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)
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(luò)的商業(yè)通信運(yùn)營所忽視。直到上個(gè)世紀(jì)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(xué)衛(wèi)星所使用。
O3b首個(gè)寬帶通信星座發(fā)射后,已有四個(gè)衛(wèi)星通信星座、總共125顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行。與此相對應(yīng)的是,在軌運(yùn)行的商業(yè)通信服務(wù)GEO衛(wèi)星數(shù)達(dá)300顆。投資到這四個(gè)星座制造和發(fā)射上的資金總共達(dá)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(gè)運(yùn)營中的衛(wèi)星通信星座
截止到2017年初,已經(jīng)有19個(gè)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(xiàng)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(shè)計(jì)了大型星座,在軌衛(wèi)星多達(dá)數(shù)千顆。根據(jù)用于資本開支的17億美元股權(quán)融資規(guī)模,OneWeb無疑是最先進(jìn)的,其總投資規(guī)模達(dá)30億美元。2015年,SpaceX估計(jì)其工作于Ka頻段的4425顆衛(wèi)星的資本投入將達(dá)150億美元。Boeing尚未透露工作于V頻段多達(dá)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(dāng)2020年OneWeb運(yùn)作之時(shí),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(dāng)。
然而,未來十年,Euroconsult估計(jì)GEO衛(wèi)星仍在太空產(chǎn)業(yè)中保持最大市場份額。實(shí)際上,我們預(yù)計(jì),下個(gè)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(kuò)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(gòu)。
巨型星座對太空產(chǎn)業(yè)范式的改變對衛(wèi)星設(shè)計(jì)、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(shí)延、低成本、大容量的價(jià)值主張清晰可見。
由于地球上各地通信基礎(chǔ)設(shè)施間競爭的強(qiáng)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(luò)之間也有),空間產(chǎn)業(yè)中,衛(wèi)星通信領(lǐng)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(fèi)用和針對新標(biāo)準(zhǔn)的市場慣性(如Ka或S頻段終端,Q/V頻段),新技術(shù)(如靈活性載荷,光學(xué)星間鏈路);
? LEO/MEO星座:這些項(xiàng)目之所以得到資助,不僅因?yàn)閯?chuàng)造新市場的承諾,還有事實(shí)上它們是對GEO衛(wèi)星的補(bǔ)充(如SES與O3b、Intelsat與OneWeb之間的商業(yè)和資本關(guān)系)。
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(fù)雜的技術(shù)特性(如海洋上方的容量損失、復(fù)雜的終端),這給它們帶來了技術(shù)設(shè)計(jì)上的挑戰(zhàn),維護(hù)成本的增加,以及獲利門檻的提高。因?yàn)?,?dāng)帶寬生命周期打折時(shí),相對于GEO系統(tǒng)的資本費(fèi)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(gè)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(jì)劃中服務(wù)部署和定價(jià)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(wù)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(gè)垂直市場。本地服務(wù)提供商的“轉(zhuǎn)售”能力取決于它自己的ROI(投資回報(bào))預(yù)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(guān)口站、復(fù)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(yùn)營商擴(kuò)大能力時(shí)有合適的頻譜,2)地面設(shè)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(diǎn)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(gè)主要?jiǎng)?chuàng)新。如今,它得到商業(yè)運(yùn)營商們的支持。實(shí)際上,目前可以商業(yè)應(yīng)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
考慮到衛(wèi)星架構(gòu)互補(bǔ)性的好處,近期,兩個(gè)世界上最大的商業(yè)衛(wèi)星運(yùn)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(wù)),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(shí)延使得它可以向用戶提供更好的服務(wù)(主要是海事和軍事);
? 2015年,在第一輪5億美元的股權(quán)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(guān)閉信號,因?yàn)镚EO頻譜在那里具有優(yōu)先權(quán)。
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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。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(zhǔn)。
與SES、Intelsat一樣,其它五家GEO運(yùn)營商主要從事批發(fā)和零售寬帶衛(wèi)星業(yè)務(wù)。它們要么承諾投資于非GEO,要么在短期內(nèi)打算獨(dú)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(shù)開發(fā)(如基于LEO衛(wèi)星的Inmarsat BGAN終端)。
圖2 不同衛(wèi)星運(yùn)營商的合作關(guān)系
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