军民融合创新发展我国卫星通信产业

闵士权

（中国卫通集团有限公司，北京 100094；航天恒星科技有限公司，北京 100086）

产业观察

军民融合创新发展我国卫星通信产业

闵士权

（中国卫通集团有限公司，北京 100094；航天恒星科技有限公司，北京 100086）

本文阐述了我国卫星通信军民融合历史和融合模式，介绍了我国民用卫星通信系统空间资源现况和规划及其军民融合发展状况；详介了我国在建的军民融合卫星移动通信系统，已列入规划的军民融合“天地一体化信息网络”工程，已有方案的军民融合天地一体化通信遥感导航网络。

军民融合；卫星通信系统；天地一体化信息网络；天地一体化通信遥感导航网络

1 我国卫星通信军民融合历史

1.1 我国卫星通信军民融合首创项目

331工程是我国卫星通信工程军民融合首创项目，它从任务使命、设计、发射和应用都体现了军民融合这个理念。对此工程的要求是发射对地静止轨道试验通信卫星，建立军民结合、综合利用、通信与传送广播电视节目兼顾的卫星通信系统。该工程从1975年3月31日经毛泽东主席批准，到1984年4月8日卫星发射成功。331卫星通信工程军民融合体现如表1所示。

表1 331卫星通信工程军民融合体现

1.2 我国卫星通信军民融合的模式

以上世纪九十年代由我国邮电部与中国保利集团公司（军方代理商）共同投资组建的中国东方通信卫星公司等公司为代表，在军民融合方面建立了表2所示的多种军民融合模式。

表2 卫星通信系统军民融合模式

2 我国卫星通信军民融合现状

2.1 我国民用卫星通信现状

2.1.1 我国现有卫星通信资源[2]

目前，我国在轨提供服务的卫星有17颗（见表3），其中1颗为电视直播卫星，其余均为固定业务通信卫星。工作频段主要为C、Ku频段，个别卫星搭载有Ka频段试验转发器。这些卫星均为静止轨道卫星，其中部分卫星为国产卫星，部分为外购卫星，这些卫星总覆盖区域如图1所示，某些卫星的部分资源正在为军事通信服务。

表3 我国在轨服务的卫星资源

图1 我国民用卫星覆盖区域

2.1.2 我国在建的卫星通信资源[2]

我国在建的卫星通信资源有移动与宽带通信卫星资源，其通信业务覆盖区域如图2所示。

图2 我国在建的移动与宽带通信卫星覆盖区域

2.2 我国军民融合卫星移动通信系统[3，4]

S频段卫星移动通信系统是我国军民融合的卫星移动通信系统。采用GEO卫星，多波束覆盖，提供话音、传真、数据和图像等业务。它由多颗卫星组成：第一期卫星有3颗，分别为天通-01、天通-02、天通-03，天通-01星主要覆盖我国领土和领海，天通-02、天通-03星分别在天通-01星东西两侧分别设置，形成对太平洋中东部、印度洋海域及“一带一路”区域的常态化覆盖。

天通-01卫星已发射入轨，正在进行在轨测试验收。该系统主要技术指标如下：

⊙ 卫星定点位置：101.4°E。

⊙ 覆盖范围：109个点波束覆盖我国领土、领海、一岛链以内区域；2个海域波束分别覆盖太平洋西部和印度洋北部的部分区域。

⊙ 频段和极化：馈电链路为C频段线极化；用户链路为S频段圆极化。

⊙ 通信体制：馈电链路与用户链路上下行均为FDD/TDMA/FDMA。

⊙ 组网方式：星上透明转发，双跳通信，星状组网。

⊙ 通信容量：同时支持5000个话音信道，满足100万用户使用要求。

⊙ 互联互通：与PSTN、PLMN、Internet、行业专网等互连互通。

⊙ 业务类型：话音、短消息、传真、数据、视频、小区广播、集群通信等。

⊙ 业务速率：1.2kb/s～384kb/s。

⊙ 加密功能：支持不同行业不同等级需求。

系统有如下多种终端为用户提供服务（除固定终端外各终端外形见图3）：

图3 各种用终端外形[54]

⊙ 固定终端：可提供语音、数据、传真。

⊙ 手持终端：有单模、多／双模终端，可提供语音、数据、短信业务和定位功能。

⊙ 便携终端：可提供语音、数据、传真、短消息、视频回传和定位功能。

⊙ 载体终端：有车载终端、船／艇载终端、机载终端，可提语音、数据、传真、短消息、视频回传和定位功能。

⊙ 背夹终端：可提供语音、数据、短信业务和定位功能。

⊙ 数据采集终端：可提供无人值守的低速、高低速数据采集功能。

该卫星在保证军事应用的同时，为民用提供应急通信和边远、海洋等地区通信。其民用通信系统组成如图4所示。

图4 天通-01卫星民用通信系统组成图[54]

该系统通过信关站与地面通信网融合。全系统的功率、频率、波束等资源动态可变，利用动态资源管理与分配技术，实现资源的高效管理。

3 我国卫星通信军民融合规划

3.1 我国民用卫星通信规划[2]

2015年5月，国务院办公厅正式下发《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》，规划明确将形成民用通信广播卫星体系，共包括22颗通信卫星。其中包含5颗科研星，17颗业务星。22颗通信卫星中，除DCSS验证卫星为低轨道卫星外，其余都是静止轨道卫星。各卫星业务类型如下：

3.1.1 通信科研星

共有5颗：移动多媒体广播卫星1颗，超大容量宽带通信卫星（基于东五平台的超大容量宽带通信卫星）1颗，全球移动通信卫星（全球移动通信星座的科研星）1颗，高承载比宽带通信卫星（基于全球覆盖星座的高承载比星）1颗，DCSS卫星（数据采集卫星系统试验卫星）1颗。其中，前4颗卫星主要特性如表4所示。

表4 科研卫星主要特性[2]

3.1.2 通信业务星

共有17颗：固定业务通信卫星8颗，宽带通信卫星3颗，电视直播卫星2颗，移动通信卫星3颗，移动多媒体广播卫星1颗。以上各星立足于我国自行研制，提升技术水平，为服务“一带一路”地区开展业务奠定基础，并为全球用户服务创造条件。当然，这些丰富的卫星资源可以以各种模式为军事通信服务。

3.2 我国兴起的小卫星通信系统

在“大众创业，万众创新”的号召下，在准许民资企业进入军工产业开放政策激励下，近年来，由小卫星群组成的低轨道卫星通信系统建设得到业界高度重视，正在改变多年来徘徊不前的困境。据不完全统计，目前已有如表5所示的多家单位提出各种方案。

表5 小卫星群组成的全球低轨道卫星通信系统各种方案业务类型

这些小卫星方案建成的低轨道卫星通信系统（应该说通过竞争优胜劣汰最后建成可提供使用的只能是若干个！）除作民用外，也可兼作军用。

3.3 我国军民融合天地一体化信息网络[5]

我国相关单位正在研究的“天地一体化信息网络”已列入《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》科技创新2030中重大工程项目。

天地一体化信息网络作为国家信息化重要基础设施，是我国信息网络实现信息全球覆盖、宽带传输、军民融合、自由互联的必由之路。它是以地面网络为依托，天基网络为拓展，由天基信息网、地面互联网和地面移动通信网互联互通而成。如图5所示。

图5 天地一体化信息网络组成图[65]

天基信息网包括天基骨干网、天基接入网、地基节点网三部分。

天基骨干网由布设在地球静止轨道的若干骨干节点联网而成，骨干节点具备宽带接入、数据中继、路由交换、信息存储、处理融合等功能。

天基接入网由布设在高轨或低轨的若干接入节点所组成，满足陆、海、空、天多层次海量用户的各种网络接入服务需求，包括语音、数据、宽带多媒体等业务。

地基节点网由多个地面互连的地基骨干节点组成，地基骨干节点由信关站、网络运维管理、信息处理、信息存储及应用服务等功能部分组成，主要完成网络控制、资源管理、协议转换、信息处理、融合共享等功能，通过地面高速骨干网络完成组网，并实现与其它地面系统的互联互通。

4 我国军民融合天地一体化通信遥感导航网络方案

天地一体化信息网络由深空网络、天基网络、空基网络和地面陆基与海基网络组成。其中核心组成部分是天基网络，而天基网络的主体是卫星通信、卫星遥感、卫星导航三大网络，这三大网络总称为卫星应用网络。

随着技术的发展、需求的提高和应用多样化，功能单一、结构简单、完全依赖于地面运行、彼此独立的卫星应用网络愈来愈不能满足人们实时性和综合性服务的需求，具有多种功能、性能优良、轨道互补、智能性高、自主运行、便于扩展的异构卫星网络已成为发展方向和创新目标。

通过建设“一星多用、多星组网、多网协同”的卫星通信、遥感与导航集成的天基信息网络，并与地面互联网互联互通，达到“天网”与“地网”的深度耦合，可实现将广大军民用户所需的数据和信息实时送到他们的手机和移动终端。

实现上述理念的基本方案有两个。一个是低轨道星座方案；另一个是高低轨道双层星座方案。由于后者系统架构上增加了静止卫星网络层，其功能和性能比前者单层低轨卫星网络将有所增强。

4.1 低轨道星座构建的天地一体化通信遥感导航网络方案[6]

本方案目的要建立一个军民融合的互联网+天基信息实时服务系统。该系统由60～80颗同时具有遥感、导航与通信功能的低轨卫星组成的天基网，与现有地面互联网、移动网组成一个天地一体化信息网络。该网络的天基网星座轨迹示意图见图6。

图6 互联网+天基信息实时服务系统天基网星座轨迹示意图[76]

该系统主要功能（即PNTRC功能）如下：

⊙ 实时增强导航服务（Positioning & Navigation）：为北斗导航系统各类用户（包括地面手机用户）提供米级高精度实时导航定位信息。

⊙ 精密授时服务（Timing）：提供时间信息和时间同步信息。

⊙ 快速遥感（视频）增值服务（Remote Sensing）：全天时、全天候、实时获取、处理遥感和视频数据，并将感兴趣的信息及时推送给军民用户的手机和各类移动终端。

⊙ 天地一体移动宽带通信服务（Communication）：克服地面通信网络覆盖范围不足的局限，为全球用户提供安全、可靠、高速的天地一体化通信和数据传输服务。

该系统可实现卫星遥感、卫星导航、卫星通信与地面互联网的集成服务：全方位支持我军在全球范围内“能打仗”、“打胜仗”；支持全球用户在任何地方、任何时候的信息获取、高精度定位与多媒体通信服务。同时，该网络集成系统可构成我国北斗卫星的低轨移动增强系统，建立我国全新的北斗导航卫星的全球增强系统，从而破解相关国家阻挠我国在海外建立地基北斗增强系统的难题。

4.2 高低轨道双层星座构建的天地一体化通信遥感导航网络构想[7]

这里提出的天地一体化信息网络是用“一星多用、多星组网、多网协同”的思路构造一个由我国自主管控的全球覆盖的军民融合的天地一体化通信、遥感、导航综合信息网络。此网络中卫星导航系统利用在建的北斗卫星导航系统。本网络要实现如下目标：

（1）天地一体化通信信息网络实现目标：任何人（Anyone）在任何时间（Anytime）任何地点（Anywhere）可与任何人（Anyone）进行任何业务（Anyservice）通信或与相关物体（Related objects）进行相关信息（Related information）联系。

（2）天地一体化遥感信息网络实现目标：任何人（Anyone）在任何时间（Any time）任何地点（Anywhere）可及时获取何时（When）何地（Where）何种目标（What object)发生何种变化（What change）的信息。

（3）天地一体化导航信息网络实现目标：任何人（Anyone）在任何时间（Anytime）任何地点（Anywhere）可获取自己和相关人所在地点（Where）和时间（When）信息。

（4）天地一体化通信、遥感、导航综合信息网络实现目标：任何人在任何时间任何地点：可与任何人进行任何业务通信，或与相关物体进行相关信息联系；可及时获取何时何地何种目标发生何种变化的信息；可获取自己和相关人所在地点和时间信息。

本天地一体化信息网络用低轨道星座和静止轨道星座双层组网，其通信功能类似于本文前3.3节；本网络的低轨道星座组成与功能类似于本文前4.1节，各卫星都装有通信、遥感、导航功能的有效载荷。本网络静止轨道星座配置有用于增强低轨道星座通信、遥感、导航性能的设备单元，其增强作用如表6所示。

表6 GEO星座对LEO星座各类业务功能增强作用说明

表6中GEO星座对LEO星座遥感功能增强示例见图7，它是在天地一体化测控网支持下GEO星座与LEO星座协同完成遥感信息接收、处理、融合和产品分发流程示意图，其核心是遥感信息在轨处理成产品实时分发给用户。遥感信息在轨处理是缓解卫星数据下传和后处理压力，提升信息获取的时效性有效途径，它是遥感信息处理系统发展方向[9]。

图7 星/星/地协同处理与应用模型流程示意图[109]

5 结束语

我国卫星通信自1972年美国总统尼克松访华首次使用国际卫星通信线路进行通信，至今已有40多年历史。在此期间我国民用卫星通信从无到有，从小到大已发展到一定规模的产业。我国民用卫星通信依靠自制的国产卫星已从固定业务发展到直播业务，并将要开通卫星移动业务和正在建设高通量卫星通信系统。在继续发展以上静止轨道卫星提供通信业务同时，在民用企业介入和自主创新驱动下，各种功能的低轨道星座也正在研发和建设中，有的星座已发射了试验卫星。

我国历来重视军民融合创新发展卫星通信产业。最早建设的331工程是卫星通信工程军民融合首创项目，它从任务使命、设计、发射和应用都体现了军民融合理念。将要开通使用的卫星移动通信系统又是一个军民融合的系统，此系统一期计划发射3颗卫星通过地面线路互联组成静止轨道星座，该星座将覆盖我国领土与领海、太平洋与印度洋部分海域以及“一带一路”区域。已列入国家规划建设的天地一体化信息网络工程又是一个军民融合创新发展的庞大的卫星通信工程，该工程用多层星座组网、提供多种通信业务与地面网络互联互通的全球覆盖天地一体化卫星通信网络。有关学者还提出了军民融合天地一体化通信、遥感与导航集成的全球覆盖信息网络，该网络有两种方案：用低轨道星座组网；用低轨道与静止轨道双层星座组网。

卫星通信是军民的重要通信手段，建设军民融合的卫星通信系统是发展我国卫星通信的重大方针和政策。随着我国经济的持续快速发展和“一带一路”战略的推进，民营资本和社会资金介入，必将加速我国卫星通信产业的发展。

[1] 关于印发国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)的通知[R]．发改高技[2015]2429号

[2] 中国空间技术研究院通信卫星事业部．“一带一路”卫星通信系统发展展望[C]．2015卫星应用学术交流与研讨会．2015.11.11

[3] 何元智．军民融合重大举措—天通一号卫星移动通信系统[C]．2016中国卫星应用大会．2016.10

[4] 汪春霆．卫星宽带与卫星移动[C]．2016中国卫星应用大会．2016.10

[5] 陆洲．天地一体化信息网络总体架构设想[C]．第十二届卫星通信学术年会，2016.3

[6] 李德仁．建设我国的PNTRC空间信息网络[C]．2016第一届“空间信息网络”主题学术论坛，2016.8

[7] 闵士权．我国天地一体化信息网络构想（一）－（四）[J]．数字通信世界．2016.6-7, 9-10

[8] 俞能杰，方晖，王盾，陆明泉，陈姗姗．基于低轨星座的GNSS信号全球监测约束条件初步分析[C]．第六届中国卫星导航学术年会论文集，2015.5

[9] 翁璐斌，周玮，贾品贵，潘春洪．遥感信息在轨实时处理技术综述[C]．第一届“空间信息网络”主题学术论坛论文集

Innovate and Develop China 's Satellite Communication Industry by Combining Military and Civilian

Min Shiquan
(China Satcom Group Co., Ltd., Beijing, 100094; Space Star Technology Co., Ltd., Beijing, 100086)

This paper describes the history and fusion mode of military-civil integration in China's satellite communication, introduces the status and planning of the civil satellite communication system and the development of its military-civil integration, introduces the military-civil integration mobile communication system under construction in detail, Has been included in the planning of integration of military and civilian "space-terrestrial integrated information network" project, the integration of military and civilian programs have been integrated communications remote sensing navigation network.

Military-civil integration; Satellite communication system; Space-terrestrial integrated information network; Space-terrestrial integrated communication remote-sensing navigation network

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.03.010

TN927文献标示码：A

1672-7274（2017）03-0035-06