文章來源(yuan)：中國航天科技集團公司 發(fa)布時間：2018-04-21
乘國內(nei)飛機也(ye)能上網刷朋友圈、查收E-mail，將不再是遙遠的夢(meng)想。
4月12日，隨著中國首顆高通(tong)量通(tong)信衛(wei)星實踐(jian)十(shi)三號(hao)（中星十(shi)六號(hao)）發射成功，我國開(kai)啟衛(wei)星“寬(kuan)帶中國”的新時(shi)代。待衛(wei)星業務(wu)開(kai)通(tong)后，除飛機之外，用戶在輪船、高鐵及沙漠、山林等地(di)面基站(zhan)信號(hao)覆蓋不(bu)到的偏遠地(di)區，也能(neng)享(xiang)受(shou)到寬(kuan)帶多媒(mei)體互聯網服(fu)務(wu)。
衛星要實(shi)(shi)現上網(wang)功(gong)能(neng)，必須依(yi)靠具(ju)備(bei)相應功(gong)能(neng)的(de)(de)有效載(zai)荷系統(tong)。中國(guo)航天科技集團(tuan)公(gong)司五院西安分(fen)院作(zuo)為國(guo)內最具(ju)實(shi)(shi)力的(de)(de)衛星有效載(zai)荷研制單位，為實(shi)(shi)踐(jian)十(shi)三號衛星提供的(de)(de)天線(xian)分(fen)系統(tong)和(he)轉發器分(fen)系統(tong)使衛星的(de)(de)互聯網(wang)應用變(bian)為現實(shi)(shi)。
通(tong)信總容量超20Gbps 幾千飛機可同(tong)時上(shang)網
由于飛機(ji)在(zai)快(kuai)速(su)移(yi)動過程中所(suo)處的空間特點，地面(mian)互(hu)聯(lian)網中轉站(zhan)要(yao)么無法(fa)架(jia)設，要(yao)么無法(fa)足量建(jian)設，乘客通(tong)過地面(mian)方(fang)式上網并不可(ke)行(xing)。
據西(xi)安分(fen)院負責實(shi)(shi)踐十三(san)號衛星(xing)(xing)有效載(zai)荷研制的衛星(xing)(xing)副總(zong)設(she)計師周穎(ying)介紹(shao)，為了破(po)解這一難題(ti)，實(shi)(shi)踐十三(san)號衛星(xing)(xing)由空間段（衛星(xing)(xing)）、地面段（關口站(zhan)）和用(yong)戶(hu)段（終(zhong)端(duan)）構成(cheng)。
“高通(tong)(tong)量通(tong)(tong)信衛星可以作為一個(ge)信號(hao)(hao)中轉站，通(tong)(tong)過(guo)無線電信號(hao)(hao)轉發使(shi)飛機上(shang)乘(cheng)客的手機、電腦等與地(di)面關(guan)口站連接。而(er)關(guan)口站通(tong)(tong)過(guo)光纜與互聯網相連，可以向用戶發送上(shang)網信號(hao)(hao)。”周穎解釋(shi)道。
作(zuo)為我(wo)國首顆(ke)高通(tong)量(liang)通(tong)信衛(wei)星(xing)，實踐十三號的(de)通(tong)信總容(rong)(rong)(rong)量(liang)達20Gbps，超過中國此前(qian)研制的(de)通(tong)信衛(wei)星(xing)容(rong)(rong)(rong)量(liang)總和。通(tong)信容(rong)(rong)(rong)量(liang)的(de)擴(kuo)充意味著傳輸能(neng)力更強。一(yi)般而言，一(yi)架飛(fei)機(ji)所需的(de)最大通(tong)信容(rong)(rong)(rong)量(liang)只有20Mbps，在全(quan)部飛(fei)機(ji)通(tong)信容(rong)(rong)(rong)量(liang)滿(man)負荷的(de)情況下，實踐十三號能(neng)滿(man)足一(yi)千架左右的(de)飛(fei)機(ji)同時上(shang)網。
“通(tong)常情況(kuang)下，所有(you)飛機通(tong)信(xin)容量同時(shi)滿(man)負荷(he)占用(yong)的(de)情況(kuang)極為(wei)少見，因此(ci)實踐十三號實際上可使幾千架飛機同時(shi)上網。”西安(an)分(fen)院副院長馬伊民說(shuo)。
多波束天線蜂(feng)窩(wo)式(shi)覆蓋(gai) 衛星應用功能自定義
實(shi)踐十三號衛(wei)星(xing)的(de)(de)(de)成功發射，帶動(dong)了我國通(tong)信衛(wei)星(xing)的(de)(de)(de)技(ji)術變革，拉開了我國高通(tong)量衛(wei)星(xing)發展的(de)(de)(de)大幕。
傳(chuan)統的廣播電視通(tong)信(xin)衛星(xing)(xing)的工作頻(pin)(pin)段低、帶寬(kuan)(kuan)窄，屬于(yu)廣域覆(fu)蓋。為了大幅提高(gao)(gao)衛星(xing)(xing)性能(neng)，滿足(zu)寬(kuan)(kuan)帶互聯網所(suo)需要的“高(gao)(gao)能(neng)量”集中傳(chuan)輸，實踐十三(san)號衛星(xing)(xing)裝載了我國首副Ka頻(pin)(pin)段多(duo)波束天線(xian)，工作頻(pin)(pin)段提高(gao)(gao)、帶寬(kuan)(kuan)加大，對地(di)面進行小范圍(wei)覆(fu)蓋。通(tong)過(guo)多(duo)波束及頻(pin)(pin)率復用，實踐十三(san)號衛星(xing)(xing)能(neng)得到同等軌道頻(pin)(pin)譜的常規衛星(xing)(xing)數倍(bei)或數十倍(bei)的可用頻(pin)(pin)率資源，極大降低了寬(kuan)(kuan)帶成本。
“我們將(jiang)傳統的(de)(de)廣(guang)播電視衛星(xing)廣(guang)域波束(shu)天線分(fen)解為26個波束(shu)，形成蜂窩式(shi)覆蓋，技(ji)術的(de)(de)復雜度和難(nan)度急劇提升。每一個波束(shu)都(dou)需(xu)要精確指向，星(xing)上(shang)的(de)(de)‘毫厘之差’都(dou)會導致地面的(de)(de)‘謬之千(qian)里’。”周穎說。
高通量(liang)通信衛星(xing)不僅(jin)可以滿足(zu)用(yong)戶(hu)的個性化(hua)上(shang)網需求，同時還能實現功(gong)能自(zi)定義，融合打電話、廣(guang)播電視節(jie)目轉播及上(shang)網功(gong)能于一體，大大提(ti)高了衛星(xing)的利用(yong)率和靈活性。
構建(jian)空(kong)天地(di)一體化設計 通(tong)信總容量將(jiang)至1Tbps
2013年，西安分院承(cheng)擔研(yan)制的(de)我國(guo)首顆高通量衛(wei)星實(shi)踐十三(san)號項目正式立(li)項。攻關團隊瞄(miao)準(zhun)用戶需求和高通量衛(wei)星的(de)工作特點，著手進(jin)行設計開發。
在有效載(zai)荷系(xi)統設計方案制定之(zhi)前，考慮到(dao)衛(wei)星覆(fu)蓋區(qu)域內的用(yong)(yong)戶互聯網(wang)通(tong)信(xin)需求、用(yong)(yong)戶終端的類型、地面(mian)關口(kou)(kou)站的選址及(ji)(ji)信(xin)號在雨雪環境中的衰減情況，西安分院與衛(wei)星運營商中國衛(wei)通(tong)公司用(yong)(yong)半(ban)年時間完(wan)成(cheng)了空(kong)天地一體化(hua)系(xi)統設計，全面(mian)掌握(wo)了終極用(yong)(yong)戶（個人用(yong)(yong)戶及(ji)(ji)企業用(yong)(yong)戶）人口(kou)(kou)數(shu)量、密(mi)度及(ji)(ji)潛在需求。
可(ke)以(yi)想(xiang)象，未(wei)來不(bu)論是(shi)(shi)身(shen)在萬(wan)米高空的飛(fei)機還是(shi)(shi)茫茫大海(hai)的船舶上(shang)，或是(shi)(shi)乘(cheng)著列車(che)的漫(man)漫(man)旅途中，只要有(you)“無限WIFI”實踐十三號的陪伴，用戶就可(ke)以(yi)隨時隨地接(jie)收衛(wei)星通信(xin)信(xin)號，方(fang)便便捷地進(jin)行網上(shang)沖(chong)浪。
此外，實踐十三(san)號衛星(xing)還將應(ying)(ying)用于旅游、遠(yuan)程醫療、教育、科學(xue)考察、災害(hai)應(ying)(ying)對指揮、應(ying)(ying)急(ji)通信等，進一步(bu)拓展我(wo)國衛星(xing)技(ji)術新的應(ying)(ying)用領域，對我(wo)國未來經濟社會發(fa)展和增加民眾(zhong)福祉(zhi)產生深遠(yuan)影響。
“十三(san)五”期間，我國(guo)研(yan)制的多(duo)顆基于(yu)高(gao)通(tong)(tong)量載荷與常(chang)規(gui)通(tong)(tong)信(xin)載荷混搭(da)的通(tong)(tong)信(xin)衛星(xing)將陸續發(fa)射(she)。西安(an)分院作為我國(guo)通(tong)(tong)信(xin)衛星(xing)有(you)效(xiao)載荷研(yan)制的主力(li)軍(jun)，正結合國(guo)家天地一體(ti)化信(xin)息網絡工程、“一帶一路(lu)”空間信(xin)息走(zou)廊工程等(deng)，研(yan)發(fa)出Q/V通(tong)(tong)信(xin)、激光(guang)通(tong)(tong)信(xin)、柔性轉發(fa)等(deng)技術，不斷提高(gao)有(you)效(xiao)載荷的成熟(shu)度。
“這次(ci)實踐十三號衛星(xing)采用(yong)的是東(dong)三B平(ping)臺(tai)，20Gbps的通信(xin)總容量(liang)(liang)實現(xian)了‘質’的突破。未來，高通量(liang)(liang)衛星(xing)搭配(pei)東(dong)四、東(dong)五平(ping)臺(tai)，單星(xing)容量(liang)(liang)可達150Gbps-1Tbps，更將(jiang)逐(zhu)漸實現(xian)‘量(liang)(liang)’的變化。”西(xi)安分院院長李軍說。