卫星通信的高通量时代来了

2017年04月13日 17:00:07 来源: 光明日报
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实践十三号卫星发射现场。本报记者 叶乐峰摄/光明图片

    4月12日,实践十三号卫星成功发射,这是我国卫星通信进入高通量时代的开端,实现了真正意义上自主通信卫星的宽带应用。实践十三号卫星有什么新特点?应用前景如何?记者采访了相关专家。

    大容量:超过我国所有通信卫星容量总和

    随着互联网应用的普及、卫星通信带宽需求不断扩大,以及传统C、Ku频段轨位和频率资源的日趋稀缺,卫星通信向Ka频段宽带方向发展成为一个必然趋势。

    “Ka宽带卫星拥有更多的频段资源,系统容量得以大幅增加,是传统通信卫星的数十倍。”实践十三号卫星运控和试验应用系统总师唐左向表示,实践十三号卫星是我国首颗高通量通信卫星,首次应用Ka频段多波束宽带通信系统,通信总容量超过20Gbps,超过了之前我国研制的所有通信卫星容量的总和。

    实践十三号卫星高通量的特点将有助于消除我国存在的“网络鸿沟”。实践十三号卫星工程总师刘方表示,我国幅员辽阔、地形复杂,在山区、沙漠、草原、海洋等地方,信息传递仍然存在盲区。“在这些地区铺设地面或移动网络,存在很多无法克服的障碍。而实践十三号卫星不受地面条件限制,可以凭借其快捷组网、高速接入的特点以及低成本优势,很好地解决这一问题。”刘方说。

    除了首次应用Ka频段多波束宽带通信系统,实践十三号卫星还创造了多个“首次”:首次在我国高轨卫星上使用电推进完成寿命期内南北位保任务;首次在我国高轨卫星上搭载激光通信系统;首次将卫星技术试验和示范应用相结合,卫星在完成在轨技术试验验证后,将命名为中星16号卫星,提供双向宽带通信示范化运营服务。

    值得一提的是卫星采用的电推进技术。专家表示,电推进比冲是常规化学推进剂的十倍以上,理论上可使卫星携带的推进剂减少90﹪,可大大减轻卫星的自重,意味着卫星可承载更多的载荷。

    天地一体化:实现无缝“动中通”

    生活中我们常常遇到这样的情况:飞机机舱内无法上网,高铁列车上手机信号时断时续,游轮驶离港口后变成“信息孤岛”。

    “以上问题是由于地面移动网络无法实现全面覆盖,即使能覆盖,但跨越不同区域导致切换过于频繁,难以为高速交通工具提供服务。”刘方说,而实践十三号卫星采用天地一体化设计理念,其中一项重要业务就是提供高速“动中通”(指车辆、轮船、飞机等移动载体在运动过程中的卫星通信保障),通过多波束无缝切换配合机载、车载或船载终端的自动跟踪捕获功能,可以为航空、航运、铁路等各类交通工具上的乘客彻底改善上网体验。

    实践十三号还可以发挥“应急通信”关键作用。据悉,我国有超过6000万人参与徒步、登山、越野、骑行等户外项目,每月有近千起迷路或失联事件发生。更重要的是,当发生地震、水灾、海啸等突发事件时,一旦地面固定基站和移动通信业务发生损毁或瘫痪,就无法与外界取得联系,不能及时、快速、准确地传递灾情信息,导致不可挽回的损失。

    “实践十三号卫星由于采用了频率更高的Ka频段通信载荷,有效缩小了用户终端天线尺寸,非常便于携带。”唐左向介绍,游客或受灾民众配备了这种用户终端后,可以随时与卫星建立语音、数据和视频的传输,把途中或灾区的情况第一时间传递出去,将损失降至最小。

    加快步伐:实践十八号将于今年6月完成发射

    据介绍,我国已形成固定通信广播、移动通信、数据中继等卫星通信技术服务体系,在轨民(商)通信卫星16颗,转发器总数量达273个,基本形成了全球化的卫星通信服务能力。在国际上,中国卫星通信集团公司在全球卫星固定服务运营商中的综合排名跃升到了第六位,市场影响力大幅提升。

    “经过40多年的发展,我国通信卫星的研制与应用取得了较大的成就,但与美欧等强国相比,在卫星技术水平、产业规模等方面还有较大差距。”国防科工局系统工程司副司长赵坚坦言,国内民商通信卫星多为传统的C、Ku频段转发器,容量有限;通信卫星平台整星功率及有效载荷功率与国际先进水平差距明显;在宽带多媒体通信卫星、移动多媒体广播等新领域的应用尚属空白等,“我们后续要进一步推动我国通信卫星技术及产业的发展”。

    实践十三号卫星是东方红三号B平台全配置首发星,该平台是我国研制的最新一代中等容量通信卫星平台,可推广应用到其他平台,有效促进了国内卫星平台能力的提升。“为进一步提升我国通信卫星技术水平和国际竞争力,2015年国防科工局联合财政部批复了新一代大容量通信卫星公用平台——东方红五号平台的攻关立项。”赵坚透露,该平台是我国第五代通信卫星平台,设计寿命16年,主要性能指标超过目前现役的国际主流卫星平台。首颗基于该平台的试验卫星实践十八号也将于今年6月完成发射。

    此外还要推进国家民用空间基础设施的建设。赵坚表示,按照《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015—2025年)》,至“十四五”,我国将新增建设22颗通信广播卫星,其中全新研制的通信卫星有5颗。

    天地一体化信息网络重大科技工程也正在启动。该工程通过天基骨干节点、天基接入节点及地面骨干节点构成覆盖全球的天地一体化网络,2030年前实现全面服务。“工程完成建设后,将大幅提升我国卫星通信服务能力,并推动我国电信服务网络向全球服务的转型升级。”赵坚说。(记者 叶乐峰)

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