出品：科普中國

　　制作：鐵流

　　監(jiān)制：中國科學院計算機網絡信息中心

　　想必很多人在出差或旅游中都遇到過這樣的情況：在飛機、高鐵等快速移動的交通工具上，或者在邊遠山區(qū)、遠洋船舶上時，手機信號時斷時續(xù)，甚至根本就沒有信號。在信息時代，當互聯網已經融入人們的生活，手機信號時斷時續(xù)不僅會影響人們的日常工作，還極大地限制了人們的社交和娛樂。

　　不過，隨著中國衛(wèi)星通信技術的進一步發(fā)展，在飛機、高鐵上，用手機或筆記本電腦接入網絡進行商務活動，在遠洋游輪上給親朋好友發(fā)郵件，在偏遠山區(qū)與家人視頻聊天將不再遙遠。

技術限制使衛(wèi)星通信難以普及

　　一直以來，傳統的衛(wèi)星通訊受到頻段、發(fā)射功率、天線尺寸等因素的影響，能夠滿足普通老百姓日常使用的普適性衛(wèi)星通信網絡在技術上難度很大，截至目前，衛(wèi)星通信的用戶基本鎖定于軍隊、政府、金融機構，以及一些實力雄厚的跨國公司。

　　根據香農定理，信息傳輸能力與帶寬和發(fā)射功率成正比，與背景噪音功率成反比。這里先解釋一下帶寬，一般信道都有一個最高的信號頻率和最低的信號頻率，只有在這兩個頻率之間的信號才能通過這個信道，這兩個頻率的差值就叫做這個信道的帶寬，用來打個比喻的話，帶寬好比是信息公路的寬度。

　　如果要把信息傳輸能力提升上去，比較現實的做法是提升“信息公路”的寬度，或者提升信號的發(fā)射功率。不過，過去信息傳遞路徑相對有限，而且非常寶貴，“信息公路”的寬度天然受到限制。而受技術水平限制，信號的發(fā)射功率的提升也不是無節(jié)制的。因此，無線傳輸能力也會有一個上限。

　　當有限的資源面臨龐大的用戶，自然會導致上網就卡，甚至會出現無法接入的情況——在機場、賓館、大禮堂等公共場所，經常遭遇公共WIFI始終難以接入，或雖然接入，但堪稱龜速的情況。

　　同樣的情況也會出現在無線通信中，而這也是無線通信不適合大數據量傳輸的根本原因。即便WIFI、LTE等被媒體炒得火熱，但有線通信才是數據傳輸的大動脈，所謂5G通信也是以有線通信為基礎，實現數據的高速傳輸。

　　正是因此，衛(wèi)星通信只能服務少數人，但用戶數量少又帶來價格過高的問題。比如美國當年的銥星計劃，銥星移動通信系統最多只能滿足50萬用戶的語音通信，而且由于用戶體驗非常一般，實際用戶遠遠達不到這個數字，受巨大的研發(fā)費用、系統建設費用和維護費用拖累，銥星背上了沉重的債務負擔，最終不得不申請破產，由美國軍方當了接盤俠。

　　由此可見，過去的衛(wèi)星通信僅僅只是作為補充的形式而存在，更多的衛(wèi)星通信服務于軍隊、政府、金融機構，以及一些實力雄厚的跨國公司，無法向老百姓提供普適性服務。

　　中國高通量衛(wèi)星技術取得突破

　　2016年8月6日，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將天通一號01星發(fā)射升空。

　　2017年4月12日，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征三號乙運載火箭成功發(fā)射實踐十三號衛(wèi)星，衛(wèi)星完成在軌試驗后被命名為中星16號。

　　這兩顆衛(wèi)星對于中國衛(wèi)星通信而言意義重大，中星16號是中國第一課高通量通信衛(wèi)星，通信總容量超過20G，真正意義上實現了自主通信衛(wèi)星的寬帶應用。

　　而天通一號01星則是中國衛(wèi)星移動通信系統的首發(fā)星，也被稱為“中國版的海事衛(wèi)星”，它的成功發(fā)射標志著我國邁入衛(wèi)星移動通信的“手機時代”。

　　中星16號的最大特點就是采用了Ka頻段寬帶通信技術，換句話說就是采用了新的信息傳遞路徑。這和過去的做法有什么差異呢？打個比方的話，就是原來的公路是4車道，現在中國建設了一條16車道的公路，這就使其具備過去衛(wèi)星通信系統所不具備的優(yōu)勢。

　　一是大容量。Ka頻段的“信息公路”比過去的“信息公路”更加寬闊。在頻率資源更加豐富的情況下，即使信道調制方式不變，衛(wèi)星通信系統容量也將會大幅提升。

　　為了方便理解，還是打一個比方，過去的衛(wèi)星通信系統是四車道，而且資源已經被大量“老客戶”使用，沒有多少冗余。而中國這次準備構建的衛(wèi)星通信系統是16車道，而且沒有多少“老客戶”。這樣一來，頻率資源就更豐富，通信容量也更大，相對于以往的衛(wèi)星通信系統得到數十倍的提升。

　　二是天線體積小。Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信系統用戶終端尺寸一般在 62cm到 180cm之間，誠然，這個指標對于直接把天線塞進智能手機還力有不逮，但已經遠遠小于傳統衛(wèi)星通信系統終端天線的尺寸。這使過去只能安裝在建筑物上面或者大型車輛上的衛(wèi)星通信終端走向人們的生活中，甚至在普通的家用SUV上就可以安裝。

老百姓有望使用衛(wèi)星通信系統

　　Ka頻段寬帶通信技術不僅適用于衛(wèi)星通信系統，在民用航空器、遠洋船舶、高鐵、車輛等載具上都有廣泛的應用前景。

　　雖然Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信系統終端還很難塞進智能手機中，但卻可以通過另一個方式實現普通用戶與衛(wèi)星直接的通信——在車輛、高鐵、船舶、飛機上安裝衛(wèi)星通信系統終端，普通用戶通過WIFI的形式，用自己的智能手機連接上安裝在車輛、高鐵、船舶、飛機上衛(wèi)星通信系統終端，然后就像連接自己家中的WIFI一樣，通過通信衛(wèi)星直接訪問互聯網。

　　根據航天科技集團五院高級工程師張閣表示：“目前我們的這個設備，是支持500人以上的，就是你在一個豪華游輪上，裝了這么一個設備，全船的人都可以通過WIFI，直接訪問互聯網。”

　　我們可以憧憬，在不遠的將來，我們可以在國內的飛機、高鐵上使用衛(wèi)星通信系統與同事交流工作，在青藏高原觀光時，使用衛(wèi)星通信系統與朋友分享祖國自然風光的壯美，在遠洋的船舶上使用衛(wèi)星通信系統與家人報平安。

（原標題：中國發(fā)射超級衛(wèi)星 以后飛機高鐵可高速上網了）

來源：http://mil.huanqiu.com/china/2017-10/11306686.html