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我國發射超級衛星,全民普及衛星上網?

我國發射超級衛星,全民普及衛星上網?

近期,一段新聞再次引發人們的關注。在西昌衛星發射中心採用長征三號乙運載火箭成功發射實踐十三號衛星,衛星完成在軌試驗后被命名為中星16號。這顆超級衛星,是首顆高通量通信衛星,真正意義上實現了自主通信衛星的寬頻應用。

據悉,該衛星採用了Ka頻段、激光通信和電推進等一系列新技術,通信總容量超過20Gps,從而超過了此前研製的所有通信衛星容量的總和,這標誌衛星通信進入高通量時代,實現了真正意義上的自主通信衛星寬頻應用,填補了在該領域的空白。

一、衛星通信的現狀

衛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,適合用於移動通信,但其缺點是帶寬小。

而通信中採用的頻率越高,其帶寬就越寬,傳輸容量越大,但技術越複雜。

傳統的衛星通訊基於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客戶。而且價格,則是非常的昂貴。

例如,傳統Ku衛星,容量2Gbps,造價如下:發射成本0.6-1億美元,衛星成本1-2億美元,地面成本0.3-0.6億美元,按一般衛星壽命15年計,可以核算出成本價位 2.5-4.5萬美元/年/M。

按照現在光纖寬頻的成本,一條10M光纖寬頻的每年的費用不過數百元;而如果想租用一條衛星寬頻使用,即使就是1M的寬頻,每年的成本價都要幾十萬人民幣!這麼貴的寬頻,土豪也用不起啊!

高昂的衛星通信建設成本,使得衛星一直停留在骨幹、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、成本更低的衛星通信技術需求就日益迫在眉睫了。

二、高通量通信衛星是個什麼鬼?

簡單地講,高通量通信衛星就是在使用相同頻率資源的條件下通信容量比常規通信衛星高數倍甚至數十倍的通信衛星。主要特點是採用了頻率復用、多點波束等先進技術, 使得衛星容量成倍增加,如下圖所示:

隨著高通量衛星技術發展,同時Ka衛星頻率廣泛使用(Ka衛星頻率資源是Ku衛星頻率資源的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,從此讓衛星寬頻在個人市場具備了和光纖寬頻競爭的能力。

因此,近年來不少國家都在爭相研發Ka頻段通信衛星,正是看中了其頻帶寬、容量大、資源多、覆蓋廣、成本低、增益大、終端小等優點。

例如,Ka頻段工作範圍為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,由於頻率高,所以Ka頻段通信衛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,這就有利於衛星通信用戶靈活移動和使用。

三、全球高通量衛星發展的現狀

根據歐洲諮詢公司統計數據表明,截止到目前,全球有20家固定衛星業務運營商投資於高通量衛星,其中,已經運營的有11家,另外9家在今後4年時間裡陸續發射其首顆高通量衛星。

可以預見,在若干年內,高通量衛星服務將有望實現全球覆蓋,歐美髮達國家已有成熟的商用模式和較大規模的衛星通信用戶。例如,美國的休斯公司和衛訊公司均已分別發展了百萬戶以上的衛星寬頻用戶,而歐洲通信衛星公司、SES公司等也分別擁有數萬戶以上的衛星寬頻用戶。

而作為行業領先的美國衛訊公司已經將最新的Ka HTS衛星容量做到140Gbps,相當於傳統Ku衛星的近百倍,衛星帶寬成本大幅下降。衛星商用寬頻價格已可以降低至80-100美元每月,在偏遠山區等特殊場景,較傳統光纖覆蓋已頗具競爭力。

近期,美國衛訊更是宣布未來將Ka衛星容量進一步拓展到1Tbps,屆時寬頻衛星成本將和地面網路成本可比擬,必將大大促進寬頻衛星應用發展。

四、高通量衛星在的應用前景

1、助力解決偏遠地區寬頻覆蓋

近年來,寬頻通信整體進步較快,但是城鄉寬頻普及率差距仍在繼續擴大。由於農村地區人口分散、環境惡劣等原因,所以普遍存在著光纜設施建設投人大、維護成本高、效益產出少等難題。

如在貴州、雲南等地偏遠山區,常常存在住戶只有10多家的小山村,如實現光纖寬頻覆蓋,常常要在山區架設長達數十公里的光纜,成本投入巨大。

而據統計,截止到目前,邊遠地區的貧困人口仍有8200萬,還有3萬個行政村、1.8億戶沒有通寬頻。

據悉,近年來國家每年用於行政村地面寬頻建設的投入預計為40億元。這個數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星建設成本。這說明高通量衛星在解決偏遠地區寬頻覆蓋上,具有非常廣闊的前景。

2、衛星基站中繼商用需求巨大

截至2017年6月,移動基站數累計達到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%,實現城區、縣城深度覆蓋,鄉鎮和重點行政村、高鐵、捷運、景區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的高通量衛星帶寬需求。可以預見,隨著4G基站覆蓋率的日益提升,藉助高通量衛星實現邊遠地區的基站中繼將是移動運營商的必然需求。

3、機載、高鐵、船舶衛星移動通信需求也不容小視

截止到目前,民用飛機數量為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,那麼屆時高通量衛星帶寬總需求為17Gbit/s.

截止到目前,擁有高鐵動車1700輛。假定每動車需要50Mbit/S的下載帶寬,同時運行數為1/6,那麼,屆時需要14Gbit/S的高通量衛星帶寬。

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、遊艇等七大類型。其中,以航運佔比最大。目前,沿海航運船舶11024艘,遠洋2457艘。沿海可以通過地面移動網路實現通信,遠洋必須藉助衛星網路。假定每艘船需要5Mbit/S,單單是遠洋船,就需要12Gbit/S的高通量衛星帶寬。

五、全民普及衛星上網不是夢

按照2015年國務院批准的《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015-2025年)》安排,至「十四五」,將新增建設22顆通信廣播衛星,其中全新研製的通信衛星有5顆,包括L移動多媒體廣播衛星、大容量寬頻通信衛星、超大容量寬頻通信衛星、高承載比寬頻通信衛星、全球移動通信星座科研星等。

伴隨著高通量衛星技術的逐步發展,覆蓋將越來越完善,容量也越來越大,將大大提高衛星通信技術在邊遠地區地面寬頻、民用航空、高鐵、船舶覆蓋等領域競爭力,全民普及衛星上網已不是夢。

本文作者:木衫子

網優雇傭軍投稿郵箱:wywd11@126.com

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