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衛星互聯網的概念和發展
發布時間:2020/10/26 10:09:09     點擊: ( 223 )

2.3 低軌衛星通信系統
      自20世紀90年代以來,歐美等發達國家相繼掀起了兩次低軌星座發展熱潮。上世紀九十年代初期,面向個人移動通信服務,低軌衛星迎來第一次發展熱潮,摩托羅拉、勞拉、阿爾卡特、波音等公司相繼提出二十多種低軌星座方案,陸續建成極具代表性的Iridium(銥星)、ORBCOMM、Globalstar等低軌衛星通信系統。
       但是,由于市場定位不準、建設成本高昂,投入運營的Iridium、ORBCOMM、Globalstar系統均于2000年前后破產,其他項目也都相繼宣布終止。近幾年,在互聯網應用、微小衛星制造和低成本發射等技術發展的驅動下,面向衛星互聯網接入服務,低軌星座研究迎來規模更大、更猛烈的第二次發展熱潮,典型的低軌星座有OneWeb、Starlink等。
2.3.1 傳統低軌衛星通信系統
       (1)銥(Iridium)衛星通信系統
        銥星系統是全球唯一的采用星間鏈路組網、全球無縫覆蓋的低軌星座系統。Iridium一代系統在1998年建成并開始商業運營,1999年宣告破產,后被“新銥星”公司收購。
        Iridium星座軌道高度780 km,由分布于6 個軌道面的66 顆衛星組成,用戶鏈路采用L頻段。Iridium二代通過對一代衛星的逐步升級,如L頻段配置48波束的收發相控陣天線、用戶鏈路增加Ka頻段、配置軟件定義可再生處理載荷等方式實現了更高業務速率、更大傳輸容量以及更多功能。從2017年1月開始至2019年1月11日銥星二代已完成全部組網發射,部署后傳輸速率可達1.5 Mbps,運輸式、便攜式終端速率分別可達30 Mbps、10 Mbps。二代系統還具備對地成像、航空監視、導航增強、氣象監視等功能。
(2)ORBCOMM系統
         ORBCOMM星座于1996年正式啟動面向全球的數據通信商業服務。星座系統由約40顆衛星及16個地面站組成,軌道高度740~975 km,共7個軌道面。星座內部無星間鏈路,用戶鏈路采用VHF頻段。相比于第一代系統,二代ORBCOMM衛星質量增加3倍,接入能力提升了6倍。當前擁有全球最大的天基AIS(船舶自動識別系統)網絡服務。
       (3)Globalstar系統
        Globalstar系統于1999年開始商業運營。系統采用玫瑰星座設計(高度1400 km),由48顆衛星組成,用戶鏈路為L、S波段,通過無星間鏈路、彎管透明轉發的設計,降低建設成本。Globalstar二代系統進一步提高了系統傳輸速率,增加了互聯網接入服務、ADS-B(廣播式自動相關監視)、AIS等新業務。
2.3.2 新興低軌衛星互聯網星座
       (1)OneWeb系統
         OneWeb衛星互聯網星座由原O3b創始人格雷格?惠勒(Greg Wyler)創建的OneWeb公司提出,計劃部署近三千顆低軌衛星,初期采用Ku頻段,后續向Ka、V頻段擴展。星座初期計劃發射720顆衛星,軌道高度1200 km,采用設計簡單的透明轉發方式,通過地面關口站直接面向用戶提供互聯網接入服務。OneWeb單星重量不超過150 千克,單星容量5 Gbps以上,可為配置0.36 m口徑天線的終端提供約50 Mbps的互聯網寬帶接入服務。同時,OneWeb公司現已獲得美國聯邦通信委員會授權,批準其在美國提供互聯網服務。2018年12月13日,據悉OneWeb初期星座規模將縮減至600顆,以降低實現全球覆蓋成本目前OneWeb進入部署階段,2019年2月27日,已發射首批6顆衛星。
      (2)Starlink衛星互聯網星座
        Starlink衛星互聯網星座由Space X公司提出。Space X計劃建設一個由近1.2萬顆衛星組成的衛星群,由分布在1150km高度的4425顆低軌星座和分布在340km左右的7518顆甚低軌星座構成。低軌星座選擇了Ku/Ka頻段,有利于更好地實現覆蓋;甚低軌星座使用V頻段,可以實現信號的增強和更有針對性的服務。Space X計劃讓這樣的網絡覆蓋地球任何地點。Space X預計該系統到2025年將有4000多萬用戶,營收達到300億美元。Space X在星座運營同時,更專注于衛星制造。因此,Space X需要更大融資量,預計需要融資100~150億美元。
     (3)LeoSat衛星互聯網星座
       LeoSat衛星互聯網星座由LeoSat公司提出,計劃構建由108顆衛星組成的衛星星座,提供全球高速數據傳輸服務。星座部署在1400公里的LEO軌道上,采用6個軌道面,每個軌道面上部署18顆衛星。LeoSat采用Ka頻段,為用戶波束提供1.6Gbps的帶寬。LeoSat星座將會使用星間鏈路,并采用光通信。與OneWeb和SpaceX不同,LeoSat公司主要為政府及企業提供數據傳輸服務,計劃為3000余家大型企業及機構用戶提供高速數據接入服務。
                                                                                                 ——(未完,待續)

                                                                                          馬上辦辦公室  2020年10月

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