衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源選擇的考慮

　　當(dāng)您計(jì)劃建設(shè)衛(wèi)星通信網(wǎng)或使用衛(wèi)星進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸時(shí)，您會(huì)根據(jù)哪些因素選擇衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源？除了關(guān)心租星費(fèi)用、轉(zhuǎn)發(fā)器的EIRP（有效全向輻射功率）、 G/T（系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)）和SFD （飽和通量密度）主要技術(shù)指標(biāo)、衛(wèi)星覆蓋范圍等之外，您還會(huì)考慮其它因素嗎？您還需要考慮哪些因素？這些因素中哪些是需要優(yōu)先考慮的？其實(shí)在使用上，沒有兩段轉(zhuǎn)發(fā)器頻段是完全相同的。衛(wèi)星操作者的管理經(jīng)驗(yàn)，衛(wèi)星天線與通信轉(zhuǎn)發(fā)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，出自鄰星、反極化、以及本轉(zhuǎn)發(fā)器其他用戶的干擾，都可能影響使用效果。為此，用戶在租賃轉(zhuǎn)發(fā)器以前，應(yīng)該盡可能多地了解和比較衛(wèi)星資源。

　　1 用戶需求

　　1.1網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍

　　常用的C波段波束一般設(shè)計(jì)成覆蓋范圍較大的半球波束，而Ku波段波束一般會(huì)根據(jù)人口密度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素設(shè)計(jì)成小范圍覆蓋的區(qū)域波束或點(diǎn)波束。每顆衛(wèi)星的覆蓋范圍是一定的，用戶需要結(jié)合自身業(yè)務(wù)的需求，選擇可以滿足衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中所有站點(diǎn)覆蓋的衛(wèi)星。尤其是專用網(wǎng)絡(luò)，建議不要追求過大的衛(wèi)星覆蓋區(qū)域。同時(shí)，為了節(jié)約網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，方便網(wǎng)絡(luò)管理，減少衛(wèi)星鏈路時(shí)延，應(yīng)首先并重點(diǎn)考慮選擇一顆衛(wèi)星來滿足網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有站點(diǎn)的覆蓋需求，然后才考慮衛(wèi)星雙跳的方式。

　　1.2 工作頻段選擇

　　通信衛(wèi)星通常工作于6/4GHz的C頻段和14/12GHz的Ku頻段。Ku頻段信道資源與C頻段的不同點(diǎn)主要在于：服務(wù)區(qū)小，衛(wèi)星EIRP高，同等工作條件下可用較小的天線，高降雨區(qū)難免有雨衰中斷，衛(wèi)星信道和地面射頻設(shè)備的成本較高，與地面干擾和鄰星干擾的協(xié)調(diào)比較簡(jiǎn)單。

　　Ku頻段的工作頻率遠(yuǎn)高于C頻段， Ku天線的增益通常比相同口徑的C頻段天線高6dB以上。不少人誤認(rèn)為，這就是Ku頻段衛(wèi)星通信可用小口徑天線的原因。實(shí)際上，天線增益與空間傳輸損耗都與工作頻率的平方成正比，Ku頻段地面天線增益的提高恰好被傳輸損耗的增大所抵消。Ku頻段可用小口徑接收天線的主要原因在于，Ku頻段通信衛(wèi)星的下行功率譜密度不像C頻段那樣受到限制，其下行EIRP通常遠(yuǎn)高于C頻段衛(wèi)星?？紤]到EIRP可以通過加大發(fā)射功率而得到提高，G/T中的噪聲溫度則受客觀條件所限而無(wú)從改變，一般而言，Ku衛(wèi)星接收系統(tǒng)的G/T值相對(duì)于C頻段衛(wèi)星的增幅，遠(yuǎn)低于EIRP的增幅。因此，Ku頻段衛(wèi)星地球站設(shè)備對(duì)功放輸出功率的要求，通常要高于C頻段地球站。

　　C頻段和Ku頻段都包含常規(guī)與擴(kuò)展頻段。工作于常規(guī)頻段的衛(wèi)星地球站天線和射頻設(shè)備的設(shè)計(jì)帶寬通常略大于 500MHz.工作于擴(kuò)展頻段的設(shè)備因也通用于常規(guī)頻段，其帶寬多在800MHz左右。擴(kuò)展頻段的地球站設(shè)備成本較高，但衛(wèi)星信道成本較低，其鄰星干擾也因使用并不廣泛而相對(duì)較少。

　　2 經(jīng)營(yíng)許可

　　《中華人民共和國(guó)電信條例》規(guī)定，經(jīng)營(yíng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器出租、出售業(yè)務(wù)須得到工業(yè)和信息化部的許可。為保障用戶的權(quán)益，用戶一定要選擇具備經(jīng)營(yíng)許可資格的單位或公司。

　　3 衛(wèi)星軌位

　　3.1 軌位的所屬權(quán)

　　國(guó)際電聯(lián)（ITU）要求以國(guó)家為單位對(duì)同步衛(wèi)星的軌道位置進(jìn)行申請(qǐng)和登記。衛(wèi)星軌道資源對(duì)一個(gè)國(guó)家的政治、經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)具有重要的戰(zhàn)略意義。隨著衛(wèi)星通信的發(fā)展，同步軌道上的衛(wèi)星數(shù)量逐漸增多，軌位資源也日益緊缺，隨之而來的對(duì)軌位資源的爭(zhēng)奪也日益激烈?？紤]到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期運(yùn)行，建議盡量選擇由我國(guó)政府在國(guó)際電聯(lián)登記的軌道位置上的衛(wèi)星資源。

　　衛(wèi)星軌道位置的相關(guān)信息可以在國(guó)際電聯(lián)的官方網(wǎng)站上查詢。

　　3.2 天線仰角

　　選擇不同軌位上的衛(wèi)星，直接決定了地面站天線的仰角。天線仰角越低，載波更易受到地面信號(hào)和地球熱噪聲的影響，降低了地面系統(tǒng)的G/T值。天線仰角越低，增加了地面站到衛(wèi)星的傳輸距離，載波的自由空間損耗增大。天線仰角越低，載波穿越雨區(qū)的距離越長(zhǎng)，Ku波段載波所受的降雨損耗越大。用戶應(yīng)盡量選擇對(duì)網(wǎng)內(nèi)站點(diǎn)的天線仰角較大的衛(wèi)星。

　　4 衛(wèi)星平臺(tái)

　　衛(wèi)星平臺(tái)很大程度上決定了衛(wèi)星整個(gè)壽命期間的性能。誠(chéng)然，購(gòu)買一個(gè)什么平臺(tái)的衛(wèi)星首先是衛(wèi)星公司考慮的事情。目前世界上生產(chǎn)商用通信衛(wèi)星的公司，主要集中在美國(guó)、歐洲和中國(guó)，相關(guān)的衛(wèi)星平臺(tái)信息也可以在網(wǎng)絡(luò)上查詢到。對(duì)用戶而言，主要考量的是，使用相同平臺(tái)的衛(wèi)星在軌運(yùn)行情況，該平臺(tái)的衛(wèi)星是否具有廣泛認(rèn)可的良好在軌運(yùn)行紀(jì)錄。如果衛(wèi)星不能長(zhǎng)期、穩(wěn)定的在軌運(yùn)行，即使有再好的覆蓋性能，也是徒然。

　　5 轉(zhuǎn)發(fā)器技術(shù)指標(biāo)

　　這個(gè)指標(biāo)可能是用戶最經(jīng)常關(guān)心的指標(biāo)，主要包括轉(zhuǎn)發(fā)器的EIRP、G/T和SFD等參數(shù)。通常來說，這些指標(biāo)越高，一定條件下衛(wèi)星鏈路的性能越好，天線口徑可以更小，或者功放可以更小，系統(tǒng)余量也越高，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本也越低。但是，用戶在考量這些指標(biāo)時(shí)，務(wù)必要同時(shí)考慮其它的一些相關(guān)因素。比如指標(biāo)的提高，可能伴隨著轉(zhuǎn)發(fā)器租用費(fèi)用的增加，比如衛(wèi)星公司依據(jù)鄰星協(xié)調(diào)要求或系統(tǒng)入網(wǎng)要求，對(duì)于用戶地面站天線的限制條件，還比如雖然指標(biāo)有所提高，但是由于轉(zhuǎn)發(fā)器多載波工作的要求，用戶業(yè)務(wù)的鏈路性能不一定也有相應(yīng)提高。EIRP數(shù)值高，不代表用戶的業(yè)務(wù)載波分配到衛(wèi)星輻射功率也高。SFD的大小與每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器衰減檔的設(shè)置直接相關(guān)，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)應(yīng)的SFD都是可調(diào)整的。

　　過于強(qiáng)調(diào)上面的轉(zhuǎn)發(fā)器技術(shù)指標(biāo)數(shù)值的大小，往往舍本逐末，而忽視了其它更為重要的影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的因素。用戶應(yīng)充分了解這些參數(shù)的含義，才能在選擇轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)知己知彼。希望用戶務(wù)必注意此點(diǎn)。
6 衛(wèi)星管理和操控

　　對(duì)于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星鏈路而言，一定程度上，衛(wèi)星公司對(duì)衛(wèi)星良好的管理和操控才是最重要的。

　　為能充分利用頻率資源，通信衛(wèi)星大多采用正交極化頻率復(fù)用方式。通常的做法是，轉(zhuǎn)發(fā)器的上行和下行分別工作于水平和垂直極化。當(dāng)代的衛(wèi)星天線大多采用單饋源、成型反射面方式。為了滿足復(fù)雜的增益分布要求，同時(shí)保證高增益和極化隔離度，設(shè)計(jì)時(shí)往往采用單極化的發(fā)送天線。這樣，轉(zhuǎn)發(fā)器的接收和發(fā)送就可能分別工作在不同的天線上。由此帶來的問題是，盡管接收和發(fā)送天線都能保證極化隔離度要求，但是服務(wù)區(qū)中的特定地點(diǎn)對(duì)收、發(fā)天線的極化調(diào)整角可能并不一致。衛(wèi)星操作者為了避免反極化干擾，通常要求用戶將地面天線的發(fā)極化隔離度調(diào)整到最佳點(diǎn)。如果收、發(fā)極化的調(diào)整角有較大的差異，可能使地面天線的收極化隔離度得不到保證。上文中曾經(jīng)提到，有些衛(wèi)星的接收天線口徑比發(fā)送天線小，因此G/T值相對(duì)較低。為使上行C/N 不致過低，使用中需要相對(duì)調(diào)低SFD靈敏度，同時(shí)增加上行EIRP.提高上行EIRP意味著增大天線口徑或者高功放輸出功率，亦即增加地球站設(shè)備成本。

　　6.1衛(wèi)星測(cè)控

　　衛(wèi)星公司測(cè)控衛(wèi)星水平的高低直接影響到衛(wèi)星的覆蓋性能、衛(wèi)星壽命、姿態(tài)控制、控軌精度、衛(wèi)星故障率等。每一個(gè)用戶都希望自己的網(wǎng)絡(luò)能夠運(yùn)行在一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定、覆蓋良好、控軌精確的衛(wèi)星上，并利用此網(wǎng)絡(luò)開展自己的業(yè)務(wù)。在選擇衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器前，強(qiáng)烈建議用戶要對(duì)相關(guān)衛(wèi)星的在軌運(yùn)行情況有所了解，選擇具有高水平衛(wèi)星測(cè)控能力和良好衛(wèi)星控軌記錄的衛(wèi)星公司的衛(wèi)星。

　　用戶可以通過參觀衛(wèi)星公司的測(cè)控中心，以及與星上現(xiàn)有用戶交流等方式，進(jìn)行有針對(duì)性的了解。

　　6.2 衛(wèi)星控軌精度

　　地球同步軌道上的衛(wèi)星會(huì)受到太陽(yáng)、月亮的引力，地球的橢圓形等諸多自然因素的影響而產(chǎn)生漂移。衛(wèi)星公司的測(cè)控中心將定期對(duì)衛(wèi)星作南北方向和東西方向的機(jī)動(dòng)控制，以便使衛(wèi)星的軌道漂移保持在一定的范圍內(nèi)。多數(shù)衛(wèi)星公司都可以將衛(wèi)星軌道保持精度控制到優(yōu)于±0.05度。

　　當(dāng)衛(wèi)星漂離地面天線的波束中心時(shí)，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器覆蓋參數(shù)將因?yàn)榈孛嫣炀€的增益下降而不能被充分利用。據(jù)估算，衛(wèi)星漂移0.1度時(shí)的地面天線增益下降量數(shù)倍于僅漂移0.05度時(shí)。而且，高頻段和大口徑天線所受影響遠(yuǎn)大于低頻段和小口徑天線。

　　衛(wèi)星控軌精度可以向衛(wèi)星公司咨詢。

　　6.3 鄰星協(xié)調(diào)

　　軌道資源的緊缺，造成相鄰衛(wèi)星之間的軌位間隔越來越小，隨之也增加了鄰星干擾的可能，同時(shí)也增加了衛(wèi)星鏈路的限制因素。

　　為了降低鄰星干擾的可能性，衛(wèi)星公司會(huì)在鄰星協(xié)調(diào)文件中作出承諾和要求，限制相鄰衛(wèi)星上的上、下行天線口徑和載波功率譜密度，從而使轉(zhuǎn)發(fā)器不能在實(shí)際使用中充分發(fā)揮其設(shè)計(jì)性能。如果對(duì)來自鄰星的上行和下行干擾估計(jì)不足，將降低衛(wèi)星鏈路的載波干擾比，導(dǎo)致實(shí)際鏈路中的系統(tǒng)余量低于鏈路預(yù)算。

　　按照國(guó)際電聯(lián)的協(xié)調(diào)原則，協(xié)調(diào)優(yōu)先權(quán)取決于衛(wèi)星協(xié)調(diào)資料公布日期的先后，而不是衛(wèi)星發(fā)射日期的先后。出于競(jìng)爭(zhēng)的原因，擁有協(xié)調(diào)優(yōu)先權(quán)的一方通常對(duì)鄰星業(yè)務(wù)提出比較苛刻的限制條件。所以，用戶在選擇衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，應(yīng)盡量了解相關(guān)衛(wèi)星的鄰星協(xié)調(diào)結(jié)果，應(yīng)選擇完成了在軌協(xié)調(diào)，并具有在軌優(yōu)先權(quán)的衛(wèi)星。在國(guó)際電聯(lián)的官方網(wǎng)站上，可以查詢相關(guān)衛(wèi)星的協(xié)調(diào)狀態(tài)。

　　6.4 衛(wèi)星壽命

　　如果用戶計(jì)劃建設(shè)的是需要長(zhǎng)期運(yùn)行的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，建議選擇剩余壽命不小于5年的衛(wèi)星，否則用戶會(huì)很快面臨業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)星或網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的問題。臨時(shí)使用業(yè)務(wù)基本不用考慮此因素。

　　7 備份能力

　　對(duì)于計(jì)劃長(zhǎng)期運(yùn)行的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，用戶需要考慮網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急備份能力。對(duì)于空間段資源盡可能選擇具有轉(zhuǎn)發(fā)器資源備份能力的衛(wèi)星，以及具備異星應(yīng)急備份能力的衛(wèi)星公司。而且備份星的軌道位置間隔不能太大，便于天線指向的快速調(diào)整。

　　對(duì)于臨時(shí)使用業(yè)務(wù)，建議用戶選擇具有轉(zhuǎn)發(fā)器備份能力的衛(wèi)星。

　　8 小結(jié)

　　通常，衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商未必能向用戶提供上面所有的相關(guān)信息，而用戶也未必能選擇到符合上述全部要求的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源。本文想強(qiáng)調(diào)的是，考慮到衛(wèi)星通信業(yè)和衛(wèi)星制造業(yè)的發(fā)展，各個(gè)衛(wèi)星之間覆蓋性能的差別往往并不太大，影響用戶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)能否正常運(yùn)行的決定因素也集中于衛(wèi)星操控、鄰星協(xié)調(diào)、轉(zhuǎn)發(fā)器管理、干擾處理等這些方面。建議用戶在選擇衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源時(shí)，除了比較衛(wèi)星的覆蓋性能，也要對(duì)上面所述的幾方面給予充分的關(guān)注。