衛(wèi)星系統(tǒng)新技術應用發(fā)展策略（二）

陳如明 信息產(chǎn)業(yè)部無線電管理局



（14）現(xiàn)代星上處理技術


　　如上所述，即使是運用了多點蜂窩結構覆蓋，大幅度提高了Ｋａ頻段衛(wèi)星頻率再利用及容量的能力，但星上轉(zhuǎn)發(fā)若仍利用彎管式電路交換結構，此時交換波束的連接只能通過相應地面關口站執(zhí)行，而衛(wèi)星下行電路突發(fā)空隙便不能被數(shù)據(jù)填滿，這將嚴重影響衛(wèi)星下行電路的有效利用。同時，從ＡＴＭ實施網(wǎng)狀網(wǎng)尋路觀點看，這亦可能導致通信連接效率很低，特別是當連接終端數(shù)上升時更是如此［１］。例如，對ｎ個終端，即要求Ｎ＝ｎ（ｎ－１）／２個全網(wǎng)狀電路連接，當ｎ＝１０，即有Ｎ＝４５，此時即便用星上基帶電路交換處理恒定速率模式進行處理亦難以奏效，導致對無連接通信呈現(xiàn)很不有效的利用，此時較有效的辦法即需在星上設置現(xiàn)代分組交換處理，不規(guī)則的數(shù)據(jù)流經(jīng)緩存后再按動態(tài)統(tǒng)計復接原理在下行電路中進行最有效的統(tǒng)計復接交換處理，包括利用第三層寬帶ＩＰ交換技術，此時上行按ＦＤＭ－ＴＤＭＡ多點波束高頻率再利用方式運行、下行按ＴＤＭ動態(tài)統(tǒng)計復接多點波束高頻率再利用方式進行工作，從而可使寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)吞吐量獲得量級性提高。


　　相應星上處理器的主要技術包括ＳＡＷ（表面聲波）濾波信道化技術及快速開關切換技術，全數(shù)字ＦＦＴ信道化、路由分配及波束成形技術，低功耗Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ、射頻固態(tài)功率放大及信號再生技術，Ｂｕｔｌｅｒ矩陣放大及其相組合的波束成形、信號緩存、路由分配、頻率轉(zhuǎn)換等射頻功率動態(tài)分配和軟件無線電控制技術等等，再包括移動用戶終端處理技術在內(nèi)，以實現(xiàn)任意形式的用戶終端之間的ＴＤＭＡ時隙分配及任意波束、頻率與時隙之間信號的快速、靈活的交換與通信。


　�。�15）星間鏈路新技術


　　對衛(wèi)星星際鏈路而言，衛(wèi)星光通信技術倍受重視。美國、歐洲、日本等對此極為關注，并進行了較深入的研究。根本原因在于星際激光通信有一系列優(yōu)越性：此為超越無線電頻譜范圍的光波新電磁譜領域，有寬廣的頻譜帶寬，并有比地面ＦＳＯ更合適的傳輸環(huán)境，可大幅度提高衛(wèi)星通信潛在的容量能力；大大減少衛(wèi)星通信設備的體積與重量并增加其保密防護能力 ，有效節(jié)省不必要的地球站多跳衛(wèi)星中繼轉(zhuǎn)接而實現(xiàn)廣域大跨距ＧＥＯ單跳連接，達到縮短時延、節(jié)省系統(tǒng)設備構成的重要目的。其基本技術包括光Ｔｘ／Ｒｘ技術，相應收、發(fā)天線實際上就是一個光學望遠鏡，天線型式可采用卡塞格倫型反射式天線或透射式天線；光信標技術，以確保信號波束的瞄準、捕捉與跟蹤；調(diào)制解調(diào)、多址連接及網(wǎng)絡與信號處理技術，調(diào)制解調(diào)可有ＩＭ－ＤＤ、組合脈位調(diào)制ＣＰＰＭ、ＤＰＳＫ、ＤＣＰＳＫ、ＣＰＳＫ、ＣＰＭ及ＣＱＡＭ等；光濾波、波分復用ＷＤＭ技術；衛(wèi)星軌道面內(nèi)、面間星際光環(huán)網(wǎng)技術;對多址連接而言，自由空間光碼分多址ＳＯ－ＣＤＭＡ技術很有吸引力，它具有很強的抗背景噪聲的能力、并有利于解決全網(wǎng)同步及支持異步通信與突發(fā)業(yè)務的能力。


　　(16) 農(nóng)村及邊遠地區(qū)應用的衛(wèi)星通信新技術


　　就實現(xiàn)農(nóng)村及邊遠地區(qū)的普遍服務而言，人們的一致共識是衛(wèi)星通信毫無疑問作為一種最有用武之地的強勁技術手段。談到原先LEO/MEO GMPCS的嚴重失利原因時, 一些人認為，衛(wèi)星通信要想取得長足的發(fā)展并占據(jù)信息通信業(yè)界重要地位的時機，必須要使衛(wèi)星手段真正對農(nóng)村及邊遠地區(qū)的通信發(fā)揮其實際有效作用時才能達到。中國的情況尤為明顯，中國農(nóng)村人口占全國人口2/3，涉及全國30多個省、市、自治區(qū)約24萬個行政村的家家戶戶的切身利益，亦涉及縮小東西部的地區(qū)發(fā)展水平差距這一宏偉的戰(zhàn)略目標。中國西部地區(qū)涵蓋西北五省區(qū)（新疆、寧夏、青海、陜西、甘肅）和西南五省市區(qū)（四川、重慶、云南、貴州、西藏）以及內(nèi)蒙和廣西自治區(qū)等12個省市，甚至湘西、豫西及鄂西等一部分少數(shù)民族聚居的貧困地區(qū)亦屬此列。由此，中國西部大開發(fā)將涉及全國覆蓋域的70%，而人口則不足30%的廣大稀路由區(qū)域；無疑，解決上述情況下的信息通信事業(yè)的發(fā)展手段，唯有衛(wèi)星通信最為合適。一些成功的VSAT衛(wèi)星通信設備制造商，例如Gilat公司，其業(yè)務情況也很典型：2001年初它已占全球交互式VSAT市場份額的51%及農(nóng)村電話VSAT市場分額的79%。在2000年12月，它在墨西哥成功地建立了全國性固定衛(wèi)星電話網(wǎng)，同時亦在2000年8月為我國新疆郵電管理局提供了1050套Gilat Dialaway VSAT終端用于解決新疆邊遠區(qū)域的公眾電話需求問題。因此，利用衛(wèi)星手段解決我國農(nóng)村通信及西部開發(fā)問題無疑具有誘人的巨大商機，除Gilat外，美國公司ParaGea Communications在這方面給人們留有深刻的印象。該公司的技術根底為COMSAT研究所的研究基礎，因為不少職員是來自該研究所。該公司新開發(fā)的TERRA SATTM-Ⅱ農(nóng)村電話VSAT系統(tǒng)集中使用了新的信號處理、先進協(xié)議及網(wǎng)絡管理技術，以多路話音為主，同時考慮提供FAX及將來可能需要連接Internet的數(shù)據(jù)應用，每一安裝用戶可承受的最低價格。該公司也具有話音壓縮能力達1：(14-16)的DCME技術。Terra Sat-Ⅱ系統(tǒng)利用TDM/TDMA星型網(wǎng)絡結構，整個網(wǎng)絡是可擴展的，具有設置8kbit/s-128kbit/s多重TDM/TDMA載波的能力，從而可使操作者及終端用戶能靈活設置網(wǎng)絡結構以適應指定網(wǎng)絡的業(yè)務流量需求。該網(wǎng)絡還可改變結構為分布式星型結構，主站設備可直接通過E1或T1線路連接至PSTN。主站上設置有網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（NMS），與SNMP兼容，可控制所有系統(tǒng)及部件，履行呼叫處理，并容易與現(xiàn)有計費平臺集成。每個Terra Sat-II 遠端站包含一個與用戶友好的室內(nèi)單元（IDU），具有專利型傳真旁路及具有協(xié)議欺騙技術支持的話帶數(shù)據(jù)傳輸技術，以便可提供較高的成功率及比市面現(xiàn)有產(chǎn)品更快的對傳真及數(shù)據(jù)呼叫的連接速度。而且此IDU單元結構緊湊，亦為現(xiàn)有業(yè)界所見尺寸較小者。整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構為星形、分布星型式準網(wǎng)狀型，系統(tǒng)容量＞10000個遠端站，射頻頻段可為Ku、C或擴展C，調(diào)制解調(diào)器收發(fā)工作模式可為連續(xù)型或突發(fā)型，調(diào)制解調(diào)器全部用DSP型收發(fā)技術，調(diào)制方式為O-QPSK，調(diào)制速率8kbit/s~128kbit/s，調(diào)制解調(diào)器調(diào)諧步長1Hz，中頻頻率遠端站為L頻段，主站為70MHz，前向糾錯為卷積編碼、Viterbi譯碼。遠端站話音信道數(shù)為1、4、8路，也可提供數(shù)據(jù)信道；話音速率8kbit/s，滿足G.729長途質(zhì)量要求；回波抵消符合G.165要求；話帶數(shù)據(jù)速率4.8kbit/s（V.32），7.2kbit/s（v.32bis）或9.6kbit/s可選；天線尺寸Ku頻段為0.6m/0.95/1.2m/1.8m，C或擴充頻段為1.8m/2.4m；射頻功率Ku頻段為0.5W至2W，C或擴充C頻段為2W-5W，射頻單元內(nèi)含PLL及LNB。遠端站信令為脈沖式/DTMF，或環(huán)路啟動/地面啟動型；主站信令為R2, DTMF, C5型。主站設備中外向載波數(shù)1--N結構可變；PTT接口E1/T1；回波抵消對每一E1/T1直至128ms，符合G.165/G.168要求；NNS用戶接口中GUI及JAVA為基礎的語言等等。[ 2 ]


當然，在此較詳細地介紹了ParaGea TerraSat-Ⅱ新系統(tǒng)的主要目的是想為價廉物美的農(nóng)村衛(wèi)星通信方案提供一種新系統(tǒng)新設備進展的信息參考，也還有許多農(nóng)村衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的成功示例，包括上述Gilat系統(tǒng)及INTELSAT DAMA VSAT與WLL混合結構系統(tǒng)等。其根本選擇原則仍是先進可行的技術手段、價格便宜為首要考慮的性能/價格比，以及操作簡易，維護方便與高可靠性與安全可用性。


（17） 全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)新技術


　�。祝遥茫�２０００對ＲＮＳＳ的頻率資源擴展的支持為全球衛(wèi)星導航業(yè)務進一步發(fā)展奠定了良好的基礎。對此美國ＧＰＳ系統(tǒng)、俄羅斯Ｇｌｏｎａｓｓ系統(tǒng)及歐洲Ｇａｌｉｌｅｏ系統(tǒng)以及中國在ＧＥＯ北斗衛(wèi)星測定系統(tǒng)基礎上進一步改進的第二代衛(wèi)星定位系統(tǒng), 包括ＭＥＯ與ＧＥＯ、ＨＥＯ衛(wèi)星星座的聯(lián)合運作，均將進一步引入一系列衛(wèi)星導航新技術，以增強其原有系統(tǒng)或新建系統(tǒng)的技術性能、功能與應用能力。這亦將為未來第四代移動通信中的智能交通業(yè)務發(fā)展提供堅實的基礎。


　　盡管美國政府宣布取消"有選擇的可用性"（ＳＡ）后，ＧＰＳ提供的精度約為１０米、同步精度可達５００ｎｓ左右。但是，人們無法保證情況會繼續(xù)如此而不改變，因為美國政府可以在任何時候在不預先發(fā)出通知的情況下改變有關條件。美國國防部亦無意放棄其對ＧＰＳ的獨家控制，并于２０００年末開始了其第三代系統(tǒng)ＧＰＳ－ＩＩＩ的研究工作，一些消息透露，美國ＧＰＳ－ＩＩＩ系統(tǒng)不僅采用點波束信號以加強照射功率，而且將全面更新２４顆ＭＥＯ星座的系統(tǒng)結構，采用全新的ＨＥＯ＋ＧＥＯ的３３顆衛(wèi)星星座結構，已由波音及洛克希德-馬丁公司于２０００年１１月開始了概念探索研究，包括新型軌道、衛(wèi)星設計、發(fā)射、測控及管理技術。美國國防部希望ＧＰＳ－ＩＩＩ衛(wèi)星在軌壽命能更長，并希望星上原子鐘精度由目前的±８０ｎｓ提高至±2 0ｎｓ。之所以要改變星座結構，據(jù)稱主要是國防部對民間可全部應用ＧＰＳ系統(tǒng)不滿意，認為這會限制軍方的戰(zhàn)略戰(zhàn)術選擇，而且對麻煩地區(qū)實施拒用ＧＰＳ系統(tǒng)亦屬不方便，大量民用，技術上亦不利軍方加密保安等等。盡管系統(tǒng)管理方面還稱要由現(xiàn)今的軍隊完全擁有和控制狀態(tài)，轉(zhuǎn)入一種民／軍聯(lián)合結構或者全民方面的選擇。但工業(yè)界觀察家懷疑其可行性，因為軍、民共用，其保密要求，２０３０年前，軍碼導航系統(tǒng)決不會向民間提供使用。估計此ＧＰＳ－ＩＩＩ相關的Ｂｌｏｃｋ－ＩＩＩ首次發(fā)射將在２００９年，而在２０１５～２０２０年間實現(xiàn)全部衛(wèi)星在軌運行，全運行后可提供約２５年的在軌壽命。


　　顯然，Galileo系統(tǒng)的獨立開發(fā)是出于保護歐洲集團自身戰(zhàn)略利益的考慮，認為沒有Ｇａｌｉｌｅｏ系統(tǒng)即無法保證在歐洲安全有效地為老百姓提供交通運輸及通信、導航等領域的最基本功能，更不要說國防需要。無疑，國防需求正成為衛(wèi)星定位的消費大戶已不言自明。所以Galileo系統(tǒng)計劃將由３０顆ＭＥＯ衛(wèi)星組成系統(tǒng)星座覆蓋全球，其中一個主要挑戰(zhàn)為時間標準及時間同步。Ｇａｌｉｌｅｏ采用星載超穩(wěn)銣主時鐘，但由地上銫時鐘對其更新，軌道計算將在地上進行。此系統(tǒng)結構的優(yōu)點是將整體復雜性分配至星、地結構雙方，從而使系統(tǒng)大為簡化，并有較靈便的性能增強活力。Ｇａｌｉｌｅｏ系統(tǒng)的第一顆衛(wèi)星計劃于２００４年發(fā)射，整個系統(tǒng)于２００８年投入運行。其業(yè)務性能標準定位精度橫／縱向分別可達４／８ｍ、定時精度為３０～５０ｎｓ，２０年間可用性可達９９. ５０％，高精度場合在保證上述同樣可用性精度前提下可使其橫／縱向定位精度高達０.１ｍ。同現(xiàn)有ＧＰＳ系統(tǒng)比較有明顯提高。從而，Ｇａｌｉｌｅｏ系統(tǒng)從國防戰(zhàn)略上可從２００８年開始使歐洲擺脫對ＧＰＳ的依賴；從政治與市場角度講，如同空中客車與波音的關系那樣，提供了另一種權力平衡的選擇；再有，從經(jīng)濟層面看，它將帶來諸多增值應用，給歐洲及全球經(jīng)濟增長帶來活力。


　　歐洲衛(wèi)星導航系統(tǒng)推進的另一個現(xiàn)實舉措為"歐洲靜止導航疊加系統(tǒng)"（ＥＧＮＯＳ）的區(qū)域衛(wèi)星定位擴充系統(tǒng)，它充分兼容利用ＧＰＳ及Ｇｌｏｎａｓｓ的既有系統(tǒng)能力，再加上三顆ＧＥＯ衛(wèi)星（Ｉｎｍａｒｓａｔ�。粒希遥�Ｅ、Ｉｎｍａｒｓａｔ　、ＩＯＲ及Ａｒｔｅｍｉｓ）進行擴充處理信息在全歐洲發(fā)布。以滿足要求極高的民航、水上、陸路交通所需的性能要求。對ＲＮＰ（所需導航性能）類別ＡＰＶＩＩ即可使其橫／縱向定位精度提高至１６／７. 7ｍ，進一步對ＣＡＴ１可提高到１６／４ｍ，可用性亦可由ＧＰＳ的８３. ９２～９９. ８５％提高至９９. ００～９９. ９９％。


　　(18) 超大衛(wèi)星及超小衛(wèi)星的技術挑戰(zhàn)


　　在建造大衛(wèi)星甚至超大衛(wèi)星（Megabirds）或是較小衛(wèi)星哪一種更好這一點上，將是一個永恒爭議的課題，因為它與市場需求、火箭能力與價格、發(fā)射保險、以及投資風險等一系列不確定的綜合因素相關聯(lián)。但是, 有一點是肯定的，就衛(wèi)星制造價格降低而言，"批量生產(chǎn)"及"平臺標準化"是兩個最重要解決途徑[ 5 ] ; 而且，超大衛(wèi)星及超小衛(wèi)星這兩極，在一定意義上，無論從市場及技術的潛在戰(zhàn)略價值來看均有其獨特的重要性與挑戰(zhàn)性。


　　雖然，ＬＥＯ／ＭＥＯ／ＧＥＯ／ＨＥＯ衛(wèi)星的大小之分可由多種角度予以定義，但較多亦較易理介是從重量入手進行定義，其界面常取１０００ｋｇ以上統(tǒng)稱為大衛(wèi)星（Ｌａｒｇｅ�。樱幔簦澹欤欤椋簦澹�，以下統(tǒng)稱為小衛(wèi)星（Ｓｍａｌｌ�。樱幔簦澹欤欤椋簦澹�。小衛(wèi)星又可細分為下述六類：≥５００～≤１０００ｋｇ間的稱為小衛(wèi)星（Ｓｍａｌｌｓａｔ）、１００ ～5 ００ｋｇ間的稱為更小衛(wèi)星（Ｍｉｎｉｓａｔ）、１0～１００ｋｇ間的稱為微衛(wèi)星（Ｍｉｃｒｏｓａｔ）、1 ～１0 ｋｇ間的稱為納衛(wèi)星（Nａｎｏｓａｔ）、0.1 ～１ｋｇ間的稱為皮衛(wèi)星（Pｉｃｏｓａｔ）、＜0.1 k g 的稱為飛衛(wèi)星( Ｆｅｍｔｏｓａｔ)。


　　實用的一個超大衛(wèi)星示例為Ａｌｃａｔｅｌ公司宇航部制造的Ａｓｔｒａ�。保诵l(wèi)星，它是世界上迄今為止最大的通信衛(wèi)星。其建造目的是為執(zhí)行總部設在盧森堡的目前具有最多獨資(Astra Sat 13顆, Americom Sat 12顆, Columbia Sat 4顆)或合資( AsiaSat 3顆, Americom Asia Sat 1顆, NSAB Sat 3顆, Star One Sat 5顆, NahuelSat 1顆)衛(wèi)星總數(shù)達(42顆)的電信運營商歐洲衛(wèi)星公司（ＳＥＳ）的三項艱巨任務：


　　　　 ·以前所未有的容量能力替代以前發(fā)射的３顆Ａｓｔｒａ在軌衛(wèi)星和充當４顆Ａｓｔｒａ在軌衛(wèi)星的備份；


　　　　 ·擴展地理覆蓋域，其方法為利用兩個波束的頻率復用，一個波束覆蓋整個歐洲大陸，包括中歐、東歐及獨聯(lián)體ＣＩＳ，另一個波束覆蓋伊比利安半島，每一波束最多能同時支持２４個轉(zhuǎn)發(fā)器；


　　　　 ·使用Ｋａ頻段增加ＳＥＳ�。粒螅簦颍岬幕爻绦诺老到y(tǒng)(ARCS)，它是繼Ａｓｔｒａ１Ｈ衛(wèi)星后第二顆攜帶Ｋａ頻段有效負荷來開通不對稱雙向通信的衛(wèi)星系統(tǒng)，除了作為Ａｓｔｒａ１Ｈ衛(wèi)星Ｋａ頻段有效負荷的備份外，還擴展了ＡＲＣＳ的覆蓋范圍，與中、東歐和ＣＩＳ歐洲部分Ｋｕ頻段覆蓋范圍相重疊，而且其上行鏈路波束帶寬可從０～４８０MHz以４０ＭＨｚ為間隔靈活分配，以適應不斷變化的市場需求。Astra 1K衛(wèi)星使用了目前最大的ＳｐａｃｅｂｕｓＴＭ３０００Ｂ平臺，提供最先進的衛(wèi)星通信技術，功率大、通用性強及安全性高、壽命長、指向精度高，可使此衛(wèi)星在"直播到戶"的ＤＴＨ業(yè)務的接收方面比競爭對手勝出一籌，并為基于衛(wèi)星的多媒體應用業(yè)務走出了新的路子。由于強勁的平臺支撐能力及多重頻率復用，整個衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)高達１４４個。衛(wèi)星的重量５２５０公斤；衛(wèi)星太陽能電池總功率高達２０kＷ，即使衛(wèi)星使用結束時亦可達１３kＷ；衛(wèi)星壽命１３至１９年；衛(wèi)星本體高度７. ６米，總的衛(wèi)星載荷最大重量６８０公斤；１１０Ｗ星上Ｋｕ頻段行波管總數(shù)５８個；下行鏈路能力１１２個信道；星上射頻波導管總數(shù)>１０００個；星上可容納裝備10個不同天線；衛(wèi)星發(fā)射火箭必須用推力最大的Ｐｒｏｔｏｎｄ１ｅ。由這些數(shù)據(jù)即可理解此類超大衛(wèi)星的龐大程度與超凡能力。


　　另一極超小衛(wèi)星示例為納衛(wèi)星。納衛(wèi)星基于納米技術(Nano technology)，其基本思想可追溯到諾貝爾獎得主Ｒ.Ｐ.Ｆｅｙｎｍａｎ在１９５９年一次演講中表述的一種設想："如果有一天可以按人的意志安排一個個原子，將會產(chǎn)生怎樣的奇跡呢？"確實這一奇跡在納米技術中得到了體現(xiàn)。納米技術是上世紀８０年代興起的一門新技術，它所研究的對象是介于宏觀與微觀之間的介觀（Ｍｅｓｏｓｃｏｐｅ）世界物質(zhì)，稱為納米體系。納米體系通常在１～１００ｎｍ（１ｎｍ＝１０－９ｍ）尺度內(nèi)，物質(zhì)世界在這個尺度上可能表現(xiàn)出異乎尋常的特性。例如，原本的良導體可能成了絕緣體；原本的Ｐ型半導體可能成了Ｎ型半導體等等。


　　納衛(wèi)星及微納航天器實際上是由微型器件與納米器件構成的系統(tǒng)級應用。微型衛(wèi)星定義為所有衛(wèi)星系統(tǒng)及子系統(tǒng)都全面體現(xiàn)微型制造技術，并可實現(xiàn)一種實用功能，其重量為≤１０～１００ｇ，納衛(wèi)星即是一種其尺寸減小到接近最低限度的微型衛(wèi)星，其重量為１～１０ｇ，其功能有賴于一種分布式星座結構來實現(xiàn)。它是一種以近年來發(fā)展起來的微型機電一體化系統(tǒng)（ＭＥＭＳ）和由多個ＭＥＭＳ組成的專用集成微型裝置（ＡＳＩＭ）為基礎的全新概念衛(wèi)星，從而其重量可降至１０ｇ以下。納衛(wèi)星系統(tǒng)對靈活的應急通信、偵察和星座組網(wǎng)方面有其極大的潛在優(yōu)勢。由于其重量輕，可不用高成本運載工具發(fā)射，分布式星座結構可多次發(fā)射、并易修復替補，從而大大降低此系統(tǒng)經(jīng)濟損失和失敗風險，其生存能力及可靠性亦很高。同時，納衛(wèi)星研制毋需大型設施支撐，可分散于大學、研究所的實驗室中進行，從而整體上均有利于降低研發(fā)費用及成本。在具體應用前景方面，美國宇航局ＮＡＳＡ的研究報告指出，在太陽同步軌道的１８個等間隔的軌道面上各自等間隔地以一定方式分布排列功能不同的３６顆納衛(wèi)星，共計６４８顆衛(wèi)星組成其分布式衛(wèi)星系統(tǒng)，就能保證在任何時刻覆蓋地球上的任意一點。報告還稱，1 000顆１Ｗ左右的低功率納衛(wèi)星設置在不同軌道上可構成一個相控陣雷達系統(tǒng)，能產(chǎn)生有很強方向性的１ｋＷ左右的強射頻射束。當然，應該指出，納衛(wèi)星系統(tǒng)的分布式星座結構增加了系統(tǒng)復雜性，對不同納衛(wèi)星間的連接、數(shù)據(jù)傳送及系統(tǒng)功能協(xié)調(diào)與網(wǎng)絡管理等均將面臨更高的技術要求與更新的挑戰(zhàn)。




2 應用機遇及發(fā)展策略考慮




2.1 在中國的應用機遇



　　應用機遇是明顯的、并已初露頭角；下述幾項則是特別重要，盡管目前尚未實現(xiàn)，需要科技工作者全力以赴努力研發(fā)：


　　　　 ·衛(wèi)星ＢＳＳ（ＤＢＳ，ＤＡＢ，ＤＴＨ）及ＤＶＢ－ＩＰ視頻應用，包括家用及個人應用；


　　　　 ·寬帶衛(wèi)星無線接入及寬帶衛(wèi)星固定／可搬移－游牧式半移動／移動通信，可用于各類業(yè)界、部門，包括個人應用；


　　　　 ·遠程教學應用；中國是利用ＩＮＴＥＬＳＡＴ衛(wèi)星建成世界上第一個最大的衛(wèi)星遠程教學網(wǎng)絡的國家，現(xiàn)今利用先進的ＩＰ平臺為基礎的多媒體遠程教學亦取得了重要進展，并具有良好的節(jié)目規(guī)劃及應用前景。


　　　　 ·衛(wèi)星遙感及氣象預報，包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播及衛(wèi)星電話／視頻會議；


　　　　 ·衛(wèi)星導航及包括聯(lián)合運用ＧＩＳ和地面移動通信網(wǎng)絡支持的全球定位與衛(wèi)星無線電測定；


　　　　 ·衛(wèi)星農(nóng)村通信。特別是對中國的（中）西部開發(fā)及邊遠稀路由通信有巨大潛在市場前景；


　　　　 ·衛(wèi)星對特種事件的重要支持能力，衛(wèi)星的災難援救和環(huán)境污染控制作用，包括諸如衛(wèi)星對航空、海事及探險等獨特三維覆蓋應用能力；


　　　　 ·衛(wèi)星的科學研究及空間研究；


　　　　 ·衛(wèi)星發(fā)射、保險業(yè)務為兩大產(chǎn)業(yè)；衛(wèi)星空間段及地面段設備制造技術方面，中國目前基礎尚差，但占有衛(wèi)星業(yè)界的巨大市場份額；


　　　　 ·衛(wèi)星軍事應用大有可為，美國對此就特別重視，為維持其超級大國地位，它建設了世界上最先進及最龐大的國防衛(wèi)星系統(tǒng)，包括其ＧＰＳ及銥系統(tǒng)的聯(lián)合運用。


　　總之，衛(wèi)星通信的應用范圍極其廣泛，從公網(wǎng)至專網(wǎng)，從天上至地面，從海洋深處, 至大漠腹地, 直至高山之巔，遍及每個角落及各行各業(yè)，諸如銀行、保險、證券、期貨、石化、水利、電力、煤炭、鐵路、交通、通信、民航、航天、天文、煙草、氣象、地震、工礦、農(nóng)林、教育、科研、衛(wèi)生、環(huán)保、新聞、經(jīng)貿(mào)、計委、公安、安全、國防，…… 等等，乃至家庭與個人，幾乎無所不及。



2.2 相關發(fā)展策略考慮



（1）加強衛(wèi)星業(yè)務、應用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃


　　上述衛(wèi)星新技術、新業(yè)務發(fā)展狀況及頻譜資源規(guī)劃與應用前景充分顯示：作為一個在全球社會中具有舉足輕重的我國，應充分重視發(fā)展衛(wèi)星業(yè)務、應用與產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略重要性，對此，首先是信息產(chǎn)業(yè)部綜合規(guī)劃部門，要聯(lián)手部內(nèi)外相關部門，制訂、落實有效的我國衛(wèi)星業(yè)務、應用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，包括寬帶衛(wèi)星業(yè)務，直播衛(wèi)星業(yè)務、GPS衛(wèi)星增值業(yè)務、衛(wèi)星移動通信業(yè)務及與商用衛(wèi)星運營緊密聯(lián)手的國防衛(wèi)星業(yè)務，以及其它各行各業(yè)運用的各類衛(wèi)星應用業(yè)務的發(fā)展規(guī)劃，以有效利用我國有限的軌道/頻譜資源，及時適應進入WTO后的國內(nèi)外環(huán)境運行形勢需求等等。


（2）捍衛(wèi)ＷＲＣ－２０００大會上我國取得的權益及成果，積極迎接新一屆ＣＰＭ會議及ＷＲＣ－２００３的到來


　　 應充分珍惜與利用ＷＲＣ－２０００大會取得來之不易的ＢＳＳ衛(wèi)星軌道／頻譜規(guī)劃及ＲＮＳＳ頻譜資源擴展等重要成果，以積極務實態(tài)度加速推進中國的ＢＳＳ（ＤＢＳ，ＤＡＢ，ＤＴＨ）及ＤＶＢ－ＩＰ工作，妥善處理好意識形態(tài)規(guī)則政策要求、安全保障具體策略與技術保障措施支撐, 視頻消費產(chǎn)業(yè)發(fā)展、航天、火箭發(fā)射產(chǎn)業(yè)聯(lián)手發(fā)展等綜合得益平衡，加速我國ＧＥＯ／ＬＥＯ等多層星座ＧＰＳ綜合平臺及其普遍應用的開發(fā)，包括積極展開互利多贏的國際合作在內(nèi)，充分產(chǎn)生ＧＰＳ的產(chǎn)業(yè)增值效益, 并真正加固衛(wèi)星系統(tǒng)對我國國防事業(yè)的實際支持作用，從而以積極務實的姿態(tài)迎接新一屆ＣＰＭ及ＷＲＣ-２００3 會議的到來。


（3）加強規(guī)模實力是衛(wèi)星事業(yè)發(fā)展與競爭的基礎


　　從全球情況看, 一方面，六個最大的西方衛(wèi)星操作者大約控制著全球衛(wèi)星運營的50%以上的份額；而衛(wèi)星制造業(yè)中，西方五大制造商Boeing、Lockheed Martin、SS/Lora Alcatel、Astrium占全球份額的85%，預計今后幾年內(nèi)上述份額還將升遷，預計此五家份額將增至95%左右，其余僅占5%。


　　另一方面，就VSAT及寬帶衛(wèi)星業(yè)務經(jīng)營來看，加強其規(guī)模實力尤為重要。就美國情況而言，較大規(guī)模的VSAT網(wǎng)絡用戶均達5-6萬有余，這與我國三四十家VSAT運營商的很多網(wǎng)絡規(guī)模均在3000以下用戶, 甚至不少只有數(shù)百戶相比，顯然極為可悲，這樣既不利于構成用戶成本的降低，亦浪費軌道/頻譜資源。


　　因此，以中國衛(wèi)星通信集團公司借進一步深化改革開放為契機，盡快加速我國衛(wèi)星運營商的規(guī)模實力與必要的國際合作進程，以便適應嚴峻的國際、國內(nèi)競爭環(huán)境，為發(fā)展我國衛(wèi)星通信事業(yè)作出貢獻。商用衛(wèi)星制造及火箭發(fā)射技術亦必須走加強國內(nèi)外合作、增強規(guī)�；瘜嵙Πl(fā)展這一唯一途徑。


　�。�4）正確處理好市場驅(qū)動與技術驅(qū)動的基本關系，充分重視衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展中技術驅(qū)動的重要作用


　　以Iridium為代表的ＧＭＰＣＳ系統(tǒng)的失利及i-Mode的成功表明，正確處理好市場驅(qū)動與技術驅(qū)動的基本關系是關鍵。因此在積極開發(fā)新技術的同時，必須首先著力研究其市場走向，把握其走勢，并能適時地切入與占領市場。雖然一項新技術的出現(xiàn)往往會造就一代新產(chǎn)品，推動市場進一步發(fā)展，但新技術有無生命力，歸根結蒂必須要有其市場定位，并接受市場檢驗。在把握好這一基本關系前提下，考慮到衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)是濃縮高技術于一體的新產(chǎn)業(yè)，尤其要重視并利用各類對頻譜/軌道有效利用及衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生更新?lián)Q代、舉一反三作用的新技術。緊密剪材好市場需求，真正形成滿足某種市場應用的 "殺手锏" 技術，是處在復雜、嚴峻競爭環(huán)境中的制勝法寶，在滿足基本性能要求前提下，實現(xiàn)智能化、自適應化，維護及使用操作簡便，系統(tǒng)價格便宜將成為市場競爭的第一驅(qū)動力。


　�。�5）具體規(guī)劃與落實好西部大開發(fā)的衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展與應用


　　從實現(xiàn)農(nóng)村及邊遠地區(qū)的普遍服務而言，人們的一致共識是衛(wèi)星通信毫無疑問為一種最有用武之地的一種技術手段，從專家、運營制造商、高級決策人員及政府部門相應管理官員云集的國際衛(wèi)星大會上，談到LEO/MEO GMPCS的嚴重失利后衛(wèi)星業(yè)界如何再有效地發(fā)展時認為：衛(wèi)星通信要想真正取得長足的發(fā)展、并占據(jù)信息通信業(yè)界重要地位的時機，必須要使衛(wèi)星手段真正對農(nóng)村及邊遠地區(qū)的通信能發(fā)揮其實際有效作用及充分利用好衛(wèi)星系統(tǒng)獨特的廣域大面積無縫隙覆蓋與強有力的廣播、多播能力時才能達到。西部大開發(fā)是我國面向21世紀的重大戰(zhàn)略決策，對縮小我國東西部差距，增強我國新世紀的綜合國力，開發(fā)擴展國內(nèi)市場需求與資源利用均有極為重要的現(xiàn)實意義與長遠戰(zhàn)略意義。西部大開發(fā)涉及我國70%以上地域分布十二個省、市、自治區(qū)及較貧困的邊陲少數(shù)民族區(qū)域，是解決"村村通電話"、"村村通廣播電視"最困難的部分，用衛(wèi)星通信這一有效手段解決了西部大開發(fā)通信問題，也就實質(zhì)上解決了我國的農(nóng)村通信問題與普遍服務問題。此外，要解決西部大開發(fā)的科技、教育、信息平臺先行，寬帶衛(wèi)星通信依然是一種重要手段。而且就資源調(diào)查與宏觀科學決策而言，衛(wèi)星遙感（RSS）、衛(wèi)星定位（GPS）以及衛(wèi)星電子地圖與地理信息系統(tǒng)（GIS）這"3S"技術均離不開衛(wèi)星技術。因此，從普遍服務基金至西部大開發(fā)政策傾斜等如何具體規(guī)劃與落實好西部大開發(fā)的衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展與應用確屬搞好西部大開發(fā)的當務之急，我們均應該為此貢獻自己的聰明才智。


（6） 加強與地面系統(tǒng)緊密有機綜合的衛(wèi)星領域標準化工作及軌道/頻譜規(guī)劃、干擾協(xié)調(diào)的研究與捍衛(wèi)國家權益的規(guī)則政策工作，
　　加強與地面系統(tǒng)緊密有機綜合的衛(wèi)星領域標準化工作的研究十分重要。衛(wèi)星通信的基本定位必然是地面系統(tǒng)的有效支持、補充與延伸，特別是應充分利用其廣播、多播能力，廣域連接優(yōu)勢及對距離因素不敏感，對地面通信系統(tǒng)未能覆蓋延伸的區(qū)域，特別是邊遠區(qū)域及山區(qū)、海島等特種地形、地域，發(fā)揮其有效的互補、支撐作用。因此衛(wèi)星通信系統(tǒng)必須與地面通信系統(tǒng)進行緊密有機的集成綜合。從行政與公共關系及財務角度看，衛(wèi)星通信系統(tǒng)操作者與地面運營商及直接、間接用戶間應建立實質(zhì)性的互利、有效的合作伙伴關系，甚至逐步走向一體化，以便構成一種真正綜合性能/價格比優(yōu)良的三維立體網(wǎng)絡，并實施衛(wèi)星網(wǎng)絡對地面網(wǎng)絡受意外事故中斷時的有效大容量備份與援救支持。從標準化角度看，應該統(tǒng)一并開放系統(tǒng)接口、協(xié)議的全球標準，包括多模終端的有效集成。從技術層面看，這種綜合可作層次化安排，一般可分五個等級加以考慮，即：地域綜合；業(yè)務綜合；網(wǎng)絡綜合；設備綜合；系統(tǒng)綜合。上述各種綜合等級可考慮處于獨立共存或全部綜合之間，而且，隨著此綜合等級的遞增，可認為每一等級包容著前一低等級的基本特征。


　　發(fā)展國內(nèi)/國際衛(wèi)星系統(tǒng)與業(yè)務應用，包括搞好西部大開發(fā)，加強衛(wèi)星軌道/頻譜資源的規(guī)劃與管理是必須先行的工作。而且目前在國際社會中劇烈爭奪軌道/頻譜資源已為眾所周知，這涉及每一個國家的切身利益。在歷屆WRC大會上出現(xiàn)的情況即為明證：包括WRC－2000大會上，對IMT-2000地面及衛(wèi)星部分的附加頻譜劃分；對廣播衛(wèi)星業(yè)務1、3區(qū)重新規(guī)劃，對LMDS、HDFS、HAPS等高密度大容量無線接入頻率劃分；對新一代SS/GPS/RDSS的頻段擴展均展開了的劇烈交鋒均為明顯示例。因此，在這一嚴峻的國內(nèi)外市場競爭格局及國家利益密切相關的環(huán)境中，必須切實加強與加速我國衛(wèi)星軌道/頻譜規(guī)劃及LEO/MEO/GEO衛(wèi)星系統(tǒng)間及其與地面系統(tǒng)間的干擾協(xié)調(diào)與臺站管理的研究工作，研究頻率范圍亦應由原先的30GHz左右擴展至100GHz左右，加強適應加入ＷＴＯ后的全球電信新環(huán)境下的規(guī)則政策研究，包括全球混合網(wǎng)環(huán)境下國家頻譜/軌道資源與主權利益保護的策略、政策與法規(guī)的研究，以及全球混合網(wǎng)環(huán)境下基于經(jīng)濟評估的頻譜資源費用的攤分與計算的研究，以及在全球混合網(wǎng)環(huán)境下對紙面衛(wèi)星（Paper Satellite）進行控制的規(guī)則與協(xié)議及現(xiàn)實處理辦法的研究。而且還應適應衛(wèi)星系統(tǒng)與地面系統(tǒng)緊密綜合及多重頻率共用與多頻段、多模式網(wǎng)絡多層平臺綜合運行環(huán)境前提下加強包括ＭＳＳ在內(nèi)的衛(wèi)星系統(tǒng)標準化研究工作及支撐現(xiàn)代無線電管理的優(yōu)化全國無線電管理信息系統(tǒng)與監(jiān)測網(wǎng)絡的建設工作，其相應數(shù)據(jù)庫應具備多維結構，包括進行界面視頻圖示由多維電子地理信息數(shù)據(jù)進行支撐，并力爭能對多維、多參數(shù)系統(tǒng)結構進行局部、準全局乃至全局頻譜/軌道有效利用的優(yōu)化處理及智能化、自適應化的現(xiàn)代化無線資源管理。充分、有效、合理地利用"十五"規(guī)劃中我國用于無線電管理建設方面的70億元左右的投資，加速相應無線電管理與技術支撐基礎設施的建設工作，使我國無線電管理與無線電監(jiān)測盡早與國際水平接軌，并盡快步入國際先進行列。



參考文獻



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----《西部通信》