高通量卫星通信系统的应用

王 冲

（石家庄诺通人力资源有限公司，河北 石家庄 050081）

1 高通量卫星通信系统

1.1 高通量卫星通信

高通量通信卫星主要是采用频率复用的多点波束技术，通过天线波束的孔径角增强星载天线单位作用优势，实现波束之间频率的复用，使整颗卫星的通信容量呈几何式的增长。在现代互联网业务技术的不断普及应用过程中卫星通信逐渐向大容量宽带化的方向发展，以满足市场需求，因此在卫星通信设计过程中可以扩大多点波束技术的使用范围，使用高通量通信卫星代替传统通信卫星在相同覆盖区域内的通信任务，节约轨道的资源和频率资源，实现卫星通信的高质量发展。高通量卫星通信系统可以为飞机、高铁、轮船等多种场合的乘客提供良好的移动网络服务，对于偏远没有网络覆盖的区域，如海岛、沙漠、山区的地方也能提供高速通信服务，同时还可为银行、石油化工等领域提供安全专网服务[1]。目前高通量卫星通信系统正被逐步应用到远程教育、远程医疗等一些政府公共事业中，可以实现高清视频传输和应急通信。总之，高通量卫星通信提高了人们生活的便捷性。

1.2 高通量卫星通信系统结构

高通量卫星通信系统主要包含空间段、地面段和用户段。地面段主要由运行控制中心、网络控制中心、关口站等组成，其中关口站主要将地面的互联网业务、移动宽带多媒体业务等进行协议适配，实现高通量卫星通信系统的接入。高通量卫星通信系统关口站间的距离要进行合理间距设置，通过地面专线连接实现对于空间不同点波束的分级接收，在进行业务流量处理过程中能够保证通信稳定不间断运行。

2 高通量卫星通信系统的设计因素

2.1 市场因素对高通量卫星通信系统的设计影响

在高通量卫星通信系统设计过程中需要充分考虑市场需求因素进行自身功能的设计，需要结合市场调研需求，在进行高通量卫星通信设计过程时可以对于实际的运行需求进行最大功效的发挥。市场的需求可以推动产品的变革，而产品的变革反过来作用于市场，使人们在进行产品设计过程中对于产品的建设需求不断提高[2]。卫星通信市场在建设构建过程中具有全球化的通信发展趋势，卫星通信作为无线通信领域中一种重要的通信方式，在市场的推动下逐步向高速化、移动化、宽带化、空地一体、全球化的方向发展，因此在设计时应该使高通量卫星通信的设计与市场需求针对性进行结合，更好地满足人们对于卫星通信的应用需求。

2.2 政治因素对高通量卫星通信系统的设计影响

在高通量卫星通信系统的设计过程中需要政府对于卫星通信系统的运营商进行良好的政策制定和政策引导，确保卫星通信项目在研究发展过程中能够顺利开展，因此在进行高通量卫星通信设计时应该对于政治因素进行充分的考虑，使高通量卫星通信系统在设计过程中能够与国家卫星通信部门进行结合，让高通量卫星通信系统在实际的研发运营过程中能够得到政府的支持，达到高通量卫星通信系统的建设能够顺利设计和实施的目的。例如中国卫通集团有限公司在建设过程中顺应市场的发展需求，在政府的项目支持下对于卫星系统进行细致的研究，开启了Ka频段宽带卫星项目，在使用过程中对于中国本土卫星通信和邻海卫星通信都提供了便捷的服务。

2.3 频段和雨衰对高通量卫星通信系统的设计影响

在进行高通量卫星通信系统的构建过程中需要对于轨位的资源问题进行充分的考虑，对于频段和雨衰因素进行深入探讨研究，保证高通量卫星通信系统的建设质量。由于在早期的通信卫星发展过程中Ku频段和C频段轨位的相应资源被传统通信卫星占用，使这些轨位在实际建设过程中处于高饱和状态，因此在现代高通量卫星通信系统的发展应用过程中尽量偏向于Ka频段轨道的建设应用。由于Ka频段的复用率较高、频道较宽、吞吐量较大，因此对于宽带的接入业务建设是相对适用的。Ka频段轨位在近些年变得较为热门，部分公司在进行高通量的卫星通信系统建设过程中使用Ka频段轨位作为高通量卫星的工作频段，与原有的Ku频段卫星共轨运行，增大邻居效应，提高统一轨位的资源利用率[3]。在进行高通量卫星通信系统的构建过程中不仅要对于卫星通信的业务结构进行调整，还应该对于业务的定位和雨衰问题进行充分的考虑，对于Ka频段使用过程中雨衰问题的影响因素较大，因此针对于雨衰大的影响因素在目前高通量卫星通信系统的构建过程中主要采用加大天线口径、增大功率放大器额定功率和自适应编码调制技术进行补偿构建，在Ka频段轨位的高通量通信卫星的业务开展过程中可以通过机载通信的方式，避免恶劣天气和降雨因素的影响[4]。

2.4 运营模式和覆盖因素对于高通量卫星通信系统的设计影响

运营商在实际应用过程中会重点考虑卫星通信系统的市场定位和目标确立，因其对于卫星波束覆盖的范围具有十分重要的影响，在负载能力相同时各点波束越大，卫星覆盖的整体范围就会越大，各点波束越小，卫星覆盖的范围就越小。因此在实际的运营应用过程中需要运营商对市场目标进行科学合理的确定，以业务需求作为依据进行卫星波束覆盖的选择设计。目前对于运营商在进行卫星通信的应用过程中主要包括开放和封闭2种运营模式进行运营，开放性的运营模式风险低，投资保障率高，但是效益也较低，这种运营模式使用户在进行卫星通信时可以不更换设备就实现高通量卫星的转网使用，在使用过程中相对灵活，实现与传统卫星设备的良好兼容，在目前转发器宽带销售中运用的较为普遍。封闭运营模式在卫星通信的应用过程中吞吐量运用程度较高，但是此模式在使用过程中难以实现兼容的方式，因此在投资过程中的风险较高，但是收益较大，目前封闭式运营模式在宽带接入业务中运用较为普遍。

2.5 容量分配和柔性设计因素

在高通量卫星通信系统的设计过程中需要对容量的分配问题进行充分的考虑，容量的分配对于卫星的综合能量利用效率有着息息相关的影响，对于卫星的最终收益也有着十分密切的关联。在高通量卫星通信系统的设计过程中需要避免一些点波束闲置现象的出现，避免一些容量较高的点波束一直处于饱和工作状态，容易导致点波束容量在依旧满的情况下可能已经消耗殆尽了，这就会导致波束间容易出现冷热不均的现象，对于卫星通信系统造成一定的损害，因此在进行容量分配的过程中需要对于市场需求进行充分调查研究，对于高通量卫星通信系统的容量进行有目的的科学合理的分配。在卫星通信系统的柔性设计过程中往往会与吞吐量存在一定的矛盾，因此在高通量卫星的柔性设计过程中会花费额外的开销去进行卫星质量的弥补，因此在进行高通量通信卫星设计过程中可以运用波束交链和可移动点波束等相关技术进行有效代替，提高高通量卫星通信系统在应用过程中的灵活可变性，有效地降低运营商在进行高通量卫星通信系统的运营过程中的市场风险。

3 高通量卫星通信的市场前景展望

3.1 海事宽带卫星通信需求分析

在高通量卫星通信系统的建设过程中海洋并没有像陆地一样有足够的运营商去进行通信信息服务，但是随着科学技术的不断发展和经济水平的不断提高，国家对海洋领土空间的保护工作越来越重视，海上交通越来越发达，海事宽带卫星通信系统设计已经成为人们迫切发展的需求之一，海洋经济领域的移动互联网泊船、互联网信息回传、电子商务、突发事件、海陆联动等多种应用技术在建设过程中越来越普及，这就使高通量卫星通信系统在建设过程中需要实现海上船舶设施之间相互建立连接，有效提高海上通信信息的质量。在进行海上通信服务的建设过程中主要面对着工程船、渔船、大型货船等多类海上交通船舶设施，长期以来这类船舶在实际的应用过程中只能使用窄带通信系统进行信息传输，利用短波、超短波等通信设备进行话音通信和短消息通信等，这就导致海上航行人员在进行通信过程中需要花费高昂的通信费与外部世界进行联系，海上与外界通信受到的限制阻碍较大。由于海运是在全国贸易中占有十分重要地位的产品运输手段，因此在发展过程中海运人员娱乐生活和运输过程中对于信息通信质量有着较高的需求，存在着互联网接入的巨大通信信息需求，这就需要高通量卫星通信系统运营商在进行系统构建过程中对于海事的实际需求进行充分重视，使高通量卫星通信系统在未来海事应用过程中有着广阔的发展空间。

3.2 机载卫星通信需求分析

近些年来随着科学技术的不断发展，高通量卫星通信技术在机载领域应用有着广阔的发展空间，移动互联网和航空旅客运输业市场对卫星通信都有着十分广大的发展前景。随着互联网技术的普及，我国拥有手机上网的用户人数越来越多，在我国进行高通量卫星通信系统的建设过程中需要对互联网应用和航空旅游运输业等多种未来发展市场进行充分的重视。游客在飞机乘坐过程中能否在空中实现无线网络连接是影响乘客进行机票购买行为，这就要求航空公司在航空运营过程中提供差异化的宽带服务，对游客在进行航空公司的选择过程中宽带服务对游客有十分重大的吸引力。相对于欧美国家对于带宽通信技术的发展建设情况，我国在进行航班通信过程中尚未实现宽带通信技术。自2017年10月实施的《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》颁布后对于飞机的便携电子设备使用情况放宽了使用条件，允许航空公司对于便携电子设备进行有效评估，制定了一系列相关的使用政策，对于便携电子设备在民航的使用提出了相应的建设制度要求，这就使我国在进行高通量卫星通信系统的建设过程中需要重视人们乘坐飞机时的娱乐化需求，在进行实际建设过程中需要不断提高卫星通信建设水平。

3.3 高铁宽带卫星通信需求分析

随着我国高铁网络系统的不断完善，高铁卫星宽带接入市场的应用前景变的越来越广阔。中国铁路总公司应该对于路面的接入试验进行不断的技术研究分析，对铁路沿线密布的机电站进行施工代价问题解决，采用科学可靠的高通量卫星通信系统对于高铁宽带的接入进行有效的建设方案制定和实施[5]。我国的高铁网络系统建设日渐成熟，高铁在使用过程中具有经济便宜、高效的乘车特点，这就使越来越多的人在进行远途出行活动中会选择高铁作为出行方式。我国在进行高通量卫星通信系统的建设过程中需要对于高铁宽带建设进行市场需求分析，高铁宽带的应用由于具有广阔的市场需求，发展潜能十分巨大，因此在建设过程中可以对于高铁宽带实施进行积极探索。

4 结 论

随着我国科学技术的不断提高，卫星通信行业也得到了快速的发展。在卫星通信体系的建设过程中以先进的科学技术作为主要的依据，高通量卫星通信系统具有十分广阔的发展前景。我国在卫星通信系统的建设过程中仍然存在着一定的薄弱点，因此需要相关人员在高通量卫星通信系统的构建过程中应积极探索，寻求更为广阔的市场需求，构建更高质量的卫星通信体系。