2024年3月6日发(作者：)

ANStarlink系统对GSO卫星系统的干扰分析高通量卫星新技术（上）nalysis of Interference from Starlink System to GSO Satellite System ew Technology of High Throughput Satellite（Part One）高通量卫星新技术（上）+ 任佳熙 郭威随着我国将卫星互联网纳入“新基建”中的信息基础设施，2020年成为中国卫星互联网建设元年，在国家大力实施“新基建”的政策支持下，在资本市场的持续关注下，中国的高通量卫星产业必将在“十四五”期间进入放量增长阶段，迎来历史性的发展机遇和万亿级的市场规模。前言2020年11月3日发布的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标的建议》，明确“要把科技自立自强作为国家发展的战略支撑”“要坚持总体国家安全观，加强国家安全体系和能力建设”。由火箭、卫星、空间飞船、深空探测器制造和发射以及相关应用构成的航天产业不仅是推动科技进步和促进经济发展的重要力量，也成为大国博弈的战略高地和全面维护国家安全的战略基石，其中卫星作为重要的空间基础设施是服务于国防建设和经济建设的战略资源。加快加强卫星产业发展既是打好核心技术攻坚战，实施前瞻性、战略性重大科技项目的优先领域，也是加强国防和军队现代化建设，全面加强网络安全保障体系和能力建设的重要依托。高通量卫星（High Throughput

Satellite，HTS）凭借超越传统通信卫星的高吞吐量和逐渐成熟的运营服务模式，成为未来卫星产业发展的重要趋势，拥有广阔的商业化前景。随着制造技术更加成熟，发射成本日益低廉，应用场景不断丰富，高通量卫星经过近几年的密集发射阶段，在卫星数量、通信容量、市场需求和运营收050《卫星与网络》2021年7月入等方面都实现了快速增长，迈入了产业化阶段。当前，在数字经济的风口下，不仅国际通信卫星公司（IntelSat）、环球卫星公司（SES）等老牌卫星通信运营商相继推出GEO高通量卫星计划，太空探索技术公司（SpaceX）、一网公司（OneWeb）等新兴科技公司也在加速布局LEO/MEO高通量卫星星座。与此同时，随着中国将卫星互联网纳入“新基建”中的信息基础设施，2020年成为中国卫星互联网建设元年，在国家大力实施“新基建”的政策支持下，在资本市场的持续关注下，中国的高通量卫星产业必将在“十四五”期间进入放量增长阶段，迎来历史性的发展机遇和万亿级的市场规模。相比传统通信卫星，高通量卫星虽然使用相同的频率资源，但通过多点波束、频率复用和高波束增益等关键技术有效提升了通信容量和传输速率，大幅降低了单位带宽的租用成本。随着第五代移动通信（5G）从标准走向应用，人类正在迈入智能物联网时代，高通量卫星所具备的广覆盖、大带宽和高速率，不仅能够提供回传服务、射频延伸等服务，实现与地面蜂窝通信的互补互通，而且可以突破无线连接对地面网络的依赖，通图1 “协同一号”卫星解决方案Copyright©博看网 . All Rights Reserved.

Frontier Research 前沿探索过竞争来促进地面网络更好地发展。展望未来，基于5G的地面网络和基于卫星的天基网络将共同组成天地一体化网络，进一步提高网络弹性，为用户提供任意时间、任意地点的融合性接入服务。在3GPP R16 TR 22.822中，已经明确了针对卫星接入的12个应用案例[1]，充分表明了卫星通信在未来天地一体化通信网络中的重要地位。高通量卫星是未来卫星通信发展的重要方向，关注和研究高通量卫星发展趋势和新兴技术具有重要意义。本文将首先简要回顾国内高通量卫星的发展历程，认识我国高通量卫星的实际状况，然后以IntelSat EpicNG为例，介绍国外先进的高通量卫星及平台，最后分析传统卫星通信存在的相关问题，提出高通量卫星支持的卫星通信解决方案。Space & Communications，Inc.）设计制造，重量为6505kg，功率为14.4kw，总带宽容量为45Gbps，约相当于20颗传统卫星的带宽容量总和，相当于1000个36MHz转发器的容量，是第一颗组合使用Ka和Ku波段以及IP技术的通信卫星，可以为亚洲20个国家和地区的1000万互联网和语音用户提供服务。2001年成立的协同通信集团（Synertone）于2013年收购IPSTAR-1在中国（包括港澳）的带宽资源进行运营，并改名为“协同一号”卫星，这是中国第一颗使用Ku波段点波束的高通量卫星。（参见图1）图2 高通量卫星的用途很广一、中国高通量卫星发展历程从1970年发射“东方红一号”，历经50年的发展，中国已经形成完整的卫星产业链，其中第一颗通信卫星“东方红二号”于1984年发射，1997年发射的“东方红三号”开启了中国卫星通信的商用时代，在2016年、2020年和2021年发射的“天通一号”01、02、03星，标志着中国进入移动通信卫星俱乐部。高通量卫星问世以来，中国紧随Intelsat、SES、Eutelsat等世界主要通信卫星运营商的脚步，经历收购运营和自主研制两个阶段，在高通量卫星领域取得快速迅猛发展。（一）收购运营阶段成立于1991年的泰国信卫星大众有限公司（Shin Satellite PLC.，SSA）于2005年发射IPSTAR-1，于2006年投入使用，预期寿命16年。该卫星由美国劳拉空间通信公司（Loral

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ANStarlink系统对GSO卫星系统的干扰分析高通量卫星新技术（上）nalysis of Interference from Starlink System to GSO Satellite System ew Technology of High Throughput Satellite（Part One）“协同一号”卫星轨道位置位于119.5E，共有84个Ku波段点波束，3个Ku波段成形波束和7个Ku波段广播波束，18个Ka波段馈电波束，卫星平台为星状拓扑结构，其中中国地区通信容量约为20Gbps，包括22个Ku波段双向点波束覆盖中国中东部地区，2个附加波束，1个双向成形波束覆盖中国西部地区，1个Ku波段单向广播波束重叠覆盖中东部地区，在北京、上海和广州建有3个关口站，关口站使用Ka波段，端站使用Ku波段。（二）自主研制阶段中国高通量卫星的发展离不开政策的大力支持和企业的积极参与。政策方面，2015年出台的《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》和2016年发表的《2016中国的航天》白皮书提出的“卫星通信以商业化模式为主，保障公益性发展需求”带动了高通量卫星快速发展，促进了卫星制造发射向商业化模式转变。企业方面，中国航天科技集团与北京中交通信科技公司进行强强联。合组建运营公司；2016年7月由中国航天科技集团、中国交通通信信息中心等联合发起成立亚太卫星宽带通信（深圳）有限公司（亚太星通），致力于打造集高通量卫星通信系统的建设和运营、宽带网络系统连接和服务于一体的卫星通信运营商。此外，新研股份、华讯方舟、星空年代等民营企业也都提出了自己的高通量卫星计划，瞄准我国及一带一路沿线国家庞大市场，积极参与高通量卫星系统建设，为高通量卫星产业注入新活力。（参见图2）我国自主研制的首颗Ka波段的高通量卫星“实践十三号”（中星16号）于2017年4月发射升空，该卫星是东方红3B平台全配置首发星，实现了100%的平台产品国产化率，在技术上实现了首次运用Ka波段、首次运用全电力推动、首次在高轨道运用激光通信，设计寿命为15年，由中国航天科技集团公司五院研制，在完成技术试验验证后，交由中国卫通集团股份有限公司运营。中星16号不仅代表着全新的卫星通信技术，而且引发传统通信卫星运营模式的变革。中国卫通将改变传统通信卫星封闭式的商业模式，通过直接向用户提供转发器资源与监测等服务进行开放式运营，中国卫通将主要负责地面关口站以及运营支撑系统的建设，面向用户通过批发、代理、虚拟运营等多种商业模式提供直接服务，打造全新的卫星通信商业生态。虽然中国已经能够自主研制发射高通量卫星，但核心技术和平台性能仍与欧美有较大差距。2019年发射的中星18号由于工作异常，不具备正常通信服务能力，说明我国自主研制高通量卫星的稳定性需要提升。2020年7月亚太星通的“亚太6D”发射成功，卫星容量达50Gbps，其带宽是中星16号的2.5倍，但仍与西方高通量卫星100Gbps左右的通信容量相差数倍，差距甚大（参见图3）。中星16号使用的东方红3B平台属于中型卫星平台，虽然使用全电力推动，其载荷功率远小于欧美大型卫星平台。亚太6D使用的东方红四号增强型平台载荷功率为13.5kW，而国外图3 亚太6D卫星概况052《卫星与网络》2021年7月Copyright©博看网 . All Rights Reserved.

Frontier Research 前沿探索主流高通量卫星平台已达到20kW。2019年发射升空的“实践二十号”卫星，首次采用东方红五号卫星公用平台，可提供有效载荷功率22kW，达到世界主流水平。此外，随着GEO轨道资源接近饱和，LEO/MEO成为未来布局高通量卫星的方向，长期以来我国在研制发射GEO卫星积累了相对丰富的经验，而对于LEO/MEO卫星的研制发射、应用开发和运营服务方面仍需要进一步加强。图4 EpicNG通过卫星上标准的多阵列天线成形技术实现多点波束的信号覆盖二、高通量卫星系列(Intelsat