地球静止轨道卫星频率资源使用情况分析

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频谱地球静止轨道卫星频率资源使用情况分析文丨国家无线电监测中心深圳监测站钟明权刘帅
摘要：本文主要统计分析了全球以及我国领土上空东经44度至东经180度可视弧范鬧内的卫星频率使用情况，通过具体数据对比分析得出了C/Ku/Ka频段静止轨道卫星占比走势关系，对拿握当前卫星频段使用情况、了解卫星频率未来走向及发展趋势具有参考价值。

关键词：地球静止轨道卫星频率资源频段使用
0前言
卫星频率和轨道资源是人类共有的、稀缺的宝贵资源，在国防建设、经济社会发展中发挥着基础性、关键性作用。

近年来，随着无线电新技术、新应用的迅猛发展，全球卫星通信等空间系统日新月异、世界各国对卫星资源和轨道资源的争夺日趋白热化。

特别是近年来卫星通信向宽带互联网领域快速发展，不少国外卫星公司幵始申请使用Q/V频段，抢占频率资源。

因此，掌握当前卫星频段使用情况，了解卫星频率未来走向及发展趋势，开发利用这些频率资源为我国所用具有重要意义。

文章首先介绍了全球静止轨道卫星概况；其次分别统计分析了全球范围以及我国领土上空东经44度至东经180度可视弧范围内的卫星频率使用情况，包括在轨卫星情况、计划发射卫星情况和退役卫星情况；最后通过具体数据对比分析得出了C/Ku频段已接近饱和、Ka以及Q/ V等更高频段资源发展迅速的结论。

需要特别说明的是，由于监测时间跨度长，可能存在监测统计期间部分卫星在此过程中脱轨、退役、漂移或新发射等情况。

本文仅反映截至2018年12月实际监测期间全球以及我国上空静止轨道卫星频率资源的使用情况。

1全球静止轨道卫星资源
地球静止轨道是指位于地球赤道面上方35786km的圆形轨道，在地球静止轨道上的卫星运行方向与地球自转方向一致，绕地球运行一周的时间和地球自转周期相同。

因此，在地球上任意一点观测该卫星都是静止的，不需要地球站采用跟踪天线，从而使空间和地面设备的价格比非静止轨道卫星系统低得多。

此外，单颗静止轨道卫星覆盖面大，对覆盖区域内的地球站，由卫星本身在轨道中的漂移运动而引起的多普勒频移很小。

因此，大多数通信卫星、广播卫星、气象卫星都使用静止轨道。

但是为了避免频率干扰，当前同一频段、覆盖区域相同或部分重叠的对地静止卫星必须间隔一定的距离。

这就意味着轨道位置是有限的，因此，静止轨道上运行的卫星数量也是一定的。

公开资料显示，截至2018年12月，全球共有公幵记录的地球静止轨道上运行的卫星565颗，其中在轨卫星371颗，占比达65.66%;计划发射卫星35颗，占比达6.19%;已退役卫星67颗，占比达11.86%»全球静止轨道上的卫星状态统计表如表1所示。

表1全球勞止轨道上的卫星状态统计表
卫星状态数量（颗）百分比
37165.66%
计划发射35 6.19%
退役6711.86%
幡九539.38%
报废7 1.24%
发射失败19 3.36%
9 1.59%
正在测试40.71%
总数565100%
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经过统计，我国领土上空东经44度至东经180度 可视弧范围内共有公幵的在地球静止轨道上运行的卫 星239颗，其中在轨卫星151颗，占全球在轨卫星总数 的40.7%;计划发射卫星18颗，占全球计划发射卫星 总数的51.4%;已退役卫星28颗，占全球退役总数的 41.8%。

我国领土上空和全球静止轨道卫星分布对比图如 图1所示。

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2 2
1
1卫星数ft 37
151835一0在轨 计划发射退役82■全球■我国领土上空 图1静止轨道卫星分布对比图由此可见，当前地球静止轨道上的卫星数量已严 重趋于饱和，在轨卫星达371颗。

其中，我国领土上 空已退役卫星、在轨卫星和计划发射卫星数量都占全 球总数的40%以上，计划发射卫星占全球计划发射卫 星总数的50%以上，表明当前甚至将来一段时间内， 我国领土上空卫星轨道资源需求较大，轨位资源非常 紧张。

2静止轨道卫星频率使用情况2.1在轨卫星情况当前全球范围地球静止轨道上共有在轨卫星371颗， 其中我国领土上空东经44度至东经180度可视弧范围内 有151颗，占全球在轨卫星总数的40.7%o 我国正上空
东经73度至135度可视弧范围内有在轨静止轨道卫星73 颗，占全球在轨卫星总数的19.68% o 全球在轨371颗卫星中,174颗卫星搭载了 C 频段 转发器，占全球总在轨数的46.90% ; 296颗卫星搭载了
Ku 频段转发器，占全球总在轨数的79.78%； 94颗卫星 搭载了 Ka 频段转发器，占比为25.34%。

对于我国领土 上空的151颗静止轨道卫星，有80颗搭载了 C 频段转 发器，占比为52.98%；有126颗搭载了 Ku 频段转发器， 占比为83.44%；有27颗搭载了 Ka 频段转发器，占比 为 17.88%。

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5 0 53 3 2 2 1 1 卫星数量■全球■我国领土上空图2在轨卫星工作频段及数量分布情况全球和我国领土上空在轨卫星工作频段及数量分布 情况如图2所示，很明显当前无论是我国领土上空还是全 球范围内的静止轨道卫星通信业务仍然主要以
C/Ku 频段 为主，使用Ka 频段资源的静止轨道卫星数量相对使用C/ Ku 频段的静止轨道卫星数量少得多。

主要原因是承载的 业务种类不同，由于Ka 频段具有带宽较宽、传输容量大、
设备体积小、干扰少等特点，主要提供高速卫星通信、数
据传输等服务，多被应用在地面通信光缆覆盖不到的区域,
例如为偏远山区、海上舰船、航空平台等提供宽带服务， 显然当前C/Ku 频段提供的卫星固定/广播业务用户更多, 业务量更大，对卫星C/Ku 频段载荷需求也更大。

2.2计划发射卫星情况
根据公布的发射计划，全球共有36颗卫星处于计划 发射阶段，我国领土上空东经44度至东经180度可视弧 范围内计划发射18颗，占比达50%o 由此可见，该区域
用户需求量大，轨道资源相较于其他区域更加紧缺。

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卫
星
数
量
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C X ■全球■我国领土上空5Ku Ka
图3计划发射卫星工作频段及数量分布情况图3所示为全球和我国领土上空计划发射卫星工作 频段及数量分布情况。

全球36颗计划发射的卫星中， 有13颗卫星搭载了 C 频段转发器，占全球计划发射总 数的36.11%； 23颗卫星搭载了 Ku 频段转发器，占比 为63.89%； 17颗卫星搭载了 Ka 频段转发器，占比为
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4722%。

我国上空计划发射的18颗卫星中，搭载了C频段转发器的卫星有9颗，占比为50%,搭载了Ku频段转发器的卫星有14颗，占比为77.78%,搭载了Ka频段转发器的卫星有7颗，占比为38.89%。

从图3中明显可以看出，全球计划发射卫星中搭载Ka频段转发器的卫星数量超过了搭载C频段转发器的卫星数量，主要原因是近年来卫星互联网发展迅速，对卫星宽带服务的需求量大增，而C/Ku频段业务种类成熟稳定，没有快速增长，反而出现萎缩趋势，如C频段频率资源受到地面5G移动通信的挤压，发展受限。

2.3退役卫星情况
全球和我国领土上空退役卫星工作频段及数量分布情况如图4所示。

全球68颗已退役的卫星中，31颗卫星搭载了C频段转发器，占全球总退役数的46.27%;49颗卫星搭载了Ku频段转发器，占比为73.13%；5颗卫星搭载了Ka频段转发器，占比为7.46%。

我国上空已退役的28颗卫星中，搭载了C频段转发器的卫星有17颗，占比为60.71%;搭载了Ku频段转发器的卫星有22颗，占比为78.57%；搭载了Ka频段转发器的卫星有5颗，占比为17.86%o
ffl4退役卫星工作频段及数量分布情况
2.4对比分析
图5为全球范围内使用C/Ku/Ka频段的静止轨道卫星占比走势图，分别通过退役、在轨和计划发射的卫星分析过去、现在和将来的发展状况。

如前所述，搭载了Ku 频段转发器的卫星在退役卫星中的占比为73.13%,相较于搭载了C频段转发器的卫星和搭载了Ka频段转发器的卫星占比最高。

搭载了Ka频段转发器的卫星占比最低，仅为7.46%。

这主要是由于已退役卫星大多代表15年前甚至更早时期的需求，而在全球Ka频段卫星通信发展较快的美国，直到2004年美国卫星运营商SES American 公司才发射了该公司首次携带Ka频段载荷的通信卫星，并于次年开始为北美地区提供Ka频段宽带通信商用服务，随后的10年时间里，全Ka频段宽带通信卫星和新一代大型Ka频段高通量通信卫星才崭露头角。

因此，图5中很明显可以看出，搭载了Ku频段转发器的卫星和搭载了C频段转发器的卫星占在轨卫星中的比重分别为79.78%和46.9%,增速较慢。

而搭载了Ka频段转发器的卫星尽管仍然占比最低，但是相较于已退役卫星中的比例，增速较快，短期内占比增至25.34%。

在计划发射卫星中，搭载了Ku频段转发器的卫星和搭载了C频段转发器的卫星相对于在轨中的比例均有所下降，分别为63.89%和36.11%o但是，搭载了Ka频段转发器的卫星占比达到了47.22%,这也进一步说明了当前Ka频段发展迅速。

图5全球使用C/Ku/Ka频段欝止轨道卫星占比走势图
3结论
综合当前在轨卫星、退役卫星以及未来计划发射卫星工作频段与数量分布情况可知，当前卫星通信业务仍然以C/Ku频段为主但已近饱和，随着C频段资源受到地面移动通信业务的挤压以及卫星互联网迅速发展，Ka频段正在被大量投入使用，Ka频段和点波束覆盖逐渐成为发展趋势，按照当前增速可以预测Ka频段将来也会越来越拥挤。

为了满足曰益增加的频率资源需求，目前多家卫星公司已着手开发Q/V等更高频段的资源，但是截至目前，尚无公开资料表明Q/V等更高频段资源已被实际应用到商用静止轨道卫星业务。

值得注意的是，随着商用通信卫星对通信容量和带宽的需求大幅增加，Q/V频段通信载荷将成为通信卫星发展的一个重要方向。

VSH
参考文献:
[1]柴萌,顾娜,韩朝晖,et al.全球Ka频段在轨卫星使用情况简介[C].第+二届卫星通信学术年会
⑵夏冰.全球卫星通信发展现状及趋势[J].卫星与网络,2014(4):73-77
[3]List of Satellites at Geostationary orbit.
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