2014第一帖，随便聊聊我国卫星移动通信系统

一、运营商——中国卫通：

       我国从20世纪90年代初就开始研究、制定发展自己的卫星移动通信系统方案。使用卫星移动通信系统可以解决占国土面积50％左右、地面蜂窝网难以覆盖的稀路由通信地区的通信；能满足大量的货运、海运、航空、野外勘探、抢险救灾及国防等移动载体“动中通”业务的迫切需求；它是解决全国不能通电话的自然村通信问题的最有效途径。卫星移动通信系统既能弥补地面移动网的不足，又可以作为地面移动网的延伸，从而满足漫游通信以及地面通信网覆盖不到地区进行通信的需要。
                             
      中国卫星通信集团有限公司是中国航天科技集团公司从事卫星运营服务业的核心专业子公司，运营并管理着中星5A (中卫1号)、中星5B (鑫诺1号)、中星5C（鑫诺3号）、中星5D、中星5E、中星6A (鑫诺6号)、中星6B、中星9号、中星10号、中星15A、亚太2R、亚太5号、亚太6号、亚太7号、中星9A (鑫诺4号)、中星11号等14颗优质地球同步轨道卫星，覆盖包括中国全境、亚太、中东、澳大利亚、欧洲、非洲等地区。在建有中星15号等卫星，并规划多颗卫星。地面站方面有北京地球站、沙河测控站、香港亚太大埔卫星测控中心、都江堰地球站、喀什地球站（连接欧亚非大陆的枢纽）。


图1：卫通运营星，在图中中星11还未正式入网

     卫通公司在移动通信方面的业务主要是在北京、香港、喀什构建了国内卫星地面运营的“大三角”，其中北京是地面系统的核心管理中心，香港是国际业务的中转站，喀什站是连接欧亚非的枢纽，向用户提供企业专网、节目交换、内容投递及分发、船载和机载通信、互联网接入、主站托管等服务。

   
图2：卫通三角运营

     
图3：卫通业务模型

   
二、国内外的发展趋势：

     一开始设计的卫星移动通信系统主要用于语音业务，支持手机、BB机，到现在卫星移动通信系统主要支持各类手持式专业移动设备和数据业务，加上近地轨道卫星支持后，卫星移动通信系统可以实现全球覆盖。国外目前最新一代及未来的卫星移动通信主要是为了满足全球无缝宽带和窄带综合的多媒体移动通信业务。例如美国移动卫星风险公司的SkyTerra卫星，等效全向辐射功率（EIRP）达79dBW，G /T 值达到21dB/K，点波束数多达500个，能为移动用户提供与3G兼容的宽带数据服务。新的卫星移动通信系统采用辅助地面组件（ATC）技术，卫星和大量的辅助地面组件将构成天地一体化的无缝切换。
     
   
图4：SkyTerra卫星

    受到我国三大运营商3G的大规模应用以及4G建设的加快，目前我国民用通信卫星目前的业务量并不大，主要在公用通信业务、专用通信业务、广播电视传输业务等领域提供卫星通信服务。由于新一代大容量、大功率卫星平台—东方红4已成熟应用，长征系列火箭的地球同步转移轨道运载能力也超过了5t，再加上发展我国移动通信卫星项目各项新技术的研发均得到突破，包括大型卫星天线技术、卫星波束成形网络技术、卫星星上处理和交换技术、卫星功率动态分配技术以及卫星氙粒子发动机技术等均取得了重大进展，这些都为我国第一代移动通信卫星系统的建设奠定了重要基础。

      2013年5月2日凌晨0时06分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功发射“中星十一号”通信卫星。 “中星十一号”卫星采用中国自主研发的“东方红四号”卫星平台，由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院研制，卫星装载C频段和Ku频段共45路转发器，主要用于为亚太地区等区域用户提供商业通信服务。它也是中国航天科技集团公司旗下中国卫星通信集团有限公司运营管理的第14颗商业通信卫星。http://lt.cjdby.net/thread-1600353-1-12.html中星十一号卫星采用我国自主研发的东方红四号卫星平台，由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院抓总研制，是集团公司所属中国卫星通信集团有限公司运营管理的第14颗商业通信卫星。作为一颗用于广播和通信的地球静止轨道通信卫星，它主要用于为亚太地区等区域用户提供商业通信服务。该卫星设计服务寿命为14年，装载了C频段和Ku频段共45路转发器，5副天线，有效载荷功率8477瓦，发射重量为5234公斤，是我国目前自研民商通用卫星中转发器数量最多、载荷功率最高、重量最大的通信卫星。“中星十一号”通信卫星的成功发射和稳定在轨运行，对保障地震等重大自然灾害后的应急通信具有重要作用。


图5：20世纪90年代我国曾从美国订购的GEO轨道的“亚太移动电信卫星”APMT，后由于美国禁止中美航天宇航合作的原因未能达成交易。

    发展卫星通信系统在战略上是有重要意义的，首先是保护卫星轨道位置和频率资源。

    国际电信联盟/ITU《无线电规则》在空间业务资源的申请与应用规定有“先登先占”程序和“资源规划”两个原则，卫星移动业务常用频段的申请和使用均需履行“先登先占”程序，先申报的卫星网络具有较高的协调地位，可优先使用，后申报的卫星网络不得对其产生有害干扰，申报的卫星网络有7年的应用时限。这个问题之前我们在北斗导航和伽利略导航卫星上已经介绍过了。

   从卫星移动业务使用频率情况上分析1626.5----1660.5 MHZ （ 上行）/ 1525---1559 MHZ （ 下行）这个频段有国际移动卫星公司的国际移动卫星- 4/Inmarsat-4、印度尼西亚的“亚洲蜂窝卫星”/ACeS、阿联酋的“瑟拉亚”/Thuraya卫星和澳大利亚的“奥普图斯”/Optus卫星已在使用该频段，所以再使用这一频段协调难度较大。1980……2010MHz（上行）/2170……2200MHz（ 下行） 。在该频段目前仅有美国的地网星- 1/TerreStar-1卫星移动通信系统实际投入使用。我国对该频段的划分与国际类似，并已将该频段预留给空间业务。卫星移动通信网络的一个重要特点表现为一旦某个卫星网络被启用和实际应用，将严重制约同频段、同半球其他卫星网络的应用。2004 年7 月， 我国申报了115.5 ° （ E ） 和125°（E）S频段移动通信卫星网络，2006年10月之后申报了87.5°（E）和110.5°（E）S频段后继卫星网络。由此可见，115.5°（E）和125°（E）通信网络S频段卫星移动业务的申报地位较高，并有很高可应用性和实用价值。2009年以来，我国又在若干不同的轨道位置向国际电信联盟/ITU陆续申报了新的卫星移动业务网络。由于网络的启用存在期限，唯有启用这些网络才能将这些纸上的频率申请转化为真正的国家战略资源。卫星轨道位置和频率资源的稀缺性和独占性反映在国家层面上，与国家的长远利益和空间事业的发展紧密相关，事关国家在外太空领域国家主权的重大问题。随着中星－6A/也叫鑫诺－6卫星的成功发射和运营、2013年中星11的成功发射，以及卫星移动通信系统的启动和建设，我国 S频段卫星移动业务网络资料将具有更为有效的优先级地位，并将对我国卫星移动通信发展起到保驾护航的作用。

   

图6：国际移动卫星- 4/Inmarsat-4


三、需求和规划

      卫星通信是一种国家战略通信资源，首先体现的是公益性，而非盈利能力。

      
图7：卫星通信应急系统

      卫星移动通信是在灾害发生过程中第一时间解决信息传输的唯一手段，它可为抢险救灾中的指挥、决策、救援提供快速通信保障和视频传输，进行实时的灾情信息传递。它可以解决国内剩余约5% 的20户以上自然村电话及数据通信的重要手段，也就是我们说的“村村通”。它可以用于100余万艘渔船出海捕鱼的通信、安全和遇险搜救，是海洋开发、渔业渔政通信和安全的重要解决手段。解决包括公安、武警（维稳、反恐、缉毒、边防、消防等）、海关、交警的通信最后保障手段。在商业上用于地面移动网无法覆盖地区的个人移动通信、科学考察、登山探险、海上救生、物流（货运、海运、航空……）、数据采集（石油、地质、水文、危化品监测……）等。

     现在我国在海洋渔业上推广的“海洋渔业船舶救助系统”上，大规模应用了北斗导航系统，基本解决了导航定位以及短信通信的功能需求，但是在语音需求上应用昂贵的海事通信终端并没有大量普及，价格昂贵、操作复杂是主要障碍，而手机信号应用于海洋渔业上并不能实现良好的信号和完整的覆盖，不能作为唯一的语音通信手段。我国海洋渔业大马力渔船超过35万艘，中小马力渔船超过100万艘。由于现有各种通信手段（手机、超短波、短波、“北斗”短信）都存在各种弊端，所以无法满足渔船和渔政指挥的需要，尤其是通话需求。在目前的条件下，渔业渔政将是一个巨大、潜在的卫星移动客户市场。卫星移动通信系统建成、运营，并经过3～5年的市场培育后，未来渔业的基本需求可达数十万用户。

   
图8：能为北美的乡村、城市和其他偏远地区提供一种高质量、低成本的无缝隙网络服务的地网星－1卫星

   
图9：澳大利亚“奥普图斯”移动通信卫星

   
图10：阿联酋瑟拉亚－2移动通信卫星




图11：中星11号在2013年5月2日西昌卫星发射中心发射成功
     
     中星十一号的发射成功是为建成我国独立自主的、采用模拟技术的卫星移动通信系统走出可喜的一步，预计到2018年，完成建设更为先进、通信容量更大、功能更强的全数字化技术、支持卫星手机“一跳”通信的地球静止轨道卫星移动通信系统。计划到2020年至2025年，完成大容量、全数字化、兼顾宽带通信的地球静止轨道卫星移动通信系统，实现卫星移动通信与地面蜂窝移动通信系统的有机结合在我国领土及周边区域构建一套具有完整自主知识产权的天地一体化地球静止轨道卫星移动通信网络，使我国卫星移动通信的技术水平跻身国际先进行列。同时，择机考虑发射低地球轨道星座卫星，最终建成由高轨卫星和低轨卫星并存，以中国及其周边地区覆盖为主、兼顾全球通信需求的卫星移动通信系统。



   

   

   

   

     

     
     

一、运营商——中国卫通：

       我国从20世纪90年代初就开始研究、制定发展自己的卫星移动通信系统方案。使用卫星移动通信系统可以解决占国土面积50％左右、地面蜂窝网难以覆盖的稀路由通信地区的通信；能满足大量的货运、海运、航空、野外勘探、抢险救灾及国防等移动载体“动中通”业务的迫切需求；它是解决全国不能通电话的自然村通信问题的最有效途径。卫星移动通信系统既能弥补地面移动网的不足，又可以作为地面移动网的延伸，从而满足漫游通信以及地面通信网覆盖不到地区进行通信的需要。
                             
      中国卫星通信集团有限公司是中国航天科技集团公司从事卫星运营服务业的核心专业子公司，运营并管理着中星5A (中卫1号)、中星5B (鑫诺1号)、中星5C（鑫诺3号）、中星5D、中星5E、中星6A (鑫诺6号)、中星6B、中星9号、中星10号、中星15A、亚太2R、亚太5号、亚太6号、亚太7号、中星9A (鑫诺4号)、中星11号等14颗优质地球同步轨道卫星，覆盖包括中国全境、亚太、中东、澳大利亚、欧洲、非洲等地区。在建有中星15号等卫星，并规划多颗卫星。地面站方面有北京地球站、沙河测控站、香港亚太大埔卫星测控中心、都江堰地球站、喀什地球站（连接欧亚非大陆的枢纽）。


图1：卫通运营星，在图中中星11还未正式入网

     卫通公司在移动通信方面的业务主要是在北京、香港、喀什构建了国内卫星地面运营的“大三角”，其中北京是地面系统的核心管理中心，香港是国际业务的中转站，喀什站是连接欧亚非的枢纽，向用户提供企业专网、节目交换、内容投递及分发、船载和机载通信、互联网接入、主站托管等服务。

   
图2：卫通三角运营

     
图3：卫通业务模型

   
二、国内外的发展趋势：

     一开始设计的卫星移动通信系统主要用于语音业务，支持手机、BB机，到现在卫星移动通信系统主要支持各类手持式专业移动设备和数据业务，加上近地轨道卫星支持后，卫星移动通信系统可以实现全球覆盖。国外目前最新一代及未来的卫星移动通信主要是为了满足全球无缝宽带和窄带综合的多媒体移动通信业务。例如美国移动卫星风险公司的SkyTerra卫星，等效全向辐射功率（EIRP）达79dBW，G /T 值达到21dB/K，点波束数多达500个，能为移动用户提供与3G兼容的宽带数据服务。新的卫星移动通信系统采用辅助地面组件（ATC）技术，卫星和大量的辅助地面组件将构成天地一体化的无缝切换。
     
   
图4：SkyTerra卫星

    受到我国三大运营商3G的大规模应用以及4G建设的加快，目前我国民用通信卫星目前的业务量并不大，主要在公用通信业务、专用通信业务、广播电视传输业务等领域提供卫星通信服务。由于新一代大容量、大功率卫星平台—东方红4已成熟应用，长征系列火箭的地球同步转移轨道运载能力也超过了5t，再加上发展我国移动通信卫星项目各项新技术的研发均得到突破，包括大型卫星天线技术、卫星波束成形网络技术、卫星星上处理和交换技术、卫星功率动态分配技术以及卫星氙粒子发动机技术等均取得了重大进展，这些都为我国第一代移动通信卫星系统的建设奠定了重要基础。

      2013年5月2日凌晨0时06分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功发射“中星十一号”通信卫星。 “中星十一号”卫星采用中国自主研发的“东方红四号”卫星平台，由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院研制，卫星装载C频段和Ku频段共45路转发器，主要用于为亚太地区等区域用户提供商业通信服务。它也是中国航天科技集团公司旗下中国卫星通信集团有限公司运营管理的第14颗商业通信卫星。http://lt.cjdby.net/thread-1600353-1-12.html中星十一号卫星采用我国自主研发的东方红四号卫星平台，由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院抓总研制，是集团公司所属中国卫星通信集团有限公司运营管理的第14颗商业通信卫星。作为一颗用于广播和通信的地球静止轨道通信卫星，它主要用于为亚太地区等区域用户提供商业通信服务。该卫星设计服务寿命为14年，装载了C频段和Ku频段共45路转发器，5副天线，有效载荷功率8477瓦，发射重量为5234公斤，是我国目前自研民商通用卫星中转发器数量最多、载荷功率最高、重量最大的通信卫星。“中星十一号”通信卫星的成功发射和稳定在轨运行，对保障地震等重大自然灾害后的应急通信具有重要作用。


图5：20世纪90年代我国曾从美国订购的GEO轨道的“亚太移动电信卫星”APMT，后由于美国禁止中美航天宇航合作的原因未能达成交易。

    发展卫星通信系统在战略上是有重要意义的，首先是保护卫星轨道位置和频率资源。

    国际电信联盟/ITU《无线电规则》在空间业务资源的申请与应用规定有“先登先占”程序和“资源规划”两个原则，卫星移动业务常用频段的申请和使用均需履行“先登先占”程序，先申报的卫星网络具有较高的协调地位，可优先使用，后申报的卫星网络不得对其产生有害干扰，申报的卫星网络有7年的应用时限。这个问题之前我们在北斗导航和伽利略导航卫星上已经介绍过了。

   从卫星移动业务使用频率情况上分析1626.5----1660.5 MHZ （ 上行）/ 1525---1559 MHZ （ 下行）这个频段有国际移动卫星公司的国际移动卫星- 4/Inmarsat-4、印度尼西亚的“亚洲蜂窝卫星”/ACeS、阿联酋的“瑟拉亚”/Thuraya卫星和澳大利亚的“奥普图斯”/Optus卫星已在使用该频段，所以再使用这一频段协调难度较大。1980……2010MHz（上行）/2170……2200MHz（ 下行） 。在该频段目前仅有美国的地网星- 1/TerreStar-1卫星移动通信系统实际投入使用。我国对该频段的划分与国际类似，并已将该频段预留给空间业务。卫星移动通信网络的一个重要特点表现为一旦某个卫星网络被启用和实际应用，将严重制约同频段、同半球其他卫星网络的应用。2004 年7 月， 我国申报了115.5 ° （ E ） 和125°（E）S频段移动通信卫星网络，2006年10月之后申报了87.5°（E）和110.5°（E）S频段后继卫星网络。由此可见，115.5°（E）和125°（E）通信网络S频段卫星移动业务的申报地位较高，并有很高可应用性和实用价值。2009年以来，我国又在若干不同的轨道位置向国际电信联盟/ITU陆续申报了新的卫星移动业务网络。由于网络的启用存在期限，唯有启用这些网络才能将这些纸上的频率申请转化为真正的国家战略资源。卫星轨道位置和频率资源的稀缺性和独占性反映在国家层面上，与国家的长远利益和空间事业的发展紧密相关，事关国家在外太空领域国家主权的重大问题。随着中星－6A/也叫鑫诺－6卫星的成功发射和运营、2013年中星11的成功发射，以及卫星移动通信系统的启动和建设，我国 S频段卫星移动业务网络资料将具有更为有效的优先级地位，并将对我国卫星移动通信发展起到保驾护航的作用。

   

图6：国际移动卫星- 4/Inmarsat-4


三、需求和规划

      卫星通信是一种国家战略通信资源，首先体现的是公益性，而非盈利能力。

      
图7：卫星通信应急系统

      卫星移动通信是在灾害发生过程中第一时间解决信息传输的唯一手段，它可为抢险救灾中的指挥、决策、救援提供快速通信保障和视频传输，进行实时的灾情信息传递。它可以解决国内剩余约5% 的20户以上自然村电话及数据通信的重要手段，也就是我们说的“村村通”。它可以用于100余万艘渔船出海捕鱼的通信、安全和遇险搜救，是海洋开发、渔业渔政通信和安全的重要解决手段。解决包括公安、武警（维稳、反恐、缉毒、边防、消防等）、海关、交警的通信最后保障手段。在商业上用于地面移动网无法覆盖地区的个人移动通信、科学考察、登山探险、海上救生、物流（货运、海运、航空……）、数据采集（石油、地质、水文、危化品监测……）等。

     现在我国在海洋渔业上推广的“海洋渔业船舶救助系统”上，大规模应用了北斗导航系统，基本解决了导航定位以及短信通信的功能需求，但是在语音需求上应用昂贵的海事通信终端并没有大量普及，价格昂贵、操作复杂是主要障碍，而手机信号应用于海洋渔业上并不能实现良好的信号和完整的覆盖，不能作为唯一的语音通信手段。我国海洋渔业大马力渔船超过35万艘，中小马力渔船超过100万艘。由于现有各种通信手段（手机、超短波、短波、“北斗”短信）都存在各种弊端，所以无法满足渔船和渔政指挥的需要，尤其是通话需求。在目前的条件下，渔业渔政将是一个巨大、潜在的卫星移动客户市场。卫星移动通信系统建成、运营，并经过3～5年的市场培育后，未来渔业的基本需求可达数十万用户。

   
图8：能为北美的乡村、城市和其他偏远地区提供一种高质量、低成本的无缝隙网络服务的地网星－1卫星

   
图9：澳大利亚“奥普图斯”移动通信卫星

   
图10：阿联酋瑟拉亚－2移动通信卫星




图11：中星11号在2013年5月2日西昌卫星发射中心发射成功
     
     中星十一号的发射成功是为建成我国独立自主的、采用模拟技术的卫星移动通信系统走出可喜的一步，预计到2018年，完成建设更为先进、通信容量更大、功能更强的全数字化技术、支持卫星手机“一跳”通信的地球静止轨道卫星移动通信系统。计划到2020年至2025年，完成大容量、全数字化、兼顾宽带通信的地球静止轨道卫星移动通信系统，实现卫星移动通信与地面蜂窝移动通信系统的有机结合在我国领土及周边区域构建一套具有完整自主知识产权的天地一体化地球静止轨道卫星移动通信网络，使我国卫星移动通信的技术水平跻身国际先进行列。同时，择机考虑发射低地球轨道星座卫星，最终建成由高轨卫星和低轨卫星并存，以中国及其周边地区覆盖为主、兼顾全球通信需求的卫星移动通信系统。