2013年12月8日，國際發射服務公司的俄制“質子”M/ 和風M 型運載火箭在拜科努爾發射場發射了國際移動衛星公司的“國際移動衛星”5F1商業通信衛星。衛星在火箭起飛15小時31分鐘後被送入遠地點65000千米、近地點475千米、傾角50.5度的一條超同步轉移軌道。這是“質子”M 火箭2013年的第9次發射和第7次商業發射，也是其7 月份發射失敗後的第4次發射和第3次商業發射。“國際移動衛星”5F1是國際移動衛星公司擬由3顆衛星組成的“全球快訊”Ka波段寬頻衛星項目下的首星，由波音空間與情報系統公司採用702HP 平台建造，發射質量6100千克，設有89個Ka波段固定波束和6個可控波束，將採用東經63度軌位，向陸地、海上和空中用戶提供移動寬頻通信服務，設計壽命15年。衛星壽命初期功率約15千瓦，壽命末期功率約13.8千瓦。“全球快訊”項目下的另兩顆衛星擬在2014年採用質子號火箭發射。
基本介紹
- 中文名：國際移動衛星
- 外文名：Inmarsat
- 型號：“國際移動衛星”5F1
第五代"國際移動衛星"星座建成,高軌衛星已發展四代,當紅第四代技高一籌,特殊的新星可上寬頻,低軌衛星群強勢回歸,未來方向是星地聯合,國際移動衛星組織在京“營業”,國際移動衛星通信系統中頻率補償技術,
第五代"國際移動衛星"星座建成
10月22日，正在英國進行國事訪問的中國國家主席習近平在倫敦參觀了國際移動衛星總部，引起了業界的極大關注。在此之前，隨著第三顆“國際移動衛星”-5於8月29日入軌，從而了建成第五代“國際移動衛星”星座。它是世界首個由單一供應商提供全球覆蓋高速移動寬頻網路業務——“全球快訊”業務的系統，投入全面運營。該星座能提供全球首個高速移動寬頻業務，以及高質量的視頻、語音和數據業務。
由於衛星移動通信具有不受地理障礙約束和用戶運動限制的優勢，可實現對海洋、山區和高原等地區近乎無縫的覆蓋，能滿足各類用戶對移動通信覆蓋性的需求，為此它已成為衛星通信發展的主要潮流之一。目前，移動通信衛星有高軌道（這裡指地球靜止軌道）和低軌道移動通信衛星兩種，它們都能滿足移動用戶的通信需求，但各有所長，並存發展，都在不斷更新換代，以提高性能和競爭力。
高軌衛星已發展四代
最早問世的移動通信衛星是靜止軌道移動通信衛星，至今已發展了四代：第一代採用全球波束，容量較小；第二代開始採用區域波束，並通過頻率復用技術增加容量；第三代能形成上百個點波束，載荷採用數位化，可實現用戶間的直接通信以及靈活分配衛星的功率、頻寬和波束；第四代採用輔助地面組件等技術為用戶提供天地融合的衛星- 地面移動通信系統及4G服務。
第三顆國際移動衛星
目前在軌提供業務的主要是第三、四代靜止軌道移動通信衛星，其中第三代衛星的主要技術特徵是採用多波束形成技術、大型通信衛星平台技術、大型可展開天線技術、星上處理和交換技術，其典型衛星是“國際移動衛星”-4、阿聯的“瑟拉亞”衛星和印尼的“格魯達”衛星；第四代衛星的主要技術特徵是採用地基波束成形技術、大型可展開天線技術、輔助地面組件技術等，其典型衛星是美國“地網星”-1、“天地通”-1 和“中圓軌道”-G1 衛星。
第三、四代靜止軌道移動通信衛星之所以都採用大型可展開天線技術，是為了增強衛星性能，縮小用戶終端的尺寸，其中第四代衛星的天線更大。未來，衛星通信終端與地面通信終端的兼容性還將進一步提高，從而能大大增加衛星通信業務進軍地面無線通信市場的競爭力。
第四代採用的輔助地面組件技術是一種用於衛星移動通信的輔助地面基站，能夠解決衛星信號在高樓林立的城市以及室內覆蓋性不佳的問題。衛星和大量輔助地面基站組合在一起可以很好實現大區域無縫覆蓋，終端可以自動地在輔助地面基站和衛星之間進行無縫切換，即在有地面網路覆蓋的地區使用地面網路，在沒有地面網路覆蓋的地區使用衛星網路，從而大大降低了用戶的使用成本，也吸引了地面移動運營商的關注。該技術在發生自然災害或地面通信設施覆蓋不到的極限環境下，更能發揮巨大的作用。
當紅第四代技高一籌
2008年4月14日發射的美國“中圓軌道”-G1 是首顆使用DVB-SH標準的移動視頻廣播衛星，天線直徑15.8 米。它首次使用了地基波束成形技術，可以形成250 個傳送及250 個接收的S 頻段波束。其用戶鏈路採用與地面移動3G 系統相近的頻率，以有利於與地面系統的互聯互通，也有效地提高了頻譜的利用率。該衛星主要面向汽車等移動載體提供實時的移動視頻、數據等業務，同時也向手持終端（如手機）提供移動多媒體業務。
所謂地基波束成形技術是將數字波束成形技術與其他數字處理技術放到地面上進行工作的方式。使用地基波束成形技術的衛星，星上的有效載荷僅需要天線及相關的射頻網路，所有的處理工作均交由地面站進行處理，並可根據用戶需求形成數目不同、且各自獨立的頻段發射點波束和接收點波束，滿足用戶實際需要，靈活分配衛星容量及頻寬，節省星上資源，增強衛星可靠性。
2009 年發射的由美國勞拉公司研製的“地網星”-1 是世界上首顆能用地面終端直接通信的衛星，也是目前世界最重的通信衛星，發射質量達6910 千克，其上直徑達18 米的大型S 頻段天線可生成數百個波束。它採用了輔助地面組件技術，可在衛星信號被建築物所遮擋的地區提供覆蓋；它利用頻譜復用技術構建混和網路，形成真正的“星地聯合”，提供高質量、低成本、無縫隙的網路，為北美地區的鄉村、城市和其他偏遠地區提供了2GHz 的移動話音、數據通信、監視和信息等業務。由於採用S 頻段，“地網星”-1 避開了“GPS 干擾問題”，因而成為目前最成功運行的天地融合系統。2015-2016 年，還將發射“地網星”-2，整星重量超過6900 千克。
國際移動衛星
2010 年11 月14 日發射的“天地通”-1 衛星天線口徑達22 米，是目前直徑最大的在軌通信衛星天線。該衛星利用輔助地面組件技術來實現天地融合的寬頻移動通信服務，還採用了數字信道化器、高功率固態功率放大器等先進技術，是目前美國最先進的L 頻段移動衛星。“天地通”-1 與地面4G 網路組成了天地融合的移動通信系統，即在地面網路覆蓋的地區使用地面蜂窩，在地面覆蓋不到的地區使用衛星。
雖然技術先進，但由於是單星運行，所以第四代只能提供區域衛星通信業務。
特殊的新星可上寬頻
現在，可用於全球衛星移動通信業務的靜止軌道移動通信衛星只有“國際移動通信衛星”，其中包括第二代的“國際移動衛星”-3、第三代的“國際移動衛星”-4。“國際移動衛星”-5 主要用於寬頻多媒體通信，它屬於第四代還是第五代靜止軌道移動通信衛星目前還沒有定論。
“國際移動衛星”通過有限的頻寬頻率資源，使用需分多址方式為全世界提供了將近15 萬隻通信終端的服務業務。它可提供傳統的移動話音業務、低速率數據業務、高速網際網路接入，以及全球海上遇險與安業務全服務。
2005-2008 年期間發射的4 顆“國際移動衛星”-4 是目前國際衛星移動通信的“主力軍”，比“國際移動衛星”-3容量大20 倍，可提供全球寬頻區域網路業務，並支持手持機通話業務。由於該衛星採用星上處理技術在波束間進行信道重分配，所以可通過組合產生寬頻信道，更好地與功率和頻寬資源相匹配。“國際移動衛星”-4 綜合了高低端多種業務模式，採用高效的頻率復用技術，在有限L 頻段的頻寬資源情況下，實現了容量和多樣化的雙佳選擇。它所採用的新技術可最大限度地節約衛星資源、提高有效功率，使得用戶終端小型化、綜合一體化以及通信高質量和系統高可用度得到有效保證。
不過，在新興航空和航海寬頻衛星通信市場方興未艾背景下和固定衛星通信運營商移動甚小孔徑終端技術的衝擊下，國際移動衛星公司於2010年決定發展採用Ka 頻段的高容量衛星——“國際移動衛星”-5，為高端客戶提供“全球快訊”業務，為政府和商業用戶提供全球首個高速移動寬頻服務，為海上艦船、飛行航班提供全球移動寬頻通信服務，客機內乘客的飛行期間通信連線，傳送高解析度圖像、語音和數據流。
“國際移動衛星”-5 由波音公司研製，採用BSS-702HP 衛星平台，設計壽命15 年，有效載荷功率11.2 千瓦。現已發射了3 顆：第1 顆於2013 年12 月升空，覆蓋歐洲、中東、非洲以及亞洲地區；第2 顆於2015 年2 月升空，覆蓋美洲和大西洋地區；第3 顆於2015 年8 月升空，覆蓋太平洋地區。
國際電聯分配給靜止軌道移動通信衛星的頻率為L 和S 頻段，其中L頻段有很好的抗雨衰性。但“國際移動衛星”-5 採用的是固定通信衛星用的26.5 至40 吉赫茲Ka 頻段， 這是由於Ka 頻段頻率高，具有寬頻大、通量高、成本低、覆蓋廣、終端小等優勢特點，適合用於寬頻衛星通信，但技術很複雜。所以，嚴格地說“國際移動衛星”-5 實際上是提供“動中通”方式通信的固定通信衛星。
每顆“國際移動衛星”-5 攜帶72台彎管式透明轉發器、60 個行波管放大器和14 副反射器天線。通過其中的2 個發射和4 個接收天線能形成89 個固定點波束（用戶波束）；衛星還配有採用12 個139 瓦大功率行波管放大器的6 個可控點波束（可轉向波束），以便能夠根據熱點、地區用戶需求及時調整指向，並且可以在軍用Ka 頻段和商用Ka 頻段之間切換，靈活滿足高密集地區市場套用需要以及軍方的需求，回響全球熱點事件。“國際移動衛星”-5單星吞吐量可達每秒50 比特，通過它0.6 米口徑的海事終端用戶能夠享受最高下載速率每秒50 兆比特、上傳速率每秒5 兆比特的通信，實現全球無縫寬頻漫遊。陸地終端的口徑能夠達到60 厘米～ 1 米，航空終端的口徑能夠達到30 厘米～ 60 厘米。不過，“國際移動衛星”-5 的用戶終端是攜帶型的，而不支持手持式。
由於技術原因，一般移動通信衛星都只能提供窄帶移動通信業務，包括發射的美國軍用移動通信衛星——“移動用戶目標系統”（為美軍移動作戰人員提供類似智慧型手機服務的窄帶移動通信服務）。但“國際移動衛星”-5 一反常態，提供寬頻移動通信業務。與“國際移動衛星”-4相比，“國際移動衛星”-5 的寬頻和速率大增，能為新老客戶提供非常多的新機會來強化他們的網路互連功能、部署大流量套用以及設定高效的解決方案，這一切甚至在最遙遠最難以接入的地區都能實現，促成了全球移動寬頻，真正做到了“英特網無處不在”。
低軌衛星群強勢回歸
地球靜止軌道移動通信衛星存在一些不足，例如，軌道高、路徑長，因而鏈路損耗大，傳輸時延長，不宜於個人移動通信；單星成本太高，一旦發射失敗損失慘重；靜止軌道資源很緊張；不能實現真正的全球覆蓋，在兩極有盲區。為此，從20 世紀90年代中期起，一批移動通信低軌道衛星陸續投入建造。
低軌道移動衛星通信系統中的衛星都是小衛星，一般運行在高500 至1500 千米的軌道，故可以克服靜止軌道衛星的種種不足，如衛星體積小、重量輕、造價低、製造周期短、可批量生產；衛星之間互為備份、損失較小；地面終端設備簡單，造價低廉，便於攜帶；由於軌道高度低，所以可以消除使用靜止衛星工作時存在的電話傳輸延遲等問題；能進行全球無縫隙個人移動通信。
之所以採用星座方式工作，是由於低軌道衛星覆蓋面積小，為了實現全球覆蓋，連續通信，所以要採用由多顆小衛星組成的星座方式運行。它是在若干軌道平面上布置多顆衛星，使用各種通信鏈路將各個軌道平面上的衛星聯結起來。整個星座形成一個大型平台，在地球表面形成蜂窩狀服務小區，服務區內用戶至少被一顆衛星覆蓋，用戶可以隨時接入系統。
根據工作頻段和服務內容的不同，低軌道移動通信衛星系統又可分為小低軌和大低軌兩種。前者由廉價小衛星組成，工作頻率在1 吉赫茲以下，能提供低成本、低數據傳輸率的Email和雙向尋呼等窄帶數據通信業務，美國“軌道通信衛星”屬於此類。後者由24 顆以上的小衛星組成星座，工作頻率在1 至2 吉赫茲，能提供話音和中高速率的數傳以及全球個人通信業務，美國“銥”衛星和“全球星”屬於此類。
低軌道移動通信衛星系統在歷經了20 世紀的“沒落”之後現已“強勢回歸”， 美國三大低軌移動通信衛星星座目前正在更新換代。其中的第二代“軌道通信”衛星星座用戶數量比第一代最多可增至12 倍，數據傳輸率更快，傳輸量更大，配備了自動識別系統有效載荷，在海上船隻的避碰、助航、搜尋、救助等各方面有著廣泛的套用。第二代“銥”衛星——“銥星下一代”能在速度、頻寬和靈活性方面提供新的增強能力，最高數據下載速率可達每秒30 兆比特。第二代“全球星”壽命由第一代的7.5 年延長至15 年，提供更大的高峰需求呼叫容量，能為檔案傳輸和視頻套用提供更高的數據傳輸速率，並可集成輔助地面組件地面套用、視頻流和寬頻數據業務提供更好的網路管理。
未來方向是星地聯合
地球靜止軌道移動通信衛星的發展趨勢是大天線、大功率，所以要發展大型通信衛星平台。另外，還要突破和掌握大型可展開天線技術、多波束形成技術、星上處理和交換技術、地基波束成形技術、輔助地面組件技術等，通過創新性的技術進步和市場開拓模式來帶動市場發展。
低軌道移動通信衛星的發展趨勢是建立由數百顆到上千顆小衛星組成的星座，從而更好地為用戶提供低成本的網際網路接入。近年，美國太空探索技術公司、英國一網公司、韓國三星公司分別提出了發射4000 顆、900 顆、4600 顆小型衛星的方案。其目的都是向全球各地提供高速網際網路接入服務，包括最偏遠的地區。建設這種衛星網際網路遇到的最大困難仍然是成本問題，雖然低軌衛星的製造與發射費用正在逐年走低，但比起地面網路來說依舊昂貴。此外，衛星網路還有易受干擾、終端體積較大等固有缺陷。因此，近年能否建成全球衛星網際網路還很難說。
星地聯合是衛星移動通信的發展方向。衛星移動通信系統主要用於覆蓋相鄰地面蜂窩網之間的“縫隙”，以及地面蜂窩網不能覆蓋的區域。因此衛星通信系統必須與地面蜂窩通信系統緊密結合。專家通過分析、研究移動通信衛星發展後，已提出了“天上一顆（或一組）衛星，地上一張網路，天地融合”的思路，已開發出來並投入使用的輔助地面組件就是一項天地融合的專利技術，可解決衛星信號在高樓林立的城市以及室內覆蓋性不佳的問題，很好實現大區域無縫覆蓋。未來衛星移動通信取得商業成功的關鍵就是實現室內外無縫覆蓋，終端可以自動地在輔助地面組件基站和衛星之間進行無縫切換。
另外，固定與移動通信衛星業務之間的界限正逐漸模糊，海事和航空移動業務已成為未來發展熱點。隨著智慧型手機、平板電腦等移動電子設備和社交網路等網際網路套用的普及，利用衛星向乘客提供寬頻網路接入的衛星航空和海事寬頻業務正悄然興起。固定天線尺寸的減小和移動終端數據率的提高，固定與移動通信衛星業務領域間的差異正不斷縮小。預計在未來10年，衛星航空/ 海事寬頻將成為衛星移動業務的重要市場。
國際移動衛星組織在京“營業”
2014年8月6日，國際移動衛星組織（原名國際海事衛星組織，英文簡稱Inmarsat）宣布其北京辦公室正式成立並開門營業。此舉旨在更好地拓展其在華業務、服務中國市場客戶。Inmarsat 董事會主席安迪·蘇卡瓦蒂（Andy Sukawaty）、執行長魯伯特·皮爾斯（Rupert Pearce）、中國區總經理張漪等公司高層人士出席成立儀式。
中國是目前Inmarsat 基於移動衛星的語音和寬頻服務的最大市場之一，在過去5 年裡，Inmarsat 在華業績均獲得兩位數增長。隨著中國企業“走出去”步伐加快，各方面對衛星通信服務的需求也快速增長，Inmarsat 此次專門成立北京辦公室，不僅可以為中國企業開展國際化業務提供高水平服務，而且有利於進一步拓展其在華市場。
安迪·蘇卡瓦蒂表示，Inmarsat 高度重視中國市場，重視其在中國政府套用、應急救災、航空通信等領域發揮的作用。安迪·蘇卡瓦蒂說，多年來Inmarsat 與代表中國參加Inmarsat 的北京船舶通信導航公司通力合作，為應急通信、航空通信、海事套用等業務做出了努力。目前，Inmarsat 正在參與雲南魯甸的地震救災，第一批進入地震現場的救援隊伍攜帶了超過100 台終端。在這樣的背景下，北京辦公室的成立是Inmarsat 發展過程中的一個重要里程碑，將有效促進Inmarsat 業務在中國的發展。魯伯特·皮爾斯回顧了Inmarsat 的發展史和在中國的歷程。他補充說，中國國際航空公司將在2015 年成為Inmarsat 公司GX AVIATION 航空衛星通信服務的全球第一個用戶。
關於下一代L 頻段衛星，也就是第六代衛星的問題，魯伯特·皮爾斯說，第六代衛星正在研發之中，將在2019 年前後發射。這一代衛星將為用戶提供更大的頻寬，支持體積更小、便攜性更好的終端，其適應惡劣使用環境的能力也更強。實驗室的主要任務是展示在世界各地取得成功套用的產品和解決方案，並建立測試環境，供用戶測試和驗證所提出的套用方案。
國際移動衛星通信系統中頻率補償技術
國際移動衛星(Inmarsat)通信系統也稱作海事衛星系統，Inmarsat通信衛星分布在地球同步軌道，基本功能是接收發自岸站和船站的信號，將其放大並再次傳送它們。衛星轉發器還執行頻率變換，在岸到船方向從6GHz波段變頻到1.5GHz波段，在船到岸方向從1.6GHz波段變頻到4GHz波段。
在實際通信過程中要考慮到都卜勒效應，同時由於衛星上變頻器的性能會隨著溫度和時間等環境因素的波動而變化，頻率也會出現偏移。頻移達到一定程度時會對系統頻帶資源利用率和接收性能等造成很大影響，極大地限制系統的套用範圍。為了擴展衛星移動通信系統的套用，通信中頻率補償是不可缺少的技術。對於同步軌道衛星和固定的地面衛星接收站之間的都卜勒頻移，由於衛星的運行規律，對都卜勒頻移進行24h的累加，其期望值是可以取零的。計算時如果對頻移量進行長時間的儲存並積分，這樣就叮以排除這段時間都卜勒頻移，算出衛星轉發器的頻偏。然後通過使用發射已知頻率的參考信號的方法來實時估算通信中的多譜勒頻移。這樣，地面站可以準確預測衛星通信空間段的頻偏值，根據這個數值，實時對傳送和接收端的本振頻率進行調整，修正衛星通信中產生的頻偏，從而最大程度地降低鎖相環路的負擔，達到正確解調數據的目的。
