新聞調查：目前，我國自主研制的Ka頻段高通量通信衛(wèi)星受到廣泛關注。這顆衛(wèi)星投入運營后，我國將正式步入使用國產Ka頻段寬帶衛(wèi)星進行多媒體通信的嶄新時代。

作為無線通信的特定形式，衛(wèi)星通信有哪些頻段？我國緣何開展Ka頻段寬帶通信衛(wèi)星的研究？它將給人們的現(xiàn)代生活帶來哪些影響？未來應用前景如何？中國航天報記者就此進行了調查采訪。

調查背景：軌位和頻率資源緊張Ka頻段優(yōu)勢獨具

中國衛(wèi)通集團有限公司副總工程師沈永言告訴記者，衛(wèi)星通信使用到的頻段有很多，目前涵蓋L、S、C、Ku、Ka等頻段。這些頻段就類似架設在太空與地球之間的多條行車道，信息通過疊加在某一頻段內的載波上進行傳送，從而實現(xiàn)端到端的通信。這其中，信息就相當于乘客，載波就相當于汽車或渡船。沈永言說，頻段的范圍就相當于公路的寬度，直接影響到信息傳輸?shù)乃俣群蛿?shù)量。

他介紹，不同的頻段有不同的特點。一般來說，頻段越低，電波進入雨層中引起的衰減越小，繞射能力越強，對終端天線的方向性要求也低，它較適合用于移動通信環(huán)境，但缺點是帶寬較小。而頻段越高，情況正好相反。人們早期使用的L、S頻段就處于低端，傳遞話音、文字等低速率信息不成問題，但很難滿足當今社會多媒體視頻等寬帶內容的傳輸需求。而C、Ku頻段相對較高，它們傳輸容量較大，是目前衛(wèi)星通信領域的主流頻段。

為什么世界各國都在爭相開發(fā)、應用Ka頻段的衛(wèi)星通信？中國航天科技集團公司科技委顧問、中國工程院院士張履謙認為主要有兩方面的原因。一是C和Ku頻段的衛(wèi)星軌位十分緊張，地球赤道上空有限的地球同步衛(wèi)星軌位幾乎已被各國占滿；這兩個頻段內的頻率也被大量使用，這迫使人們尋找、開發(fā)更高頻段來滿足新的通信需求。二是Ka頻段衛(wèi)星通信優(yōu)勢明顯，具體體現(xiàn)在三個方面：其一，Ka頻段工作范圍為26.5-40GHz，遠超C頻段（3.95-8.2GHz）和Ku頻段（12.4-18.0GHz），可以利用的頻帶更寬，更能適應高清視頻等應用的傳輸需要；其二，由于頻率高，衛(wèi)星天線增益可以做得較大，用戶終端天線可以做得更小更輕，這有利于靈活移動和使用；其三，運用多波束技術和相控陣技術，可以讓衛(wèi)星上的天線靈活地改變指向，以滿足對多點通信和星上交換的應用需要。

關于Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信容量話題，沈永言形象地給記者打了個比方。C和Ku頻段的頻率工作范圍相對有限，只能行駛30個座位的大巴，而Ka頻段的頻率工作范圍要大數(shù)倍，可以跑100個座位的大巴，承載能力變大不言自明。此外，多點波束和頻率復用技術的運用相當于將單層大巴車改裝成了多層巴士，這使得衛(wèi)星通信容量得以數(shù)十倍甚至百倍以上的增加。

基于此，越來越多的國家把注意力和研究重心放在了Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信的開發(fā)運用上。統(tǒng)計資料顯示，目前全球在軌的全Ka頻段寬帶通信衛(wèi)星有20余顆，2016年全球Ka頻段商用通信衛(wèi)星將達50顆左右。就我國而言，加緊Ka頻段衛(wèi)星研制及相關應用研究，對于跟蹤國際先進衛(wèi)星通信技術、更好地利用航天技術服務民眾生活，其意義十分重大。

應用前景：Ka頻段寬帶通信衛(wèi)星能給生活帶來哪些改變？

隨著技術進步和人民生活水平的提高，簡單的語音對話、文字溝通早已不能滿足人們溝通交流的需求。坐在電視前，人們更喜愛觀看高清視頻節(jié)目；網上沖浪，人們需要賞心悅目的超媒體內容和更流暢的網速；乘坐車船飛機旅行，人們也希望享受無限WiFi的暢爽；甚至作為新聞工作者，全時空傳播的發(fā)展趨勢也要求記者能在偏遠地區(qū)和通信中斷等惡劣環(huán)境下，迅速傳遞音視頻資料，將新聞資訊在第一時間呈現(xiàn)給觀眾……，而這一切需求，Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信都能夠輕松滿足。

對Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信的應用領域，沈永言進行了梳理：面向千家萬戶的寬帶接入服務、企業(yè)聯(lián)網、移動運營商的基站中繼和應急備份、機載車載船載“動中通”通信，高清視頻采集和分發(fā)、區(qū)域性衛(wèi)星電視直播等。

沈永言說，中國人口眾多、地域遼闊、發(fā)展不均衡，在中東部地區(qū)地面光纖網絡輕松走入普通人家的時候，西部偏遠山區(qū)的人們卻因光纖鋪設成本高、施工難度大而無緣享受寬帶上網等信息服務，百姓平等接受信息服務的權利尚難保障。

相比為幾十戶山村鋪設數(shù)十公里光纜的巨額投入和運行維護成本，通過Ka頻段寬帶衛(wèi)星一步到位實現(xiàn)衛(wèi)星通信，其綜合性價比更高。在高鐵沿線搭設基站和光纜提供WiFi聯(lián)網服務也一樣，顯然不如通過Ka頻段寬帶衛(wèi)星來的更簡單有效。

但是，Ka頻段寬帶衛(wèi)星也不是完美無缺，其用戶終端和使用費用相對偏高，這就需要政府出面協(xié)調解決。例如澳大利亞實施了NBN寬帶計劃，由政府對寬帶衛(wèi)星用戶終端提供補貼，以讓衛(wèi)星運營商、衛(wèi)星終端設備提供商、地面服務提供商、終端用戶等各取所需。

采訪中，沈永言強烈呼吁我國有關方面加大對Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信的重視力度，在財政等政策等方面給予必要的扶持。他認為，從國家層面推進Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信廣泛應用，至少有三個方面的益處：一是有利于我國通信衛(wèi)星技術的快速進步、增強航天綜合實力；二是帶動激發(fā)衛(wèi)星應用產業(yè)蓬勃發(fā)展，讓民眾從中獲得更加暢爽的使用體驗；三是實現(xiàn)對百姓基本信息權利的有效保障，縮小信息化過程中的“數(shù)字鴻溝”，最終實現(xiàn)國家、企業(yè)、用戶的互利共贏。

現(xiàn)狀研究：ka頻段寬帶衛(wèi)星通信之我國研究

國外對于Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信研究早在上世紀八九十年代就開始了。張履謙記得，那時他在對歐洲衛(wèi)星通信技術的考察中就注意到了國外企業(yè)對于Ka頻段應用的研究。回國后，他與同行的專家一道，撰寫了我國應加緊跟蹤研究Ka頻段應用的報告并提交給了有關部門。

2005年，美國Wild Blue通信公司成功發(fā)射了世界上第一顆全Ka頻段寬帶通信衛(wèi)星并開始試點應用。此后，各國的Ka頻段寬帶通信衛(wèi)星開始向著系統(tǒng)容量更大、用戶終端更小、業(yè)務速率更大的高通量方向發(fā)展。Ka頻段的優(yōu)勢和廣闊應用前景為更多國家所關注。

“十一五”以來，五院通信衛(wèi)星事業(yè)部、中國衛(wèi)通等單位參與的“寬帶多媒體衛(wèi)星系統(tǒng)關鍵技術研究”課題立項并獲得深入研究。該課題涵蓋Ka頻段寬帶衛(wèi)星的應用模式、用戶需求、系統(tǒng)方案、地面終端等內容。此外，“國家雙向寬帶多媒體教育衛(wèi)星”論證對大容量寬帶衛(wèi)星提出了天地一體化系統(tǒng)解決方案，這些都為我國的Ka頻段高通量通信衛(wèi)星研制奠定了重要基礎。

沈永言介紹，由于技術體制等緣故，我國現(xiàn)有的衛(wèi)星運控系統(tǒng)與Ka頻段衛(wèi)星并不能匹配，Ka頻段高通量通信衛(wèi)星的地面運控系統(tǒng)也要全新設計、建設。與C和Ku頻段傳統(tǒng)衛(wèi)星不同的是，Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設計更加注重天地一體，衛(wèi)星運營商不能僅僅考慮空間段衛(wèi)星的運行管理，還要合理規(guī)劃和應用地面段網絡，其中，涉及產業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)利益的商業(yè)模式創(chuàng)新極為重要。

他打比方說：“以前中國衛(wèi)通一般只需要向用戶提供轉發(fā)器資源及監(jiān)測等服務，地面網絡的組建和運維由用戶自己承擔，就像是“賣面粉”。然而在Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信時代，中國衛(wèi)通要負責建設地面關口站及相關運營支撐系統(tǒng)，以形成向用戶直接提供服務的能力，要由“賣面粉”轉為直接“賣饅頭或面包”。雖然，衛(wèi)星網絡是整體性的，但是在商業(yè)運營過程中，可能要動用批發(fā)、代理、虛擬運營等多種商業(yè)模式，來調動各方的積極性，形成完整的商業(yè)生態(tài)。

對我國來說，使用國產Ka頻段寬帶衛(wèi)星進行多媒體通信的嶄新時代并不遙遠，呼之欲來，但通信衛(wèi)星的技術革新永遠不會就此停步。當記者請張履謙談談未來通信衛(wèi)星的技術發(fā)展方向并概括出幾個條目時，他顯得有些為難。他笑著對記者說：“人們的需求和技術創(chuàng)新引領著衛(wèi)星通信技術的向前發(fā)展，這是很難用幾條標準概括出來的。”

在他看來，當今社會大數(shù)據(jù)、云計算、多源信息融合、移動互聯(lián)網、多星組網、陸海空天信息網和信息安全保障等技術的迅速發(fā)展，對通信技術提出了更多更新更高的要求，除了要發(fā)展Ka頻段通信技術以外，也要大力發(fā)展光通信、太赫茲和量子通信等技術。張履謙談道，通過不懈創(chuàng)新和自我變革來滿足人們對于通信不斷涌現(xiàn)的新需求，衛(wèi)星和通信領域工作者，永遠在路上。