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我国Ka卫星频轨资源储备不足,须引起重视!(附频轨资源数据)

时间:05-22 来源:卫星与网络 点击:
节选自《Ka频段宽带通信卫星系统频轨资源使用研究》一文
作者| 田伟 张鹏
转载自《中国无线电》

1、Ka 频段宽带通信卫星系统部署应用现状及趋势

亚非欧美等区域对于Ka宽带通信卫星都有迫切的应用需求,Ka频段发展具有广阔的市场应用前景。中国目前规划发展宽带卫星通信系统的商业卫星运营商,主要包括中国卫通集团有限公司、香港亚洲卫星公司和中国航天科工集团公司。

(1)总体部署规划情况

截至2016年6月30日统计的数据,目前全球在轨运行的Ka频段卫星共59颗,其中全Ka星13颗(即没有找到搭载其他频段转发器的信息),2019年(含)将到达寿命终期的卫星共6颗,全部位于西经弧段(8°W、85°W、95°W、105°W、111.1°W 和121°W)。2020年前计划发射的Ka频段卫星共31颗,其中全Ka星10颗。

从覆盖区域看,目前在轨的Ka频段卫星,有24颗覆盖中东,22颗覆盖欧洲,18颗覆盖亚洲,17颗覆盖非洲,12颗覆盖南北美,可以看出Ka 频段卫星在全球范围内都有广泛的应用。对于在建的Ka频段卫星,根据已掌握的数据,有4颗覆盖中东,7颗覆盖欧洲,7颗覆盖亚洲,7颗覆盖非洲,9颗覆盖南北美,可以看出,亚非欧美等区域对于Ka宽带通信卫星都有迫切的应用需求,Ka频段发展具有广阔的市场应用前景。

(2)发展历程

宽带卫星通信系统最早出现于2004年前后,到目前为止,已经发展了三代系统。第一代以Telesat的Anik-F2、Thaicom的IPstar、ViaSat的WildBlue-1等为代表,这些卫星系统容量大都在10Gbit/s左右。其中,2005年发射的IPstar只是在馈电链路使用了Ka点波束,用户链路仍使用Ku频段点波束,其系统容量为45Gbit/s。

第二代以Eutelsat 的Ka-Sat、ViaSat的ViaSat-1、Hughes的Jupiter-1等为代表。它们全部工作于Ka频段,系统容量在100Gbit/s左右。ViaSat的ViaSat-3可以认为是第三代,容量达1Tbit/s,将于2019年后发射。可见,在十多年的时间里,Ka宽带卫星通信系统的容量就提高了上百倍。

(3)国内Ka频段宽带通信卫星系统发展规划情况

中国目前规划发展宽带卫星通信系统的商业卫星运营商,主要包括中国卫通集团有限公司、香港亚洲卫星公司和中国航天科工集团公司。

为适应宽带卫星通信市场的发展要求,满足广大用户对于宽带接入、机载通信、远程教育、新闻采集、企业联网等应用的需求,中国卫通已启动中星16号、中星18号Ka宽带通信卫星的建设,它们初步计划于2017年和2018年发射。此外,大容量Ka宽带卫星通信的规划工作也开始启动。

中星16位于东经110.5 度,中星18位于东经115.5度,Ka位置初步定于东经125度。这些Ka卫星的上行频段为27.5GHz~30GHz,下行频段为17.7GHz~20.2GHz,总带宽为2.5GHz。香港亚洲卫星公司规划建设的亚洲八号卫星位于东经105.5°,星上计划搭载Ku和Ka频段转发器,其中Ka 频段转发器仅用于试验目的。中国航天科工集团公司目前正在规划建设一个Ka频段的低轨星座宽带通信系统,已经向国际电联提交了提前通知资料。该系统初步计划分两步建设:一期采用低轨卫星透明转发、天星地网的方式,二期逐步实现天地融合组网,使得用户可以借助2G、3G、4C、WiFi 等形式的"福星热点"实现随时随地按需接入互联网。

(4)在轨和在建K a频段宽带通信卫星轨位分布情况

从轨位分布情况看,在轨在建的Ka频段宽带通信卫星在静止轨道的分布数量情况见图1,

图1、Ka频段在轨在建卫星轨位——数量分布图

在轨在建的Ka频段卫星发射和拟发射年份在静止轨道的分布情况见图2。

图2、Ka频段在轨在建卫星轨位——发射年份分布图

从这两张图可以看出,从2010年开始,大量的Ka频段卫星集中发射,轨位分布特征是:西经120°到东经120° 区间,Ka 频段的卫星相对比较密集,大部分轨位上有1颗在轨卫星,部分轨位有两颗在轨卫星,个别轨位有3颗在轨卫星。

为我国将来申报Ka频段卫星网络资料寻找可用的轨位空隙,首先需要避开在轨和在建的Ka频段卫星,基于图1和图2在轨及在建卫星的分布情况,目前在5度范围内没有在轨在建卫星的静止轨道区间共21段(起止轨位均有在建在轨卫星):

9°E~16°E、36°E~42°E、42.5°E~47.5°E、53°E~60°E、68.5°E~74°E、75°E~91.5°E、95°E~105.5°E、105.5°E~110.5°E、122°E~140°E、140°E~156°E、156°E~162°E、162°E~179.6°E;

8°W~20°W、20°W~30°W、36°W~47.5°W、50°W~55°W、55°W~61°W、65°W~75

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