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據(jù)悉,該衛(wèi)星采用了Ka頻段、激光通信和電推進等一系列新技術,通信總?cè)萘砍^20Gps,從而超過了我國此前研制的所有通信衛(wèi)星容量的總和,這標志我國衛(wèi)星通信進入高通量時代,實現(xiàn)了真正意義上的自主通信衛(wèi)星寬帶應用,填補了我國在該領域的空白。 一、衛(wèi)星通信的現(xiàn)狀 衛(wèi)星通信可使用的頻段很多,如L、C、Ku、Ka頻段等,不同的頻段有不同的特點。 頻率越低,電波受雨層影響的衰減越小,繞射能力越強,對終端天線的方向性要求也低,適合用于移動通信,但其缺點是帶寬小。 而通信中采用的頻率越高,其帶寬就越寬,傳輸容量越大,但技術越復雜。 傳統(tǒng)的衛(wèi)星通訊基于C波段和Ku波段,受頻率,天線尺寸,設備價格的限制,用戶群體基本限制在政府和企業(yè)客戶。而且價格,則是非常的昂貴。 例如,傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星,容量2Gbps,造價如下:發(fā)射成本0.6-1億美元,衛(wèi)星成本1-2億美元,地面成本0.3-0.6億美元,按一般衛(wèi)星壽命15年計,可以核算出成本價位 2.5-4.5萬美元/年/M。 按照現(xiàn)在光纖寬帶的成本,一條10M光纖寬帶的每年的費用不過數(shù)百元;而如果想租用一條衛(wèi)星寬帶使用,即使就是1M的寬帶,每年的成本價都要幾十萬人民幣!這么貴的寬帶,土豪也用不起啊! 高昂的衛(wèi)星通信建設成本,使得衛(wèi)星一直停留在骨干、重要通信領域,離普通人的通信需求則十萬八千里。目前主要在應急通信、村通工程、移動超級基站中應用,另外在石油、勘探、邊防、海島等也有部分應用。 因此,容量更大、成本更低的衛(wèi)星通信技術需求就日益迫在眉睫了。 二、高通量通信衛(wèi)星是個什么鬼? 簡單地講,高通量通信衛(wèi)星就是在使用相同頻率資源的條件下通信容量比常規(guī)通信衛(wèi)星高數(shù)倍甚至數(shù)十倍的通信衛(wèi)星。主要特點是采用了頻率復用、多點波束等先進技術, 使得衛(wèi)星容量成倍增加,如下圖所示:
隨著高通量衛(wèi)星技術發(fā)展,同時Ka衛(wèi)星頻率廣泛使用(Ka衛(wèi)星頻率資源是Ku衛(wèi)星頻率資源的5倍以上),較窄的波束帶來了比之前高的多的頻率復用,頻寬成本大幅降低,較高的信號強度也顯著降低了對天線尺寸的要求,從此讓衛(wèi)星寬帶在個人市場具備了和光纖寬帶競爭的能力。 因此,近年來不少國家都在爭相研發(fā)Ka頻段通信衛(wèi)星,正是看中了其頻帶寬、容量大、資源多、覆蓋廣、成本低、增益大、終端小等優(yōu)點。 例如,Ka頻段工作范圍為26.5~40 GHZ,遠超C頻段(3.95~8.2 GHZ)和Ku頻段(12.4~18.0 GHZ),因此Ka可以利用的頻帶更寬,更能適應高清視頻等應用的傳輸需要。 另外,由于頻率高,所以Ka頻段通信衛(wèi)星天線增益可以很大,從而使其用戶終端天線能夠做得更小更輕,這就有利于衛(wèi)星通信用戶靈活移動和使用。 三、全球高通量衛(wèi)星發(fā)展的現(xiàn)狀 根據(jù)歐洲咨詢公司統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,截止到目前,全球有20家固定衛(wèi)星業(yè)務運營商投資于高通量衛(wèi)星,其中,已經(jīng)運營的有11家,另外9家在今后4年時間里陸續(xù)發(fā)射其首顆高通量衛(wèi)星。
可以預見,在若干年內(nèi),高通量衛(wèi)星服務將有望實現(xiàn)全球覆蓋,歐美發(fā)達國家已有成熟的商用模式和較大規(guī)模的衛(wèi)星通信用戶。例如,美國的休斯公司和衛(wèi)訊公司均已分別發(fā)展了百萬戶以上的衛(wèi)星寬帶用戶,而歐洲通信衛(wèi)星公司、SES公司等也分別擁有數(shù)萬戶以上的衛(wèi)星寬帶用戶。 而作為行業(yè)領先的美國衛(wèi)訊公司已經(jīng)將最新的Ka HTS衛(wèi)星容量做到140Gbps,相當于傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星的近百倍,衛(wèi)星帶寬成本大幅下降。衛(wèi)星商用寬帶價格已可以降低至80-100美元每月,在偏遠山區(qū)等特殊場景,較傳統(tǒng)光纖覆蓋已頗具競爭力。 近期,美國衛(wèi)訊更是宣布未來將Ka衛(wèi)星容量進一步拓展到1Tbps,屆時寬帶衛(wèi)星成本將和地面網(wǎng)絡成本可比擬,必將大大促進寬帶衛(wèi)星應用發(fā)展。 四、高通量衛(wèi)星在中國的應用前景 1、助力解決偏遠地區(qū)寬帶覆蓋 近年來,我國寬帶通信整體進步較快,但是城鄉(xiāng)寬帶普及率差距仍在繼續(xù)擴大。由于農(nóng)村地區(qū)人口分散、環(huán)境惡劣等原因,所以普遍存在著光纜設施建設投人大、維護成本高、效益產(chǎn)出少等難題。 如在貴州、云南等地偏遠山區(qū),常常存在住戶只有10多家的小山村,如實現(xiàn)光纖寬帶覆蓋,常常要在山區(qū)架設長達數(shù)十公里的光纜,成本投入巨大。 而據(jù)統(tǒng)計,截止到目前,我國邊遠地區(qū)的貧困人口仍有8200萬,還有3萬個行政村、1.8億戶沒有通寬帶。 據(jù)悉,近年來國家每年用于行政村地面寬帶建設的投入預計為40億元。這個數(shù)字差不多就是一顆容量100Gbit/s以上、可服務100萬家庭用戶的高通量衛(wèi)星建設成本。這說明高通量衛(wèi)星在解決偏遠地區(qū)寬帶覆蓋上,具有非常廣闊的前景。 2、衛(wèi)星基站中繼商用需求巨大 截至2017年6月,我國移動基站數(shù)累計達到592萬個,同比增長14.2%。其中 4G 基站快速部署,較上年末新增36萬個,累計達到299萬個,占移動基站的比重達50.5%,實現(xiàn)城區(qū)、縣城深度覆蓋,鄉(xiāng)鎮(zhèn)和重點行政村、高鐵、地鐵、景區(qū)等重點場所基本覆蓋。
以每個基站中繼需要20Mbit/S帶寬來保守估計,全國1000個4G基站就需要20Gbit/s的高通量衛(wèi)星帶寬需求。可以預見,隨著4G基站覆蓋率的日益提升,借助高通量衛(wèi)星實現(xiàn)邊遠地區(qū)的基站中繼將是移動運營商的必然需求。 3、機載、高鐵、船舶衛(wèi)星移動通信需求也不容小視 截止到目前,我國民用飛機數(shù)量為3381架,5.38億人次。假定每架飛機飛行時間為4h每日,需要30Mbit/s下載帶寬,那么屆時高通量衛(wèi)星帶寬總需求為17Gbit/s. 截止到目前,我國擁有高鐵動車1700輛。假定每動車需要50Mbit/S的下載帶寬,同時運行數(shù)為1/6,那么,屆時需要14Gbit/S的高通量衛(wèi)星帶寬。 與民航、高鐵市場相比。船舶航運市場相對分散,包括海上工程船、政府公務船、科考船、航運船、客輪與郵輪、游艇等七大類型。其中,以航運占比最大。目前,我國沿海航運船舶11024艘,遠洋2457艘。沿??梢酝ㄟ^地面移動網(wǎng)絡實現(xiàn)通信,遠洋必須借助衛(wèi)星網(wǎng)絡。假定每艘船需要5Mbit/S,單單是遠洋船,就需要12Gbit/S的高通量衛(wèi)星帶寬。 五、全民普及衛(wèi)星上網(wǎng)不是夢 按照2015年國務院批準的《國家民用空間基礎設施中長期發(fā)展規(guī)劃(2015-2025年)》安排,至“十四五”,我國將新增建設22顆通信廣播衛(wèi)星,其中全新研制的通信衛(wèi)星有5顆,包括L移動多媒體廣播衛(wèi)星、大容量寬帶通信衛(wèi)星、超大容量寬帶通信衛(wèi)星、高承載比寬帶通信衛(wèi)星、全球移動通信星座科研星等。 伴隨著我國高通量衛(wèi)星技術的逐步發(fā)展,覆蓋將越來越完善,容量也越來越大,將大大提高衛(wèi)星通信技術在邊遠地區(qū)地面寬帶、民用航空、高鐵、船舶覆蓋等領域競爭力,全民普及衛(wèi)星上網(wǎng)已不是夢。 本文作者:木衫子 |
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