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【前沿】冰火两重天的卫星Ku转发器市场
2021-11-17 / 阅读次数：6251
转自 | 卫星与网络
文 | 潘力 甘海力
摘要
海内卫星Ku转发器市场泛起分解，，，一方面标准Ku转发器（14/12GHz频段）求过于供，，，出租率高达100%；；；；另一方面扩展Ku频段（13/11GHz频段）的转发器空置率高，，，市场认知水平低，，，用户寥寥。。。。卫星转发器资源原来就稀缺，，，加上使用上不平衡，，，造成了卫星频谱资源的铺张。。。。本文剖析了Ku频段的历史沿袭和使用现状，，，进而提出了改善的建议。。。。
在我们这个高度互联的天下里，，，卫星依附其广袤笼罩的优点获得了普遍的应用，，，不但被普遍用于视频分发和现场直播，，，并且还被用于许多的数据效劳，，，如互联网宽带毗连、VSAT效劳、移动回程、海事和机载上网等效劳。。。。近年来随着互联互通应用的增添，，，以及高通量卫星手艺的应用，，，市场关于卫星转发器的需求强劲。。。。2020年全球卫星转发器使用量抵达创纪录的2000Gbps，，，相当于2015年的3倍。。。。这种高速增添还将一连生长，，，到2029年将抵达8800Gbps（图一）。。。。
图一
一直增添的使用量对卫星频率资源提出了重大的挑战，，，随之而来的是卫星业界需要接纳更高的数据压缩和频率复用手艺，，，目的是压榨出频率表内里每赫兹的最后一个比特。。。。可是现实是，，，不管怎么增添效率，，，基于ITU（国际电信同盟）分派给卫星使用的频谱资源都是有限的。。。。
卫星频段的划分
我们通常说的卫星频段，，，指的是牢靠卫星营业的非妄想频段，，，大致可以明确为ITU划分给非L频段的、商用卫星通讯营业的频率。。。。经由几代卫星的生长，，，现在主要使用的频段是C、Ku和Ka频段（图二）。。。。
图二
4-8GHz频段称为C频段。。。。商用通讯卫星从1960年月就已经最先使用C频段提供国际电话和电视转播等越洋通讯营业。。。。C频段的撒播条件较量稳固，，，险些不受降雨衰耗影响，，，适合无线电信号撒播。。。。可是，，，随着地面移动通讯营业量的增添，，，特殊是进入5G时代之后，，，5G信号也最先使用C频段，，，对卫星信号造成了滋扰（图三）。。。。在羁系部分和ITU的协调下，，，原用于卫星通讯的扩展C频段（3.4-3.6GHz）重新妄想给了地面5G使用，，，卫星撤出使用这个频段。。。。
图三
Ka频段的卫星通讯使用27.5-31/17.7-21.2GHz频段，，，简称为30/20GHz频段。。。。Ka频段多见于高通量卫星（HTS）应用，，，使用多色频率复用的麋集点波束，，，其EIRP可达60dBW或更高。。。。Ka频段的波长靠近于雨滴直径，，，降雨衰耗比Ku频段越发严重（图四）。。。。为了应对越发严重的雨衰，，，Ka链路需要设计更多的余量（图五）。。。。中国南部、南亚、东南亚等多雨地区很容易遭受降雨导致的通讯中止。。。。
图四
图五
12-18GHz频段称为Ku频段，，，与C频段相比，，，Ku频段的天线增益较高，，，可使用较小口径的地面天线；；；；配套的射频装备相对C频段的体积小许多，，，本钱低。。。。与Ka频段相比，，，Ku频段的波长相对较长，，，降雨衰耗影响较�。。。。�；；；并且相关于Ka，，，Ku频段已经普遍使用数十年，，，装备继续性好，，，地面系统的刷新本钱低。。。。
图六
Ku频段关于卫星通讯至关主要
Ku频段关于卫星通讯的主要性毋庸置疑，，，卫星公司都在加大Ku频段转发器的投入，，，Ku频段转发器在所有转发器中的占比最大，，，并且还在逐年提高。。。。预计到2027年占比将提升到68%（图六），，，两倍于C和Ka转发器个数之总和。。。。
在亚太地区，，，最早的商业卫星使用的Ku频段是14.0-14.5/12.25-12.75GHz，，，简称为14/12GHz频段。。。。随着营业量的增添，，，卫星行业一直起劲去争取更多的频率资源（图七）：
1983年，，，第一代通讯卫星最先使用Ku频段最先广播电视效劳。。。。其时Ku频段局限在14.0-14.5GHz/12.25-12.75GHz频段（亚太区），，，只有500MHz的带宽；；；；
由于500MHz带宽缺乏以知足营业拓展的要求，，，在卫星行业的起劲协调下，，，经由两次ITU WRC大会（WRC-1992和WRC-1995），，，确认了13.75-14.0 GHz频段可以作为卫星上行频段使用。。。。可是需要卫星上行链路的地面站天线不小于4.5米，，，保�；；；の尴叩缍ㄎ缓蚇ASA航天飞机空间探索营业；；；；
4.5米天线口径的限制太大，，，仍然倒运于营业的开展。。。。NASA航天飞机也已退役多年。。。。卫星行业进一步在WRC-2003大会上争取到将此限制脱期到1.2米（适用于亚太区）；；；；
Ku频段的上行13.75-14.5GHz，，，只有750MHz；；；；而下行段10.95-11.2GHz，，，11.45-11.7GHz，，，和12.2-12.75GHz，，，共有1050MHz。。。。上行频段比下行频段少了300MHz。。。。经由一轮协调，，，最终在WRC-2015年大会上，，，中国、日本、澳大利亚等数个亚太地区国家争取到在14.5-14.8 GHz 可以用作牢靠卫星营业。。。。
图七
至此，，，中国的无线电频率分派表上，，，Ku频段上下行频段均为1050MHz，，，为越发平衡的设计通讯卫星，，，开展海内和国际的卫星通讯营业打下了基础。。。。特殊是位于13.75-14GHz和14.5-14.8GHz的扩展Ku频段，，，经由几代卫星频谱专家争取获得，，，来之不易。。。。现现在Ku频段已经成为卫星通讯的主要频谱，，，用于向最需要的地方，，，跨越海洋和坦荡的天空，，，和陆地上移动网络无法抵达的偏远地区，，，提供毗连效劳。。。。
可是在卫星通讯市场上，，，营业仍然拥挤并梗塞在14.0-14.5GHz频段，，，转发器出租率高达100%，，，泛起一兆（1MHz）难求的征象。。。。而卫星公司在14.0-14.5GHz的资源有限，，，要空出频率给客户使用，，，势必增添运营本钱，，，从而增添了卫星转发器的价钱，，，最终对卫星通讯的用户倒运。。。。
与14.0-14.5GHz火爆的情形相反的是13.75-14.0GHz频段使用者寥寥可数，，，造成了卫星转发器资源的铺张。。。。首先是市场上13.75-14.0GHz频段的卫星转发器原来就较量少，，，卫星公司将大大都资源投放在了14.0-14.5GHz；；；；其次，，，卫星通讯用户对这个频段不熟，，，在设计的时间往往不思量13.75-14.0GHz频段。。。。二者因素相互影响，，，用户使用率低反过来促使卫星公司在设计新卫星时间又避开了13.75-14.0GHz频段，，，从而愈发加剧了Ku频段使用不平衡的情形。。。。
13.75-14.0GHz频段的加入方
关于使用13.75-14.0GHz频段，，，卫星通讯工业的几个加入方的取态如下：
卫星地面站
卫星地面站是卫星通讯的用户，，，他们的偏好相当水平上左右了卫星转发器的市场。。。。而BUC（上变频功放）是卫星地面站的主要部件，，，按事情带宽巨细分为两类。。。。带宽为500MHz的BUC，，，接纳13050MHz的本振，，，对应L频段为950-1450MHz，，，对应射频规模14.0-14.5GHz；；；；而带宽为750MHz 的BUC，，，接纳的是12800MHZ本振，，，对应L频段为950-1700MHz，，，对应射频规模13.75-14.5GHz。。。。两种BUC在本钱上险些一样。。。。
现在海内的卫星牢靠站绝大部分不支持13.75-14.0GHz频段。。。。由于陆地牢靠站都是一些古板卫星通讯的用户，，，而历史上相当长一段时间13.75-14.0GHz的使用限制较大（2003年前上行天线要求4.5米以上），，，导致这些古板的站点都接纳的是14.0-14.5GHz的系统，，，很少有接纳13.75-14.0GHz频段的历史。。。。一起沿袭下来，，，陆地牢靠站形成了习惯，，，更倾向于采购14-14.5GHZ的BUC，，，是造成这段频率的转发器求过于供的主要缘故原由。。。。
效劳集成商
效劳集成商为卫星通讯用户提供集成效劳，，，承包建设种种卫星通讯链路，，，履历富厚。。。。由于卫星牢靠站大宗使用14-14.5GHz频段，，，造成海内该频段BUC求过于供，，，需要订货周期。。。。而13.75-14.5GHz频段的BUC却都有现货。。。。卫星集成商思量到宽带BUC的产品通用性好，，，库存富足，，，因此在新的卫星站项目上已经最先逐步使用宽带BUC。。。。
卫星集成商是倾向于接纳适用13.75-14.5GHz宽频段的装备，，，关于备货，，，兼容性，，，和维护都有利益。。。。
卫星运营商
现在在海内开展卫星通讯营业的运营商，，，均发射了配备有13.75-14.0GHz转发器的卫星。。。。轨位频率资源关于卫星运营商来说至关主要，，，若是某个轨位的扩展Ku频段有优先级，，，卫星运营商倾向于尽快使用这段频率，，，而不会特意避开：
首先，，，凭证ITU的规则，，，不使用的频率将失去优先级，，，很容易被其他卫星公司抢占；；；；其次，，，如前所述，，，牢靠卫星营业Ku频段恒久以来保存上下行带宽不平衡的问题，，，上行频率偏少，，，下行频率多，，，导致在卫星设计中经常�；；；岱浩鹕闲衅德事氩豢奈侍�。。。。特殊是多波束的Ku卫星，，，一定要使用13.75-14.0GHz；；；；第三，，，同步轨道卫星众多，，，相邻卫星之间很容相互滋扰。。。。错开频率是阻止滋扰的最佳要领，，，使用13.75-14.0GHz就可以避开和周围卫星之间的滋扰，，，若是它的14.0-14.5GHz有优先级的话。。。。
虽然卫星运营商只管使用所有频率资源，，，可是他们出于现真相形思量，，，合理设置卫星转发器。。。。好比出于海内市场对13.75-14.0GHz接受水平不高，，，卫星运营商会将笼罩中国的Ku波束设置多些14.0-14.5GHz频段转发器，，，而将13.75-14.0GHz主要运用在笼罩外洋的波束，，，或者移动波束上。。。。这样的设置也一定水平上造成了海内14.0-14.5GHz转发器的紧缺。。。。
结论
综上所述，，，鉴于Ku频段资源的稀缺性，，，和海内卫星通讯并未普遍使用13.75-14.0GHz的现状，，，我们建议：
新卫星通讯项目接纳13.75-14 GHz频段
现在许多卫星通讯用户习惯上仍然以为Ku上行频段为14-14.5GHz。。。。而13.75-14.0GHz早已开放给了卫星使用，，，市场上支持这个频段的装备、卫星转发器资源也许多，，，本钱和14-14.5GHz一样。。。。新的卫星通讯项目只需要将13.75-14.0GHz的使用频率包括进来，，，一来不会增添本钱，，，二来也为未来的扩展使用增添了可能性，，，是一石二鸟的好事。。。。
接纳宽带BUC
包括中国在内的几个主要亚太地区国家，，，已经领先天下一步拿到了14.5-14.8GHz的频段做牢靠卫星上行营业。。。。装备厂家可以响应这个政策转变，，，将14.5-14.8GHz的频段也包括到装备支持的频段中去。。。。拿BUC来说，，，现有事情频率13.75-14.5GHz的BUC，，，本振频率是12800MHz。。。。若是要设计13.75-14.8GHz的宽带BUC，，，可以保存12800MHz本振，，，对应L频段为950-2000MHz。。。。因此，，，接纳12800MHz本振的BUC，，，对应使用950-2150MHz标准L频段基带装备，，，无论现在照旧未来，，，其通用性都更强。。。。若是这些扩展Ku频段都能获得充分使用，，，势必缓解海内Ku转发器资源求过于供的现状。。。。
接纳支持950-1700MHz及以上的调制解调器
由于历史上的沿袭，，，古板调制解调器仅支持950-1450MHz。。。。近年来随着Ka频段普及，，，部分Ka卫星转发器带宽已经到1GHz以上，，，因此调制解调器也最先支持950-2150MHZ频段，，，市场上选择也许多。。。。我们建议在新的卫星通讯项目内里使用越发宽带的调制解调器。。。。
