Ku高通量衛星“星地一體化”應急通信系統解決方案

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一、 方案背景
2020年7月9日，亞太6D，我國首顆Ku頻段高通量衛星在西昌衛星發射中心成功發射。2021年2月9日，中國電信廣東公司聯合亞太衛星寬帶通信（深圳）有限公司、華為等合作伙伴，在廣州實現了使用Ku高通量衛星作為傳輸，通過二層專網開通4G和5G SA基站，這是國內首個4/5G+Ku高通量衛星的高性能融合組網試驗，為 “星地一體化”應急通信系統提供了切實可行且高效的解決方案。
相較于現有的Ku傳統衛星或Ka高通量衛星，Ku高通量衛星具有以下幾個優點：
（1） 相較于Ku傳統衛星通信，Ku高通量衛星具有更大的數據吞吐量，用戶終端速率下行最高可達150Mbps，上行最高可達15Mbps，可滿足4/5G通信的高帶寬需求。
（2） Ku高通量衛星（亞太6D）實現了中國全境覆蓋，而Ka高通量衛星（中星16號）未覆蓋中國東北和西北地區，且南海覆蓋偏弱。
（3） Ku高通量衛星與應急通信車的車載天線系統相兼容，經過低成本改造即可使用亞太6D業務，不需要同Ka高通量衛星一樣單獨配備便攜式天線。
（4） 相較于Ka頻段，Ku衛星通信受降雨的影響較弱，雨衰較小，更適合多雨的南方地區使用。

表1 Ku高通量衛星與Ka高通量衛星性能對比

注：以雨區路徑長度典型值10km為例，對于Ku波段，中雨(雨量為4mm/h)引起的上行衰耗為2dB左右，下行線路的衰耗為1dB左右，系統仍可用；對于Ka波段，中雨引起的上行衰耗為10dB左右，下行線路的衰耗為4dB左右，系統已不可用。

二、 具體方案
a) 系統組網方案
系統組網建議如下：

系統中需新建的部分有亞太星通關口站—衛星地面站的千兆專線及衛星地面站-衛星地面站的千兆專線。
經改造后的應急通信車支持亞太6D業務，應急基站的數據經亞太6D轉發在亞太星通深圳關口站落地，經專線（需新增）送至廣州衛星地面站，廣東機動局業務通過核心交換機經IPRAN接入本地網的2/4/5G核心網（2019年海南光纜中斷時，采用了Ka高通量衛星接入廣州核心網的方式進行跨省保障）；其他省份則經專線（需新增）送至上海衛星地面站，通過IP電路送往其他省份，各自接入對應核心網。
a) 應急通信車改造方案
i. 改造目標
通過改造小型應急通信車上的1.35米天線系統，在保證原有亞太6C、亞洲9號衛星業務不受影響的情況下，滿足使用亞太6D Ku高通量衛星業務的需求。
ii. 改造依據
表2 亞太6D號Ku高通量衛星信號指標概述

iii. 詳細方案

方案一（適配全國，成本低）

LNB改造：
選用9750 MHz和10600 MHz的雙本振LNB，即可接收來自亞太6D衛星下行用戶波束的全部信號。

圖2 雙本振LNB可接收信號頻率示意圖

MODEM改造：
選用iDirect平臺的X7 MODEM（衛星調制解調器）。該MODEM內置GPS模塊，可在尋星完畢后自動獲取當前地面站位置所對應的上/下行用戶波束參數并自動應用。
注：使用亞洲9號衛星業務時需要將LNB和iDirect X7 MODEM之間的連線改為與Comtech CDM-625 MODEM相連，可以手工換線或通過倒換器實現。

尋星方式：
由于小型應急通信車原有的Vertex RSI 253信標接收機的RF器件僅支持950 MHz~1750 MHz的信號輸入，在使用9750 MHz/10600 MHz雙本振LNB時，信標頻率可能超出該范圍。因此，此時自動尋星需借助小型應急通信車的Vertex RSI RC3000天線控制器的RF輸入自動尋星功能，即將LNB的950 MHz~2150 MHz的輸出直接接到該天線控制器上（使用N母頭轉F公頭），不再經過信標接收機，詳見圖3、圖4。

圖3 現有設備接線示意圖

圖4 改造后的接線示意圖
注：

接線改變后，需要在ACU上修改其輸入源為RF接口，具體操作見RC3000說明書。

由于ACU通過RF輸入自動尋星時，其判斷衛星信號的方法是計算理論值附近一定方位角（可調）范圍內接收到的L-Band（950~2150 MHz）全頻帶信號的最大值。截至目前在134°E附近只有亞太6C/6D衛星的信標可被9750/10600 MHz本振的LNB接收并轉化成L-Band信號輸入到ACU內，但并不排除未來衛星在其附近部署時，該尋星方法有誤鎖衛星的風險。應對措施：可使用頻譜分析儀查看信標頻率判斷是否誤鎖并手動調整。

方案二（適配全國，操作便捷，改造成本較高）

LNB改造：同方案1。

MODEM改造：同方案1。

尋星方式：
將原有的信標接收機更換為輸出指示電平范圍為-15V_{+15V（可為其中一段），輸入頻率為0.9}2.2 GHz的信標接收機，即可按傳統操作自動尋星。

方案三（適配跨省支撐任務量較少、省內下行用戶點波束頻率范圍較高的省份，成本低）

LNB改造：
保留原有的10000/10750/11250 MHz三本振LNB，適用于跨省支撐任務量較少、且省內下行用戶點波束頻率范圍較高（10950~12750 MHz）的省份（詳細省份列表待亞太星通公司提供），且必須提前確認保障區域的點波束參數，通過車內選擇開關來選擇相應的LNB本振頻率。

圖5 三本振LNB可接收信號頻率示意圖

MODEM改造：同方案1。

尋星方式：
選擇10750 MHz的LNB本振，在Vertex RSI 253信標接收機上輸入950.00 MHz，再通過Vertex RSI RC3000天線控制器的傳統方法實現自動對星（或使用10000 MHz的LNB本振，信標接收機上輸入1700.00 MHz；或使用11250 MHz的LNB本振，信標接收機上輸入1500.00 MHz ）。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Ku高通量卫星“星地一体化”应急通信系统解决方案的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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