上至星座建设,下至业务布局,“一网”能为我们带来哪些启示?

百家号2018-05-15 20:43:32

摘要: “一网”星座目前共规划有三代,第一代卫星星座计划于2018 年启动部署,第二代星座计划于2021 年启动,第三代星座计划于2023 年启动。

  系统建设

  “一网”星座目前共规划有三代,第一代卫星星座计划于2018 年启动部署,将共计发射882 颗卫星,分布在18 个圆轨道面上,每个轨道面49 颗卫星,轨道高度约为1200km,倾角87.9°,相邻轨道面间隔约10.15°;第二代星座计划于2021 年启动,将能直接向使用轻便小型天线的农村家庭提供高达2.5Gbit/s的超高速宽带服务;第三代星座计划于2023 年启动,目标是到2025 年将能够为全球超过10 亿用户提供宽带服务。

  根据目前掌握的情况来看,一网公司(OneWeb)的第一代星座将具有7Tbit/s 的容量,第二代将达到120Tbit/s,第三代星座容量将达到1000Tbit/s。

上至星座建设,下至业务布局,“一网”能为我们带来哪些启示?

1. 卫星研制追求高性价比,催生创新天线构型设计

  空间段方面,一网公司一方面致力于将单星研制成本压至60 万美元,尽可能采用成熟技术和简单的通信体制,以推动批量化生产。整个系统将采用透明转发工作方式,星上无需实现路由、交换等复杂处理功能,同时不设星间链路,减少载荷设备的质量、空间与功率等资源消耗,降低技术实现难度。在这种理念影响下,卫星设计质量仅125kg,不及“下一代铱星”(IridiumNEXT)的1/6。

  另一方面,星座旨在面向终端用户提供高速宽带通信服务,单星需具备多波束覆盖能力,以支持频率复用,使单星容量达到10Gbit/s 的目标,其性能要求又远远超出传统百公斤量级小卫星的能力水平。按此规划研制的“一网”卫星将成为性价比最高的低轨通信卫星。

  目前判断,其创新的用户天线设计,很可能也进行了上述两方面的考虑。从外形图来看,“一网”卫星天线主要由线型馈源组成,直接对地辐射产生波束覆盖,既不采用如“另外三十亿人”(O3b)卫星的多反射面天线,避免了加装支撑和调节机构所带来的质量和空间占用,也不采用如“铱”(Iridium)卫星、“全球星”(Globalstar)等成熟低轨通信星座所使用的相控阵天线,以减少高昂的成本开支;另一方面,为了实现卫星的大传输容量,下行必须设计多波束以实现频率复用。因此,星上共配备了16 个这样的线型馈源,形成16 个长椭圆形状波束,共覆盖星下1080km×1080km 的范围,支持频率复用,单个波束下行传输速率可达750Mbit/s,上行速率可达375Mbit/s。

  2. 积极采取频率先行策略,开发复杂干扰规避机制

  对于所有旨在提供全球服务的低轨通信星座而言,频率资源具备独占性和排他性,其争夺结果直接影响项目成败。“一网”星座也不例外,其系统建设奉行频率先行策略。首先,在全球维度,其在2014年通过收购获得了天桥公司(Skybridge)的部分Ku 频段优先权限,由于国际电信联盟(ITU)对非静止轨道卫星系统采取的“先占先得”原则,此举建立了“一网”星座在与其他星座频率竞争中的优势地位;其次,在目前绝大多数星座计划最为关注的美国市场方面,一网公司于2017 年6 月成为首个获得美国联邦通信委员会(FCC)准入许可的新兴低轨运营商,虽然FCC 秉承避免垄断、促进竞争的宗旨,对星座系统采取“共享共用、相互协调”规定,但一网公司率先打开美国市场,对其提早开拓营销渠道、布局推广应用大有益处。

上至星座建设,下至业务布局,“一网”能为我们带来哪些启示?

  另一方面,无论是ITU,还是FCC,在频率使用方面上都要求低轨系统保证不干扰既有的地球静止轨道(GEO)通信卫星业务。这个方案一经提出,就引发了多家GEO 通信卫星运营商的强烈反对。为此,一网公司开发了一种“渐进倾斜”的干扰规避技术,并申请了专利。其主要原理是在地面站上行波束可能对准GEO 卫星产生干扰时,自动选择其他方向上的卫星进行上行通信,通过调整上行波束的方向和信号电平,从而消除对GEO卫星的干扰,这一措施最终获得了FCC 的认可。

  3. 全球布站以保连续服务,终端降本增效普及应用

  由于“一网”卫星不配备星间链路,所以根据业务需求合理部署全球关口站是系统提供连续服务的关键。根据目前公布的计划,“一网”第一代星座将在全球配建部署55 ~ 75 个卫星关口站,每个关口站配置10 副以上的天线,每副天线的口径超过3.4m。

  关口站将由美国休斯网络系统公司研制,借助其在地面段的成熟经验,实现卫星与地面网络的高效互联。但值得一提的是,由于大洋区域的关口站部署困难,即使从目前“一网”系统的规划布局来看,其在该区域分布也极为稀疏,如何实现连续覆盖、避免过顶卫星闲置,是其必须考虑和解决的技术问题。

  终端方面, “一网”系统将用户终端芯片视为整个系统中最难实现的部分,目前的主要策略是与芯片巨头高通公司(Qualcomm)一起开发专用的14nm 低成本芯片,降低功耗的同时,保持高速数据传输和波束快速准确切换的能力,实现用户终端性能、功耗、体积、质量及可靠性的优化和提升。其用户段根据应用领域和场景的不同,提供固定、舰载、车载和机载等多种类型终端,终端天线尺寸为0.45 ~ 1m,既有机械式双抛物面天线,也有相控阵天线。用户通过“一网”系统终端连接的热点接入互联网。

  此外, 一网公司还与国际通信卫星公司(INTELSAT)达成协议,未来将研制支持LEO 和GEO 星座的双模式通信终端。

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业务布局

  1. 立足宽带服务主市场,拓展高潜力业务方向

  在市场布局上,一网公司跳出国外传统低轨通信星座(如“铱”卫星、“全球星”等仅提供低速移动通信服务(以话音、短报文等为主)的范畴,强调提供企业和家用宽带接入服务,并以此为基础向上述传统低轨星座运营商未曾涉足的蜂窝回程传输、航空宽带、海事宽带等增长迅速的新领域拓展,致力于提供高质量的数据服务。

  具体来看,一网公司在各业务方向存在独有的优势。

  (1)卫星宽带服务。卫星宽带接入是未来增长最快的卫星通信市场领域,也是一网公司一直以来所强调的业务发展重点。预计2015 - 2025 年,全球卫星宽带用户数量和总收入都将增长300% 以上。目前普遍的GEO 卫星包月宽带接入价格为40 ~ 100 美元,而据美国北方天空研究所预测,低成本的“一网”系统可将上述资费降低至20 美元/ 月,在该领域极具市场竞争力。

  (2)蜂窝回程传输。欧洲咨询公司预测,2015 -2025 年,蜂窝回程传输市场整体收入将增长160%。在此市场领域,非GEO 卫星系统因为低延时性能而具备较大的优势,O3b 系统的运行成功已经证明了这一点。而对一网公司来说,其目前的最大股东软银公司在全球投资了多家移动通信运营商,旗下更全资掌握美国四大运营商之一的美国电话电报公司(AT&T)。因此,在该领域拓展业务,不仅具备先天的资源优势,而且其相对更低的数据延时也将更贴合下一代移动通信的基本需求。

  (3)海事和航空服务。这两大市场整体特点是用户数量不多,高价值用户比例却很高。值得一提的是,由于航空线路、航海线路有相当一部分是在高纬度地区(主要是北极圈附近),传统GEO卫星无法覆盖到,具备全球覆盖能力的“一网”系统将此方向作为切入点。2016 年底,全球最大的机载联网服务商美国戈高公司(Gogo)就与两家公司达成协议,将利用高低轨的容量提供其2Ku 解决方案。

  (4)政府和军用通信。受美国及其盟国近年来商业采购规模不断攀升的影响,市场整体增速迅猛。对一网公司来说,其低延时、大容量的通信特点与军事战术作战、福利保障等需求相契合,而高纬度地区常态化连续覆盖能力,则可有效补充美军“宽带全球卫星通信”(WGS)系统在该领域的容量差距。此外,受国家政策约束,美国军方商业卫星通信采购一般为最多1 年期的短时性租约,这类合同相比长期的容量租用协议价格更高,因而收入也相对可观。根据一网公司在2016 年全球军事卫星通信大会上所做报告来看,开拓政府市场也是其既定策略。

  (5)新兴通信服务。物联网和机器对机器通信领域是整个通信行业的发展大趋势,已得到卫星运营商广泛关注。随着软银公司成为一网公司的大股东,一网公司在该领域的拓展具备先天优势——软银旗下的英国ARM 公司是全球最大的物联网和智能手机处理器制造商。但考虑到“一网”系统所采用的频段与目前物联网规划使用频率差别较大,因此预计其将不会主攻资产追踪等低速数据市场,而为地面远程IoT 基站提供互联服务、拓展地理覆盖范围是可选的方向。

  2. 不与地面运营商竞争,节省大规模营销投入

  在业务模式上,一网公司沿袭了另外三十亿人网络公司(O3bNetwork)的经验和理念,把地面互联网服务提供商(ISP)和移动通信网络运营商(MNO)作为合作伙伴而非竞争对手,通过低轨星座和关口站网络,为后两者提供光纤品质(时延低于20ms)的数据传输服务。典型的业务提供方式有两种:一是通过家庭安装的“一网”系统天线及兼容3G、4G、Wi-Fi等网络协议的标准制式终端,提供网络的直接接入服务[ 与卫讯公司(ViaSat)宽带卫星网络类似];二是通过塔式安装的“一网”系统天线,配合相应的基站设备,低成本拓展运营商现有网络范围(与国际通信卫星公司等传统固定通信卫星提供的蜂窝网回程传输服务类似)。

  就现阶段的定位来看,一网公司在2017 年6 月向国际电信联盟宣讲时,称自己是面向电信运营商的卫星容量批发商和卫星终端提供商,其并不参与地面互联网的接入运营服务。因此,凡是涉及目标服务地区互联网、移动通信网络运营相关的牌照申请等政府流程性事务,均由本地运营商来负责。一网公司虽然也提供家庭用户的接入终端,但只卖给本地运营商,再由运营商将终端和网络接入服务捆绑后,向个人消费者售出,同时终端的安装服务也由运营商负责。

上至星座建设,下至业务布局,“一网”能为我们带来哪些启示?

  总的来说,这种业务模式的明智之处在于,确保一网公司当下的业务布局更加收敛,可以集中精力作卫星运营,把地面网络运营商而非个人消费者作为自己的用户,只为在偏远区域有拓展自己网络需求的本地运营商和该区域有接入需求的消费者之间“牵线搭桥”。因此,在业务初期就可以利用国际通信卫星公司、休斯网络系统公司等战略合作伙伴的分销渠道,快速打开相对成熟的卫星宽带接入和蜂窝回程服务市场,省去了面向个人消费者建立营销体系的大规模前期投入。与此同时,一网公司也积极拓展航空、海事等需求旺盛和有待挖掘的市场领域,待地面用户终端设备的生产规模、营业额、现金流、成本控制等各方面达到一定程度后,还将考虑更大规模、更深度的卫星互联网宽带接入业务。

[责任编辑:张强]
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