寬帶衛(wèi)星通信市場回顧

WhitneyQ. Lohmeyer、Phillip Post、KatieFleming、Celvi Lisy、ArgyrisKriezis和Abby Omer，OlinCollege of Engineering

自2012年以來，寬帶衛(wèi)星行業(yè)以前所未有的速度發(fā)展著。本文討論了過去十年的主要?dú)v史里程碑、系統(tǒng)發(fā)展和挑戰(zhàn)，主要側(cè)重于非地球同步軌道（NGSO）的低地球軌道（LEO）衛(wèi)星，同時(shí)也提到了地球同步軌道（GSO或GEO）衛(wèi)星的發(fā)展。

Olin Satellite + Spectrum Technology & Policy（OSSTP）小組的研究人員在22年4月進(jìn)行的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，超過20個(gè)實(shí)體已經(jīng)向美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）提交了美國市場準(zhǔn)入申請(qǐng)，總共將有7萬顆固定衛(wèi)星服務(wù)（FSS）衛(wèi)星在Ku、Ka和/或V波段運(yùn)行。1在這些系統(tǒng)中，有幾個(gè)實(shí)體（Starlink、OneWeb、Kepler）已經(jīng)開始部署衛(wèi)星，如圖1所示，截至22年12月1日，OneWeb和Starlink在軌的NGSOFSS衛(wèi)星總數(shù)超過4000顆。

圖1美國NGSO FSS發(fā)射的次數(shù)。

使這些系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)的大部分監(jiān)管和技術(shù)框架是在1990年代末或21世紀(jì)初為Skybridge和Teledesic等系統(tǒng)建立的。雖然這些1990年代的網(wǎng)絡(luò)在商業(yè)上并不成功，但它們推動(dòng)了衛(wèi)星行業(yè)的發(fā)展。這些工作有助于在國際電信聯(lián)盟（ITU）建立GSO干擾緩解技術(shù)，并在FCC內(nèi)完善了處理輪回申報(bào)框架（processinground filing framework）。這些網(wǎng)絡(luò)也推動(dòng)了技術(shù)的進(jìn)步，如低成本的用戶終端天線，以及網(wǎng)關(guān)和遠(yuǎn)程端口架構(gòu)，這些都是當(dāng)今行業(yè)的關(guān)鍵性的墊腳石。

寬帶衛(wèi)星歷史：十年回顧

對(duì)OneWeb、Starlink、Lightspeed和Kuiper等最新一代NGSO系統(tǒng)的評(píng)估始于12年11月，如圖2所示，當(dāng)時(shí)GregWyler向ITU申請(qǐng)了Ku波段頻率。這些頻率在1990年代的許多世界無線電會(huì)議（WRC）上被研究過，并被留給NGSO系統(tǒng)。在同一時(shí)期，GSO高通量衛(wèi)星（HTS）網(wǎng)絡(luò)，如Viasat-1和中地球軌道（MEO）O3b，也是由Wyler創(chuàng)立，開始提供服務(wù)。O3b通常被描述為到那時(shí)為止最成功的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗峁└呷萘?，而且從未申?qǐng)破產(chǎn)。

如圖3所示，Wyler將他的NGSO項(xiàng)目帶到了谷歌，在短暫的時(shí)間內(nèi)，他與谷歌接入部門的一個(gè)團(tuán)隊(duì)合作。在離開谷歌并帶來NGSOFSS項(xiàng)目后，Wyler和ElonMusk在衛(wèi)星領(lǐng)域進(jìn)行了合作，但后來在15年分裂，誕生了今天的OneWeb和Starlink衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。

圖3 LEO衛(wèi)星的演變。 在WRC-15會(huì)議上，針對(duì)GSO系統(tǒng)的NGSO保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（被稱為等效功率通量密度（EPFD）限制）的研究正在V波段中發(fā)展，同時(shí)還有NGSO投入使用（BIU）要求、高空平臺(tái)（HAPS）頻率分配和5G系統(tǒng)的地面頻率分配。WRC-15定義的規(guī)則將為未來的NGSO革命建立框架。同年，Wyler向Telesat首席執(zhí)行官DanGoldberg通報(bào)了他的LEO寬帶星座計(jì)劃。盡管最初反對(duì)LEO星座，但Goldberg通過加拿大申請(qǐng)進(jìn)入COMMStellation，一個(gè)現(xiàn)有的ITU網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)他獲得頻譜后，Goldberg組建了最終成為Telesat的Lightspeed NGSO星座。

隨著衛(wèi)星行業(yè)的主流企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)和科技企業(yè)集團(tuán)開始申請(qǐng)NGSO星座，這掀起了一股熱潮。16年，SES通過收購O3b在這場競賽中找到了自己的立足點(diǎn)，而亞馬遜宣布他們計(jì)劃發(fā)射Kuiper LEO星座，如圖4。

圖4 15年后NGSO衛(wèi)星活動(dòng)。 17年，銥星公司在其通過SpaceX發(fā)射的NEXT系列衛(wèi)星上升級(jí)了他們的通信服務(wù)。盡管早期取得了一些成功，但LEO星座并非沒有風(fēng)險(xiǎn)。GregWyler的OneWeb是新格局中最大的參與者之一，由于資金的不確定性，在20年3月宣布破產(chǎn)，但8個(gè)月后OneWeb找到了新的資金，擺脫了破產(chǎn)，如圖5。

圖5衛(wèi)星行業(yè)的發(fā)展速度。

20年5月，F(xiàn)CC宣布了Ka波段的分配結(jié)果，有10名申請(qǐng)人申請(qǐng)進(jìn)入LEO星座。SpaceX也宣布在20年10月進(jìn)行公開測試，為大眾引入快速、低延遲的LEO互聯(lián)網(wǎng)。即使有其固有的風(fēng)險(xiǎn)，NGSO衛(wèi)星行業(yè)也在快速擴(kuò)張和發(fā)展。

21年，這一步伐繼續(xù)，加拿大向Telesat的Lightspeed星座投入11.5億美元。但22年給衛(wèi)星行業(yè)帶來了挑戰(zhàn)。COVID-19已經(jīng)造成了后勤方面的麻煩，俄烏戰(zhàn)爭使這些挑戰(zhàn)更加復(fù)雜。Telesat公司的反應(yīng)是將他們的LEO衛(wèi)星減少三分之一，OneWeb公司則經(jīng)歷了發(fā)射延遲。

編輯：黃飛

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