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1、全球商用宽带卫星通信发展综述,闵士权2011.10.19,目录,概述前二代宽带卫星通信系统 第三代宽带卫星通信系统第四代宽带卫星通信系统 全球计划发射的Ka频段宽带通信卫星我国宽带卫星通信发展概况结论附录：超大容量宽带卫星容量分析,宽带卫星通信发展引言,宽带卫星通信也称多媒体卫星通信，指的是异地地球站之间通过卫星进行声音、数据和图像等信号的处理与传送。它可以提供包括通信、数字电视、数字广播、广域网互联、远程教学、远程医疗、电视会议、视频点播等多媒体业务。1994年休斯网络系统公司在世界上首先开发出能与个人计算机互联的DirecPC接收系统，使PC机用户可利用电视直播卫星的小口径接收天线从卫星上
2、高速下载因特网上的大容量信息，在拥挤不堪的地面因特网线路之外另辟了一条高速的空中下载通道。它是卫星通信在因特网上应用的开始，也是宽带卫星通信发展的开端。十余年来，经过业内人士研究、开发、应用，宽带卫星通信系统已发展到第四代。,注：宽带尚无严格定义，在ITU会议上美国曾提出把200Kbps以上的传输带宽定义为宽带,四代宽带卫星通信系统,第一代为C/Ku频段透明转发器赋形波束单向通信系统，主站通过单向卫星线路向用户站下载宽带业务。用户站通过地面线路作回传信道（即外交互式传输）。或仅为单收站接收广播信号。第二代为C/Ku频段透明转发器赋形波束收发的双向通信系统，用户站与主站之间通过双向卫星线路进行宽
3、带业务传输（即内交互式传输）。第三代为Ku/Ka 频段透明转发器蜂窝状多点波束收发的双向通信系统。第四代为Ku/Ka 频段处理转发器蜂窝状多点波束收发的双向通信系统。,注：本文讨论的宽带卫星通信系统主要是固定卫星业务（FSS）的宽带卫星通信系统。,四代宽带卫星通信系统特性比较,星上线路交换透明转发,星上分组交换处理转发,地面交换,星上交换与地面交换比较,用户站,用户站,关口站,通信延迟时间,通信延迟时间,下行频带,下行频带,上行频带,上行频带,其它用户可用,用户站,用户站,星上交换优点：通信延迟时间小占用卫星带宽次数少,地面交换,星上交换,交换器,目录,概述前二代宽带卫星通信系统 第三代宽带卫
4、星通信系统第四代宽带卫星通信系统 全球计划发射的Ka频段宽带通信卫星我国宽带卫星通信发展概况结论附录：超大容量宽带卫星容量分析,第一、二代宽带卫星通信系统,星上转发器和天线是传统的C、Ku频段透明转发器、赋型波束天线。全球静止轨道现有300多颗商用通信、广播卫星中极大多数卫星都是这种类型的卫星。一、二两代卫星通信系统是目前宽带卫星通信普遍使用的传输形式。被使用的这种卫星被称为传统卫星。,传统卫星有效载荷方框图和波束覆盖图,Anik-F2卫星Ku频段透明转发器、赋型波束天线方框图,Anik-F2卫星Ku频段赋型波束天线覆盖图,单向传输宽带VSAT系统,美国休斯网络系统公司单向传输产品：Direc
5、PC系统美国VitaCOM公司单向传输产品：VIPSTAR系统,用户站发送：用户站电话线互连网网络运行中心用户站接收：网络运行中心卫星用户站,双向传输宽带VSAT系统,双向传输宽带VSAT系统是当前VSAT通信的发展主流。近年来各公司相继推出了多种体制和多种组网方式的宽带VSAT系统。,双向传输宽带VSAT系统产品示例,双向传输宽带VSAT系统产品示例(续1),双向传输宽带VSAT系统产品示例(续2),目录,概述前二代宽带卫星通信系统 第三代宽带卫星通信系统第四代宽带卫星通信系统 全球计划发射的Ka频段宽带通信卫星我国宽带卫星通信发展概况结论附录：超大容量宽带卫星容量分析,第三代宽带卫星通信系
6、统,系统采用Ku/Ka业务频段，Ka频段可提供比Ku频段更大的可用带宽Ka频段雨耗大，地球站可采用功率补偿和自适应系统应对措施降低系统容量或维持业务不中断星上采用透明转发器星上采用多波束蜂窝状覆盖天线，并采用功率动态分配器支持业务繁忙的点波束得到较多功率不同波束间用户通过星上线路交换器或地面关口站间线路（当星上不设线路交换器时）进行交换实施通信采用多波束蜂窝状覆盖天线可显著提高卫星的G/T、EIRP和系统容量典型的卫星通信系统有Anik-F2、IPSTAR、Wildblue和 Ka-SAT等卫星组成的系统,有效载荷透明转发器多点波束天线,Anik-F2卫星Ka频段透明转发器(前向和反向链路)、
7、多点波束天线方框图,Anik-F2卫星Ka频段透明转发器(前向和反向链路)、多点波束天线覆盖图,KA-SAT卫星地球站配置示例,8个关口站通过因特网干线互联卫星用户终端卫星关口站因特网地面用户终端,Ka频段降雨自适应系统,星上多点波束发射功率分配器示意图,星上功率分配器对各点波束进行动态功率分配，以支持业务繁忙的点波束得到较多的功率,第三代宽带卫星通信系统特性示例,目录,概述前二代宽带卫星通信系统 第三代宽带卫星通信系统第四代宽带卫星通信系统 全球计划发射的Ka频段宽带通信卫星我国宽带卫星通信发展概况结论附录：超大容量宽带卫星容量分析,第四代宽带卫星通信系统,系统采用Ku/Ka业务频段星上采用
8、处理转发器采用星上交换多波束蜂窝状覆盖天线采用星上交换处理转发可显著地提高系统的传输效率和性能并实现用户站间一跳通信，从而节省卫星资源、显著地减小用户终端间时延。典型的卫星通信系统有Hotbird-6、AmerHis、Spaceway-3、WINDS、Intelsat-14等卫星相关有效臷荷及其地面系统组成的系统,星上交换处理转发器多点波束天线,Spaceway-3卫星星上交换处理转发器和多点波束天线方框图,Spaceway-3卫星多点波束覆盖图,第四代宽带卫星通信系统特性示例,第四代宽带卫星通信系统特性示例（续）,注：PIR(Peak Information Rate)：最高信息率；CIR(
9、Committed Information Rate)：承诺信息率,目录,概述前二代宽带卫星通信系统 第三代宽带卫星通信系统第四代宽带卫星通信系统 全球计划发射的Ka频段宽带通信卫星我国宽带卫星通信发展概况结论附录：超大容量宽带卫星容量分析,全球计划发射Ka频段宽带通信卫星,众所周知，要发展超大容量宽带卫星，与传统C、Ku频段相比，较理想的频段是Ka频段。早期Ka频段转发器使用较多的是搭臷在C、Ku频段卫星上或与它们共用卫星平台。全球第1颗商用全Ka频段（不含C、Ku频段转发器）卫星是2006年底发射成功的Wildblue-1卫星，自此后有Spaceway-3、WINDS 和Ka-SAT卫星。
10、这些卫星的应用是Ka频段宽带通信业务发展的重要标志。据不完全统计，全球近几年计划发射的全Ka频段宽带通信卫星如下页列表所示。表中除O3b网络公司拟发射的16颗中轨道卫星外，其余都是静止轨道卫星。,全球计划发射的Ka频段宽带通信卫星,特点：都是透明转发器,2015年Ka频段宽带通信卫星将覆盖全球!,目录,概述前二代宽带卫星通信系统 第三代宽带卫星通信系统第四代宽带卫星通信系统 全球计划发射的Ka频段宽带通信卫星我国宽带卫星通信发展概况结论附录：超大容量宽带卫星容量分析,我国宽带卫星通信发展概况,现有中国卫星通信集团公司和亚洲卫星公司两家，拥有15颗（前者11颗、后者4颗）静止轨道通信、广播卫星。
11、这些卫星有效载荷都是传统的C、Ku频段透明转发器、赋型波束天线。它们正在为覆盖区内中国用户提供前述的第一、二两代宽带卫星通信服务。我国有近200个公网和专网的卫星通信单位，这些单位已经使用或准备使用（淘汰或改造旧设备）宽带卫星通信设备。特别是自2008年汶川特大地震以来，卫星宽带多媒体通信系统建设快速，所用VSAT设备主要来自前表中的各厂商。,IPSTAR宽带卫星在中国的通信服务,中卫普信宽带通信有限公司在我国经营着属第三代宽带卫星通信系统的IPSTAR宽带卫星通信业务。在北京、上海、广州设有关口站。该公司依托IPSTAR卫星宽带系统，为行业和大众用户提供卫星宽带通信及广播应用服务，主要包括：
12、互联网接入、企业专网、应急通信、新闻采集、数据回传及视频监控、内容分发、远程教育、视频会议、灾害备份等业务。,我国宽带卫星通信系统研发工作,“十一五”期间中国空间技术研究院等单位对第三、四代宽带卫星通信系统做了大量研究，完成了星臷处理交换机和星臷Ka频段多波束天线关键设备的研制，并搭建了宽带多媒体卫星系统的半物理演示验证系统。在宽带VSAT系统研制方面，国内航天恒星科技公司等单位已开发出了符合DVB-RCS标准采用TDM/MF-TDMA新体制的星状VSAT卫星通信系统；在此技术基础上，还推出了无主站的MF-TDMA网状网等系统。,目录,概述前二代宽带卫星通信系统 第三代宽带卫星通信系统第四代宽
13、带卫星通信系统 全球计划发射的Ka频段宽带通信卫星我国宽带卫星通信发展概况结论附录：超大容量宽带卫星容量分析,全球商用宽带卫星通信发展结论,由于传统CKu频段赋形波束透明转发器卫星有效载荷结构简单、通用性强，因此，这种类型卫星将会继续应用和发展，并在相当长时期仍为宽带通信业务的主要卫星资源。由于Ka频段可用带宽大，蜂窝状多点波束天线可显著提高容量，又由于采用了结构简单有利于提高容量的透明转发器，它比Ka频段蜂窝状多点波束天线处理转发器卫星的容量可做得更大，性价比最好。市场需求是宽带卫星通信发展的动力，性价比高低是决定市场竞争力强弱的主要因素。采用这种类型的通信卫星将会增多，是宽带通信卫星的发展
14、方向。为了提高整个宽带卫星通信网络的效率和灵活性，适应复杂的通信流量变化，有效地利用信道资源，改善通信线路性能，在某些宽带卫星上已部分地或全部地使用了处理转发器，并获得了较好效果，但由于结构复杂、容量受限，这类卫星将适度发展。,三种宽带通信卫星特性比较,目录,概述前二代宽带卫星通信系统 第三代宽带卫星通信系统第四代宽带卫星通信系统 全球计划发射的Ka频段宽带通信卫星我国宽带卫星通信发展概况结论附录：超大容量宽带卫星容量分析,超大容量宽带卫星容量分析,卫星通信系统取得超大容量主要因素：卫星多点波束、大带宽、高EIRP、高G/T。卫星通信系统采用先进通信体制:采用在给定Eb/No下获得尽可能高的频谱效率（bps/Hz）的通信体制。示例：IPSTAR卫星（40Gbps）、Ka-SAT卫星（70Gbps）、ViaSat-1卫星（100Gbps）。,IPSTAR卫星点波束通信容量估算,整星容量计算以1.2m天线和晴天工作为条件EIRP和G/T均为波束峰值，且EIRP值以每60MHz带宽计算,IPSTAR卫星点波束通信容量估算(续),结论：每波束取平均值算，整星84个点波束容量可得前向与后向各约20Gbps,总共约40Gbps，与其宣称为40Gbps一致。,ViaSat-1卫星通信系统优势,谢 谢！,
