卫星通信产品体系的设计思路

周 同，王永康

（中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081）

0 引 言

卫星通信是中国航天技术的主要应用内容之一，因其覆盖范围大、通信距离远、数据传输容量大、通信品质高、联网灵活快捷以及资费和通信距离无关等优势，已成为我国信息基础设施中不能缺少的重要部分。中国建立了一条来源最丰富的卫星定位通信服务用的空间段，并正在努力为中国和亚洲地区和太平洋沿岸地区的用户有效的服务，现已形成适应不同行业需求的卫星通信网，可以很好发挥地面通信网的互补、拓展和紧急备用功能。本文针对卫星通信产品体系的设计思路进行了研究。

1 卫星通信产品概述

1.1 卫星通信产品内涵

卫星通信是通信服务业的一项重要内容。卫星通信运营商借助”星、频、站、网、端”的资源要素，以及业务运行质量保障体系和能力的建设，向客户提供了交换机租用、互联网传输、技术服务、系统集成以及终端定制等多种产品业务[1]。卫星通信产品与服务、平台、人才以及技术概念高度相关，在实际中由于它们的相互产生和交叉联系，特别是与产品和业务之间的概念和联系往往造成了用户的错觉，并由此对产品、服务经营、平台建设等企业管理工作造成了不必要的困难。但总的来说，产品是公司为实现满足用户需要、积极参加市场竞争的手段和方式，是公司业务开发、市场营销、平台运维、人才使用等行为的综合结果。运营基础和服务质量是互联网下产品发展与服务价值创新的基础，以”星、频、站、网、端”等技术为代表的人财物技术发展成为了公司价值创新的动力，而技术发展主要分布在市场营销、产品研发、整体运维和集成创新等的业务当中。

1.2 卫星通信产品介绍

1.2.1 卫星通信系统

卫星通信系统主要由地站-地面卫星天线构成，大多数反射天线通常为抛物面形，但也有部分多焦点双极化天线是由球体与抛物面形组合而成。地面卫星信号在经过抛物面形双极化天线的反射后，聚焦在它的中心聚焦部。其主要功能为实现地面电磁波信号和电信号之间的交叉变换，实现对C/KU 频率微波信息的接收工作。下行功能：双极化天线首先收到地面卫星所下发的微弱信息，然后通过高频头（Low Noise Block，LNB）实现低噪音释放，同时把C/KU 的下行频率转换成L 波段信息，实现相邻层接口间传送的数据单元（Interface Data Unit，IDU）的模数变换、对基带信息的包装、拆包和信息的解调等操作[2]。上行功能：将由IDU 产生的L 波段TDMA 上行通道，输入上变频功率放大器（Block Up-Converter，BUC）实现向上变频和能量释放，以对应卫星的上游通道，进而利用双极化天线发送给目标卫星。

1.2.2 超级基站自动寻星天线系统

（1）重要应用领域。中国国家环保网、中央政治局党校远程教育网、中国军队总参通信网、吉通电话集团移动互联网、中国中央电视台、省以下各级广播电视、全国证券通信网以及各大企业移动通信工程。

（2）控制系统简介。手动寻星天线控制系统的伺服追踪控制系统一般由天线控制系统驱动器单元（Antenna Drioe Unit，ADU）、天线接收管理系统操控单元（Antenna Control Unit，ACU）、旋转变压器和倾角仪等所构成，利用接收信标、倾角传感器等的信息调节天线接收控制系统方向/俯仰/极化传动的起动装置，并利用它的控制系统来调节天线接收控制系统的运动方向/俯仰/极化角度。天控系统具有地面测量与手动恢复控制功能，可以根据抗震要求设定，并且具有一键对星的控制功能，从追踪、对星、调节等都可以手动调节或手动对星，还能够预设存储7 颗常用的卫星参数，甚至更多。

（3）天线控制单元的信标接收器描述。信标接受机和卫星信号的下变频器组合，构成整体的跟踪接收器，用作卫星通信地球站的自动跟踪控制系统。它的工作是截获同步卫星信号发送的信标数据，并将其下变频转换成中频信号，进而测量出与信标数据高度成正比的直流压力，给出卫星信标数据（即目标）相应于双极化天线在不同角位时所对应的信息强度压力，以直流压力形式送到双反射天线伺服控制器，从而实现了双极化天线对卫星信号的自动监控[3]。该接受机模块采用了领先的小步进锁相环技术，与高稳健化参考源实现了高频的精密控制，其工作机理就是使用小步进锁相环技术，实现接收机将要接收的卫星信号频率点的精密变频，而其中的扫描方法可以由软件实现。

1.2.3 便携式卫星通信系统

（1）便携式卫星通信系统简介。由于便携式卫星通信不受地域、气象等因素的影响特点，因此对于要求及时迅速架设通信网络的地方，便携式卫星通信站往往起到关键性作用。

（2）便携式卫星通信系统的作用。第一，满足了人类对移动多媒体技术（视频）的需要，可以做到对同一个地点所产生的所有事情实行即时的视频转播和远距离介入，从而解答了多点广播电视会议，数字视频点播服务和其余各类多媒体视频节目传播问题。

第二，为了满足用户的移动部门办公需要，便携式卫星通信系统将能够成为“虚拟办公室”，没有固定办公地场所，人们随时随地和公司内部或指挥中心之间实现永不间断的通信联络以及消息共享，如发传真、打电话，还能够随时高速连接网络和公司专网等，并可以很方便地完成公司总部对移动部门的活动集中管理。

第三，应用于地方政府应急通信机构、部队及其特种系统。这种系统除对设备的可靠性、安全、操控性和三防性等因素的需求很高外，通常需要设备可以具有很长的回传通道，以确保发送清晰的语音、高速的文字信息、即时的视频和服务信息，并需要设备在极端和严酷的天气环境下，可以保证永不间断的通信联络[4]。

2 卫星通信产品体系设计思路

2.1 设计原则

在产品体系设计流程中，必须面对哪些应该是产品、哪些应该是服务、哪类是评估与抉择。需要满足下列3 项要求方可列入产品范畴，也就是必须遵守的3 项准则：一是产品要符合公司战略发展方向；二是具备明确的目标市场和客户需求；三是拥有必要的资源和能力基础。

产品系统是商品的多层次、结构化组合，只有进行正确的定位，才能获得正确的商品系统。设计必须坚持以下3 个方面原则：一是高度内聚、较低相互耦合性；二是贯彻专业化分工原则；三是体现团队比较优势。

因此，项目的设计、研发与咨询工作的进行，最终都必须依靠具备一定专长的人以及专门技能的设计部门。

2.2 基本类型

随着中国数字经济的发展、互联网数字化革命的深入，卫星通信运营业务一定要和产业互联网、行业互联网融合发展。这就需要卫星通信运营商从挖掘卫星网络资源、提升网络品质、丰富产品种类、提升服务水平、培训咨询、计算机技术、定制应用终端以及设计整体方案等方面寻找优势，下足功夫，建立以中国高轨卫星转发器资源服务为核心的卫星运营业务、以中国高通卫星网络服务与数字平台为基础的综合资料业务系统、以中国物联网/虚拟现实/大数据挖掘/人工智能等信息技术服务为重点的业务系统，并整合3 个基本产业类型，以适应世界卫星通信产业变化，把握好国家数字化转型战略、新时代基建规划所带来的重大发展机会。

2.3 设计要点

产品设计并非名词术语的单纯罗列，亦并非资源要素的任意结合，它是公司传播顾客价值的重要途径，是提高顾客满意度和忠诚度的重要媒介，是公司参加市场竞争的重要工具，是公司实现收入与盈利的根本。所以，企业在明确设计产品要素时，就必须以顾客利益、公司的竞争优势、生产技术等设计概念为基础，对企业各个产品作出完整、系统的界定，从而保证企业产品具备充分的活性与生命力。本文将给出如下10 种产品设计要点。

（1）产品简介。说明产品基本类别、针对的产业和市场、外形和特征、性能和功用，为使用者解决问题以及提供售后服务。

（2）目标用户。介绍主要目标群体及用户类别，包括个人、家庭、公司以及组织等。

（3）用户价值。提供企业可以给用户提供的价值，包括带宽容量、费用、信息服务质量、覆盖范围、响应能力、数据与安全等[5]。

（4）核心技术。描述产品应用所涉及的核心技术，主要包括通信、电脑软硬件、自动化、机器人以及能源等关键领域。

（5）竞争对手条件。说明该企业存在的主要竞争对手、优点和缺陷等。五力模型和SWOT 矩阵都是最主要的数据分析工具。

（6）合作者。描述技术开发、研究与推广环节的合作者。价值链、战略联盟和商业生态都是最有效的分析方法。

（7）生命循环。描述商品所处的生命循环，分为进入发展阶段、生长时代、发展阶段以及衰败期等。

（8）市场总收入预测。描述当前的市场总收入状况和未来3 年的市场总收入预测状况。

（9）产品执行困境。描述产品运作流程中面临的困难，通常分布于技术开发、人员组合、业务协同、政府许可、市场以及费用安排等方面。

（10）应对战略。描述公司针对执行难度大而采用的对策与办法，需要根据公司内部环境，并使用相应的管理理论与运营理念。

2.4 体系架构

产品体系框架必须反映了产品重大的功能类别或领域、产品的具体类型以及产品与用户和产品间的交互联系。换言之，产品体系框架必须包含了客户、产品和服务3 个维度。根据当前卫星通信的形势与发展，卫星通信系统可分为卫星服务类、电信服务类和系统集成类。卫星运营服务是对常规高地球轨道卫星技术业务的进一步扩展，在原常规高回波通信卫星提出的交换器租用业务和高通量卫星技术提出的互联网传送业务的基本上，增加了网站运维、卫星测控、主站托管等增值性业务。信息技术业务类依托高通量卫星网络，向航空、海洋、交通运输以及能源等领域的客户开展互联网接入、视频交流、电子商务等信息技术业务。网络系统综合类所涉及的主要业务领域有卫星网络系统、卫星端口、专业计算机以及信息系统等。

3 结 论

综上所述，卫星通信是航天技术应用的主要内容，在信息时代的通信中有着地面通信无法取代的巨大功能。而产品系统构建是确定技术创新目标、打造产品服务平台、推动业务拓展、调整资源架构等任务的基础，是卫星通信运营商数字化改造进程的关键，是提高公司产品竞争力和产品影响力的根本。为深入推进卫星通信业务，各公司要针对业务开展和企业经营现状，适时调整产品结构，实现产品迭代提升。