3.3.3卫星通信技术的发展

爱卫生

自1957年10月苏联成功发射人类第一颗人造卫星，钱学森、赵九章等著名科学家就建议开展人造卫星的研究工作。至今，中国卫星通信已经过近50年的发展，经历了地面段（卫星地面站等）和空间段（通信卫星)设备的研制、建设和应用，本节将给出它们的发展历程。

(1)卫星通信技术研制的发展

1)卫星通信技术研制的开端

中国卫星通信方案的论证工作幵始于第一颗人造卫星规划方案“651”工程的启动，而研制工作的全面展开得益于1976年启动的331工程。

20世纪60年代后期，第19研究院的陈太一同志作为技术组组长参与了卫星通信方案的论证，他同时也着手培养卫星通信人才。1970年6月，国防科委开始动员研制通信卫星的工作，工程代号为706工程。

1974年9月30日，国家计委、国防科委起草了《关于发展我国通信卫星的报告》，1975年3月31日，中央军委批准了这个报告并将中同发射通信卫星工程命名为331工程。由设在第19研究院的331办公室负责各种卫星通信地球站系统技术总体及与卫星通信有效载荷协调的卫星通信应用系统的研制，其中宗汝立在技术上负责卫星通信系统的总体规划和设计，以19所（现电子第54研究所）为主，着手按照中央站、地区站、远望号船站、舰载站、艇站等地球站站型展开试制工作。至此，中国主创新、发展民族同步卫里通信的工作正式启动。

2)“东方红”系列通信卫垦的研制与发展

1984年4月中国第一颗同步通信卫星发射成功并投人使用，标志着中国通信卫星从研制转入实用阶段。经过近40年的发展，中国的通信卫星形成以东方红2号、东方红3号以及东方红4号为平台的系列产品。

①东方红2号

在1984年1月29日中国第一颗试验通信卫星（6卩“东方红2号”第1颗）由长征3号火箭发射升空。1984年4月8日，中国发射了第一颗静止轨道试验通信卫星（B卩“东方红2号”第2颗），定点于东经125°，工作于C波段。该卫星的成功发射使中国成为世界上第五个自行发射地球静止轨道通信卫星的国家。该卫星由中国空间技术研究院研制，设计寿命为4.5年。“东方红2号”实现了覆盖全国的信号传输，改变了边远地区通信落后的状况。1986年2月1日，改进的第二颗实用卫星“331-3”（即“东方红2号”第3颗）成功发射，定点于东经103°。

1988年3月7日发射的“东方红2号”A卫星，定点在东经87.5°，这是中国首次研制成功的实用通信广播卫星，工作于C波段，7个部委联合进行了在轨测试验收。随后，东方红1号甲（简称东2甲）通信卫星在前者基础上进行了改进，东2甲卫星共发射了4颗。

②东方红3号

作为国家重点科研仟务，1986年正式后动了新一代通信卫星——东方红3号（简称东3)的研制工作。东3卫星平台是中同自主开发的比较成熟的中型卫星，1994年完成第一颗星的研制工作。该星于1994年11月发射进人准同步轨道，但未能定点使用。经故障分析和局部改进后，它的第二颗卫星于1997年5月12日发射升空，5月20日成功定点于东经125°，星上有24路C波段转发器，其中6路为中功率转发器；其他18路为低功率转发器。定轨后改称为中星6号通信卫星。中星6号卫星主要用于电话、数据传输、传真、甚小口径终端（VSAT)网和电视等业务，改善了中国的国际通信以及西部边远地区的通信状况。东三是中国研制的一种中容量广播通信卫星，达到了国际同类卫星的先进水平。随后，乂在东方红3号卫星平台基础上，先后开发出多颗卫星，并且已经发射并工作在不同轨位上，其中中星22号、中星20号、中星22A和“鑫诺3号”是地球静止轨道通信卫星。

③“东方红4号”

为提升中国自主研制通信卫星的市场竞争力，在东方红3弓卫星平台基础上，2001年10月国家正式批准“东方红4号”卫星平台立项。中国空间技术研究院于2002年1月通过了初样设计评审，正式转人初样研制阶段。该卫星平台不仅在卫星整星的可靠性、继承性与火箭的兼容性都有所提髙，而且卫星的功率大大加强，通信负荷也大大提高。2002年5月中国与原鑫诺卫星公司签署了“鑫诺2号”卫星采购订货合同，随后又与尼日利亚和委内瑞拉签署了通信卫星合同。S前委内瑞拉通信卫星已经成功投人正常运行中，另有多颗使用“东方红4号”卫星平台的通信卫星正在研制中。

3)卫星地面设备的研制与发展

1973年6月，四机部部长王铮将日本首相访华后留下的10m卫星地球站带到江苏，把研制中国第一座模拟制卫星通信地面站的任务交给了江苏，江苏省委组织了以南京无线电厂、南京有线电厂、南京电子技术研究所、长江机器制造厂、新联机械厂、南京固体电路研究所、南京电子管厂及南京大学、南京工学院、南京邮电学院、511厂等单位为主的共150多个单位参加的卫星通信地面站“大会战”。1975年12月24日，中囷第一座10m天线模拟制卫星通信地面站在南京诞生，并成功接收到国际4号卫星转发的彩色电视信号。1982年经国际卫星通信组织验证，性能指标全部合格。该地面站的研制成功标志着中国卫星通信技术进人实用化阶段。

1974年，第—研究所接受了针对美国总统尼克松访华的10m天线卫星移动地球站配套建立虹桥卫星通信试验地球站的任务。1978年5月完成对虹桥卫星通信试验地球站整个系统设备的安装、联测、环试和稳定开机等试验工作，该卫星通信试验地球站成为中国第一个通过卫星向全国40多个省、市和地区转播中央电视节目的卫星地面站。
1976年后，以南京无线电厂、新联机械厂、南京电子技术研究所等为主的单位，先后完成了北京中央卫星通信地面站、昆明卫星通信地面站的总体设计任务，并为北京卫星通信地面站、昆明卫星通信地面站、乌鲁木齐卫星通信地面站和新疆卫星通信地面站等研制了电视、电话模拟系统及公用设备，提供了全部配套。

1977年11月8日，由19所自行设计和研制，083基地生产的第一个数字制卫星通信地面站建成并顺利开通，成功接收到双通道彩色电视节目，解决了北京到边远地区的《人民日报》传真等问题。

根据中国和联邦德国之间的协议，中国有关从事卫星通信的科研单位，于1978年5月至1979年期间，利用联邦德国和法国联合研制的“交响乐”通信试验卫星以及部分国际卫星的空间段资源进行通信传输试验，如与德国莱斯汀地面站成功地举行了国际电视会议。中国卫星通信专家杨千里担任了通信卫星试验的中方技术协调人。

为满足国内卫星通信网的建设需要，1979年邮电部门也开展了国内卫星通信系统的研究，先后研制出80°K场效应放大器、6kHZ lkW功率放大器、卫星电视接收机、电视发信基带宽带调制器等地球站通信设备和终端设备，对天线伺服系统的跟踪接收机、天线轴角编码器的研究也取得初步成果。1986年第一研究所研制成功了国内第一套全国产化的6m卫星通信地面站，并于该年10月被国际卫星组织正式批准为Z标准站入网。1986年12月装建于内蒙古通辽市。此后，第一研究所还研制了11.6m双圆极化天线的卫星通信地球站，并进一步完善了站内各种设备的性能。

1987年南京无线电厂引进和研制了DS-2卫星通信地面站，特别适用于中小容量多点通信的专用卫星通信。配备相应终端设备，还可以传输电话、电传、数据、传真等，技术达到国际20世纪80年代中期水平。

在20世纪70〜80年代中国卫星通信地球站设备与相关产品的开发和制造中，有关研究所、企业科技人员和生产部门作了极大努力，他们积极投人新技术、新体制、新系统的开发、研究、设计和研制，各种不同类型的地球站设备——大型天线、速调管及行波管微波大功率放大器、低噪声放大器、变频器等射频部件和不同速率调制/解调器、话音编码、数据处理等数字处理终端设备，均由国内制造。

20世纪80年代末国外发展VSAT，第一研究所于1989年参加了国家科委“以话音为主的数字卫星通信技术的研究”项目的研制，并于1993年年底通过国家科委鉴定。同时，该所于1992年年底研制出VSAT射频分系统设备，并达到实用化水平。经过几年推广和改进，2000年C波段VSAT射频设备，通过了信息产业部和上海市科委的生产定型鉴定，各项指标达到20世纪90年代末国外同类产品先进水平。1997年第一研究所研究了Ku波段VSAT系统，并开发出Ku波段VSAT射频设备。2003年，又开发了用于远程数据采集的Ku频段卫星信息采集系统等产品。

1992年，南京熊猫集团参加了国家经贸委下达的“稀路由VSAT卫星通信系统”的研制任务。1995年12月19日，中国第一套具有全自动网络控制管理的“稀路由VSAT卫星通信系统”通过了国家级鉴定。

4)卫星通信频率与轨道资源的管理与分配

遵照国际规则规定的程序和要求，中国无线电管理主管部门先后向国际电联申报了有效卫星网络资源有212组（在同一轨道位置上，以相同名称所申报的所有卫星网络资料统称为一组），涉及62个地球静止轨道位置和多种非静止轨道，涵盖国际电联已划分给各类卫星应用的所有频段（包括UHF、L、S、C、X、Ku、Ka频段>。为维护中国申报的卫星资源和轨道资源，中国政府主管部门迄今已与14个国家进行了82次政府主管部门级会谈。在国际电联最新公布的资料中，中国有18个静止轨道卫星网络资料。
在现行卫星广播业务规划中，中国有4个卫星轨道位置（即东经62°、92.2°、122°和134°〉，每个轨道2个下行波束，每个波束12个27MHz带宽的频道，即共有96个27MHZ带宽频道。而在卫星固定业务（即通信卫星）规划中，中国大陆分配有两个轨道位置，即东经101.4°和东经135°，每个轨道位置一个波朿，分别覆盖中国陆地和南海诸岛。中国香港在卫星固定业务规划分配的轨道位置为东经56.6°，澳门为东经117°。

(2)卫星通信技术应用的发展

中国卫星通信的应用起步于20世纪70年代初，自1984年中国首颗地球静止轨道试验通信卫星的成功发射，中国的卫星通信开始进入实用阶段。1986年，以北京为中心的国内卫星通信网建成投产。2007年国家有关部门制定了《关于促进卫星应用产业发展的若干意见》，为中国卫星应用的发展和提升卫星应用自主创新能力给出了远景规划。

1)卫星通信应用的开端

1972年，中国外交史上发生了两件大事。一件是2月21日美国总统尼克松访华，另一件是9月25日日本首相田中角荣访华。两位外国要人访华促使了中国卫星通信业务的正式应用。在美、日两位领导人访华期间，中国政府租用了美国和日本的卫星通信地面站进行电视新闻实况转播，并建设在首都机场。访问结束后，美方和日方分别把卫星通信地面站留在了中国。这两个卫星地面站为中国卫星地面站的发展提供了借鉴。

2)卫星通信地面站的建设

1973年7月4日，从国外引进的1号站正式投产，通过太平洋上空的国际卫星开通国际业务。1974年3月25日，2号站投产，通过印度洋上空卫星开通了对欧洲、亚洲、非洲的国际电路。初期通信容量为132条话路和两条双向彩色电视电路。

331工程的卫星通信中央地球站——北京站于1977年年底开始选点、电测，1983年11月28日验收。1977年开始筹备新疆“331”卫星通信地球站，1982年11月初验收交付。昆明“331”卫星通信地球站于1976年3月31日选址定点，1982年12月完成安装调试。而世界崖脊拉萨的“331”卫星通信地球站由电子工业部、广播电视部、总参通信部共同筹集资金建设。南京14所研制的13m直径天线于1.984年8月运抵拉萨，9月18曰成功接收到“331”卫星转发的中央电视台第一套节目（CCTV-1)。

1982年3月，3号站（国际站）正式投产。1985年，4号站（国内站）开始建设。1986年7月8日，4号站（国内站）开通，初步改善了北京和内地对边疆地区的通信条件，并传送CCTV-1，形成了初期单路单载波系统（SCPC)国内卫星通信干线网和传送电视干线网，开始了卫星通信和卫星电视业务在国内的广泛应用。1988年，5号站（国内站）开始建设。1989年，大规模的国内卫星通信地球站投产，承担国家教委两路电视发射业务和中央电视台两路电视发送业务。

进人20世纪80年代以后，VSAT卫星通信开始在中国得到广泛使用。20世纪80年代中期，全国开展“三小站”(小通信站、小电视单收站、小数据站）建设，通过在53个边远地区贫困点建设电视单收站，解决了这些地区群众收看不到电视的难题。20世纪90年代初为解决西藏各县长途电话通信难的问题，先后在西藏建成了73座VSAT话音卫星通信地球站。同时，国内很多重要部门和企业都先后组建了VSAT卫星通信专用网。VSAT运营商也大最涌现，但规模都不是很大，截至2007年年底获准经营国内VSAT通信业务的运营商有33家。

在移动卫星通信网方面，1991年中国第一个国际海事卫星地球站（北京岸站）开通使用，使中国成为世界i：20个拥有海事卫星地球站的国家之一。目前，已开通约400〜500个国际海事卫星A型站和几十个M型站。

3)卫星通信空间段的建设

1984年中国首颗地球静止轨道试验通信卫星的成功发射使中国的卫星通信开始进入实用阶段。1985年国家有关部门为国内通信卫星空间段的建设和发展提出“租星过渡，C频段起步和适度满足需要”的原则。

1985年，邮电部租用国际通信卫星上18MHZ带宽转发器，陆续建成北京、拉萨、乌魯木齐、呼和浩特和广州5座12〜16m的大型国内卫星通信地球站，形成了初期国内干线卫星通信网。间期租用了一个72MHz转发器，向全国传送CCTV-1，并建成53座6m电视单收站，以解决边远、贫困地区收看电视问题，从而开始了卫星电视业务在国内的广泛应用。

到1990年，中国从国际通信卫星组织租（购）的转发器达到9个等效36MHz的转发器。在租星过渡的同时，国内卫星制造部门也在抓紧研制“东方红2号”甲和“东方红3号”卫星，并分别于1988年3月和12月成功发射f两颗“东方红2号”甲卫星，共有8个C频段转发器。中国通信广播卫星公司从美国GTE公司采购了一颗在轨通信卫星SPACENET—1(后定名中星5号），于1993年7月在中国投人使用。1997年中同成功发射“中星6号”通信卫星，星上有24路C波段转发器。1998年“中卫1号”卫星发射升空，该星装载等效36MHz带宽的C频段和Ku频段转发器各24个，覆盖中国、南亚、西亚、东亚及中亚地区。2005年中国卫星通信集团公司分别引进“中星9弓”直播卫星“中星6B”通信广播卫星，并于2008年6月和2007年7月发射升空。此外，还有属于鑫诺卫星通信有限公司的“鑫诺1号”和“鑫诺3号”卫星。

目前，中国独资或中外合资经营卫星的公司有3家，即中国直播卫星有限公司、亚洲通信卫星有限公司和亚太通信卫星有限公司。中国直播卫星有限公司于2007年12月25日整合了中国卫星通信集团公司、鑫诺卫星通信有限公司和中国东方通信卫星有限公司旗下所有与卫星相关的资产、业务和团队，成为中国内地唯一的卫星运营公司。该公司拥有和经营中星系列和鑫诺系列的所有在轨卫星，即中星6B、中星9号、鑫诺1号、鑫诺3号和中卫1号。亚太通信卫星有限公司在轨卫星有亚太2R、亚太5号和亚太6号。亚洲卫星有限公司在轨卫星主要有亚洲2号卫星、亚洲3S、亚洲4号和亚洲5号。

4)卫星通信业务的运营

卫星通信是现代通信技术的重要成果，也是航天技术应用的重要领域。40多年来，在卫星固定通信、卫星移动通信、卫星直接广播和卫星宽带通信等领域得到广泛应用。

①卫星固定通信

卫星通信运营业务主要有公用通信国内和国际业务、专用通信国内和同际业务，目前分別由中国电信、中国联通和中国移动等公司经营，其中，中国电信为最早和最大的经营者。

公用通信冈内业务：中国电信为最早和最大的经营者，共有“中星6”和“中卫1”卫星约44个C频段转发器为全国干线通信和部分省内通信服务，另有2个Ku频段转发器用于电信试验和应急通信。现有C频段大中型地球站37个、Ku频段地球站4个和车载移动地球站30个。此外，还有分布于全国边远地区的数百个VSAT用户站，为实施“村通工程”中发挥了重要作用。

公用通信国际业务：由中国电信经营管理，现有通信地球站16个。这些地球站通过北京、上海和广州3个出口局利用太平洋和印度洋上空的国际通信卫星与国外近70个国家和地区的地球站进行通信联系，共开通约1万多条双向电路。

专用通信国内业务：专用通信网用户站除了某些单位早期使用较大天线口径地球站外，现都用VSAT。银行、证券、期货、石油、水利、电力、煤炭、气象、海关、烟草和卫生等各部门都建有专用通信网。主要提供远程教育、医疗、内部专网、信息广播、互联网接入、信息采集和远程监控、应急通信等业务。1988年，中国广播卫星公司引进了国内第一套中低速VSAT双向数据通信系统（V-NET)，并成功为气象局、海关、民航等部委提供专网通信服务。V-NET系统于1990年实现了国内生产，进一步促进了国内VSAT卫星应用的推广。

专用通信国际业务：为了满足一些跨国用户的通信需求，建设了VSAT国际专线业务。2001年年底中同通信广播卫星公司开通国际专线用户达48家，业务连通美国、菲律宾、印度、德网等国家以及中国的香港和台湾地区。

②卫星移动通信

中国目前尚无自建的国内商用卫星移动通信系统，现使用的都是外商建设的卫星移动通信系统，包括国际移动卫星系统、亚洲蜂窝卫星（ACeS)系统等。其中，国际移动卫星系统在中国地区的业务由交通部通信中心（北京船舶通信导航公司）经营管理。中国已建成和开通海事卫星系统（Inmarsat)北京岸站。1998年，中国通信广播卫星公司会同北京电信、广东电信、甘肃电信及航天科技集团成立了中宇卫星移动通信有限责任公司，开始建设和运营“全球星”卫星移动通信系统等，主要解决地面移动蜂窝覆盖不到地区的通信问题。2002年2月美国全球星公司宣布申请破产保护，严重影响了兰州关口站建设和用户发展。

③卫星直接广播

世广卫星直播系统是世界上唯一的L波段数字音频和多媒体卫星直播系统。该卫星系统的“亚洲之星”于2000年3月发射成功，中国通信广播卫星公司是“亚洲之星”在中国大陆地区相关业务的独家代理。该星中国地区的业务上行站等设施建在中国通信广播卫星公司的北京地面站。中国在利用通信卫星发展卫星电视广播业务取得重大成就的基础上，发射了属于广播卫星业务的Ku频段电视直播卫星（中星9号），已经开始用于广播电视“村村通”。

④卫星宽带通信

卫星宽带通信是近年来卫星通信业务发展的热点，是卫星通信业务的主要发展方向。中国国内电信运营商很重视卫星宽带通信技术在宽带通信业务中的应用，如中国电信的中国公用计算机互联网（ChinaNet)用国际通信卫星转发器开通了中国与美国互联网之间2〜45Mbps不同速率的20多条国际中继链路，2000年年底还开通了全球第一条155Mbps对称互联网卫星电路；中国金桥信息网（China GBN)、中国教育和科研计算机网(CERNet)、中国科技网（CSTNet)等互联网单位用国内通信卫星转发器开通了数十条ISP(或区域网络）与核心网络间中继链路。