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卫星通讯互联网:介绍与进度计划

 假老练雄 2022-09-03 发布于广东

1.卫星互联网:低轨道卫星组成空中基站实现互联

卫星互联网好比将地面的基站搬到了太空中,每一颗卫星就是一个移动的基站。

卫星互联网是指多次发射数百颗乃至上千颗小型卫星,组成卫星星座,以这些卫星作

为“空中基站”,从而达到与地面移动通信类似的效果,实现太空互联网。这是基于高

通量卫星(HTS)发展的新一代卫星通信网络,是为地面、海上和空中用户提供宽带互

联网接入等通信服务的新型网络。从系统架构组成来看,卫星互联网可以划分为空间

段、地面段和用户段三个部分。

资料:《全球卫星互联网应用服务及我国的发展策略》

卫星轨道可分为低中高轨,发展卫星互联网主要依靠低轨卫星。按照轨道高度划

分,卫星星座主要分为低轨、中轨、高轨三类;按照吞吐容量分为高通量卫星和常规

卫星。其中低轨卫星具有低时延、链路损耗小、发射灵活、覆盖范围广、应用场景丰

富、成本低等特点,最适合发展卫星互联网业务。

下图:不同轨道卫星组网优缺点

资料:《卫星互联网组网技术研究》

而单层星座系统由相同轨道高度卫星组成,多层星座系统由不同轨道高度卫星组成。

单层星座系统的空间段卫星部署于相同轨道高度,由一个或多个轨道面构成。每颗卫星一般配有星间链路,可与同轨面及异轨面的相邻卫星进行通信。同时,卫星可通过馈电链路和用户链路分别与地面关口站和用户站进行信息交互,从而构成了一个具有多种链路的复杂天地通信系统。多层星座系统的空间段由不同轨道高度的卫星组成,不同的系统可能会有不同的组合,如多层 LEOLEO/GEOGEO/MEO/LEO 混合星座等。

下列图:单层星座卫星互联网结构

下列图:多层星座卫星互联网结构

国内外卫星互联网发展情况

在卫星互联网方面国外已发展多年,其中以“星链”卫星系统规模最大。20 世纪 80年代至 2000 年前后,以摩托罗拉公司“铱星”计划为代表的多个卫星计划(全球星、轨道通信、泰利迪斯、天空之桥)提出,“铱星”计划通过发射 66 颗低轨卫星构建一个覆盖全球的卫星通信网,此阶段主要以语音、低速数据、短消息等业务为主,后因技术不成熟等原

因项目宣告终止。在 2000 年至2014 年,以新铱星、全球星、轨道通信系统公司的卫星互联网为主,在极端条件下向航空、航海等用户提供移动通信服务,作为地面通信手段的补充。2014 年至今,多家公司相继推出 OneWebStarlinkO3b 等星座计划。根据目前国外已公布的低轨通信方案中,卫星轨道高度主要集中在 1000-1500 千米间,频段主要集中在 KaKu V 频段。如 Space X 2015 年推出 Starlink 计划,计划发射约 1.2 万颗通信卫星其中,累计已发射超过 3000 颗星链卫星;O3b 星座系统是全球唯一个成功投入商业运营的中轨卫星计划。

各国主要卫星互联网星座部署计划:

Starlink 是全球最领先的互联网星座计划。Starlink 是由 SpaceX 提出低轨卫星互联

网星座,计划向距离地表 300-600km 的区域内发射 11926 颗卫星向全球提供互联网接入

服务。目前,Starlink系统建设方案分为两个阶段:第一阶段位于550km 4408 颗卫星

计划在2024 3 月建设整个系统的 50%2027 3 月全部建设完成;第二阶段位于

340km 7718 颗卫星计划在 2024 11 月建设完成 50%2027 11 月全部建设完成。为便于计算,若忽略 2019 年已发射的 120 颗卫星,从 2020 年初开始建设,则 Starlink 星座系统发射方案如下:

目前 Starlink 在轨卫星数量约 2800 颗,全球用户数量接近 50 万。Starlink提供的

基础套餐月费99 美元,上行速率50-250Mbps、下行速度10-20Mbps,延迟20-40ms,此

外用户还需要支付 499 美元的硬件成本。

Starlink 商业模式清晰,盈利预期强烈。参考艾瑞咨询报告,按猎鹰 9 号火箭单次

发射 60 颗卫星,单颗卫星发射成本约 61.5 万美元,单颗卫星造价约 50 万美元,卫星系

统总成本为132.97 亿美元;按照地面网络设备与卫星制造及发射占产业链的比重计算,

地面系统总成本为 109.34 亿美元;天基按 5 年折旧,地面设备按 10 年折旧,其他运维

成本 6.25亿美元/年,则 Starlink 每年的总成本为 43.77 亿美元。在每月套餐价格为49/99 元的情况下,未来只需 744 /368 万用户即可达到盈亏平衡。由此可见,Starlink实现盈利并非难事。

Starlink 商业模式简单测算

逻辑上要知道明白,这个卫星的东西是无国界的,谁先占领了的位置就是谁的,现在还是这种状态。

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