同步卫星轨道高度 天地一体化信息网络低轨移动及宽带通信星座发展设想(2)

Iridium、ORBCOMM、Globalstar发展之初，地面移动通信落后，低轨通信星座系统突出了对海上、偏远地区以及当前万物互联（物联网）背景下地面移动难以到达地域的覆盖优势。随着需求的不断更新和技术水平的发展，这几个典型系统均由一代向二代转变，呈现出载荷能力更强、功能更综合、应用定位更准确的趋势，但是保持了频率、轨位以及星座构型的持续性，O3b中轨系统主要为大客户提供互联网接入服务。OneWeb、SpaceX等主要开展面向个人的宽带互联网业务。（1）全球唯一的星间组网、全球无缝覆盖的Iridium一代、二代系统Iridium是目前世界上唯一支持包括两极在内的全球无缝覆盖服务的系统，采用星间链路组网，不依赖全球布站实现用户间互通。一代系统于1998年5月建成，二代系统IridiumNEXT于2007年启动。Iridium一代、二代星座由分布在6 个轨道面上的66 颗卫星组成，轨道高度780 km，用户链路采用L频段。Iridium二代通过对一代卫星的逐步替换，实现更大容量、更高业务速率以及更多功能[2]，L频段业务高达1.5 Mbit/s，Ka频段业务高达8 Mbit/s。Iridium二代还具备气候变化监视、多光谱对地成像、空间气象监视、航空监视、导航增强等功能。

强大的载荷能力也使得该系统业务定位由最早的个人移动通信，发展到了综合业务。正是由于该系统的诸多特点，使得它在低轨通信星座市场占比最高，2015年营业收入达到4亿美元。一代和二代Iridium系统的主要技术参数见表1。表1????Iridium一代到二代系统配置及能力对比参数项一代Iridium系统二代Iridium系统轨道类型近极轨道、倾角86.4°覆盖能力实时全球无缝覆盖天线及波束数量L频段相控阵天线3副，每副16个波束；2副可移动Ka频段馈电链路天线，每副1个波束；4副Ka频段星间链路天线L频段相控阵天线1副，48波束；2副可移动Ka频段馈电链路天线，每副1个波束；4副Ka频段星间链路天线星间链路配置同轨两条，邻轨两条使用频段用户链路L频段，馈电链路和星间链路Ka频段载荷功能配置以L频段移动通信载荷为主在一代基础上，增加Ka宽带、空间气象监视、ADS-B、导航增强等载荷L频段用户速率最高128 ??kbit/s最高1.5 ??Mbit/sKa频段的用户速率不详最高8 ??Mbit/s卫星重量约680 kg约800 kg发射方式一箭一星一箭多星（一箭十星）（2）典型无星间链路，依托地面关口站运行的ORBCOMM及Globalstar一代、二代系统创建于1993年的ORBCOMM公司，是一家领先的“机器到机器”和物联网解决方案供应商，公司提供支持基于卫星网（不仅是ORBCOMM星座，也可利用Inmarsat和Globalstar星座）和蜂窝网的服务。

1996年2月，依托ORBCOMM星座，该公司启动全球首个低轨通信星座服务，提供全球数据通信商业服务。ORBCOMM低轨通信星座系统包括约40颗卫星及16个地面站，卫星分布在距地面740～975 km的7个轨道面上，关口站分布在13个国家。用户链路采用VHF频段，无星间链路，采用存储转发模式，可以为世界上任何地方提供廉价的跟踪、监视和消息服务。二代ORBCOMM[3]与一代相比，卫星质量增加到原来的4倍，接入能力增加了6倍，见表2。目前拥有世界上最大的天基AIS（automatic identification system，船舶自动识别系统）网络服务，目前每天处理来自大约15万艘船只的超过1 800万条AIS消息。表2??ORBCOMM一代到二代系统发展参数项一代ORBCOMM系统二代ORBCOMM系统卫星数量在轨24颗在轨16颗覆盖全球可达覆盖轨道类型及高度6个倾斜圆轨道4个倾角45°（高度815 km）1个倾角70°（高度740 km）1个倾角108°（高度785~875 km）在一代基础上，新增赤道圆轨道轨道高度975 km星间链路配置无载荷功能配置以通信传输载荷为主在一代基础上增加AIS载荷卫星重量约45 kg约140 kg业务类型双向短数据传输短数据传输、AIS数据链路速率用户链路速率：2.4 kbit/s（上行）/4.8 kbit/s（下行）馈电链路速率：57.6 kbit/s由于星载天线增益和功率配置提升，用户链路速率提升4倍以上发射方式不详一箭多星Globalstar系统与ORBCOMM相类似，无星间链路设计，需要依托关口站实现服务，采用玫瑰星座（高度1 400 km），48颗卫星，用户链路采用L、S频段[4]，采用弯管透明转发设计，服务区域受限于关口站部署。