源起基金關注領域——衛星通信（一）
01 衛星通信行業概述
（一）衛星通信界定與分類
1、定義
衛星通信定義：以衛星作為中繼站進行無線電波發射或轉發的一種通信方式，能夠實現兩個或多個地面站/手持終端以及航天器和地面站之間的通信。衛星通信利用人造地球衛星作為中繼站來轉發無線電波，從而實現多個地球站、航天器、空間站之間的單向或雙向通信。典型的通信形式為音視頻廣播（衛星電視）、數據廣播（導航、定位等）、音視頻通話、數據傳輸（遙感、遙測等）、互聯網連接等。
衛星通信系統由空間段、地面段和用戶段三部分構成，其組成如下圖1所示：
（1）空間段：以通信衛星為主體，衛星上的轉發器是通信衛星的主要有效載荷，也是衛星通信系統空間段最重要的功能組成，用于接收和轉發衛星通信地球站發來的信號，實現地球站之間或地球站與航天器之間通信?？臻g段可以是地球靜止軌道衛星或中、低軌道衛星，作為通信中繼站，提供網絡用戶與信關站之間的連接。
（2）地面段：包括支持移動電話、電視觀眾、網絡運營商地面用戶訪問衛星轉發器，并實現用戶間通信的所有設施。地面段通常包括網關站、信關站、網絡控制中心和衛星控制中心，用于將移動用戶接入核心網，以及控制整個通信網絡的正常營運。網關站是地面段的核心設備。衛星控制中心(SCC)和跟蹤、測控及指令站(TT&C，Tracking，TelemetryandCommandstation)，SCC和 TT&C主要負責衛星發射階段的跟蹤和定位，下達變軌、太陽能電池板展開等動作指令，以及衛星在軌運行期間軌道監測和校正、干擾和異常問題監測與檢測等。
（3）用戶段：主要由各類終端用戶設備組成，用戶段由各種用戶終端組成，包括VSAT小站、手持、車載、艦載、機載等移動終端，以及基于衛星通信的各種應用軟件和服務。
衛星通信作為無線電通信形式的一種，信號的中轉和傳輸也要依賴不同頻段的無線電波。在地面雷達系統的應用中，雖然IEEE標準中將無線電波劃分為VHF、UHF、L、S、C、X、Ku、Ka以及EHF等頻段，但在實際應用當中，上述頻帶中僅有一小部分被分配給雷達應用，大部分頻帶由國際電聯(ITU，InternationalTelecommunicationUnion)的世界無線電通信大會分配給空間無線電應用，雷達頻段和空間無線電頻段對應關系如下：
其中L、S頻段主要用于衛星移動通信，C、Ku頻段主要用于衛星固定業務通信，Ka頻段應用開始大量出現。為了滿足日益增加的頻率軌道資源需求，衛星通信領域正在布局Q/V等更高的頻段資源。為保證無線電頻率這一稀缺資源能夠得到合理有效的利用，ITU將全球劃分為三個頻率區域，中國位于其中的III區。
相較于傳統地面通信，衛星通信能夠以較低的開銷實現較廣的無縫覆蓋，同時地理環境不對其產生約束。并且可使用的頻譜資源十分豐富，載波頻段可從甚高頻(VeryHighFrequency，VHF)到Ka頻段，正往更高的頻段發展。除此之外，衛星通信在島嶼、沙漠等低業務地區，船舶、飛機等地面網絡難以覆蓋區域得到了普遍的應用。其提供的移動通信服務具有跨度大、距離遠、機動性強、通信方式靈活等優點，是蜂窩移動通信的必要補充和延伸。
2、分類
衛星通信（系統）按不同的分類標準可以分為不同的類型。
（1）按軌道運行高度，可分為低軌、中軌和高軌衛星通信。
高軌道（HEO）衛星通信：屬于橢圓軌道，其距離地球表面最近點為10000-21000km，最遠點為39500-50600km。
中軌道（MEO）衛星通信：MEO衛星運行于距地面2000-20000km的軌道上，其傳輸時延、覆蓋范圍、鏈路損耗、功耗大于LEO但小 GEO。
低軌道（LEO）衛星通信：LEO衛星較小，運行于距地面500-2000km的軌道上，具有傳輸時延、覆蓋范圍、鏈路損耗、功耗較小等特征。
按照衛星的軌道相對地面位置是否變動可分為靜止軌道衛星和非靜止軌道衛星。地球靜止軌道（GEO同步軌道）衛星通信：傳統的GEO靜止軌道通信衛星距地面高度為35786km，僅需要三顆即可覆蓋全球，見下圖。GEO衛星通信系統的技術最為成熟，但由于存在較長的傳播時延和較大的鏈路損耗。
（2）按照通信范圍劃分，可以分為國際通信衛星、區域性通信衛星、國內通信衛星。
（3）按照用途劃分，可以分為綜合業務通信衛星、軍事通信衛星、海事通信衛星、電視直播衛星等。
（4）按照轉發能力劃分，可以分為無星上處理能力衛星、有星上處理能力衛星。
3、特點
覆蓋范圍廣（下行廣播）：對地面的情況如高山海洋等不敏感，適用于在業務量比較稀少的地區提供大范圍的覆蓋，在覆蓋區內的任意點均可以進行通信，而且成本與距離無關；
工作頻帶寬：可用頻段從150MHz～30GHz。目前已經開始開發Q、V波段(40～50GHz)。Ka波段甚至可以支持l55Mb/s的數據業務；
通信質量好：衛星通信中電磁波主要在大氣層以外傳播，電波傳播非常穩定。雖然在大氣層內的傳播會受到天氣的影響，但仍然是一種可靠性很高的通信系統；
網絡建設速度快、成本低：除建地面站外，無需地面施工。運行維護費用低；
信號傳輸時延大：高軌道衛星的雙向傳輸時延達到秒級，用于話音業務時會有非常明顯的中斷。
控制復雜：由于衛星通信系統中所有鏈路均是無線鏈路，而且衛星的位置還可能處于不斷變化中，因此控制系統也較為復雜?？刂品绞接行情g協商和地面集中控制兩種。
02衛星通信行業發展歷程
1.國外發展歷程
衛星通信的概念最早由阿瑟.克拉克在1945年提出。早在1964年，國際衛星通信組織宣告成立，整個行業進入實際運營階段。隨后，以美國、前蘇聯為代表的兩極力量，不斷加碼衛星通信業務，為用戶提供電視、電話、廣播方面的服務。1965 年美國“晨鳥”通信衛星成功發射，衛星通信技術正式進入實用階段。
早期的衛星通信系統基本實現數據通信、廣播業務、電話業務等基本通信需求，在航海通信、應急通信、軍事通信、偏遠地區網絡覆蓋等應用領域發揮不可替代的作用。衛星移動業務則肇始于1976年，移動通信衛星成功發射，隨后則由國際海事衛星通信公司運營。
國際海事衛星通信系統開創了全球衛星移動業務的先河。1998年，銥星系統引入手機通信業務，這打開了移動通信的新篇章。衛星通信早已不滿足于語音或文本傳輸，美國、法國、日本等國家攜手將寬帶接入衛星?？捎盟俾矢哌_50Mb/s，這意味著衛星通信可以承載視頻多媒體服務。
隨著以高頻段(Ku、Ka等)、大容量、高通量為特點的寬帶通信技術的成熟，通過通信衛星實現互聯網接入已經成為可能。
2.國內發展歷程
我國衛星通信事業起步于上個世紀50年代，東方紅系列衛星已經取得輝煌的成就。東方紅一號衛星成功發射，實現了衛星音頻廣播。1984年，靜止軌道衛星東方紅二號成功發射，加速了整個產業步入應用階段。
1997年，東方紅三號衛星發射，大大增加了轉發器數量，開啟衛星通信的應用階段。東方紅四號衛星則實現了對拉美區域的覆蓋，標志著我國衛星通信實力進入國際先進水平。當前我國在軌的通信衛星，主要是中星通信廣播衛星、天鏈數據中繼衛星系統、亞太系列衛星，為用戶提供高質量的衛星通信服務。
此外，我國北斗導航衛星自帶短信通信功能，也有助于手機衛星通信。7月，中國兵器工業集團、中國移動、中國電科及手機廠商，聯合推出國內首顆手機北斗短報文通信射頻基帶一體化芯片，智能手機衛星通信功能得以實現。
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