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作者：李博、劉忠義 來源：“太空網(wǎng)”（ID：taikongmedia）微信公眾號(hào) “一網(wǎng)”星座目前共規(guī)劃有三代，第一代衛(wèi)星星座計(jì)劃于2018 年啟動(dòng)部署，將共計(jì)發(fā)射882 顆衛(wèi)星，分布在18 個(gè)圓軌道面上，每個(gè)軌道面49 顆衛(wèi)星，軌道高度約為1200km，傾角87.9°，相鄰軌道面間隔約10.15°；第二代星座計(jì)劃于2021 年啟動(dòng)，將能直接向使用輕便小型天線的農(nóng)村家庭提供高達(dá)2.5Gbit/s的超高速寬帶服務(wù)；第三代星座計(jì)劃于2023 年啟動(dòng)，目標(biāo)是到2025 年將能夠?yàn)槿虺^10 億用戶提供寬帶服務(wù)。 根據(jù)目前掌握的情況來看，一網(wǎng)公司（OneWeb）的第一代星座將具有7Tbit/s 的容量，第二代將達(dá)到120Tbit/s，第三代星座容量將達(dá)到1000Tbit/s。 空間段方面，一網(wǎng)公司一方面致力于將單星研制成本壓至60 萬美元，盡可能采用成熟技術(shù)和簡(jiǎn)單的通信體制，以推動(dòng)批量化生產(chǎn)。整個(gè)系統(tǒng)將采用透明轉(zhuǎn)發(fā)工作方式，星上無需實(shí)現(xiàn)路由、交換等復(fù)雜處理功能，同時(shí)不設(shè)星間鏈路，減少載荷設(shè)備的質(zhì)量、空間與功率等資源消耗，降低技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度。在這種理念影響下，衛(wèi)星設(shè)計(jì)質(zhì)量?jī)H125kg，不及“下一代銥星”（IridiumNEXT）的1/6。 另一方面，星座旨在面向終端用戶提供高速寬帶通信服務(wù)，單星需具備多波束覆蓋能力，以支持頻率復(fù)用，使單星容量達(dá)到10Gbit/s 的目標(biāo)，其性能要求又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)百公斤量級(jí)小衛(wèi)星的能力水平。按此規(guī)劃研制的“一網(wǎng)”衛(wèi)星將成為性價(jià)比最高的低軌通信衛(wèi)星。 目前判斷，其創(chuàng)新的用戶天線設(shè)計(jì)，很可能也進(jìn)行了上述兩方面的考慮。從外形圖來看，“一網(wǎng)”衛(wèi)星天線主要由線型饋源組成，直接對(duì)地輻射產(chǎn)生波束覆蓋，既不采用如“另外三十億人”（O3b）衛(wèi)星的多反射面天線，避免了加裝支撐和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)所帶來的質(zhì)量和空間占用，也不采用如“銥”（Iridium）衛(wèi)星、“全球星”（Globalstar）等成熟低軌通信星座所使用的相控陣天線，以減少高昂的成本開支；另一方面，為了實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的大傳輸容量，下行必須設(shè)計(jì)多波束以實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用。因此，星上共配備了16 個(gè)這樣的線型饋源，形成16 個(gè)長(zhǎng)橢圓形狀波束，共覆蓋星下1080km×1080km 的范圍，支持頻率復(fù)用，單個(gè)波束下行傳輸速率可達(dá)750Mbit/s，上行速率可達(dá)375Mbit/s。 對(duì)于所有旨在提供全球服務(wù)的低軌通信星座而言，頻率資源具備獨(dú)占性和排他性，其爭(zhēng)奪結(jié)果直接影響項(xiàng)目成敗?！耙痪W(wǎng)”星座也不例外，其系統(tǒng)建設(shè)奉行頻率先行策略。首先，在全球維度，其在2014年通過收購(gòu)獲得了天橋公司（Skybridge）的部分Ku 頻段優(yōu)先權(quán)限，由于國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）對(duì)非靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)采取的“先占先得”原則，此舉建立了“一網(wǎng)”星座在與其他星座頻率競(jìng)爭(zhēng)中的優(yōu)勢(shì)地位；其次，在目前絕大多數(shù)星座計(jì)劃最為關(guān)注的美國(guó)市場(chǎng)方面，一網(wǎng)公司于2017 年6 月成為首個(gè)獲得美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）準(zhǔn)入許可的新興低軌運(yùn)營(yíng)商，雖然FCC 秉承避免壟斷、促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)的宗旨，對(duì)星座系統(tǒng)采取“共享共用、相互協(xié)調(diào)”規(guī)定，但一網(wǎng)公司率先打開美國(guó)市場(chǎng)，對(duì)其提早開拓營(yíng)銷渠道、布局推廣應(yīng)用大有益處。 另一方面，無論是ITU，還是FCC，在頻率使用方面上都要求低軌系統(tǒng)保證不干擾既有的地球靜止軌道（GEO）通信衛(wèi)星業(yè)務(wù)。這個(gè)方案一經(jīng)提出，就引發(fā)了多家GEO 通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商的強(qiáng)烈反對(duì)。為此，一網(wǎng)公司開發(fā)了一種“漸進(jìn)傾斜”的干擾規(guī)避技術(shù)，并申請(qǐng)了專利。其主要原理是在地面站上行波束可能對(duì)準(zhǔn)GEO 衛(wèi)星產(chǎn)生干擾時(shí)，自動(dòng)選擇其他方向上的衛(wèi)星進(jìn)行上行通信，通過調(diào)整上行波束的方向和信號(hào)電平，從而消除對(duì)GEO衛(wèi)星的干擾，這一措施最終獲得了FCC 的認(rèn)可。 由于“一網(wǎng)”衛(wèi)星不配備星間鏈路，所以根據(jù)業(yè)務(wù)需求合理部署全球關(guān)口站是系統(tǒng)提供連續(xù)服務(wù)的關(guān)鍵。根據(jù)目前公布的計(jì)劃，“一網(wǎng)”第一代星座將在全球配建部署55 ～ 75 個(gè)衛(wèi)星關(guān)口站，每個(gè)關(guān)口站配置10 副以上的天線，每副天線的口徑超過3.4m。 關(guān)口站將由美國(guó)休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司研制，借助其在地面段的成熟經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡(luò)的高效互聯(lián)。但值得一提的是，由于大洋區(qū)域的關(guān)口站部署困難，即使從目前“一網(wǎng)”系統(tǒng)的規(guī)劃布局來看，其在該區(qū)域分布也極為稀疏，如何實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋、避免過頂衛(wèi)星閑置，是其必須考慮和解決的技術(shù)問題。 終端方面， “一網(wǎng)”系統(tǒng)將用戶終端芯片視為整個(gè)系統(tǒng)中最難實(shí)現(xiàn)的部分，目前的主要策略是與芯片巨頭高通公司（Qualcomm）一起開發(fā)專用的14nm 低成本芯片，降低功耗的同時(shí)，保持高速數(shù)據(jù)傳輸和波束快速準(zhǔn)確切換的能力，實(shí)現(xiàn)用戶終端性能、功耗、體積、質(zhì)量及可靠性的優(yōu)化和提升。其用戶段根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域和場(chǎng)景的不同，提供固定、艦載、車載和機(jī)載等多種類型終端，終端天線尺寸為0.45 ～ 1m，既有機(jī)械式雙拋物面天線，也有相控陣天線。用戶通過“一網(wǎng)”系統(tǒng)終端連接的熱點(diǎn)接入互聯(lián)網(wǎng)。 此外， 一網(wǎng)公司還與國(guó)際通信衛(wèi)星公司（INTELSAT）達(dá)成協(xié)議，未來將研制支持LEO 和GEO 星座的雙模式通信終端。 在市場(chǎng)布局上，一網(wǎng)公司跳出國(guó)外傳統(tǒng)低軌通信星座（如“銥”衛(wèi)星、“全球星”等僅提供低速移動(dòng)通信服務(wù)（以話音、短報(bào)文等為主）的范疇，強(qiáng)調(diào)提供企業(yè)和家用寬帶接入服務(wù)，并以此為基礎(chǔ)向上述傳統(tǒng)低軌星座運(yùn)營(yíng)商未曾涉足的蜂窩回程傳輸、航空寬帶、海事寬帶等增長(zhǎng)迅速的新領(lǐng)域拓展，致力于提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)服務(wù)。 具體來看，一網(wǎng)公司在各業(yè)務(wù)方向存在獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。 （1）衛(wèi)星寬帶服務(wù)。衛(wèi)星寬帶接入是未來增長(zhǎng)最快的衛(wèi)星通信市場(chǎng)領(lǐng)域，也是一網(wǎng)公司一直以來所強(qiáng)調(diào)的業(yè)務(wù)發(fā)展重點(diǎn)。預(yù)計(jì)2015 － 2025 年，全球衛(wèi)星寬帶用戶數(shù)量和總收入都將增長(zhǎng)300% 以上。目前普遍的GEO 衛(wèi)星包月寬帶接入價(jià)格為40 ～ 100 美元，而據(jù)美國(guó)北方天空研究所預(yù)測(cè)，低成本的“一網(wǎng)”系統(tǒng)可將上述資費(fèi)降低至20 美元/ 月，在該領(lǐng)域極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 （2）蜂窩回程傳輸。歐洲咨詢公司預(yù)測(cè)，2015 －2025 年，蜂窩回程傳輸市場(chǎng)整體收入將增長(zhǎng)160%。在此市場(chǎng)領(lǐng)域，非GEO 衛(wèi)星系統(tǒng)因?yàn)榈脱訒r(shí)性能而具備較大的優(yōu)勢(shì)，O3b 系統(tǒng)的運(yùn)行成功已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。而對(duì)一網(wǎng)公司來說，其目前的最大股東軟銀公司在全球投資了多家移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商，旗下更全資掌握美國(guó)四大運(yùn)營(yíng)商之一的美國(guó)電話電報(bào)公司（AT&T）。因此，在該領(lǐng)域拓展業(yè)務(wù)，不僅具備先天的資源優(yōu)勢(shì)，而且其相對(duì)更低的數(shù)據(jù)延時(shí)也將更貼合下一代移動(dòng)通信的基本需求。 （3）海事和航空服務(wù)。這兩大市場(chǎng)整體特點(diǎn)是用戶數(shù)量不多，高價(jià)值用戶比例卻很高。值得一提的是，由于航空線路、航海線路有相當(dāng)一部分是在高緯度地區(qū)（主要是北極圈附近），傳統(tǒng)GEO 衛(wèi)星無法覆蓋到，具備全球覆蓋能力的“一網(wǎng)”系統(tǒng)將此方向作為切入點(diǎn)。2016 年底，全球最大的機(jī)載聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商美國(guó)戈高公司（Gogo）就與兩家公司達(dá)成協(xié)議，將利用高低軌的容量提供其2Ku 解決方案。 （4）政府和軍用通信。受美國(guó)及其盟國(guó)近年來商業(yè)采購(gòu)規(guī)模不斷攀升的影響，市場(chǎng)整體增速迅猛。對(duì)一網(wǎng)公司來說，其低延時(shí)、大容量的通信特點(diǎn)與軍事戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)、福利保障等需求相契合，而高緯度地區(qū)常態(tài)化連續(xù)覆蓋能力，則可有效補(bǔ)充美軍“寬帶全球衛(wèi)星通信”（WGS）系統(tǒng)在該領(lǐng)域的容量差距。此外，受國(guó)家政策約束，美國(guó)軍方商業(yè)衛(wèi)星通信采購(gòu)一般為最多1 年期的短時(shí)性租約，這類合同相比長(zhǎng)期的容量租用協(xié)議價(jià)格更高，因而收入也相對(duì)可觀。根據(jù)一網(wǎng)公司在2016 年全球軍事衛(wèi)星通信大會(huì)上所做報(bào)告來看，開拓政府市場(chǎng)也是其既定策略。 （5）新興通信服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器對(duì)機(jī)器通信領(lǐng)域是整個(gè)通信行業(yè)的發(fā)展大趨勢(shì)，已得到衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商廣泛關(guān)注。隨著軟銀公司成為一網(wǎng)公司的大股東，一網(wǎng)公司在該領(lǐng)域的拓展具備先天優(yōu)勢(shì)——軟銀旗下的英國(guó)ARM 公司是全球最大的物聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)處理器制造商。但考慮到“一網(wǎng)”系統(tǒng)所采用的頻段與目前物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃使用頻率差別較大，因此預(yù)計(jì)其將不會(huì)主攻資產(chǎn)追蹤等低速數(shù)據(jù)市場(chǎng)，而為地面遠(yuǎn)程IoT 基站提供互聯(lián)服務(wù)、拓展地理覆蓋范圍是可選的方向。 在業(yè)務(wù)模式上，一網(wǎng)公司沿襲了另外三十億人網(wǎng)絡(luò)公司（O3b Network）的經(jīng)驗(yàn)和理念，把地面互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商（MNO）作為合作伙伴而非競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，通過低軌星座和關(guān)口站網(wǎng)絡(luò)，為后兩者提供光纖品質(zhì)（時(shí)延低于20ms）的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。典型的業(yè)務(wù)提供方式有兩種：一是通過家庭安裝的“一網(wǎng)”系統(tǒng)天線及兼容3G、4G、Wi-Fi 等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)制式終端，提供網(wǎng)絡(luò)的直接接入服務(wù)[ 與衛(wèi)訊公司（ViaSat）寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)類似]；二是通過塔式安裝的“一網(wǎng)”系統(tǒng)天線，配合相應(yīng)的基站設(shè)備，低成本拓展運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)范圍（與國(guó)際通信衛(wèi)星公司等傳統(tǒng)固定通信衛(wèi)星提供的蜂窩網(wǎng)回程傳輸服務(wù)類似）。 就現(xiàn)階段的定位來看，一網(wǎng)公司在2017 年6 月向國(guó)際電信聯(lián)盟宣講時(shí)，稱自己是面向電信運(yùn)營(yíng)商的衛(wèi)星容量批發(fā)商和衛(wèi)星終端提供商，其并不參與地面互聯(lián)網(wǎng)的接入運(yùn)營(yíng)服務(wù)。因此，凡是涉及目標(biāo)服務(wù)地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)相關(guān)的牌照申請(qǐng)等政府流程性事務(wù)，均由本地運(yùn)營(yíng)商來負(fù)責(zé)。一網(wǎng)公司雖然也提供家庭用戶的接入終端，但只賣給本地運(yùn)營(yíng)商，再由運(yùn)營(yíng)商將終端和網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)捆綁后，向個(gè)人消費(fèi)者售出，同時(shí)終端的安裝服務(wù)也由運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)。 總的來說，這種業(yè)務(wù)模式的明智之處在于，確保一網(wǎng)公司當(dāng)下的業(yè)務(wù)布局更加收斂，可以集中精力作衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)，把地面網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商而非個(gè)人消費(fèi)者作為自己的用戶，只為在偏遠(yuǎn)區(qū)域有拓展自己網(wǎng)絡(luò)需求的本地運(yùn)營(yíng)商和該區(qū)域有接入需求的消費(fèi)者之間“牽線搭橋”。因此，在業(yè)務(wù)初期就可以利用國(guó)際通信衛(wèi)星公司、休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司等戰(zhàn)略合作伙伴的分銷渠道，快速打開相對(duì)成熟的衛(wèi)星寬帶接入和蜂窩回程服務(wù)市場(chǎng)，省去了面向個(gè)人消費(fèi)者建立營(yíng)銷體系的大規(guī)模前期投入。與此同時(shí)，一網(wǎng)公司也積極拓展航空、海事等需求旺盛和有待挖掘的市場(chǎng)領(lǐng)域，待地面用戶終端設(shè)備的生產(chǎn)規(guī)模、營(yíng)業(yè)額、現(xiàn)金流、成本控制等各方面達(dá)到一定程度后，還將考慮更大規(guī)模、更深度的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入業(yè)務(wù)。
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