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(guó)衛(wèi)通）

衛(wèi)星通信星座已登堂入室

非GEO（即LEO和MEO）長(zhǎng)期被尋求GEO衛(wèi)星更寬覆蓋、更長(zhǎng)壽命、更簡(jiǎn)單地面網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)通信運(yùn)營(yíng)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(duì)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(yíng)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(guó)FCC提出了頻率申請(qǐng)。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(kāi)支的17億美元股權(quán)融資規(guī)模，OneWeb無(wú)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(chǎng)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(jí)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(lái)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(chǎng)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(chǎng)。假如O3b擴(kuò)展2-3顆新衛(wèi)星，非GEO衛(wèi)星通信市場(chǎng)規(guī)模將在80-200億美元之間，這取決于星座的架構(gòu)。

衛(wèi)星通信星座市場(chǎng)彈性有待證明

巨型星座對(duì)太空產(chǎn)業(yè)范式的改變對(duì)衛(wèi)星設(shè)計(jì)、測(cè)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(wú)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(jiàn)。

由于地球上各地通信基礎(chǔ)設(shè)施間競(jìng)爭(zhēng)的強(qiáng)化（一方面，衛(wèi)星之間有競(jìng)爭(zhēng)；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(chǎng)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(duì)新標(biāo)準(zhǔn)的市場(chǎng)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(chǎng)的承諾，還有事實(shí)上它們是對(duì)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）。

GEO和非GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有互補(bǔ)性

相對(duì)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(lái)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(mén)檻的提高。因?yàn)?，?dāng)帶寬生命周期打折時(shí)，相對(duì)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(lèi)系統(tǒng)商業(yè)計(jì)劃中服務(wù)部署和定價(jià)問(wèn)題都會(huì)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(kāi)發(fā)多個(gè)垂直市場(chǎng)。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(kāi)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(yíng)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(guò)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(yíng)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?lái)自于HTS系統(tǒng)。

圖1 對(duì)不同軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的支持與反對(duì)情況

雙贏策略驅(qū)動(dòng)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)資本運(yùn)動(dòng)

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(yíng)商開(kāi)始加快對(duì)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(duì)于SES來(lái)講，O3b相對(duì)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(wàn)美元。兩家系統(tǒng)的互操作能力將允許用戶無(wú)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(hào)，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(duì)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(yíng)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(dòng)。其中，包括星座申請(qǐng)（Ka和V頻段）、與星座投資者合作、新技術(shù)開(kāi)發(fā)（如基于LEO衛(wèi)星的Inmarsat BGAN終端）。

圖2 不同衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商的合作關(guān)系