1.引言
前幾日中國新聞網公布了2017年我國即將發(fā)射實踐十三號、中星9A、實踐十八號等6顆通信衛(wèi)星的計劃，一時間圈內好友紛紛刷屏，未來飛機、高鐵上網將不是夢！ “實踐十三號”衛(wèi)星究竟是何方神圣，怎會在媒體、社會引起那么大的反響。
今天就跟你聊聊衛(wèi)星通信發(fā)展的那些事。
2.衛(wèi)星通信曾經的輝煌
人造衛(wèi)星是上世紀60年代冷戰(zhàn)時期，美蘇爭霸背景下產物，我國第一顆人造衛(wèi)星也于1970年上天，但我國真正意義上的通信衛(wèi)星是1984年發(fā)射的基于“東方紅二號”試驗通信衛(wèi)星。但早在1972年，伴隨著尼克松訪華等重大政治事件的新聞直播，為美國衛(wèi)星直播特批的衛(wèi)星地面站就已經落地北京。衛(wèi)星通信這個神秘的東西就進入我國，老鷹數月前有幸參觀了北京地面站，從一張張老照片中重溫了當年的輝煌。
上世紀80-90年代是我國衛(wèi)星通信發(fā)展的黃金期，隨著我國通信衛(wèi)星陸續(xù)升空，在北京“上莊”地區(qū)陸續(xù)豎起了數十面“大鍋”，有10米、30米口徑衛(wèi)星天線，蔚為壯觀。各地陸續(xù)建設衛(wèi)星地面站，全國郵電系統(tǒng)衛(wèi)星行業(yè)蓬勃發(fā)展，衛(wèi)星骨干網絡建成，擔當國際國內重要通信鏈路組網。老鷹前東家，郵電部設計院就專門有衛(wèi)星通信設計部門，擁有衛(wèi)星通信規(guī)劃設計一批老專家，當年衛(wèi)星通信行業(yè)輝煌無限呀，老鷹清晰的記得郵電部設計院當年僅僅依靠衛(wèi)星地面站綜合網管一個軟件就獲得不菲的收益，成為衛(wèi)星行業(yè)國內創(chuàng)新的代表（當時衛(wèi)星通信清一色的歐美制造，全英文系統(tǒng)）。高昂的衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設成本，使得衛(wèi)星停留在骨干、重要通信領域，離老百姓通信需求十萬八千里，當時衛(wèi)星通信終端動輒數米、數十米的大鍋，通信衛(wèi)星工作頻段多在L波段、C波段。
3.衛(wèi)星通信的落寞
上世紀90年代，我國通信事業(yè)進入飛速發(fā)展期，特別是進入2000以后，移動通信、寬帶通信發(fā)展迅速從高端消費走向平民大眾，通信成本大幅下降，全國八縱八橫骨干光纖網絡建成，移動通信覆蓋滲透到村村寨寨，郵電通信行業(yè)也經歷了數次改革重組，曾經擔當通信重任衛(wèi)星地面站，因為高昂的設備運維成本、鏈路帶寬成本，性價比與地面光網絡簡直一個天上、一個地下，于是乎，各省衛(wèi)星地面站陸續(xù)關張。僅僅剩下北京、西藏等少數幾個衛(wèi)星地面站仍在運轉。
由于高昂的成本，衛(wèi)星通信由骨干網絡傳輸網絡，逐步淪落為應急救災、邊遠地區(qū)、特殊行業(yè)備份鏈路，通信鏈路需求也大幅萎縮，衛(wèi)星通信行業(yè)逐步被邊緣化，隨著2008年汶川地震、國家村通工程等推動，基于Ku衛(wèi)星的VSAT衛(wèi)星終端設備，設備小型化，Ku VSAT天線小的只有1米左右，大大促進了衛(wèi)星通信應用，在應急通信、村通工程、移動超級基站中有了一定的應用，在石油、勘探、邊防、海島等也有部分應用，但相比于公眾通信而言，規(guī)模不大，導致寬帶衛(wèi)星通信一直缺乏升級換代的動力。
高昂的衛(wèi)星鏈路成本是攔在寬帶衛(wèi)星應用的最大障礙，畢竟相比廉價的地面鏈路和覆蓋廣泛的移動通信及寬帶網絡，寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)沒有優(yōu)勢。
4.衛(wèi)星通信發(fā)展的新希望
為什么衛(wèi)星通信成本這么高呢？我們剖析衛(wèi)星通信成本如下：
傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星，容量2Gbps，造價如下：發(fā)射0.6-1億美金，衛(wèi)星1-2億美金，地面網關0.3-0.6億美金，一般衛(wèi)星壽命15年，可以核算2.5-4.5萬美金/年/M，這個價格是地面成本的數百倍以上。
隨著高通量衛(wèi)星技術出現，通過點波束技術，使得衛(wèi)星容量成倍增加，如下圖所示：
迎接Ka高通量衛(wèi)星時代的到來
Ku HTS衛(wèi)星容量可以做到傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星的10倍或者數十倍，當然由于當前Ku衛(wèi)星頻率使用已經接近飽和，Ku HTS衛(wèi)星使用前提是傳統(tǒng)的Ku衛(wèi)星需要退出服務，為Ku HTS衛(wèi)星騰出頻率。比如亞太6D衛(wèi)星就是利用亞太6衛(wèi)星替換的機會，騰出部分頻率用Ku HTS衛(wèi)星替代傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星，容量高達15-30Gbps，這樣衛(wèi)星帶寬成本下降到0.3-0.5萬美金/年/M，成本大幅下降，但仍數十倍于地面網絡。
隨著高通量衛(wèi)星技術發(fā)展，同時Ka衛(wèi)星頻率廣泛使用（Ka衛(wèi)星頻率資源是Ku衛(wèi)星頻率資源的5倍以上），美國Viasat-1將Ka HTS衛(wèi)星容量做到140Gbps，衛(wèi)星容量相當于傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星的近百倍，衛(wèi)星帶寬成本大幅下降，帶寬成本僅僅數倍于地面網絡，同時考慮到美國地廣人稀特點，Viasat在美國大量發(fā)展衛(wèi)星寬帶用戶，以每戶每月80-100美金價格陸續(xù)發(fā)展了數百萬寬帶衛(wèi)星用戶。Viasat隨即宣布未來將Ka衛(wèi)星容量進一步拓展到1Tbps，屆時寬帶衛(wèi)星成本將和地面網絡成本可比擬，必將大大促進寬帶衛(wèi)星應用發(fā)展。得益于Ka HTS高容量衛(wèi)星，Viasat在美國航空互聯(lián)網也迅速崛起，以數倍于傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星和ATG(3G)速率，在美國航空互聯(lián)網也攻城略地，使得美國航空差點訴訟GOGO威脅解約，最后GOGO通過2Ku承諾限期提高航空互聯(lián)網接入速率而達成和解。
5.“實踐十三號”會給我們帶來那些變化
“實踐十三號”衛(wèi)星是中國第一顆Ka商用試驗衛(wèi)星，待試驗驗證完成后，將改名為“中星16號”衛(wèi)星投入商用，它采用26個點波束，覆蓋我國東南部地區(qū)，容量高達20Gbps以上?！皩嵺`十三號”衛(wèi)星發(fā)射，實現了我國Ka頻段高通量衛(wèi)星的首次亮相，將大幅降低我國衛(wèi)星帶寬運營成本，隨著后續(xù)中星18等Ka衛(wèi)星、亞太6D Ku HTS衛(wèi)星陸續(xù)發(fā)射，高通量衛(wèi)星覆蓋將越來越完善，容量也越來越大，將大大提高衛(wèi)星通信技術在民用航空、高鐵、邊遠地區(qū)地面寬帶等領域競爭力。
可以預見屆時今天我們所詬病的傳統(tǒng)Ku速率低、成本高將大幅改善。當然僅僅有Ka高通量衛(wèi)星仍無法滿足類似于民用航空寬帶上網需要，機載Ka衛(wèi)星終端設備，衛(wèi)星地面網絡，全球衛(wèi)星覆蓋等問題需要同步解決，才能真正促進航空互聯(lián)網藍海迅猛爆發(fā)。
“實踐十三號”衛(wèi)星預計4月發(fā)射這一激動人心的消息，還是非常值得我們期待的，畢竟技術進步帶來未來發(fā)展更多可能，暢想如果未來ATG（4G）乃至ATG（5G）成熟，加上Ka衛(wèi)星普及，天地一體寬帶飛行體驗將絕對不再是夢想，讓飛行生活更美好夙愿終將成真。（謝鷹/文）