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近幾年，以美國(guó)“一網(wǎng)”（OneWeb）為代表的新型企業(yè)計(jì)劃打造低軌衛(wèi)星星座，引發(fā)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展熱潮。本文梳理了“一網(wǎng)”（OneWeb）公司基本情況，研究了“一網(wǎng)”（OneWeb）星座布局、工作方式及其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，最后，對(duì)以“一網(wǎng)”星座為代表的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)面臨的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)進(jìn)行了探究。

 1 “一網(wǎng)”星座計(jì)劃概況

“一網(wǎng)”（OneWeb）公司基本情況

2017年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）投票批準(zhǔn)“一網(wǎng)”（OneWeb）星座進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)。“一網(wǎng)”公司建立旨在為偏遠(yuǎn)地區(qū)或互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落后地區(qū)提供價(jià)格適宜的網(wǎng)絡(luò)連接。由于受疫情影響，“一網(wǎng)”公司于2020年3月提出了破產(chǎn)保護(hù)申請(qǐng)。隨后，英國(guó)政府和印度巴帝全球公司(Bharti Global)最終與英國(guó)“一網(wǎng)”公司達(dá)成收購協(xié)議。外加其他投資者的注資，“一網(wǎng)”星座得到了強(qiáng)大的資金支持。

“一網(wǎng)”星座系統(tǒng)建設(shè)

“一網(wǎng)”星座采用開放式架構(gòu)，可在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上通過增加新衛(wèi)星提升星座整體容量。“一網(wǎng)”星座建設(shè)分3個(gè)階段實(shí)施：

第一階段發(fā)射648顆Ku/Ka頻段衛(wèi)星，分布在高度1200km、傾角87.9°的18個(gè)軌道面，每個(gè)軌道面部署約40顆衛(wèi)星，相鄰軌道面間隔9°,星座容量達(dá)7 Tbit/s,可為用戶提供峰值速率為500 Mbit/s的寬帶服務(wù)，地-星地延遲約為50ms;

第二階段增加720顆V頻段衛(wèi)星，組成的與初期星座的軌道高度相同的“亞星座”，星座容量達(dá)到120 Tbit/s;

第三階段增加1280顆V頻段衛(wèi)星，運(yùn)行在更高的中地球軌道，星座容量達(dá)到1000 Tbit/s。整個(gè)星座可根據(jù)覆蓋區(qū)域內(nèi)的服務(wù)需求和數(shù)據(jù)流量情況，在低地軌道和中地球軌道星座之間進(jìn)行“動(dòng)態(tài)地分配流量”。

“一網(wǎng)”星座未來建設(shè)規(guī)劃重要節(jié)點(diǎn)如下：

到2022年底前，部署648顆衛(wèi)星，完成初期星座部署工作；

2026年8月之前至少需要部署一半數(shù)量的衛(wèi)星；

在2029年之前完成整個(gè)“一網(wǎng)”星座部署。

 2  工作方式及衛(wèi)星特點(diǎn)

“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座在全球布設(shè)共44個(gè)關(guān)口站使衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)，星座采用Ku波段進(jìn)行用戶通信，Ka波段進(jìn)行關(guān)口站通信。

“一網(wǎng)”衛(wèi)星在非赤道上空運(yùn)行時(shí)，單顆衛(wèi)星可產(chǎn)生16個(gè)Ku頻段波束，實(shí)現(xiàn)多重覆蓋，保證每個(gè)用戶至少能在一個(gè)衛(wèi)星的視線(Line of Sight)內(nèi)。每個(gè)LEO衛(wèi)星覆蓋范圍1080km×1080km，交換帶寬為7.5Gbps，建成后的衛(wèi)星星座能夠覆蓋全球，甚至包括高緯度的北冰洋地區(qū)。

“一網(wǎng)”衛(wèi)星由空中客車防務(wù)及航天公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，由一網(wǎng)衛(wèi)星公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)。單個(gè)衛(wèi)星重約147.5kg，星上載荷包括兩個(gè)TT&C(遙測(cè))天線、兩個(gè)Ku波段天線和兩個(gè)Ka波段天線，采用“太陽能板+鋰離子電池”供儲(chǔ)能系統(tǒng)，推進(jìn)系統(tǒng)為氙氣電推進(jìn)，在軌工作壽命約為5年。

 3  星座優(yōu)勢(shì)及與“星鏈”異同

星座優(yōu)勢(shì)

“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座星座完全部署后，將是覆蓋范圍最廣，衛(wèi)星覆蓋密度最高的低軌商業(yè)通信衛(wèi)星系統(tǒng)。

為保證經(jīng)濟(jì)性，“一網(wǎng)”衛(wèi)星公司實(shí)現(xiàn)了一體化的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、總裝與測(cè)試流程，生產(chǎn)中大量采用協(xié)作機(jī)器人、自導(dǎo)引運(yùn)輸車等自動(dòng)化措施，實(shí)現(xiàn)整星批產(chǎn)。

為有效降低開發(fā)成本，提高衛(wèi)星效能及衛(wèi)星入軌成功率，“一網(wǎng)”公司還與美國(guó)高通公司、美國(guó)休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司、歐洲空中客車防務(wù)及航天公司等合作。

與“星鏈”異同

除“一網(wǎng)”星座外，美國(guó)“星鏈”星座也提出較早、發(fā)展較快，兩者具備以下異同：

均已經(jīng)進(jìn)入星座初步建設(shè)階段

截至2022年5月18日，“星鏈”發(fā)射總數(shù)達(dá)到了2653顆，其網(wǎng)絡(luò)目前已覆蓋25個(gè)國(guó)家和地區(qū)，為全球14.5萬用戶提供服務(wù)。“一網(wǎng)”星座于2019年2月發(fā)射首批6顆試驗(yàn)衛(wèi)星，目前在軌衛(wèi)星數(shù)量已達(dá)428顆。

采用不同的系統(tǒng)架構(gòu)

“星鏈”星座采用“天星天網(wǎng)”架構(gòu)，將衛(wèi)星作為網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點(diǎn)，通過星間鏈路建立高速寬帶通信網(wǎng)絡(luò)，用戶可直接接入衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，不需經(jīng)過地面系統(tǒng)。“一網(wǎng)”星座采用“天星地網(wǎng)”架構(gòu)，將衛(wèi)星作為連通用戶終端和網(wǎng)關(guān)站的通道，衛(wèi)星間沒有星間鏈路，從網(wǎng)關(guān)站接入地面通信網(wǎng)絡(luò)，通過全球分布的地面站實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的全球服務(wù)能力。

星座建設(shè)與運(yùn)營(yíng)模式不同

“星鏈”星座的衛(wèi)星研制與生產(chǎn)、衛(wèi)星發(fā)射、星座運(yùn)營(yíng)等均由SpaceX公司一力承當(dāng)。由于SpaceX公司擁有自己的火箭及可重復(fù)使用發(fā)射技術(shù)，因此將降低“星鏈”星座的發(fā)射成本。

“一網(wǎng)”星座卻實(shí)現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈條要素的垂直整合，在衛(wèi)星制造、發(fā)射、運(yùn)行和營(yíng)銷等各個(gè)環(huán)節(jié)強(qiáng)力聯(lián)合了一網(wǎng)公司、軟銀集團(tuán)、空客防務(wù)與航天公司、休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司等龍頭企業(yè)，形成利益集團(tuán)。

 4  衛(wèi)星互聯(lián)其面臨的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)

“一網(wǎng)”衛(wèi)星為代表的地軌衛(wèi)星星座，具有傳輸時(shí)延小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活、應(yīng)用場(chǎng)景豐富、整體制造成本低等優(yōu)勢(shì)，非常適合衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)至少具有三方面的優(yōu)勢(shì)，即場(chǎng)景應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)和穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)。但其未來發(fā)展也面臨著一定程度的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)：一方面衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)傳輸速率和時(shí)延難以滿足多場(chǎng)景需求；另一方面衛(wèi)星壽命較短，需要對(duì)衛(wèi)星發(fā)射和后續(xù)運(yùn)維工作做好長(zhǎng)期規(guī)劃和準(zhǔn)備。