推进我国星座通信的发展

2015-07-18南京航空航天大学宗朋

卫星应用 2015年5期

关键词：星座卫星系统

● 文|南京航空航天大学宗朋

本刊特稿 SPECIAL REPORTS

推进我国星座通信的发展

● 文|南京航空航天大学宗朋

一、星座通信的发展背景

1.当前星座通信的发展状况

早期的卫星移动通信主要由同步轨道卫星提供支持窄带的语音业务，随着通信星座的兴起，从根本解决了移动终端的便携性和全球覆盖的问题，使地球站进入到了真正的手机时代。20世纪90年代，出现了许多通信星座系统，最终投入运营的主要有铱星和全球星系统。由于地面通信的发展，使卫星业务受到一定影响，尤其是星座通信，致使铱星系统于2000年3月破产并停止服务。一年后经重组而恢复运营，经过14年努力，铱星系统用户数量和营业收入逐渐达到了当初预期的水平。2014年7月28日，铱星通讯宣布，其世界首个全球覆盖卫星热点服务Iridium GO!正式投入使用。该服务可以在没有网络信号的地方，把铱星的卫星信号转变成WiFi热点。铱星系统开拓了空间卫星联网的先河，为今后发展卫星互联网指明了方向。当前国外正在推出更新的星座系统，如太空探索技术（SpaceX）公司和一网（OneWeb）公司，可以支持相当比重的人口密集地区的长期演进（LTE）和WiFi业务。美国媒体发展投资基金（MDIF）公司发布“外联网（Outnet）计划”，宣称将在2015年6月前，向近地轨道发射150颗微型卫星，向全球提供免费的WiFi广播服务。国内以信威公司为代表的民营企业也在积极推进小卫星星座的发展，信威于2014年发射了灵巧实验通信卫星。从战略发展考虑，随着北斗卫星导航系统的逐步完善，国家迫切需要推动卫星移动通信事业的全面发展，建立国产的全球移动卫星网络，巩固国际地位，扩大国际影响。

2.历史的经验教训

我国移动蜂窝通信的发展给我们发展星座通信带来很多启示。在初期的2G时代，中国借助了人口红利，使得中国移动、中国联通得到了迅猛发展，成为了新兴行业中的巨头，同时也带动了生产制造业，像中兴、华为这样的超级企业得以生长壮大。但是我们也为行业标准付出了巨大代价。到了3G时代，国家开始重视自主国产化品牌，投入了大量的资金参与标准建设，并形成了自己的标准。遗憾的是未获得主要市场份额。于是中国在通往4G的道路投下重注，无论从标准到基础建设都投入了巨额资金。随着移动互联网的发展，移动蜂窝通信越来越意识到行业的危机，如果不能提供良好的覆盖及宽带服务，就将被市场所淘汰。由此提醒卫星星座通信行业，要抓住时机，迅速占领市场，发挥出自己的优势，重点解决移动中的宽带上网能力。一方面与移动蜂窝争市场，一方面要增强对蜂窝所覆盖不到区域的市场。因此，既要避免重蹈铱星当年由于经营困难而破产的覆辙，也要抓住起步阶段，在国际标准尚未形成时期，加快基础建设和标准建设，抢占行业制高点。

3.新的机遇和有利的政策

2012年4月，国家发展和改革委员会与财政部联合发布《关于组织实施卫星及应用产业发展专项的通知》，推动卫星应用产业自主化、体系化、多元化、商业化发展，其中在卫星通信方面，重点支持Ka频段宽带多媒体通信卫星研制、S频段卫星移动通信民用地面系统关键设备研制及运动平台卫星通信应用系统研发。促进卫星及应用产业的规模化市场应用，支撑国民经济重大领域的应用需求，带动卫星及应用全产业链的快速发展。促进卫星应用产业规模化发展及卫星资源和重要基础能力建设。

2012年7月，国务院发布关于印发《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》的通知，提出“以建立我国自主、安全可靠、长期连续稳定运行的空间基础设施及其信息应用服务体系为核心，加强航天运输系统、应用卫星系统、地面与应用天地一体化系统建设”，以及“启动由大容量宽带多媒体卫星、全球移动通信卫星、数据中继卫星等系统组成的空间信息高速公路建设”，将空间基础设施工程列为20项重大工程之一。

2014年10月，国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，其中一项内容即提出支持基础电信企业引入民间战略投资者，引导民间资本投资宽带接入网络建设运营，参与卫星地面应用系统及国家民用空间设施建设。

二、星座通信的发展思路

1.市场牵引，引入竞争机制

星座通信的发展可以参照移动蜂窝通信技术发展和当前移动互联网业务的发展经验，制定相应的发展战略。因此我们需要瞄准市场需求，改变卫星行业原来由产品寻找市场的一贯作法，即以现有能力提供有限的服务来寻找有限的客户。同时还要放眼未来，以发展的眼光，不断提高自身的技术水平跟进时代的步伐，充分发挥卫星技术独特的全球无死角覆盖优势，结合最新的技术成果提供其他手段无法取代的服务。众所周知，地面蜂窝技术经历了30年的发展，从早期笨重的只能通话的大哥大，发展到今天小巧的智能网络终端，推动了移动互联网的快速发展。它所依赖的就是市场的牵引，以丰富人们的生活，提供便捷服务为目的，使越来越多的业务和资金注入到这个行业，实现蓬勃发展。人们常把现代网络比为信息高速公路，如今只要公路能修到，自然有人到。过去往往受‘没有人去，为什么要修路’的思想影响，忽略了卫星通信的巨大潜力，一味地盯住蜂窝和光纤业务集中的领域不放，忘记了卫星通信还有更大的空间，是其他手段是无法比拟的。因此只要把系统建立好，自然会有业务跟上，也就赢得了市场，步入良性循环。

正是由于将公司式竞争引入国家垄断行业，中国移动和中国联通进入了大发展的年代。后来国家通过业务重组，引入了第三家做移动通信的公司——中国电信。后又经过电信体制改革，将六大电信运营商合并为三大电信集团，奠定了电信产业蓬勃发展的基础。随后，工信部发放了虚拟运营商牌照。目前虚拟运营商超过26家。虚拟运营商在流量、话音以及互联网服务方面，采用互联网“免费”模式，击垮运营商的价格战。随着国务院鼓励民营政策推动，虚拟运营商的颠覆性越来越强烈。由此可见，竞争带来了电信行业的繁荣。

2.军民融合，协调发展

借助国家战略调整强调军民融合的东风，利用全社会的分工与协作，充分调动民间资源，仿照互联网行业发展的经验，发挥金融的作用，推进新事物的快速发展。当前移动互联网业务蓬勃发展，催生出了各种各样的新型网络技术并积蓄了大量资金，要充分利用好这些资源优势，共同推进全球移动互联网事业的发展。在星座技术上，航天领域要依靠大国的实力，如火箭和卫星技术；网络技术及业务运营上，要依靠最新的信息技术提供丰富的服务，借助民间新兴的产业成果。投资方面要以债券和股票等方式募集资金，克服以往以国家投入造成资金短缺和运营机制不灵活的弊病。在推广应用方面，以民用市场收益维持系统运转，以国防应用提高战斗力，大力发展单兵通信与装备信息化，将通信星座用于国防安全高尖端领域。

(二)山体特征相符。从众多文献记述中看出，山体高大是古金庭所在的主要特征之一。王罕岭北与四明山相连，南与天台山脉相接，连绵数十里，高大不用言表。王罕岭最高处白坞岗海拔670米，较低的嵊县峧(gǎo)海拔504米，与平均海拔70米的华堂村及新金庭相比，最高处相对高度600米，最低处也高出400余米。人站立在王罕岭之巅，产生“仰出星河，上参倒景”“不三四层而谓天可升”的感觉就很自然了。

三、推进星座通信发展的思路

1.设定合理的机构，明确职能分工

通信星座的建设是个庞大的系统工程，涉及国家、集团部委到具体业务部门（见图1）。

图1　星座通信建设组织机构设想图

国家级—顶层，主要起决策作用，主要关注宏观影响力和社会效益。

集团、部委级—上层，负责制定长远规划，进行战略布局，主要关注平衡相关业务和协调发展。

公司、院所级—中层，负责分析利益回报，论证方案。

部门、科室级—底层，负责基础建设，实施开发，解决关键技术问题。

2.设定合理的目标，明确任务分工

根据系统建设目标，对组织机构进行任务分工，由系统总体，分解为星上总体和地面总体，并逐步细化具体分工（见图2）。

图2　星座通信系统组成

系统总体——针对应用、业务类型进行总体设计（考虑系统运营及服务），确定系统架构，包括轨道数与卫星数。在此基础上开展星上总体设计和地面总体设计。

星上总体——负责通信网络总体和平台控制总体（含天线覆盖）设计要求。

地面总体——负责关口站（包括监控、业务管理）、终端（手持、车载、机载）设备设计要求。

3.项目实施工作

硬件方面，星上包括天线、转发器、处理/交换机等；地面上包括关站/手机的天线及收发系统设计。

软件方面，关站/网控包括基础运控（切换、星上交换）、网络管理（覆盖、接入管理、路由规划）、运营、增值服务等；终端设备包括嵌入式操作系统、软件驱动、各类服务程序等。

四、发展星座通信需要注意的问题

1.明确目标，方法得当

建立通信星座是个庞大的工程项目，要有明确的目标。首先是服务目标，明确服务的对象是什么；其次是建设的目标，如何盈利，如何开展项目。作为以往的卫星通信系统，单纯考虑现有的技术条件，设计出的产品往往缺乏竞争优势，成为一种奢侈品，无法贴近百姓生活，为市场所遗弃。因此，在设计上要具有挑战性，瞄准用户需求，采用当前最新的技术成果加以改进形成具有竞争性的独特产品，发挥优势解决大范围机动终端的宽带通信问题。

2.商业策划与系统规划

任何大的运营系统建设都离不开商业运作，需要募集大量的资金开发产品，推动运营和市场销售。对于以星座网络为核心的移动互联网业务，要充分结合现有的互联网应用，开拓相关市场，吸引各类互联网业务来支持系统建设，为之描绘宏伟蓝图，将利益绑定在一起。也就是说从业务和应用入手规划系统建设，分析如何覆盖，支持什么样的业务，构建什么样的星座体系，设计相应的满足处理能力的卫星。在此基础上，考虑如何设计卫星及运控系统，逐步完善地面服务系统，开发各类终端，提供满意的服务。

3.风险控制与收益把握

任何项目都会有风险，星座系统更是风险巨大，牵连到卫星发射与系统运行，动辄百亿、千亿，相对地面蜂窝系统所承担的风险更大。一旦卫星上天，将无法挽回前期的任何失误。先前的许多星座计划都因为各种原因而夭折，即便是成功发射的铱星系统也因运营成本过高而宣布破产。要做到万无一失，除了技术上的严格把关，还要建立合理的系统运营机制，控制风险和收益。因此在各项工作准备前要做好充分的市场分析，不能让星座系统成为孤岛，要广泛吸纳各种业务和资金，平摊风险，步入发展的良性循环。例如在建设二代移动蜂窝通信系统时，也面临着市场的选择和投资回报，之后付出巨大的代价形成了先进的技术体系，关键是解决了移动通信的根本问题，即漫游和合理资费，使得手机成了真正意义的全球个人通信工具。各种资费政策为不同的用户量身定做了合理的收费标准，使得任何人都能用得起手机，于是全球移动通信（GSM）网络像滚雪球一样积累了发展资金，在短短几年的时间席卷全球，移动公司迅速膨胀成为众行业瞩目的企业。

4.避免闭门造车与条块分割

过去，尤其是我国，航天事业的发展主要依赖国防建设。为此主要的工业体系都集中在国防工业部门，形成了较为封闭的研制、试验和应用环境。而且体系内部，部门间的条块分割也较为严重，缺乏合理的协作机制，各个研究机构也缺乏系统性和创新性，造成各顾各的研究和发展局面，产品形态单一，技术水平落后，很少借鉴国外和民间新的技术成果。每当上级下达了任务，在执行过程中往往受条件的限制，项目的目标缺乏通盘的考虑和创新的解决办法，通常受到迁就而简化甚至改变初衷。因此在新的形势下，特别是在要面向市场，引进竞争机制的情况下，一定要打开思路，放眼世界，借助社会力量发展星座网络，这样才能发挥出原工业体系的优势，否则就会被市场所淘汰。

5.谨慎选择技术体制

以往大多数卫星项目都局限于已有的平台和系统，尽量满足当前业务需求，无法满足业务的增长。在技术体制方面往往跟不上时代发展，又因缺乏资金研究新的技术，造成恶性循环。因此，在选择适合的网络体制时，要慎重思考，是兼顾已有的移动技术，如4G标准，还是考虑其他未来发展的技术，如宽带无线接入。前者风险相对小些，但开发的难度并不小。尽管有相应的标准体系和地面基础设施，开发卫星移动网络所面临的问题也是比较大的。需要考虑如何兼容地面系统，深入论证做什么样的改造。后者风险较大，主要因为宽带无线接入技术相对移动4G还不是很成熟，尤其是运营方面，但技术上先进性和使用上的灵活性使之已经深入到人们生活的方方面面。如何平衡成熟性与先进性，由此带来的风险和机遇的问题，是要慎重考虑的。