2 高通量宽带卫星的优势
由于Ka频段资源丰富，采用点波束设计和频率复用技术，使得Ka高通量宽带卫星的容量成倍提升，单位带宽成本大幅降低。用户只需购买终端就可实现高速的宽带互联网接入，满足自身语音、视频等传输需求，同时网络设计也满足集团用户组网的需求。相较于传统的VSAT网络，Ka高通量宽带卫星网络的网络规模更大，网管能够支撑百万级终端的管理。
3 服务应用
3.1 固定站宽带互联网接入
受地理条件的限制，我国部分地区（如西部、山区等）的宽带接入能力远远落后于其它地区，很多行政村无法实现光纤到户，如何消除数字鸿沟已经是信息化时代政府要解决的问题之一。同时，在景区、石油、采矿、基建等领域也存在同样的需求。由宽带卫星实现互联网接入的解决方式势在必行。利用高通量宽带卫星网络接入示意如图1所示。
3.1.1 个人、家庭宽带接入
系统主要由宽带卫星网络、用户设备组成。互联网接入的应用场景主要包括个人、家庭宽带接入和Wi-Fi热区覆盖。
家庭用户通过使用无线路由器，可以扩展宽带卫星网络，接入各种类型的终端，可以实现互联网接入、视频点播、IP电话等应用，满足偏远山区个人、家庭用户的网络接入需求。单台卫星终端可以提供下行12～40 Mbit/s和上行2～4 Mbit/s的网络带宽，同时可以计费到个人用户并以流量的方式结算，用户可以方便的在网上营业厅进行业务开通和充值缴费。同时可以选配一锅多星，实现兼收相邻Ku频段直播星中星9号（92.2°）和中星9A（101.4°）卫星广播电视，能够解决人们日益增长的大屏、小屏等多媒体应用需求。
图1 互联网接入服务示意图
3.1.2 Wi-Fi热区覆盖
用户通过使用Wi-Fi+地面扩展（网线、桥接、CPE）方式布网，以Wi-Fi桥接的方式进行一片区域的网络覆盖，可对上百人的体提供语音电话及互联网接入服务。这种应用场景广泛应用于行政村、基建工地、采矿现场等宽带网覆盖。单台卫星终端可以提供下行60～150 Mbit/s和上行8 Mbit/s的网络带宽，区域用户拥有个人账号，以流量的方式结算费用。对于供电条件差的地方，可以选配太阳能供电，利用太阳能可为草原、牧区、沙漠的用户提供可供搬移的网络接入。
3.2 移动体通信
移动提通信包括机载、船载、高铁等。在于市场潜力巨大，而且受到来自地面网络的挑战较小，移动性应用将成为未来卫星通信业务的主要部分。
对于飞机、船舶、高铁等地面网络无法企及的移动交通工具，基于Ka宽带卫星的机载通信与传统卫星相比具有较大的优势。因为飞机在万米高空不会受到雨雪因素的影响，无需考
虑Ka波段降雨衰大的缺点，只有Ka卫星具有足够的宽带接入资源能够满足用户网络接入的应用需求。近两年，中国的海洋权益维护工作一直是新闻热点，在开发利用海洋资源的同时，需要有效的通信手段作为支持。而在茫茫的大海上，卫星将是唯一的远程通信手段。在考虑到经济型可有效性的基础上，Ka宽带卫星具有无可比拟的优势。一方面能够为海监、渔政等提供通信链路，及时回传现场视频、气象、资源等数据信息；另一方面也能为渔民在海上提供网络接入，满足渔民日常生产、通信和娱乐需求。
高通量卫星可为客运船、集装箱船、散货船、公务船、轮渡、游艇、渔船等在中国近海海域航行的船舶提供高速的互联网接入服务。可为船舶提供互联网、视频、语音等多种应用服务。船载端站的接入速率可高达100 Mbit/s。高通量宽带卫星同时也可以为飞机提供网络接入服务，单一端站的网络接入速率同样能达到100 Mbit/s。移动体网络接入示意示意图如图2所示。
图2 移动体通信解决方案
3.3 移动通信中继
移动通信中继包括无线网络覆盖补充和应急车等应用场景。通过高通量宽带卫星可以将蜂窝网络扩展覆盖到极为偏远的地区，拥有低成本、快速部署的优点。系统基于微蜂窝技术，通过进行语音和数据压缩、TCP加速等技术手段适配卫星信道进行高效的数据传输。移动通信中继的网络接入如图3所示。
系统整体设计十分适用于偏远地区使用，设备简单，安装成本低；全室外设备，设备维护成本低；设备功耗低，全站平均60 W；覆盖范围广，小区覆盖达3 km。实际测试使用效果显著，手机互相拨打VoLTE电话语音清晰，MOS值达到与传统应急车同等数值。
