近期在多地举行纪念庆祝活动,卫星通信作为我国技术产业转化代表之一,逐步赋能千行百业。
卫星通信属于非地面网络(Non-Territorial Network,NTN)通信手段之一,能弥补地面通信网络(Territorial Network,TN,包括蜂窝/固网网络)不足,是TN的重要补充和辅助。作为5G-Advanced及6G全球网络重要组成部分,卫星通信具有覆盖范围广阔、受自然灾害影响小及不受地理环境影响三大优势,无线网络可从地表2D覆盖拓展至空间3D覆盖,进一步NTN与TN系统一体化能实现通信网络全球立体式覆盖。
按轨道高低划分,卫星可分为低轨、中轨、高轨三大类。低轨卫星具有传输时延低、传播损耗小、区域容量高及制造和发射成本低等显著特点,近年来互联网蓬勃发展及网络连接需求大幅增长,以上特点非常适于广泛应用。目前向低轨发展是行业主流,低轨卫星发射数剧增,相关网络技术成为全球发展焦点。
与发展成熟价优的蜂窝网络相比,目前传统卫星通信必须使用成本高昂的专用终端,大众用户难以负担。随着技术不断提升,制造/发射成本持续下降,低轨卫星网络与TN系统一体化可充分利用互联网和规模经济红利,将终端成本和服务价格降到普适水平。并可跨越不同卫星系统间障碍,实现不同运营商TN/NTN网络间自由漫游,增强接入能力,降低连接时延。低轨小型卫星数量日益庞大并将继续增长,据预测2030 年NTN系统将在确保固定和移动用户连接领域发挥重要作用。
低轨卫星网络支持丰富场景和应用,主要有六大类。
一、全面覆盖:目前全球近50%人口分布在无互联网服务区域。NTN网络可为建网成本高昂地区提供优价可靠服务。运营商通过卫星等节点灵活部署NTN网络,通过智能手机、笔记本电脑等各类终端连接入网。
二、广域宽带:目前商业卫星系统传输不仅速率低、成本高,且卫星移动电话未与TN蜂窝终端集成一体。未来卫星网络将与手机直连,提供类似蜂窝网络传输等级宽带服务,例如用户数据下载速率5 Mbit/s,上传速率500 kbit/s。
三、移动宽带:目前空中交通无法提供上网服务,其他交通工具如高铁等网络信号也存在不稳定情况。未来卫星网络系统有望为所有乘客提供移动宽带体验。
四、广域物联网:目前物联网通信主要由TN网络实现,许多场景无法确保网络稳定。NTN系统能提高信息采集便捷性和网络稳定性,如在南北极等无人区,生物种群状态和生存环境实时监测也可实现。
五、高精导航:目前于偏远地区TN网络无法保证高质量车联网(Vehicle to Everything,V2X)服务,一体化网络能实现高精导航定位,满足自动驾驶、精准农业、机械施工导航等要求。
六、实时观测:随着低轨卫星系统不断完善,高分辨率实时遥感地球观测可延伸到更多场景,如实时交通调度、民用实时遥感地图、快速灾害应对等。
迄今世界各国正积极布局低轨通信星座体系,我国低轨卫星网络部署也加快步伐,北京、上海、深圳、安徽、四川等多地出台政策支持卫星互联网相关产业。国内制造业转型升级不断加快,卫星设计从定制化迈向标准化,生产从小规模手工转变为高度自动化,通过增大低轨卫星覆盖密度提升卫星互联网强度正成为通信卫星行业发展主要技术手段。
当前低轨卫星通信技术处于增长高峰期,面向该领域应用主推热租测试工具:
一、KEYSIGHT M9484C VXG 微波矢量信号发生器满足更大容量数据通讯和传输,更大带宽,更复杂调制技术以及包括MIMO、波束成形等天线创新需求。可通过V3080A扩频器实现110 GHz频率,通过channel bonding提供5 GHz带宽。组合方式降低系统成本,并增加选择灵活度。另外使用外部扩频器可将射频输出靠近被测件,降低毫米波频段下路径损耗损耗并提高信噪比(SNR)。
核心参数:
- 频率范围:9 kHz ~ 54 GHz
- RF带宽:最高2.5 GHz
- RF通道数:1/2/4通道
- 40GHz时的输出功率(CW):24 dBm
二、KEYSIGHT N9042B UXA X 系列信号分析仪具有面向 5G 和卫星通信的突破性信号分析功能,在毫米波频率上,可以借鉴信号质量更容易受调制误差、相位噪声和失真因素影响等问题。 超大分析带宽和超深动态范围可以轻应对艰巨毫米波测试挑战。能支持测试高吞吐量通信设计,具有出色误差矢量幅度(EVM)和卓越扫频显示平均噪声电平(DANL)。
核心参数:
- 频率范围:2 Hz ~ 110 GHz
- 最大分析带宽:4 GHz
- 1 GHz 时平均噪声电平:-174 dBm
三、KEYSIGHT M9410A VXT PXI 矢量收发信机的1.2 GHz信号生成与分析带宽功能支持 5G先进测试 ,整合 6 GHz 矢量信号发生器和矢量信号分析仪。拥有更出色射频性能,如输出功率、相位噪声和幅度准确度,使用PathWave 信号生成软件、X 系列测量应用软件和矢量信号分析软件能支持广泛应用。并可在设计验证和生产阶段执行多通道(MIMO)和多站点测试。
核心参数:
- 最高频率:6 GHz
- 信号发生/分析带宽:1.2 GHz
- 插槽数:2
四、KEYSIGHT E8267D(OP:44GHz) PSG 矢量信号发生器具有高性能综合微波矢量信号发生功能,提供计量级性能。其高达 4 GHz带宽有助仿真复杂电磁环境,并提供功能全面且灵活 80 MHz任意波形发生器和实时基带信号发生器,可仿真蜂窝、无线、GPS和定制通信。PathWave信号生成软件可更快生成复杂信号,出色SSB相位噪声性能满足复杂信号要求。
核心参数:
- 频率范围:100 kHz ~ 44 GHz(可扩展至 500 GHz)
- 相位噪声:143 dBc/Hz(1 GHz,10 kHz 频偏)
- 1 GHz 时的输出功率:-130 ~ +21 dBm
- 143 dBc/Hz(1 GHz,10 kHz 频偏)
五、KEYSIGHT N9040B(OP:50GHz)UXA 信号分析仪卓越性能表征当今 5G、802.11ax/ay、卫星等应用中更复杂信号,包括快速跳频、宽带和瞬态信号。 优异相位噪声性能和宽广无杂散动态范围可以让研发者全面了解设计纯度。更宽广分析带宽能更深入洞察更高挑战等级的信号,超低相位噪声和超高动态范围能准确测量设计频谱纯度。无间隙实时频谱分析能捕获间歇信号。
核心参数:
- 带宽:2Hz ~50GHz
- 最大分析带宽:1GHz
- 最大实时带宽:510 MHz