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高通量卫星时代,卫星通信专网发展的春天

2018-03-29    刘武丰

为了防范和化解重特大安全风险,健全公共安全体系,整合优化应急力量和资源,我国组建了应急管理部,以实现国家应急体系和应急能力现代化。而应急通信的建设当是重中之重。早在去年国务院办公厅公开发布的《关于印发国家突发事件应急体系建设“十三五”规划的通知》中就指出,为了强化应急通信保障能力,应该把卫星通信作为应急通信的一个重要组成部分来建设。该文件明确表示:基于国家民用空间基础设施建设,构建公用卫星通信系统;加强各部门卫星应急专网的统筹规划,统筹使用应急体系所需卫星资源,提升卫星应急通信服务保障能力与集约化水平。

随着我国第一颗高通量卫星“中星16号”的正式投入运营,标志着我国卫星通信真正迈入了高通量时代。与传统通信卫星相比,高通量卫星带给市场用户更优惠的流量资费(价格仅相当于前者的1/10~1/5),更加优化的服务模式,更加可靠、灵活的使用终端等利好条件。可以预计,卫星通信将更为广泛地服务于社会生产、教育、科研及管理等方方面面,卫星通信专网建设也将会迎来一个快速增长时期。

卫星通信专网应用优势明显。卫星通信具有覆盖面广,建站成本与距离无关,不受地质、洪涝等自然灾害影响的优点,并且具有部署快捷、机动性强,组网灵活、便于构建异构网络等特点。目前,在我国已经建成数百个卫星通信专网,分布于人防、公安、武警、电信、电力、石油、水利、交通、金融、教育等多个行业和部门,主要提供应急通信保障、日常通信业务传输等多种应用。一直以来,卫星通信作为地面公网通信不可或缺的补充手段,其作用发挥明显,特别是在地震、洪涝等自然灾害导致地面公网遭受阻断情况下,卫星通信起到了第一时间通、第一现场通的作用,为救灾抢险构建起高效、可靠的指挥调度及信息传输通道。高通量卫星与传统的卫星相比较,提供十倍乃至几十倍以上的带宽资源,卫星成本优势明显,相当于提升了卫星通信专网“短板”,因此,卫星通信专网承载能力的增强,能够更加凸显其优势,将使其建设与应用更为普及。

高通量卫星通信产业升级助推卫星专网发展。高通量卫星“星地一体化”技术的应用,推动了卫星产业结构的变化。在网络与产品结构上,传统的卫星采用覆盖面积大的通信波束(以百万平方公里计),为卫星专网地面设备(又称为地面应用系统)提供转发器物理带宽,在设计上不需要考虑专网设备选型;由于高通量卫星采用蜂窝状通信波束(以十万平方公里计),这就必须在卫星设计时选定地面设备,通过卫星网络一致性确保卫星资源的高效利用,这样,卫星地面设备供应商与卫星应用及运营商关系更为密切,甚至可能出现卫星运营商与网络运营商合二为一的情况,如在美国的休斯、卫讯等公司。同时,由此带来了市场产品呈现出标准更加统一,主流终端产品种类更加清晰的局面,这对用户专网建设的产品选型有利。

在资源管理与效能方面,宏观上讲,传统的一颗卫星上有几十个以上的通信专网,而一颗高通量卫星仅有一个大的通信网系,整个卫星资源的利用率、管理效率都有数以倍计的提升,从而降低了整个网系的运营成本。

在专网构建上,虽然,卫星网络是一个大网系,但依托网络主站的虚拟网络技术,可以构建成百上千个的虚拟专网,对虚拟网络运营商而言,可以不需要单独建站,只需通过虚拟网络管理平台共享运营商主站系统即可从事通信业务经营。这样,甚至只需两三个人就可以管理一个专网,大幅度降低了运营成本;专网用户还可根据自身网络规模及业务需求,直接与运营商对接,自主运营管理专网小站;此外,由于网络产品的一致性,这些虚拟专网完全可以通过主站网络管理顺利实现互联互通,特别是在因突发重大自然灾害或其它应急事件需要卫星通信系统支持时,较传统“烟囱式”的分立专网更加有利于统一管理和指挥调度。

在运营计费方面,传统卫星网络按照带宽计费,为价格/单位时间每兆赫兹×使用时间=使用费用,而高通量卫星网络则按照信息流量bps计费,费用计算更为简单,对专网用户更为经济实惠。

以上这些,都将促进卫星专网的市场规模拓展。

 

美国卫星产业协会(SIA)发布的产业结构示图

高通量卫星通信专网与基础电信公网衔接更加紧密,应用范围更加广泛。依托高通量卫星建设的卫星通信专网具有通信容量大、传输速率快等特点,可承载话音、数据、视频等多种业务,能够非常便捷地与公网及各类专网衔接与融合,从而构建天地一体化的通信网络。在构建航空互联网方面,利用高通量卫星通信可提供非常好的解决方案,其建设成本、网络性能等方面都较其它解决手段更为优越;在海岛、沙漠及其它偏远地区,卫星通信可提供基站回传,解决电信公网传输问题,还可采取卫星通信+Wi-Fi的应用模式,为区域人群提供网络服务。根据我国高通量卫星规划,未来五年高通量卫星的容量将达到300Gbps以上,服务范围也将扩大到“一带一路”沿线国家和地区。届时,高通量卫星的流量资费会更低,也将刺激市场用户需求,从而使得卫星通信专网更加普及。

  

高通量卫星简介

什么是高通量通信卫星?高通量通信卫星(英文全称为High Throughput Satellite,简称HTS),也称高吞吐量通信卫星,是相对于使用相同频率资源的传统通信卫星而言的,主要技术特征包括多点波束、频率复用、高波束增益等。

HTS可提供比常规通信卫星高出数十倍甚至上百倍的容量,传统通信卫星容量不到10吉比特每秒(Gbit/s),HTS容量可达数十Gbit/s到数百Gbit/s。

按轨道划分,HTS卫星分为地球同步静止轨道(GEO)卫星和非静止轨道卫星两种类型,当前在轨应用的HTS卫星均处在GEO上。

 刘武丰(1967-),男,四川内江人,汉族,1990年毕业于解放军南京通信工程学院,长期从事卫星通信网络管理、卫星空间资源管理及市场调研工作,现为深圳市华讯方舟空间信息产业科技有限公司市场策划工程师

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