寬帶衛(wèi)星通信同樣需要星座

寬帶衛(wèi)星通信同樣需要星座

作者 | Rachel Villain（Euroconsult）

翻譯 | 沈永言（中國衛(wèi)通）

衛(wèi)星通信星座已登堂入室

非GEO（即LEO和MEO）長期被尋求GEO衛(wèi)星更寬覆蓋、更長壽命、更簡單地面網(wǎng)絡的商業(yè)通信運營所忽視。直到上個世紀九十年代Iridium、Globalstar、Orbcomm，以及最近O3b的出現(xiàn)，這些軌道主要被政府衛(wèi)星，尤其是軍事和科學衛(wèi)星所使用。

O3b首個寬帶通信星座發(fā)射后，已有四個衛(wèi)星通信星座、總共125顆衛(wèi)星在軌運行。與此相對應的是，在軌運行的商業(yè)通信服務GEO衛(wèi)星數(shù)達300顆。投資到這四個星座制造和發(fā)射上的資金總共達70億美元，其中大量資本分布于Orbcomm (少于3億美元)和Iridium Next (大約30億美元)。這反映出不同的商業(yè)模式要求不同的系統(tǒng)能力。

表1 四個運營中的衛(wèi)星通信星座

截止到2017年初，已經(jīng)有19個星座向美國FCC提出了頻率申請。其中，OneWeb是第一家，其衛(wèi)星數(shù)差不多為1000顆。這些星座項目軌道位置有LEO，也有MEO，希望使用的頻率涉及C、Ku、Ka和V等頻段。至少有兩家（即SpaceX和Boeing）設計了大型星座，在軌衛(wèi)星多達數(shù)千顆。根據(jù)用于資本開支的17億美元股權融資規(guī)模，OneWeb無疑是最先進的，其總投資規(guī)模達30億美元。2015年，SpaceX估計其工作于Ka頻段的4425顆衛(wèi)星的資本投入將達150億美元。Boeing尚未透露工作于V頻段多達3000顆衛(wèi)星星座的投資規(guī)模。

這些星座的衛(wèi)星數(shù)量，以及它們帶給市場的帶寬容量都十分龐大。當2020年OneWeb運作之時，它能提供Tbps級別的帶寬容量，這將與同期的所有商業(yè)GEO衛(wèi)星帶寬容量旗鼓相當。

然而，未來十年，Euroconsult估計GEO衛(wèi)星仍在太空產(chǎn)業(yè)中保持最大市場份額。實際上，我們預計，下個十年，170顆GEO衛(wèi)星的制造和發(fā)射將為太空產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造450億美元的市場。假如O3b擴展2-3顆新衛(wèi)星，非GEO衛(wèi)星通信市場規(guī)模將在80-200億美元之間，這取決于星座的架構。

衛(wèi)星通信星座市場彈性有待證明

巨型星座對太空產(chǎn)業(yè)范式的改變對衛(wèi)星設計、測試和生產(chǎn)都產(chǎn)生了革命性的影響。由于最終用戶擁有成本變得更低，它們將如何刺激寬帶衛(wèi)星的需求仍要拭目以待。星座無疑是衛(wèi)星通信游戲規(guī)則的改變者，其低時延、低成本、大容量的價值主張清晰可見。

由于地球上各地通信基礎設施間競爭的強化（一方面，衛(wèi)星之間有競爭；另一方面，衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡之間也有），空間產(chǎn)業(yè)中，衛(wèi)星通信領域的市場不確定性最大：

? GEO衛(wèi)星：兩件事情一如既往，即發(fā)射新衛(wèi)星的巨大資本費用和針對新標準的市場慣性（如Ka或S頻段終端，Q/V頻段），新技術（如靈活性載荷，光學星間鏈路）；

?  LEO/MEO星座：這些項目之所以得到資助，不僅因為創(chuàng)造新市場的承諾，還有事實上它們是對GEO衛(wèi)星的補充（如SES與O3b、Intelsat與OneWeb之間的商業(yè)和資本關系）。

GEO和非GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有互補性

相對于GEO衛(wèi)星系統(tǒng)，LEO系統(tǒng)，以及較少程度上的MEO系統(tǒng)，具有復雜的技術特性（如海洋上方的容量損失、復雜的終端），這給它們帶來了技術設計上的挑戰(zhàn)，維護成本的增加，以及獲利門檻的提高。因為，當帶寬生命周期打折時，相對于GEO系統(tǒng)的資本費用效率就變得更低?？紤]到高額的前期投資成本，以及只有在整個星座發(fā)射完畢之后才能盡快回收投資的需求，這類系統(tǒng)商業(yè)計劃中服務部署和定價問題都會變得非常敏感。

LEO星座的商業(yè)成功取決于很多本地衛(wèi)星通信服務提供商的能力，它們需要以合適的終端成本，在不同的地域，開發(fā)多個垂直市場。本地服務提供商的“轉(zhuǎn)售”能力取決于它自己的ROI（投資回報）預期，它們一直在考慮需要分期償還的地面段上的特定投資（如許多關口站、復合用戶天線、平板電操控天線的開發(fā)成本）。

在根據(jù)地域需求按比例投資方面，GEO衛(wèi)星更具靈活性，假如它做到1）商業(yè)運營商擴大能力時有合適的頻譜，2）地面設備的高頻譜效率成本可行。過去十年，由于高通量和更加靈活性載荷的出現(xiàn)，GEO通信衛(wèi)星生產(chǎn)率的提高非常驚人。具有多點波束和高頻率重用率的高通量衛(wèi)星是西方衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的一個主要創(chuàng)新。如今，它得到商業(yè)運營商們的支持。實際上，目前可以商業(yè)應用的GEO通信衛(wèi)星的1.3 Tbp總?cè)萘?，有三分之二來自于HTS系統(tǒng)。

圖1 對不同軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的支持與反對情況

雙贏策略驅(qū)動衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)資本運動

考慮到衛(wèi)星架構互補性的好處，近期，兩個世界上最大的商業(yè)衛(wèi)星運營商開始加快對非GEO系統(tǒng)的戰(zhàn)略性部署：

?  2016年年中期，基于7.3億美元的投資（不包括債務），SES全資控股了O3b。對于SES來講，O3b相對于GEO的高吞吐量和低時延使得它可以向用戶提供更好的服務（主要是海事和軍事）；

?  2015年，在第一輪5億美元的股權融資中，Intelsat投入了2500萬美元。兩家系統(tǒng)的互操作能力將允許用戶無縫切換。Intelsat將可以接入極地地區(qū)，而在赤道上空，OneWeb將關閉信號，因為GEO頻譜在那里具有優(yōu)先權。

在Softbank決定兩家公司合并之上，Intelsat和OneWeb之間的協(xié)同操作就有了堅實的基礎。兩家公司的合并以及Softbank對新公司的17億美元的投資仍需要得到大部分Intelsat債券持有人的批準。

與SES、Intelsat一樣，其它五家GEO運營商主要從事批發(fā)和零售寬帶衛(wèi)星業(yè)務。它們要么承諾投資于非GEO，要么在短期內(nèi)打算獨自行動。其中，包括星座申請（Ka和V頻段）、與星座投資者合作、新技術開發(fā)（如基于LEO衛(wèi)星的Inmarsat BGAN終端）。

圖2 不同衛(wèi)星運營商的合作關系