美军为满足带宽需求推动卫星通信装备技术的发展

美军为满足带宽需求推动卫星通信装备技术的发展+方志英 编译
为向位于作战前沿的作战人员及时传送高价值的作战信息，美国国防部现在越来越多地依托商用卫星来提供这些信息和图像。

而为完成这些任务，卫星提供商也正在利用多种技术来增加信道带宽。

一、带宽需求推动商用卫星的计划
随着卫星通信的日益普及，美军现经常通过购买服务来增强自身的能力。

军队不再斥巨资发射自己的卫星，而是积极利用商用卫星能力。

他们认为，除了最保密的军事通信外，商用卫星可以足够安全可靠地满足其他通信需求。

国防信息系统局卫星通信、远程端口及服务计划执行办公室主任布鲁斯·贝内特称：“我们不再重点关注商用卫星与国防部卫星之间的区别。

”他认为，唯一真正的区别是，某些政府卫星能够提供受保护的通信，而商用卫星提供商做不到这一点。

为此，卫星运营商们正在规划大量的发射计划，以大大提高容量和军用能力。

例如，Intelsat公司将在2011~2013年间发射8颗新卫星，其中的6颗将具备经过优化的Ku频段移动覆盖能力。

INMARSAT公司还在与波音公司合作开发3颗可提供Ka频段通信服务的卫星，首星将于2013年发射。

此外，军方机构还将其专用系统搭载到商用卫星上，以填补关键任务领域的一些空白，并降低自己发射卫星的相关风险。

Wavestream公司执行副总裁特里·马吉称：“搭载有效载荷可把一体化传感器和通信套件嵌入同一个平台，从而可增加各个平台的灵活性，使之具备多任务能力。

这不仅更加合算，而且可以减少暴露，同时还可为端用户提供更多能力。

”二、带宽需求推动宽带装备的发展
对带宽的需求也推动了宽带装备的发展，无人机就是其中的一种。

当然，这种发展并非因为它在战区的使用数量大，而是因为每架无人机所携带的传感器数量在日趋增多，且传感器的分辨率和以往相比有了更大的提高。

同时，现有技术可将无人机所收集的图像和数据直接推送至下车部队。

这种状况大大改变了通信需求，因为常规的有线或者无线通信技术是无法完成此类任务的，惟有宽带装备才能胜任。

在伊拉克和阿富汗战争期间，战场上的地面终端数量剧增。

曾为大量作战人员提供过服务的大型天线，现在已让位于可放置在帆布包内的紧凑型天线。

尽管这类天线设计紧凑，体积小，却能提供高带宽，可让作战人员迅速获得高分辨率图像以及其他一些大型文件。

Intelsat总公司市场营销与业务部副总裁布里特·里维斯称：“甚小孔径终端、动中通终端、背负式和机载终端均属于更小型化的设备。

如今它们中的大多数设备目前都具备宽带吞吐量能力，在过去，这些终端只能使用窄带数据率。

”
受到军方用户特别青睐的是那些借助卫星实现通信的终端，因为这类终端安装起来快速且运送方便。

如首批宽带全球系统终端在海地地震后几小时便完成了安装，且部署的终端数量在很短时间内就超过了400部。

三、带宽需求推动通信卫星Ka频段的应用
尽管发射更多通信卫星是增加容量的一种最直接的方式，但耗时耗钱。

因此，美军认为真正的关键是提高数据速率，应开发使卫星能处理更多数据的信道技术。

目前，业界的通信公司正在积极提供各种解决方案，以赋予卫星更多的新能力。

其中，最为有效的一项技术是使用新的通信带宽，即利
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用Ka频段，以便用更少的时间来发送更多的数据。

目前，大多数卫星都已经可以使用Ka频段。

该技术可使传输速率达到50Mbit/s。

它与饱和率已接近90%且几乎没有可用空间来容纳更多信号的L和Ku频段卫星的492Kbit/s速率相比，提高了近100倍。

这种技术同时还可节约成本。

因为卫星及组件的成本不是高太多，但数据率则高很多。

INMARSAT政府解决方案公司海军计划部主任J.J.肖称：“如果军方注意到每比特的成本，他们就会看到Ka频段的巨大价值。

”
Ka频段技术目前已被用在专用军事卫星上。

Ka频段使首颗宽带全球卫星通信（WGS）卫星提供的带宽超过了以往卫星的10倍。

宽带全球卫星通信卫星能够提供大量信道，并能提供嵌入式数据安全能力。

马吉称：“宽带全球卫星通信系统的多点波束能力将能实现更多的带宽接入以及提供有保证的安全性。

此外，该系统还具备加密功能。

”
尽管宽带全球卫星通信系统是一个专用星座，但观察人士指出，该星座有时也可结合商用卫星来增加其能力，突出商用卫星与军事卫星之间的协同增效作用。

里维斯称：“商用卫星通信可为这些关键链路提供冗余。

”
尽管Ka频段正在被广泛使用，但它不会是最终的解决方案。

像其他技术一样，其信号也几乎无法很好地穿透雨、雾及其他一些特殊气象，这也促使专家努力设计出可确保用户获得最理想性能的技术。

贝内特称：“我们已经开发了一系
列算法，可解决Ka频段的局限性。

我们使用自适应编码调制方式来提供反馈，并通过提高或者降低调制速率来提高不受干扰的概率。

”
四、带宽需求推动带宽技术的进步
当前，美军的工程师们也在不断改进使用带宽的技术。

例如，时分多址技术通过把带宽分成多个时隙，可让几名用户同时共享相同的带宽。

IDirect政府技术公司技术部副总裁卡尔·福克斯称：“使用已确定的时分多址协议，可使大量用户利用卫星带宽来发送实时话音、视频和数据。

”这种发送任意类型数据的能力可以带来很多好处，可以实现更高的灵活性。

贝内特称：“大多数卫星都属于多任务类型。

它们可以基于波形来调整功能，发送不同类型的内容。

”
另外，美军还使用了IP技术，该技术能带来很多实质性的好处。

全球通信系统公司技术解决方案销售部高级主管汤姆·富勒顿称：“使用IP技术的卫星网络可以使用网络和链路优化技术及工具来实现压缩、加速和高速缓存功能，从而可降低数据跨卫星网络进行传输时的影响。

”
富勒顿还说，他们还开发了其他一些高级信令协议，这些协议可生成更高的比特/赫兹，且不会降低误码率和整体链路性能。

例如，一些管理网络供应方就对输出载波采用了第二代协议，提高了链路效率。

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