今日国外宽带通信卫星

□□目前，全球的互联网主要是通过光缆和有线电缆来传输，在那些地面光缆无法覆盖的农村和偏远地区，还无法使用互联网服务，这给宽带卫星通信留下了一个巨大的市场，宽带卫星通信将是一个十分具有前景的产业。著名的市场调查机构——北方天空研究所（NSR）预测全球卫星宽带互联网接入业务收入在2017年将达到39亿美元。美欧等一些国家的通信运营商就瞄准了这一商机，正在着手部署新一代宽带卫星通信系统。其中包括美国卫讯公司、休斯网络系统公司、欧洲通信卫星公司、SES公司以及新成立的O3b网络公司，除此之外，全球著名的卫星移动通信提供商——国际移动卫星公司也在2010年签订了第5代“国际移动卫星”的合同，开始着手提供卫星宽带服务。特别值得注意的是，这些公司计划发射的卫星都将采用Ka频段进行通信。

1 美国的宽带卫星计划

卫讯公司的卫讯-1卫星

2008年1月，美国卫讯公司宣布已经与劳拉公司签署协议，建造一颗提供宽带服务的高容量全Ka频段通信卫星——卫讯-1（ViaSat-1）卫星。该项目合作伙伴包括美国劳拉公司、加拿大电信卫星公司、欧洲通信卫星公司等多家世界著名的卫星宽带通信企业。卫讯-1卫星计划于2011年7月发射，发射质量预计为6200kg左右，定点于115°（W）赤道上空，为北美地区提供最高速度的宽带卫星通信业务。利用卫讯公司具有专利权的“冲浪波束”（SurfBeam）地面网络技术对卫讯-1和地面系统进行优化，可以使卫星的容量提高10倍以上，即卫星的总容量将达到100Gbit/s以上，从而将超过目前北美地区所有在轨卫星上C、Ku和Ka频段的容量之和。

卫讯公司的服务一旦进入市场，则能够提供比目前ADSL和有线电缆速率更快的服务，而且其价格和目前的卫星宽带服务价格基本持平。

2009年4月8日，美国联邦通信委员会（FCC）宣布正式启动政府投资总额达72亿美元的国家宽带计划。此后，该机构用8个月的时间公开征求各方有关推进国家宽带计划的建议，并于2010年2月17日前向美国国会提交了详尽的计划实施细节。该项宽带计划旨在将高速互联网接入服务普及到美国的每个角落。美国希望通过这一计划，使全民尤其是宽带业务落后地区的民众都能享受到高速的互联网服务。

美国联邦通信委员会向包括消费者、行业、企业、非营利机构、联邦机构、州政府和市级政府等在内的利益相关方征求意见，并在2010年2月17日前把成果反馈给了美国国会。该计划主要的关注点包括宽带提供情况、市场需求、服务质量、价格、存在的问题、威胁以及脆弱性等。此外，该计划还评估了如何利用宽带促进市民在政府工作中的参与度，增强公共安全、家庭安全，加快地区发展，改善医疗服务，减少对能源的依赖性，增加能效，改善教育等。作为计划的一部分，为了对目前宽带还无法到达的地区予以特别关注，美国联邦通信委员会也彻底清查了现有宽带的实际部署情况。

2009年9月份，卫讯公司联合回声星公司，根据美国的宽带刺激计划，以卫星宽带《美国复苏与再投资法案》（ARRA）应用有限责任公司的名义向美国政府申请了4.83亿美元的资金，准备再制造一颗全Ka频段的宽带通信卫星。

2009年10月1日，卫讯公司斥资5.68亿美元收购了美国狂蓝公司并完成了资源重组，预计在2014年该公司的用户将达到150万。在此之前，狂蓝公司联合回声星公司成立了回声蓝农村宽带有限公司（EchoBlue Rural Broadband LLC），并向美国政府的宽带刺激计划申请了5.3亿美元，用于制造一颗能覆盖美国48个州的宽带卫星。在狂蓝公司被收购后，狂蓝在回声蓝农村宽带有限公司的权利也归属卫讯公司所有。

2009年10月9日，卫讯公司宣布，通过与日本公司合作，该公司获得了利用日本的通信卫星在日本运营Ka频段宽带业务的资格。美国卫讯公司已经瞄准了宽带卫星通信这一大市场，正努力把宽带卫星通信这个领域做大做强。

休斯网络系统公司的木星号卫星

太空之路-3（Spaceway-3）卫星发射升空以后，休斯网络系统公司一直在美国乃至全球卫星宽带业务领域扮演着领导角色。但伴随着卫讯公司收购狂蓝公司以及其提出的一些野心勃勃的计划，休斯网络系统公司在北美的市场势必受到影响。此外，休斯网络系统公司还面临着一项巨大的风险——所有的卫星宽带通信业务都缺乏星上备份。为了解决这些问题并保证自己在未来的卫星宽带市场能占据更多的市场，2009年10月28日，休斯网络公司宣布，选定劳拉公司为其研制一颗新的宽带通信卫星——木星号（Jupiter），该卫星采用弯管式转发器和Ka频段多波束技术，整颗卫星的通信容量将超过100Gbit/s，并使用世界领先的宽带卫星业务标准——IPoS，该标准由“电信工业协会”（TIA）、“欧洲电信标准协会”（ETSI）和“国际电信联盟”（ITU）通过。木星号卫星采用劳拉公司的LS-1300平台，发射质量将超过6100kg，设计寿命为15年，预计于2012年第一季度由欧洲的阿里安-5运载火箭发射升空，卫星升空后将为休斯网络系统公司在北美市场的服务提供重要的额外容量，同时也将为太空之路-3的宽带卫星业务提供重要的在轨备份；卫星将以更快的速度为北美地区的用户提供宽带通信业务，进一步加强休斯网络系统公司在北美市场的领导地位及在Ka频段卫星技术的全球领先地位。

2 欧洲的宽带卫星计划

欧洲通信卫星公司的“Ka频段卫星”

作为美国卫讯公司的合作伙伴，欧洲通信卫星公司于2008年1月与欧洲阿斯特留姆公司签订了“Ka

频段卫星”（Ka-SAT）建造合同，这是一颗专门用于欧洲宽带通信业务的新型全Ka频段通信卫星。作为欧洲首颗高功率大容量Ka频段宽带卫星，该卫星采用欧洲星-3000卫星平台，发射质量5.8t，卫星总功率15kW，有效载荷功率达11kW，在轨设计寿命15年，有80多个先进的Ka频段点波束。它已于2010年12月27日发射，升空后与多颗“热鸟”（Hotbird）系列电视直播卫星在13°（E）共轨运行，从而把欧洲通信卫星公司的“双向”（TOOWAY）业务上网最高速度提高到10Mbit/s，并使欧洲通信卫星公司有能力为200万欧洲家庭提供在速度、价格及品质上类似于地面第2代ADSL服务的卫星宽带业务。

“Ka频段卫星”在轨飞行示意图

为配合“Ka频段卫星”系统的运行，2009年5月欧洲通信卫星公司宣布，投资700万欧元在爱尔兰建立一个新的卫星通信营运中心，作为新卫星必不可少的地面基础设施的重要组成部分。2011年“Ka频段卫星”投入商业运行后，除了承担为欧洲、中东及非洲地区卫星家庭提供“双向”宽带业务外，该卫星先进的性能和独特的设计还能满足以高比特速率传输HD数字电影及3D电视等视频应用的要求，从而为各地区的电视市场带来了新的商机。

SES公司的宽带通信拓展计划

SES公司虽然没有提出要建造单独的Ka频段通信卫星计划，但也在不断为“天体2连接”（Astra2Connect）宽带业务的扩展储备通信带宽。

2009年12月1日，SES公司一次性从阿斯特留姆公司订购了4颗多用途卫星，大大提升了该公司的在轨带宽和广播能力。这4颗卫星都采用欧洲星-3000平台，而其中的天体-E、2F和2G除了携带Ku频段转发器外，都携带了Ka频段转发器，它们将定位于28.2°（E）附近。这些新卫星上的Ka频段有效载荷将使得SES公司的“天体2连接”宽带业务得到了更大的提升。

除此之外，2009年11月中旬SES公司还为O3b（Other 3 Billion）公司的中轨宽带卫星星座投资了7500万美元，这都表明SES公司已经决定要加速部署卫星互联网接入能力的步伐。

英国的阿万蒂公司的“高适应卫星”宽带卫星

英国的阿万蒂（Avanti）公司早在2006年就向印欧合资公司订购了1颗Ka频段通信卫星——高适应卫星-1（ HYLAS-1），它是一颗创新型宽带卫星，主要为欧洲地区提供互联网接入服务和高清电视服务。

印度负责提供该卫星的平台，并负责卫星的总装，其Ka频段有效载荷由阿斯特留姆公司负责研制。高适应卫星-1已于2010年11月26日由欧洲阿里安-5发射升空。阿万蒂公司利用这颗卫星向欧洲地区提供宽带卫星业务。

阿万蒂公司于2009年12月21日宣布，轨道科学公司将为其制造第2颗宽带通信卫星——高适应卫星-2，这充分说明该公司对未来卫星宽带通信的前景十分看好。高适应卫星-2将采用轨道科学公司的星-2（Star-2）卫星平台，卫星的发射质量为3100kg，设计寿命为15年。

高适应卫星-2将携带24台Ka频段转发器，卫星的通信容量将达到高适应卫星-1的3倍之多，预计2012年发射，其宽带业务市场届时将从西欧扩大到东欧、中东及非洲。此外，该卫星还有一个可变点波束，可以为覆盖区域内的任何地区提供灵活的通信服务。

3 其他国家或公司的宽带卫星计划

O3b网络公司的宽带卫星系统

2008年9月10日，谷歌（Google）与金融集团汇丰银行以及国际有线电视集团自由媒体国际（Liberty Global）公司联合投资组建了O3b网络（O3b Networks）公司，拟通过发射16颗O3b卫星将网络宽带服务带入地球上还未连上网络的地区。之所以取名为“O3b网络”就是指地球上另外未有网络建设的人口有30亿，所以希望通过这样的网络计划工程，在地球上任何区域真正建立都有互联网通信能力的环境。

这项网络工程第一阶段预计花费7.5亿美元，向欧洲制造商泰雷兹-阿莱尼亚宇航公司订购了16颗位于中轨道（MEO）的Ka频段卫星，业务覆盖45°（N）到45°（W）这一带的国家，并与这些领空范围的国家电信商衔接，预计覆盖范围包括非洲、亚洲、拉丁美洲与中东等地区。这项网络工程既可以为地面的通信运营商提供类似光纤速度的网络，也能为3G网络和WiMAX服务提供备份。

O3b卫星将运行于8000km高的轨道上，与运行于距地球35000km以外的地球静止卫星相比，离地球的距离近了4倍左右，目的是确保网络的低延迟特点。依靠O3b卫星目前在Ka频段分得的频率，该公司今后还可以发射更多的卫星。该创新性的卫星系统，将为全球近70%的人口提供具有光纤品质的网络业务。

O3b网络公司希望减少电信运营商在宽带建设方面的费用，并通过O3b卫星系统提供高品质业务，以及具有经济效益的话音与高速宽带网络业务。O3b网络公司的业务将在2012年第4季度启动，网速最高可达10Gbit/s。

O3b卫星的有效载荷将全部采用Ka频段，能够为用户提供高数据流量，每颗卫星一共有12个全向可控天线，能够为地面用户提供理想的接入旋转。每个Ka频段波束的覆盖直径达到500km。

O3b卫星系统运营的最大特点是：其目标客户不是最终消费者，它只是一个网络中枢，提供3类业务：大容量转发、企业IP回程和蜂窝/WiMAX回程。其目标客户是目前的互联网服务运营商。

2008年9月，O3b网络公司将首批16颗卫星的研制订单交给了欧洲的泰雷兹-阿莱尼亚宇航公司，卫星研制进展顺利，首批8颗卫星将在2012年由“联盟”运载火箭从法属圭亚那航天中心发射，每颗03b卫星发射质量为700kg，设计寿命10年，能够提供超过10Gbit/s的能力。截至2009年第3季度末，O3b公司宣布已完成价值约6亿美元的服务合同，并已为所有产品建起了各自的客户群。

国际移动卫星公司的国际移动卫星-5

2010年8月11日，国际移动卫星公司宣布已与波音公司达成了研制3颗最先进的Ka频段卫星的合同，也就是国际移动卫星-5（Inmarsat-5 ）。它将使国际移动卫星公司能够在全球提供独一无二的高速移动宽带业务。

国际移动卫星-5预计2014年开始运行，将支持下一代“全球服务”（Global Xpress），主要针对14亿美元甚小孔径终端（VSAT）业务新增市场。“全球服务”将满足海事、能源、政府相关领域的现有以及增长的VSAT服务市场的需求，并在航空等成长型市场有很大的增长潜力；为20～60cm的客户终端提供无缝全球覆盖和高达50Mbit/s速度的移动宽带业务。

国际移动卫星公司预计：在“全球服务”正式发布5年后，仅Ka频段的年收入就将达到5亿美元。国际移动卫星-5和“全球服务”在4.5年中的总成本将为12亿美元，包含了卫星的固定成本、地面网络基础设施、产品开发、发射服务和保险等成本。

国际移动卫星-5将采用波音公司的波音卫星系统-702HP （BSS-702HP）平台，携带Ka和C频段的有效载荷，每颗卫星能形成89个Ka频段波束。此外，通过卫星上携带的12个130W的行波管放大器（TWTA）可以形成6个可控点波束，能够灵活地对通信容量进行分配。

4 国外宽带通信卫星的发展趋势

（1）通信卫星迎来新的发展时机

目前，世界上还有将近30亿人口无法享受到互联网服务，而在分布广泛的农村和人烟稀少的偏远地区铺设大量光缆显然不经济，也不现实，因此通过卫星为这些地区提供互联网接入手段是一种具有现实意义的方式。另外，随着第3代宽带卫星通信的到来，甚至可以为用户提供和地面互联网一样的服务，而且价格也将与地面系统接近，卫星宽带通信的市场前景良好。伴随着美国宽带刺激计划的实施，宽带卫星通信将迎来最佳的发展时机。

（2）通信有效载荷向星上处理方向发展

目前，除了休斯网络系统公司的太空之路-3卫星之外，所有的卫星都是采用弯管式转发器，用户间的通信需要经过地面信关站中转，这会造成不小的时延。随着对通信要求的不断提升，有效载荷将向星上处理方向发展，用户间的通信将不再需要地面站中转。

美国国防部委托思科公司研制的“太空路由器”（IRIS）已于2009年搭载在国际通信卫星-14（Intelsat-14）上进入地球静止轨道。如果太空路由技术得到突破，将给宽带卫星通信带来一场新的变革。

（3）Ka频段是未来宽带通信的主流频段，甚至可能向激光方向发展

目前提供宽带卫星通信服务的卫星多数都采用Ka频段，只有少数还采用Ku频段，而且计划中的所有卫星都将采用Ka频段，主要原因是Ka频段具有更宽的带宽，能提供更多的通信容量，并且用户终端的天线尺寸可以更小，便于终端的小型化和便携化。随着卫星激光通信技术的不断成熟，宽带卫星通信在未来甚至可能向激光方向发展。

（4）点波束和频率多重复用技术将得到进一步应用

采用点波束技术不但可以对卫星容量进行动态分配，而且能灵活地调整各个波束的功率，灵活地调配覆盖区域内的等效全向辐射功率（EIRP）值，点波束技术将是宽带通信卫星不可缺少的技术。另外，随着对卫星容量要求的不断提高，单单依靠提升频段的带宽已无法满足要求，因此采用频率的多重复用技术已成为最现实的解决方案，同时要采用多重频率复用则必须解决多点波束问题。点波束和多重频率复用技术将得到不断发展。

（5）卫星与地面系统集成技术将得到重视

由于通过“冲浪波束”（SurfBeam）地面网络技术对卫星进行优化，能将卫星的容量提升10倍以上，因此卫星与地面系统结合技术将受到重视，必将得到广泛应用。

（6）中轨道卫星星座具有独特的优势

相对于其他公司的静止轨道宽带通信卫星，O3b网络公司提出了一套利用中轨道星座来解决互联网接入的方案。从目前的发展来看，该系统得到了市场的广泛认可。另外，由于该网络最特殊的一点是其客户是互联网运营商而不是最终的用户，与地面的互联网公司形成了一个互补的关系，为地面互联网运营商提供了解决方案，因此在未来的发展中，将拥有独特的优势。■