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行業(yè)新聞
航空互聯網需求下的衛(wèi)星通信運營，這些你需要知道
2018-07-06 / 閱讀次數：2016
背景
前幾日，數位負責航空公司IFEC項目的好友，咨詢IFEC航空互聯網涉及的衛(wèi)星及衛(wèi)星運營情況，而對于衛(wèi)星通信行業(yè)來說，航空互聯網是刺激高通量衛(wèi)星帶寬需求的重要領域，鑒于此，筆者擬用一期文字專論“從航空互聯需求看衛(wèi)星通信運營”，希冀能為關注該領域的業(yè)內外人士些許參考。
通信衛(wèi)星的相關知識
常見分類：
通信衛(wèi)星按運行軌道不同分為三類，GEO同步軌道衛(wèi)星（同步軌道距離地面高度為35786km，亦稱“高軌”）、MEO中軌道衛(wèi)星（距離地面高度2000km—同步軌道）、LEO低軌道衛(wèi)星（距離地面低于2000km）。
頻率與軌位：
通信衛(wèi)星按工作頻率不同分為L頻段衛(wèi)星（如第四代海事衛(wèi)星）、S頻段衛(wèi)星（如天通衛(wèi)星）、C頻段衛(wèi)星、Ku頻段衛(wèi)星、Ka頻段衛(wèi)星。
衛(wèi)星一般都擁有自己的工作軌道，因此存在軌道位置的概念。由于衛(wèi)星是一種無線通信，因此衛(wèi)星必然涉及工作頻率問題。軌位與頻率，在國際上都由國際電信聯盟（即ITU，簡稱“國際電聯”）進行統(tǒng)一管理，任何通信衛(wèi)星都必須獲得由國際電聯批準的相關軌位頻率使用權后，方能開展業(yè)務運營。
L波段是黃金頻率，目前已被海事衛(wèi)星率先占據，可以用于衛(wèi)星通信的頻率少，通信帶寬只有百Kbps量級；S頻率用于衛(wèi)星通信頻率也十分稀缺，因此這些衛(wèi)星只能做窄帶通信使用；C頻率大量使用于廣播電視，隨著上星衛(wèi)視越來越多，清晰度逐步由標清向高清推進，Ku頻率也大量用于衛(wèi)星電視信號傳送，隨著衛(wèi)星寬帶通信需求日益迫切，Ka衛(wèi)星、Ku HTS等高通量衛(wèi)星開始如火如荼的發(fā)展起來了。
波束：
通信衛(wèi)星按轉發(fā)器工作方式不同，分為寬波束衛(wèi)星（傳統(tǒng)大波束衛(wèi)星，轉發(fā)器頻率不復用，一般用于廣播類業(yè)務，若用于互聯網則接入容量小）、窄波束衛(wèi)星（如高通量衛(wèi)星，轉發(fā)器頻率復用，用于互聯網接入容量大，不適用于廣播類業(yè)務）；
壽命：
衛(wèi)星在軌道上運行時，難以避免發(fā)生位置的漂移，通常依靠攜帶一定的燃料維持自己的工作軌道，燃料耗盡則壽命中止，目前衛(wèi)星壽命一般在15年左右。
高通量為何能夠降低帶寬成本：
衛(wèi)星的成本可以大致分為三類：
?。?）衛(wèi)星制造成本和衛(wèi)星平臺及通信載荷成本，一般在數億美金級別；
?。?）衛(wèi)星發(fā)射成本，一般為數千萬美金；
?。?）衛(wèi)星運行維護成本，一般為上千萬美金/年。
高通量衛(wèi)星與傳統(tǒng)衛(wèi)星相比，具有極大的容量優(yōu)勢，例如ViaSat-1衛(wèi)星容量高達140Gbps，相當于63顆傳統(tǒng)衛(wèi)星的容量總和；而ViaSat-2衛(wèi)星容量則達到了300Gbps。
成本方面，高通量衛(wèi)星與傳統(tǒng)通信衛(wèi)星相比：發(fā)射成本基本相當，并且在商業(yè)航天熱潮下，發(fā)射成本還有下降的趨勢；制造成本，高通量衛(wèi)星稍高于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星，運維成本雖然增加不少，但二者相較于衛(wèi)星容量大幅增加帶來的單位成本下降來說，增加幅度并不明顯。
因此高通量衛(wèi)星的快速發(fā)展，勢必帶來衛(wèi)星帶寬單位使用成本的大幅下降。
通信星座：
為了實現更低的時延，工程師及運營商們將高通量通信衛(wèi)星降低到MEO、LEO軌道上。然而不同于同步軌道衛(wèi)星相對地面靜止的情況，運行于MEO、LEO的通信衛(wèi)星是相對地球運動的，不能夠像同步軌道衛(wèi)星可以做到固定區(qū)域的覆蓋，這決定了其業(yè)務必然是全球覆蓋、全球服務的，也決定了它們必須由若干顆衛(wèi)星組成星座。
為實現更好的數據傳輸和覆蓋性能，高通量星座通常需要由數百顆甚至數千顆衛(wèi)星組成，投入巨大，又涉及較為復雜的星間鏈路，面臨的技術和政策風險較大。盡管如此，近年來全球寬帶衛(wèi)星需求高速增長的刺激下，中低軌寬帶星座在全球范圍內開始快速發(fā)展起來，國外OneWeb、SpaceX均開始著手龐大星座的建設；國內，航天科技集團及航天科工集團也提出了各自的低軌互聯網星座計劃。但總的來說，這些星座是否能夠突破技術和政策的瓶頸，真正能夠提供商業(yè)服務，都是2020年之后的事情。短時間內進入航空互聯網的概率較小，本文不作為重點闡述。
衛(wèi)星運營的相關知識
涉及公眾類通信衛(wèi)星運營及衛(wèi)星基礎電信業(yè)務運營牌照許可，除了業(yè)務牌照運營許可之外，海外衛(wèi)星運營企業(yè)要想在國內開展業(yè)務，也需要解決衛(wèi)星地面站在國內落地的問題，并滿足我國電信業(yè)務監(jiān)管和網絡安全接入的相關要求，當然這些工作一定是在完成了無線電頻率使用許可和協(xié)調前提下，才能提上日程。
對涉及公眾通信業(yè)務的衛(wèi)星運營的管理，由工信部三司局分別負責：
· 無線電管理委員會——負責衛(wèi)星頻率使用許可和頻率協(xié)調事務；
· 電信管理局——負責衛(wèi)星業(yè)務運營牌照許可事務；
· 通信安全保障局——負責網絡安全管理相關要求。
航空互聯網相關運營業(yè)務，除了要滿足上述工信部的管理要求之外，還要滿足民航局的適航和運行管理的相關要求。
未來可以服務于中國IFEC的衛(wèi)星及衛(wèi)星運營商情況
已獲得工信部衛(wèi)星基礎運營牌照的運營商如下：
● 中國電信（下屬中國電信衛(wèi)通公司，無自有衛(wèi)星資源，目前租用亞太、亞洲衛(wèi)星公司衛(wèi)星用于IFEC服務）
● 中國聯通（無衛(wèi)星資源，可能通過租用中國衛(wèi)通、亞太衛(wèi)星、亞洲衛(wèi)星公司的衛(wèi)星，并協(xié)助歐洲通信衛(wèi)星公司的EUTELSAT-172B衛(wèi)星落地，開展IFEC服務）
● 中國移動（無衛(wèi)星資源，可能通過租用中國衛(wèi)通、亞太衛(wèi)星、亞洲衛(wèi)星公司的衛(wèi)星開展IFEC服務）
● 中交通信（無衛(wèi)星資源，可能通過租用中國衛(wèi)通、亞太衛(wèi)星、亞洲衛(wèi)星公司的衛(wèi)星開展IFEC服務）
● 中國衛(wèi)通（自有衛(wèi)星資源，可能通過中星16號、中星18號開展IFEC服務）
未來可以用于開展IFEC服務的衛(wèi)星資源如下：
● 中國衛(wèi)通：中星16號，2017年4月已發(fā)射，容量20G，覆蓋中國80%以上經濟發(fā)達地區(qū)，除了東北、西北地區(qū)未覆蓋；中星18號，預計2019年上半年發(fā)射，容量10G，覆蓋中星16號未覆蓋的中國地區(qū)；中星系列Ku衛(wèi)星，大部分已無資源可以用于IFEC；
● 亞太衛(wèi)星：擁有多顆亞太系列Ku衛(wèi)星，目前IFEC服務主力，利用亞太6號衛(wèi)星升級替換機會，預計2019年下半年將發(fā)射亞太6D Ku HTS衛(wèi)星，容量50G，覆蓋日韓、東南亞、中國等區(qū)域；
● 亞洲衛(wèi)星：擁有多顆亞洲系列Ku衛(wèi)星，目前在國內通過中信衛(wèi)星公司，并與中國電信衛(wèi)通合作開展IFEC服務，計劃在2020年左右發(fā)射容量80G以上的Ka衛(wèi)星用于IFEC服務；
● 海事衛(wèi)星（Inmarsat）：擁有L頻段第四代海事衛(wèi)星，及Ka頻段第五代海事衛(wèi)星，目前第四代L頻段海事衛(wèi)星已通過中交通信解決了國內合法運營許可問題，第五代海事衛(wèi)星尚未取得國內合法運營許可，正在積極開展相關工作；
● Eutelsat、SES、Intelsat、Viasat等外星，要想在國內IFEC上擁有一席之地，必須解決衛(wèi)星運營系列許可問題，方能切入IFEC服務；
● 當然目前有一些民營企業(yè)也開展了Ka高通量衛(wèi)星發(fā)展計劃，目前尚處于初期階段，未來也必將面臨系列政策問題，實現商業(yè)運營，還有很長的路要走。
筆者觀點
IFEC航空互聯網作為未來航空運營的必然選項，成為激發(fā)高通量衛(wèi)星市場需求的重要領域，也使得越來越多的創(chuàng)業(yè)者和奮斗者投身其中，將衛(wèi)星拉下神壇，真正走向千家萬戶，這也是多年來衛(wèi)星行業(yè)的共同愿景。
隨著高通量衛(wèi)星的飛速發(fā)展，航空公司面臨的選擇也將愈加豐富，IFEC航空互聯網行業(yè)未來到底路在何方？或許，在未來的2-3年，答案將越來越明朗。
來源 | 老鷹漫談
作者 | 謝鷹
