文章來源：中(zhong)國航(hang)天(tian)科技集團公司 發布時間：2018-04-21
乘國內飛機也能上網刷朋友圈、查(cha)收E-mail，將不再是遙遠的夢想。
4月12日，隨著中(zhong)國(guo)首顆高通量通信(xin)衛星實踐十三號（中(zhong)星十六號）發射成功，我(wo)國(guo)開(kai)啟衛星“寬帶(dai)中(zhong)國(guo)”的新時代。待(dai)衛星業(ye)務開(kai)通后，除(chu)飛機之外，用戶在輪船、高鐵及沙漠、山林(lin)等地面基(ji)站信(xin)號覆蓋(gai)不到的偏(pian)遠地區，也能享受到寬帶(dai)多媒體互聯網服(fu)務。
衛(wei)星(xing)要(yao)實現(xian)(xian)上網功能，必須(xu)依靠(kao)具備相(xiang)應功能的(de)有效載荷系統。中(zhong)國航天科技集(ji)團(tuan)公(gong)司五(wu)院西安分(fen)(fen)院作為國內最具實力的(de)衛(wei)星(xing)有效載荷研制單位，為實踐(jian)十三(san)號衛(wei)星(xing)提供(gong)的(de)天線分(fen)(fen)系統和轉發(fa)器分(fen)(fen)系統使衛(wei)星(xing)的(de)互聯網應用變(bian)為現(xian)(xian)實。
通信(xin)總容量超20Gbps 幾千飛機可同時(shi)上網
由于飛機在(zai)快(kuai)速移動過程中所處的(de)空間特(te)點，地(di)面(mian)互聯(lian)網中轉站要么(me)無法(fa)(fa)架設，要么(me)無法(fa)(fa)足(zu)量建(jian)設，乘客通過地(di)面(mian)方式上網并不(bu)可行(xing)。
據(ju)西安分院負責實踐十(shi)(shi)三(san)號(hao)衛星(xing)有(you)效載荷(he)研制的衛星(xing)副總設計(ji)師(shi)周穎介紹，為(wei)了破解這一難題，實踐十(shi)(shi)三(san)號(hao)衛星(xing)由空間段（衛星(xing)）、地面段（關口站(zhan)）和用戶段（終端）構成(cheng)。
“高通(tong)(tong)量通(tong)(tong)信衛星可以(yi)作為一個信號中轉站，通(tong)(tong)過無線電信號轉發(fa)使飛機上(shang)乘客的手機、電腦等與地面關口站連接(jie)。而關口站通(tong)(tong)過光纜與互聯網相連，可以(yi)向(xiang)用戶發(fa)送上(shang)網信號。”周穎解釋道。
作為我國(guo)首顆高通(tong)(tong)量(liang)通(tong)(tong)信(xin)衛星，實踐十三號(hao)的通(tong)(tong)信(xin)總(zong)容(rong)(rong)量(liang)達20Gbps，超過中(zhong)國(guo)此前研制的通(tong)(tong)信(xin)衛星容(rong)(rong)量(liang)總(zong)和。通(tong)(tong)信(xin)容(rong)(rong)量(liang)的擴(kuo)充意味(wei)著(zhu)傳輸能(neng)力更強。一般而(er)言，一架飛機所需的最大通(tong)(tong)信(xin)容(rong)(rong)量(liang)只有20Mbps，在全部飛機通(tong)(tong)信(xin)容(rong)(rong)量(liang)滿負(fu)荷的情(qing)況下(xia)，實踐十三號(hao)能(neng)滿足一千架左右的飛機同時上網(wang)。
“通常情(qing)況下(xia)，所有飛(fei)機(ji)通信容量同(tong)時滿(man)負荷占用(yong)的情(qing)況極為少見，因此實踐十三號實際上(shang)可使幾千架飛(fei)機(ji)同(tong)時上(shang)網。”西安分院副(fu)院長馬伊(yi)民說。
多波束天線蜂窩式覆蓋 衛星(xing)應用功能自定義
實踐(jian)十三號衛(wei)星的(de)成功(gong)發(fa)(fa)射(she)，帶動了我(wo)國通(tong)信衛(wei)星的(de)技術變革(ge)，拉開了我(wo)國高通(tong)量衛(wei)星發(fa)(fa)展的(de)大(da)幕。
傳統的(de)廣播電(dian)視通信衛(wei)星(xing)(xing)的(de)工(gong)作頻(pin)段(duan)(duan)低(di)、帶(dai)(dai)寬(kuan)(kuan)窄，屬于廣域覆(fu)蓋。為了大(da)(da)幅提高(gao)衛(wei)星(xing)(xing)性能(neng)，滿足寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)互聯網所(suo)需要的(de)“高(gao)能(neng)量(liang)”集中傳輸(shu)，實踐十(shi)三號衛(wei)星(xing)(xing)裝載了我國(guo)首副Ka頻(pin)段(duan)(duan)多波束(shu)天線，工(gong)作頻(pin)段(duan)(duan)提高(gao)、帶(dai)(dai)寬(kuan)(kuan)加大(da)(da)，對(dui)地面(mian)進行小范圍覆(fu)蓋。通過多波束(shu)及頻(pin)率(lv)復用，實踐十(shi)三號衛(wei)星(xing)(xing)能(neng)得(de)到同等軌道頻(pin)譜的(de)常(chang)規(gui)衛(wei)星(xing)(xing)數倍(bei)或數十(shi)倍(bei)的(de)可用頻(pin)率(lv)資源，極大(da)(da)降(jiang)低(di)了寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)成本。
“我們將傳統的(de)廣播電視(shi)衛星(xing)廣域波(bo)束天線分解為26個波(bo)束，形成蜂窩式覆蓋，技術的(de)復雜度(du)和難(nan)度(du)急劇提升。每一個波(bo)束都需要精確指向，星(xing)上(shang)的(de)‘毫厘之(zhi)差’都會(hui)導致地面(mian)的(de)‘謬之(zhi)千里’。”周穎說。
高通量通信衛(wei)星不僅可以滿足用(yong)戶的個性化上網需求，同時還能(neng)實現功能(neng)自定(ding)義，融合打電話、廣播電視節目轉播及上網功能(neng)于一體(ti)，大(da)大(da)提高了衛(wei)星的利(li)用(yong)率和靈(ling)活(huo)性。
構(gou)建(jian)空天地一(yi)體化設計 通信總容量將至1Tbps
2013年(nian)，西安分院(yuan)承擔(dan)研(yan)制的我國首顆高(gao)通量(liang)衛星實踐(jian)十(shi)三號項(xiang)目正式立項(xiang)。攻關團隊瞄準用戶(hu)需求和(he)高(gao)通量(liang)衛星的工作特點，著手進行設(she)計開發。
在有效載荷系統(tong)設計(ji)(ji)方(fang)案制定(ding)之前，考慮(lv)到衛(wei)(wei)星(xing)覆(fu)蓋區域內(nei)的(de)用(yong)(yong)戶(hu)(hu)互聯(lian)網通信需求、用(yong)(yong)戶(hu)(hu)終端的(de)類型(xing)、地面關口站的(de)選址(zhi)及信號在雨雪環(huan)境中的(de)衰減(jian)情(qing)況，西安分(fen)院與衛(wei)(wei)星(xing)運營商中國(guo)衛(wei)(wei)通公司用(yong)(yong)半年(nian)時間完(wan)成了空天地一體化系統(tong)設計(ji)(ji)，全面掌握了終極用(yong)(yong)戶(hu)(hu)（個人(ren)用(yong)(yong)戶(hu)(hu)及企業用(yong)(yong)戶(hu)(hu)）人(ren)口數(shu)量、密度及潛(qian)在需求。
可(ke)以(yi)想象(xiang)，未來不論是身在萬(wan)米(mi)高(gao)空的飛機(ji)還是茫茫大海的船舶上，或是乘著(zhu)列(lie)車的漫(man)漫(man)旅途中，只要有“無限WIFI”實(shi)踐(jian)十三號(hao)的陪伴(ban)，用戶(hu)就可(ke)以(yi)隨(sui)時隨(sui)地接(jie)收衛星(xing)通(tong)信信號(hao)，方(fang)便(bian)便(bian)捷地進行(xing)網上沖浪。
此(ci)外，實(shi)踐(jian)十三(san)號衛(wei)星(xing)還將應用于旅游、遠程醫療(liao)、教育、科學考(kao)察、災(zai)害應對(dui)指揮(hui)、應急通信等，進一步(bu)拓展我國衛(wei)星(xing)技術(shu)新的應用領域，對(dui)我國未來(lai)經濟社會發展和增加民眾(zhong)福祉產生深遠影響。
“十(shi)三(san)五”期(qi)間(jian)，我國(guo)研(yan)制的多顆基于(yu)高通(tong)(tong)(tong)量載荷與常規通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)載荷混搭的通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)衛(wei)(wei)星(xing)將陸續發射。西安分院作(zuo)為我國(guo)通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)衛(wei)(wei)星(xing)有(you)效載荷研(yan)制的主力軍，正結合國(guo)家天地一(yi)(yi)體化信(xin)(xin)(xin)息(xi)網(wang)絡工程(cheng)、“一(yi)(yi)帶一(yi)(yi)路”空間(jian)信(xin)(xin)(xin)息(xi)走廊工程(cheng)等，研(yan)發出(chu)Q/V通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)、激光通(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)、柔(rou)性轉發等技術，不斷提高有(you)效載荷的成熟度。
“這次實(shi)(shi)踐十三號衛星(xing)采用(yong)的(de)是東(dong)三B平臺，20Gbps的(de)通(tong)(tong)信總容量(liang)(liang)實(shi)(shi)現(xian)了‘質’的(de)突破。未來，高通(tong)(tong)量(liang)(liang)衛星(xing)搭配東(dong)四、東(dong)五平臺，單星(xing)容量(liang)(liang)可達150Gbps-1Tbps，更(geng)將逐漸實(shi)(shi)現(xian)‘量(liang)(liang)’的(de)變化。”西安分院院長李軍(jun)說。