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衛星通信的高通量時代來了

2017-04-14 10:03:33    來源: 光明日報

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實踐十三號衛星發射現場。本報記者 葉樂峰攝/光明圖片

    4月12日,實踐十三號衛星成功發射,這是我國衛星通信進入高通量時代的開端,實現了真正意義上自主通信衛星的寬帶應用。實踐十三號衛星有什么新特點?應用前景如何?記者采訪了相關專家。

    大容量:超過我國所有通信衛星容量總和

    隨著互聯網應用的普及、衛星通信帶寬需求不斷擴大,以及傳統C、Ku頻段軌位和頻率資源的日趨稀缺,衛星通信向Ka頻段寬帶方向發展成為一個必然趨勢。

    “Ka寬帶衛星擁有更多的頻段資源,系統容量得以大幅增加,是傳統通信衛星的數十倍。”實踐十三號衛星運控和試驗應用系統總師唐左向表示,實踐十三號衛星是我國首顆高通量通信衛星,首次應用Ka頻段多波束寬帶通信系統,通信總容量超過20Gbps,超過了之前我國研制的所有通信衛星容量的總和。

    實踐十三號衛星高通量的特點將有助于消除我國存在的“網絡鴻溝”。實踐十三號衛星工程總師劉方表示,我國幅員遼闊、地形復雜,在山區、沙漠、草原、海洋等地方,信息傳遞仍然存在盲區。“在這些地區鋪設地面或移動網絡,存在很多無法克服的障礙。而實踐十三號衛星不受地面條件限制,可以憑借其快捷組網、高速接入的特點以及低成本優勢,很好地解決這一問題。”劉方說。

    除了首次應用Ka頻段多波束寬帶通信系統,實踐十三號衛星還創造了多個“首次”:首次在我國高軌衛星上使用電推進完成壽命期內南北位保任務;首次在我國高軌衛星上搭載激光通信系統;首次將衛星技術試驗和示范應用相結合,衛星在完成在軌技術試驗驗證后,將命名為中星16號衛星,提供雙向寬帶通信示范化運營服務。

    值得一提的是衛星采用的電推進技術。專家表示,電推進比沖是常規化學推進劑的十倍以上,理論上可使衛星攜帶的推進劑減少90﹪,可大大減輕衛星的自重,意味著衛星可承載更多的載荷。

    天地一體化:實現無縫“動中通”

    生活中我們常常遇到這樣的情況:飛機機艙內無法上網,高鐵列車上手機信號時斷時續,游輪駛離港口后變成“信息孤島”。

    “以上問題是由于地面移動網絡無法實現全面覆蓋,即使能覆蓋,但跨越不同區域導致切換過于頻繁,難以為高速交通工具提供服務。”劉方說,而實踐十三號衛星采用天地一體化設計理念,其中一項重要業務就是提供高速“動中通”(指車輛、輪船、飛機等移動載體在運動過程中的衛星通信保障),通過多波束無縫切換配合機載、車載或船載終端的自動跟蹤捕獲功能,可以為航空、航運、鐵路等各類交通工具上的乘客徹底改善上網體驗。

    實踐十三號還可以發揮“應急通信”關鍵作用。據悉,我國有超過6000萬人參與徒步、登山、越野、騎行等戶外項目,每月有近千起迷路或失聯事件發生。更重要的是,當發生地震、水災、海嘯等突發事件時,一旦地面固定基站和移動通信業務發生損毀或癱瘓,就無法與外界取得聯系,不能及時、快速、準確地傳遞災情信息,導致不可挽回的損失。

    “實踐十三號衛星由于采用了頻率更高的Ka頻段通信載荷,有效縮小了用戶終端天線尺寸,非常便于攜帶。”唐左向介紹,游客或受災民眾配備了這種用戶終端后,可以隨時與衛星建立語音、數據和視頻的傳輸,把途中或災區的情況第一時間傳遞出去,將損失降至最小。

    加快步伐:實踐十八號將于今年6月完成發射

    據介紹,我國已形成固定通信廣播、移動通信、數據中繼等衛星通信技術服務體系,在軌民(商)通信衛星16顆,轉發器總數量達273個,基本形成了全球化的衛星通信服務能力。在國際上,中國衛星通信集團公司在全球衛星固定服務運營商中的綜合排名躍升到了第六位,市場影響力大幅提升。

    “經過40多年的發展,我國通信衛星的研制與應用取得了較大的成就,但與美歐等強國相比,在衛星技術水平、產業規模等方面還有較大差距。”國防科工局系統工程司副司長趙堅坦言,國內民商通信衛星多為傳統的C、Ku頻段轉發器,容量有限;通信衛星平臺整星功率及有效載荷功率與國際先進水平差距明顯;在寬帶多媒體通信衛星、移動多媒體廣播等新領域的應用尚屬空白等,“我們后續要進一步推動我國通信衛星技術及產業的發展”。

    實踐十三號衛星是東方紅三號B平臺全配置首發星,該平臺是我國研制的最新一代中等容量通信衛星平臺,可推廣應用到其他平臺,有效促進了國內衛星平臺能力的提升。“為進一步提升我國通信衛星技術水平和國際競爭力,2015年國防科工局聯合財政部批復了新一代大容量通信衛星公用平臺——東方紅五號平臺的攻關立項。”趙堅透露,該平臺是我國第五代通信衛星平臺,設計壽命16年,主要性能指標超過目前現役的國際主流衛星平臺。首顆基于該平臺的試驗衛星實踐十八號也將于今年6月完成發射。

    此外還要推進國家民用空間基礎設施的建設。趙堅表示,按照《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015—2025年)》,至“十四五”,我國將新增建設22顆通信廣播衛星,其中全新研制的通信衛星有5顆。

    天地一體化信息網絡重大科技工程也正在啟動。該工程通過天基骨干節點、天基接入節點及地面骨干節點構成覆蓋全球的天地一體化網絡,2030年前實現全面服務。“工程完成建設后,將大幅提升我國衛星通信服務能力,并推動我國電信服務網絡向全球服務的轉型升級。”趙堅說。

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