美國軍方和國防部在預算上面臨著前所未有的壓力，與此同時，他們需要的衛星通信帶寬卻日益增加，這樣壹來，衛星通信帶寬的需求和供應之間的矛盾就越來越大。對防衛部門來說，減小這種矛盾就成爲了壹個重大而緊迫的挑戰。
舉例來說：壹架“全球鷹”無人機大約需要500Mbps的帶寬，這是“沙漠風暴”行動中美軍需要的總帶寬的5倍；在“持久自由”行動期間，五角大樓同時只能部署4架無人機（可用無人機數量的壹半），原因就在于沒有足夠的衛星通信帶寬供全部無人機使用；據估計，在2010年時，要進行壹場現代化戰爭，五角大樓需要大約16Gbps的衛星通信帶寬，而那時國防部可能只擁有大約2Gbps的帶寬。這些事實強調了衛星通信帶寬不足對全球範圍內空中和地面軍事行動造成的嚴重影響並說明了爲什麽我們迫切需要找到辦法來緩解這種不足。
在2012年迪拜航空展開幕期間，法國空軍參謀長讓-保羅•帕洛梅洛斯（Jean-Paul Palomeros）上將在空軍領導人會議上強調了衛星通信帶寬不足這壹緊迫問題。他說，“我們需要新的通信帶寬標准，因爲目前的帶寬已經被占滿了。越來越多地使用“捕食者”、“死神”、和法國“雪鸮”等無人機産生了包括全動態視頻在內的巨量數據，高清攝像機、激光指示器、成像雷達、地面移動目標指示器和多光譜成像器等複雜的傳感器需要大帶寬來傳送數據。由于需要使用執行多種任務的無人機，而且很多遙控飛行器都是同時進行操作的，計劃人員估計需要非常大的帶寬。”
根據《防務新聞》（Defense News）的壹篇報道，要擁有20Gbps左右的帶寬才能滿足數量不斷增多的無人機的需要，而目前衛星通信鏈路中的Ku波段帶寬無法承受如此大的數據量。
無人機部署愈演愈烈
無人機在世界範圍內的使用越來越廣泛，因此通信帶寬不足的問題可能會更加嚴重。從2007年起，英國軍隊就開始在阿富汗使用“死神”無人機了。2012年4月，英國國防大臣萊姆•福克斯（Liam Fox）調撥了1億3500萬英鎊資金用于購買“死神”無人機，以使英軍到2013年時擁有10架該型無人機（原有數量的壹倍）。在美國，五角大樓近期宣布要購買至少50多架增程無人機，這表明五角大樓把注意力轉移到了在未來幾年內增強無人機的移動通信能力上。無可避免的是，這種注意力的轉移會使當前美軍無人機的數量增加壹倍以上，這會導致衛星通信帶寬不足的問題變得更突出。
更糟糕的是，國防預算的大幅削減以及伴隨世界範圍內恐怖主義威脅迅速增長而日益激烈的政治動蕩使通信帶寬不足的問題變得更加嚴重。扣除物價因素後，英國未來4年的國防開支大約會削減8%。在美國，奧巴馬總統要求國會在未來10年內將國防開支減少4500億美元。
希望的曙光
那麽，我們可以采取什麽措施來緩解這壹問題呢？幸運的是，壹種突破性的第3代衛星調制新技術（NS3）讓我們看到了希望。根據49名不同用戶單獨進行的測試，在同等條件下，與第2代衛星數字視頻廣播標准（DVB-S2）相比，使用這種提高頻譜效率的技術能夠使衛星的通信性能提高20%到78%。
此外，NS3技術要比上壹代技術更加可靠，尤其是在極端的、不理想的條件下（如存在較強的相位噪聲或衛星功率不足的情況下）。衛星通信帶寬不足是由兩方面的原因導致的：首先，需要大量帶寬的無人機部署的數量越來越多，這就需要越來越多的帶寬；其次這些無人機與廣播等行業針對可用的帶寬展開了爭奪，這些行業需要的帶寬也在急速增長，因爲它們采用了其他消耗大量帶寬的技術，如高清和3D電視節目。這種爭奪是在對衛星通信帶寬的需求超過供應的背景下展開的，有些行業分析人員估計，這種供不應求的情況將會在2015年到達壹個關鍵節點，那時候供應將會超過需求。
爲了解這種新的衛星調制技術的重要意義，我們有必要看壹下衛星通信技術的發展演變。1995年，第壹個衛星數字數字視頻廣播標准（DVB-S）被開發出來。這壹技術提供了最高45Mbps的數據傳輸速度，成爲了衛星産業發展的壹個重要裏程碑，並作爲壹種事實上的標准在全球得到了廣泛使用。2005年，新的技術突破使得第2代標准得以産生，這壹標准被命名爲“DVB-S2”，與第1代標准相比，該標准在性能上有了25%到30%的巨大進步。2011年春，NS3出現在世人面前並爲人們所接受，在此之前，很多人都不相信會有比DVB-S2標准先進整整壹代的技術出現。
下壹代衛星通信技術
最近出現了壹項新技術——NS3，世界各地的壹流操作人員已經對這項新技術進行了49次獨立試驗。盡管壹開始開發人員保守地說這項新技術會帶來20%的性能提升，但由世界各地不同衛星進行的測試卻表明，相對于DVB-S2 標准，這項技術能使衛星通信性能提高28%到78%，數據傳輸速度高達358 Mbps。通過改善頻譜效率，可以使同等大小的通道傳輸更多數據，使衛星通信性能得以大幅提高。
使用這項技術後，與使用DVB-S2標准相比，傳輸相同的數據量會降低28%的成本，會使帶寬嚴重不足的地區（如西歐和亞洲部分地區）的可用帶寬增加28%或更多，能夠在天線尺寸減少35%的情況下達到相同的數據吞吐量。 盡管單獨來看這些數字不算巨大，但考慮到租用衛星轉發器的成本在逐步上升，因此采用新技術後會節省大量資金。
NS3技術能夠利用壹組載波實現全脈沖轉發，因此可以大大降低帶寬72 MHz的寬帶轉發器的使用成本。以往的地面設備通過壹組載波無法支持帶寬超過36MHz的轉發器，必須要使用兩組載波。隨著第3代衛星通信技術的出現，利用壹組載波就可以支持全寬帶轉發器了，這就意味著人們可以充分利用轉發器，發揮它的全部潛力。
這樣壹來，在很多轉發器上進行的測試顯示能夠提高50%到78%的性能就壹點也不奇怪了。采用新技術後，壹個帶寬爲72MHz的轉發器的數據傳輸速度達到了創紀錄的358Mbps，這要比目前性能最好的調制解調器能夠達到的最高數據傳輸速度（168Mbps）快得多。
爲說明節省成本的情況，讓我們來看看租用衛星轉發器空間段的平均成本。租用壹個轉發器的成本是每月每MHz 3-7千美元，也就是壹年3.6-8.4萬美元。我們假定采用新的NS3標准後租用壹個帶寬36 MHz的轉發器的成本降低28%，這就相當于每年的租賃費用減少36-84萬美元。與使用帶寬72 MHz的轉發器做壹比較，使用新標准後，保守的說會節省62%的帶寬，那麽每年節省的租賃費用高達160-370萬美元。
而且，使用這種新的衛星通信技術不僅會給使用無人機帶來好處，而且還會給地面作戰帶來好處。由于可用頻譜有限、地形複雜或天候不良等原因，衛星信號在實施地面作戰的地域上往往很弱。利用新的衛星信號調制技術的另外壹種優勢是能夠擴大衛星信號覆蓋範圍，或者在信號接收質量低達2.5db的情況下保持相同的數據吞吐量，或者在鏈路預算、衰落余裕和功率相同的情況下將性能提高28%以上。
地面部隊和無人機遇到的另外壹個問題是用來傳輸衛星信號的天線的重量和尺寸。對地面部隊來說，天線尺寸能夠縮小35%意味著單兵背包裏面的天線尺寸和重量也會相應減少。對無人機來說，天線尺寸的縮小能夠大大有利于改善飛機的氣動特性，減少空氣阻力和燃料消耗，提高航程和留空時間。最爲重要的是，天線尺寸縮小後就使縮小飛機尺寸成爲了可能（天線的最小尺寸往往會制約飛機的尺寸），飛機尺寸縮小能夠使其更不容易被探測到。
地球觀測衛星在距離地面400千米的高度每90分鍾繞地球壹圈，因此其經過地面站上空的時間只有短短幾分鍾。采用NS3技術後，其數據下行傳輸速度會提高37%到50%。在地球觀測衛星上也存在成本和可用帶寬問題，衛星的性能問題也非常重要。地球同步通信衛星運轉在高度爲35786千米左右的軌道，與地球自轉保持同步。這些衛星需要傳輸的視頻（高清電視頻道和3D電視頻道日益增多）和數據越來越多。
從本土安全的角度來看，在災害救援期間，衛星通信可靠性的重要意義不能被低估。在2012年3月日本地震和海嘯期間，有報道說有超過1萬5千家企業和150萬家庭長時間無法與外界聯系。連接日本和美國的4條常用海底電纜和4條備用海底電纜全部損壞，無法使用。我們不能低估日本以第3代衛星通信技術爲基礎建立備用網絡帶來的巨大經濟效益和強制性需求。
隨著美國國防預算削減隱約可見以及政府設法應對在全球範圍內部署更多數字化武器帶來的挑戰，新的技術創新已經使壹種過去認爲不可能的技術標准改進得以實現。這種技術突破使我們有理由對解決衛星通信帶寬不足問題從而在太空爲那些保護地球的新式數字化武器提供足夠空間感到樂觀。
