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浅谈机上卫星互联网终端：天线与调制解调器
2018-01-26 / 阅读次数：2188
1月23日 ，国防科工局、国家航天局对外正式宣布 ，我国首颗高通量通讯卫星“实践十三号”在轨交付 ，正式投入使用 ，将纳入“中星”卫星系列 ，命名为“中星十六号”卫星 ，标记着我国正式步入Ka高通量卫星商用运营时代 。
就在上周 ，东方航空、海南航空率先宣布可空中开机 ，随后共13家航空公司加入“手机解禁”行列 ，网站及社交媒体掀起对机上手机开放的讨论热潮 ，航空互联网一下子被社会舆论推到了风口浪尖 ，连一直“高冷”的种种卫星手艺都获得热议 。
团结此次“实践十三号”投入使用 ，本文将对航空互联网所涉及的卫星及终端装备手艺生长举行详细解读 ，以饲读者 。
一、“实践十三号”（“中星十六号”）闪亮登场
凭证官方资料 ，实践十三号卫星创立了我国及天下通讯卫星多个“首次” ，标记着我国卫星通讯进入高通量卫星时代 。
● 首次在我国通讯卫星上应用Ka频段宽带手艺 。通讯总容量达20Gbps ，凌驾了我国已研制发射的通讯卫星容量总和 ；
● 首次在国际上开展高轨卫星与地面的双向激光通讯试验 ，速率最高抵达5Gbps ；
● 首次在我国高轨长寿命通讯卫星上工程化应用地球敏感器、Ka频段宽带吸收机等国产化产品 ，实现了卫星要害焦点单机的自主可控 ；
● 首次在我国卫星上设置电推进分系统来完玉成寿命期的轨道位置定点事情 ，推动我国卫星平台手艺周全跨入电推进时代 。
我国高通量卫星笼罩示意图
“中星十八号”卫星拟于2019年头发射 ，届时我国将拥有笼罩中国全境的Ka系统 ，容量高达30G（“中星十六号”20G、“中星十八号”10G） ，加上未来妄想发射的东方红五号平台高通量卫星 ，预计到2020年 ，形成可笼罩中国全境以及亚太地区 ，容量靠近200Gbps的通讯能力 。
未来有云云多的卫星资源包管 ，航空互联网的远景具有相当辽阔的想象空间！机上要实现上网 ，除了卫星还涉及什么工业链环节？下面笔者从卫星的两个最要害部分——机载卫星天线和机载卫星调解解调器 ，跟各人聊聊机载卫星系统 。
二、机载卫星天线手艺生长
机载卫星天线手艺有三种形态 ，各有特点 。
（一）古板机械卫星天线
此类天线是航空互联网现在应用的主流天线手艺 。
优点：手艺成熟 ，本钱较低 ，在高纬度地区的效果优于后面两种天线 ；
弱点：低纬度地区效果欠佳 ，机械部件较多 ，维护要求高 ，可靠性略差 ，需要雷达罩 ，同时雷达罩轮廓高度凌驾30cm ，未来无法兼容中低轨道星座 。
海内手艺水平：已基本与国际水平相当 ，国产产品性价比优势显着 。
（二）单向电调卫星天线
此类天线是美国航空互联网效劳提供商GoGo公司主力推广的天线 ，现阶段接纳的是2Ku天线 ，未来2Ka天线也即将面世装机 。
优点：机械部件镌汰一半 ，仅有水平面有电机 ，雷达罩轮廓低 ，高度只有古板机械天线雷达罩的一半 ；左右 ，低纬度地区效果两倍于古板天线 ，未来可以兼容中低轨道星座 ；
弱点：高纬度地区由于投射面积小 ，效果可能劣于古板天线 ，两幅天线 ，重量略大于古板天线 ，本钱略高于古板天线 。
海内手艺水平：相比外洋尚有些差别 ，现在海内正在研发此类型天线 ，外洋已有成熟装机产品 。
（三）全电调卫星天线
此类天线仍处于原型机阶段 ，有厂家宣称2019年将推出商用产品 。
优点：没有机械部件 ，雷达罩可以与天线一体 ，轮廓小于10cm ，可以与飞机机身举行共形设计 ，未来可以兼容中低轨道星座 ；
弱点：本钱高昂 ，现阶段暂不具备大规模商用条件 ，预计2020年以后本钱可以抵达商用条件 ；
海内手艺水平：相比外洋还一定的差别 ，国际上已有原型产品 ，但海内尚没有完成民品原型的开发 。
以上三种天线形态 ，既可以做Ku天线 ，也可以做Ka天线 。不过从生长的眼光看 ，Ka卫星一定是未来的大趋势 ；但由于Ku HTS的泛起 ，Ku也不会走向消亡 ，在全球跨洋卫星市场 ，Ku相当长时间内 ，仍会是市场的主流 。但在区域卫星市� 。ɡ绾Ｄ冢� ，Ka富厚的频率资源、充裕的卫星容量很可能使之成为航空公司的首选 。虽然选择了Ku的航空公司也不必太气馁 ，Ku HTS的泛起 ，将极大地缓解Ka对Ku造成的竞争压力 ，Ku HTS的未来也禁止小觑 。
三、卫星调解解调装备详解
相关于重大的移动通讯市场 ，卫星市场是一个小众市场 ，以是卫星通讯领域没有像移动通讯领域那样 ，先有行业统一标准 ，才有下装备和网络 ，相关的协议标准都是开放的 。卫星领域的调制解调各厂家均接纳了私有协议 ，导致卫星主站和卫星终端的调制解调器选择必需匹配 。
此前 ，在非高通量卫星时代 ，卫星运营商的模式犹如卖管道 ，用户基于管道通路可以自行建设主站 ，并选择匹配的终端开展营业 ，调制解调器的选择较量自由 。经由了长时间的市场生长及竞争 ，全球形成了一些着名的调制解调器提供商 ，如IDirect、Hughes、Viasat、Gilat等 ，很遗憾 ，其中基本没有中国企业的身影 ，只有在政府专网中才有国产调制解调器的一席之地 。
到了高通量卫星时代 ，由于卫星波束不再是一个大波束 ，而是由许多点波束组成 ，为相识决波束切换问题 ，卫星运营商必需有所作为 。针对卫星移动营业 ，运营模式已经无法像已往那样“卖管道”了 ，而是必需连两头的龙头也一并提供匹配产品 。以此次投入商用的“中星十六号”为例 ，接纳的地面段网络由Gilat提供 ，因此航空公司选用Gilat的机载调制解调器即可在已运行的“中星十六号”网络中直接使用 。
思量到航空公司和机载营业效劳提供商可能希望使用其它地面段网络 ，虽然也可以在“中星十六号”系统下建设第二套或者第三套由差别装备厂商提供的地面网络 ，但建设一套完整的高通量地面网络需要重大的资金投入和专业团队实验运维 ，因此 ，像古板卫星时代那样可以随意选择地面网络及调制解调器的时代已经已往了 。
下表说明晰全球主要航空互联网效劳提供商对调制解调器的选择情形：
序号
航空互联网运营商
调制解调器选择
第一代
新一代
1
GoGo
Idirect
Gilat
2
松下
Idirect
Newtech
3
GEE
Hughes
Hughes
4
Inmarsat
Idirect
5
Viasat
Viasat
注：GoGo、松下与GEE现在已升级接纳新一代调制解调器 ，Inmarsat、Viasat仍沿用第一代产品 。
竣事语
c航空互联网从美国ATG（3G）起步 ，到古板Ku天线、古板Ka天线 ，再到单向电调2Ku天线 ；未来是否会有单向电调2Ka天线 ，或是一步生长到全电调Ku或Ka天线 ，均未可知 。不过可以预见的是 ，随着机上“手机禁令”的扫除 ，航空互联网切切实实迎来了飞速生长的契机 。“中星十六号”的商用标记着Ka高通量卫星正式启动商业效劳 ，今天中国的古板卫星行业已经今是昨非 ，信托未来不但仅是民族航电 ，高通量宽带卫星系统的应用也将创立中国“超等工程”的绚烂 。
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