高吞吐量通信卫星让我们坐着飞机也能保持“朋友圈”时刻在线

2017-04-13 10:08 来源:大秦网 
2017-04-13 10:08:20来源:大秦网作者:责任编辑:宋雅娟

  4月12日,我国首颗高吞吐量卫星实践十三号(中星16号)成功发射,标志着我国进入卫星互联网应用时代,进一步拓展了我国卫星技术新的应用领域,将对我国未来经济社会发展和增加民众福祉产生深远影响。对于我们的日常生活来说,这颗卫星结束了长途飞行或户外旅行“暂时失联”的状态,让我们的“朋友圈”时刻在线。

  实践十三号(中星16号)卫星是我国首颗Ka频段高吞吐量通信卫星(HighThroughputSatellite,简称HTS),通信总容量达到了20Gbps,超过我国此前研制的通信卫星容量的总和。卫星业务开通后,飞机、轮船、高铁及沙漠、山林等偏远地区地面基站信号覆盖不到的“四海八荒”之地都能享受宽带多媒体互联网服务,实现互联网无处不在。

  卫星要提供互联网服务,必须依靠具备相应功能的有效载荷系统。我国最具实力的卫星有效载荷研制单位航天五院西安分院(以下简称西安分院)提供的天线分系统和转发器分系统让实践十三号(中星16号)卫星的互联网应用变为现实。

  那么,卫星是如何让乘客坐飞机也能保持“朋友圈”时刻在线的?据西安分院负责实践十三号(中星16号)卫星有效载荷研制的卫星副总设计师周颖介绍,该项目由空间段(卫星)、地面段(关口站)和用户段(终端)构成。其中,地面的关口站通过光缆与互联网相连,可以向用户发送上网信号。飞机在快速移动过程中,因所处的空间特点,根本无法架设或无法足量建设地面互联网中转站,乘客的手机和电脑也就无法通过地面的方式上网,这时候,卫星作为一个信号中转站,通过无线电信号转发让飞机上的手机和电脑与地面关口站的互联网连接,使得乘客以此告别长途飞行“暂时失联”的状态。

  实践十三号(中星16号)卫星的技术难点是大范围覆盖地面区域后还要确保每个用户使用互联网双向通信时有足够的带宽。据介绍,该卫星的带宽可以满足几千架飞机同时上网。周颖介绍,一架飞机所需的最大通信容量只有20Mbps,在全部飞机通信容量满负荷的情况下,该卫星就可以满足一千架飞机同时上网,但是通常情况下,所有飞机通信容量同时满负荷占用的情况极为少见,因此,实践十三号(中星16号)卫星理论上可以满足几千架飞机同时上网的需求。

  除了实现飞机、轮船、高铁的实时上网,实践十三号(中星16号)还将实实在在的给老百姓的商务出行、旅游、远程医疗、教育、科学考察、灾害应对指挥、应急通信带来方便。

  当前社会对互联网的需求非常巨大,但并不是所有地方都解决了信号覆盖问题,需要扩大互联网覆盖区域,高吞吐量通信卫星的研制就列入了航天人的计划。

  2013年,西安分院承担研制的我国首颗高吞吐量卫星实践十三号(中星16号)项目正式立项。西安分院瞄准用户需求和高吞吐量卫星的工作特点,着手进行设计开发。这是一个极其艰难的创新过程,首当其冲的是设计理念和系统规范的差异。传统的广播电视通信卫星,工作频段低,工作带宽窄,采用广域覆盖,而实践十三号(中星16号)卫星工作在ka高频段,工作带宽宽,采用多点波束小范围覆盖,有效载荷的设计必须采用星地一体化思路,需要考虑卫星覆盖区域内的用户互联网通信需求,用户终端的类型,地面关口站的选址及信号在雨雪环境中的衰减情况。在有效载荷系统设计方案制定之前,西安分院与卫星运营商中国卫通公司用了半年时间完成了空天地一体化系统设计,全面掌握了终极用户(个人用户及企业用户)人口数量、密度及潜在需求,对卫星载荷的系统设计有了明确思路,并对地面关口站建设等提出了相关思路。

  实践十三号(中星16号)卫星装上了我国首副Ka频段多波束天线,这就需要将传统的广播电视卫星广域波束天线要分解成26个波束,形成蜂窝式覆盖,复杂度和难度急剧提升,每一个波束都需要精确指向,否则星上“差之毫厘”会导致地面的“谬之千里”。多波束天线对地面进行小范围的蜂窝式覆盖,使得卫星性能得到很大程度的提高,满足宽带互联网所需要的“高能量”集中传输,可以满足每个人的个性化上网需求。

  实践十三号(中星16号)卫星的成功发射,带动了我国通信卫星的技术变革,拉开了我国高吞吐量卫星发展的大幕。高吞吐量通信卫星不仅仅具备上网功能,同时还能实现功能自定义,融合打电话、广播电视节目转播及上网功能于一体,大大提供卫星的利用率和灵活性。

  “十三五”期间,我国除了专门用于互联网服务的高吞吐量卫星之外,多颗基于高吞吐量载荷与常规通信载荷混搭的通信卫星也将陆续发射。西安分院作为我国通信卫星有效载荷研制的主力军,正结合国家天地一体化信息网络工程、“一带一路”空间信息走廊工程等不断提高有效载荷的成熟度,并储备Q/V通信、激光通信、柔性转发等技术,为实现单星容量150Gbps-1Tbps的目标、实现更强功能的卫星宽带互联网服务奠定了坚实的基础。(张昊)

[责任编辑:宋雅娟]

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