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专家解读亚太地区军事卫星通信需求

时间:2017年02月13日 信息来源:《卫星与网络》杂志 点击: 【字体:

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据联合国统计,亚太地区占整个全球陆地总面积的22%。因此,广袤的地域要求该地区的各国军队必须具备相应的通信覆盖能力。

超视距(BLOS)通信通常依靠高频(HF)电台,此类电台使用的电磁频谱段为3~30MHz。

简言之,高频无线电波能够利用电离层,即高度在32.3海里(60千米)到539海里(1000千米)之间的那一部分大气层作为一个蹦床,弹射洲际通信信号。

然而,高频电台也有其局限性。这些局限性中包括了带宽窄,从而限制了其所能处理的数据和图像数量。当一支陆、海、空军部队需要远距离传送静止图像或视频图像时,这是一个需要考虑的非常重要的因素。

传送业务包括数千比特和数兆比特的数据,因而会占用大量带宽。其次,高频通信会受太阳黑子活动的影响,这会产生明显的磁活动,进而扰动电离层,由此对高频通信产生影响。

其他因素也会对高频通信产生潜在干扰,包括地球上的四季,气象活动也会对电离层产生影响。

因此,虽然高频是远距离通信的一种良好手段,但其在带宽方面的局限性以及易受气象活动影响的特性,会对其性能产生明显影响。

对于亚太地区的军方客户而言,为了解决高频通信的某些固有缺陷,卫星已经越来越受到青睐。

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亚太地区军队开发或采购卫星通信的方式

总的来说,亚太地区军队能够建造、发射和运行军用卫星,而且能够开发或采购卫星通信(SATCOM)设备,可为基地、车辆、飞机、舰艇和单兵提供装备。

他们也能够从第三方供应商那里采购军用卫星通信服务。例如,印度选择了国内自主开发的军用卫星通信能力,由印度太空研究组织开发的GSAT-7/INSAT-4F已于2013年8月29日发射。

此外,也可以采用混合方案,即某个国家可以使用第三方卫星,但采用由本国自主研制生产的卫星通信终端。或者,也可以发射和拥有军用通信卫星,但从第三方采购卫星通信终端。

事实上,无论是对亚太地区内还是亚太地区外的客户来说,可用方案的范围之广都意味着可以通过多种方式为国家武装力量提供卫星通信装备,成本也将适合各国的国防预算。

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各波段特点

通常,军用卫星通信运行在无线电频谱的特高频(UHF)段,涵盖从300MHz~3GHz的通信,首要使用1~2GHz的L波段通信。

此外,还可以使用电磁频谱的C波段(上行链路5.925~6.425GHz/下行链路3.7~4.2GHz),外加X波段(上行链路7.9~8.4GHz/下行链路7.25~7.75GHz)。

X波段卫星通信主要由军方使用,由于全球武装力量对卫星通信的需求,X波动正在成为电磁频谱中越来越拥挤的一个部分。

不过,卫星通信还可以使用Ku波段(上行链路14GHz/下行链路10.9~12.75GHz)和Ka波段(上行链路26.5~40GHz/下行链路18~20GHz),从而可以提供新的使用途径。

所有这些带宽都有各自的成本效益。例如,L波段通信能够使用相对小型的卫星通信终端,这有益于舰艇、飞机或车辆等空间受限的平台,它们缺少可以容纳大型卫星通信终端的“房产”。

此外,L波段的优长是能够穿透浓密的植被,这对于那些经常需要在丛林作战(在亚太地区尤为适合)的军队来说颇具吸引力,因为在这些地方,遮天蔽日的树木会抑制其他常规无线电或卫星通信的手段。

尽管如此,与Ku和Ka波段通信相比,L波段可提供的数据率却相对较低。

Ku和Ka波段虽然可为高数据率通信提供良好的带宽,特别是与C波段和L波段相比,但它们易受“雨衰”现象影响,大气中自然产生的湿气会吸收部分卫星通信传输能量,从而潜在妨碍通信性能。

C波段受雨衰影响较小,但却必须要有大型天线(直径有时可达3米/10英尺)。

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X波段使用的天线则较小,正像上文所指出的,数据率也高于L波段和C波段,因而一直是军事用户的“首选卫星通信”手段,但这部分无线电频谱正在变得越来越拥挤。

因此,对于军事卫星通信而言,没有哪一个波段是完美无缺的,各国军队通常必须根据各自的军用卫星通信需求选择其中一套带宽。

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亚太地区对卫星通信的需求

卫星通信的关键是确保鲁棒的全球卫星覆盖,特别是亚太地区,在发生自然灾难后,军队要应召提供人道主义救援/救灾援助。例如,在2013年11月初对菲律宾造成毁灭性破坏的台风“海燕”期间,仅在该国就导致6300人死亡。

此外,在亚太地区可能需要国际社会提供支持的潜在战斗任务期间,鲁棒通信也非常重要。美军当前在阿富汗地区的平叛援助行动,就是一个很典型的例子。

这种确保该地区良好卫星通信覆盖的需求,激励了空客公司防务与太空部的发展。该公司是英国“天网5”军用通信卫星星座的运营商,可通过扩展其覆盖范围来囊括印度洋和西太平洋地区。

“天网5D”卫星是这个由4颗卫星组成的星座中的一员,2015年3月进行了调整,以扩大其对这一地区的覆盖足迹。

2015年10月在华盛顿特区举办的美国陆军协会展览会期间,空客公司称该卫星的位置调整现在已经完成,该卫星所提供的X波段和UHF通信服务现已可供上述地区使用。

除了向英军提供X波段和UHF卫星通信之外,“天网5”星座剩余的卫星通信“带宽”还可供英国的盟友使用,主要是澳大利亚、加拿大、新西兰和美国。

除通过“天网5”星座访问卫星通信服务之外,美国还在对其军用卫星通信进行大规模革新,以提升该国在亚太地区武装力量的通信能力,同时也向该地区盟国提供新的卫星通信服务。

此项的“旗舰”计划,当属宽带全球卫星通信(WGS)项目。该项目由美国空军管理,波音公司是WGS的航天器供应商,美国国防部与澳大利亚国防部共同资助这一能力的开发。

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美国波音WGS卫星

为此,澳大利亚国防部正在牵头该国的2008联合项目工作,该项目将在2016~2017年完成向澳大利亚陆军、皇家澳大利亚海军和皇家澳大利亚空军的200部地面卫星通信终端的交付工作。

在前6颗WGS航天器中,资金由美国和澳大利亚共同提供;在WGS8的制造中,美国国防部再一次让国际合作伙伴参与进来,主要是加拿大、丹麦、卢森堡、荷兰和新西兰。

根据公开的媒体报道,各个航天器的单位成本各不相同,但每颗WGS卫星的单位成本大约为3.6亿美元。就一个由10颗卫星组成的星座而言,仅航天器的成本将约达39亿美元。

上述WGS成本表明,单从建立一个全球军用卫星通信网络的成本来看,对于那些可能亟需此类服务但又缺乏国防预算来研发并实现这样一种能力的国家来说,由第三方来提供军用卫星通信服务颇具吸引力。

几家公司可以提供军用卫星通信服务,从提供一个完整的军用卫星通信网络,包括地面站、卫星通信终端以及使军队能够使用此种能力的所有配套基础设施,到提供单个卫星通信组件。

其中一家就是总部设在得克萨斯州休斯顿的Harris CapRock公司。该公司对于卫星通信在亚太地区的重要作用有着直接的经验,特别是在提供人道主义援助/救灾方面。

还有另一家美国公司,即总部设在加利福尼亚的ViaSat公司。该公司在商用卫星通信领域有着重要实力,能够提供Ku和Ka波段卫星通信,而且既能使用自己的卫星,也能使用从第三方租借的带宽。

在这方面,ViaSat公司可租用其他卫星的UHF带宽,同时还可通过公司自己的航天器提供Ku和Ka波段通信。和其他军用卫星通信商业公司一样,该公司也能够为军方提供配套的终端。

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未来发展

未来5~10年,亚太地区对军用卫星通信的渴望还会继续增长。该地区各国军队都在对其指挥与控制能力进行投入。

  

这些系统可将敌友部队的位置信息、视频和静止图像分发到整个战场,从而增强已部署部队的态势感知以及书面和话音信息能力。

例如,印度陆军最近就对其指挥与控制能力进行了这样的投资,2015年2月选择了由本国公司为部队开发价值80亿美元的战斗管理系统(BMS),并有望到2018年开发出可供印度陆军初步使用的样机系统。

该战斗管理系统将可向位于战斗地域前沿的最低梯次部队提供指挥与控制能力,直至营/团级。该系统将依靠无线电通信和卫星通信,在整个战场上传送数据、话音、图像和地图信息。

对指挥与控制技术的投入,会使军用卫星通信在亚太地区保持高需求的增长势头。


(作者:方志英)
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