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(3)

Globalstar二代系统提高了系统容量和数据速率，新增互联网接入服务、ADS-B（automatic dependent surveillance-broadcast，广播式自动相关监视）、AIS等新业务。（3）在轨提供互联网接入服务的中轨O3b系统O3b系统是目前唯一成功运营的中轨星座宽带卫星通信系统。从其名称可以看出，其建设目标是让亚洲、非洲、大洋洲和美洲地区缺乏上网条件的“另外30亿人”能够通过卫星接入互联网。该星座位于8 062 km的中轨道，采用多点波束、透明转发模式，用户速率可达百Mbit/s量级，如2.4 m天线可达300 Mbit/s以上。运营上，与地面运营商合作，提供4G基站回程、地面电信干线传输、石油和天然气企业离岸平台通信、海上宽带通信等服务，支持偏远地区高品质互联网接入，如图2所示。O3b一代到二代系统发展见表3。图2??O3b基站回程服务表3?? O3b一代到二代系统发展特征参数项一代系统（在轨）二代系统（计划）[5]卫星数量及轨道面数已部署12颗正在建造中覆盖南北纬45°南北纬50°轨道类型及高度中轨、8 062 km不详星间链路配置无波束配置单星10个用户波束，2个馈电波束，机械可调系统提供波束大于3万个，波束覆盖灵活可调吞吐量单星12 ??Gbit/s，每波束1.2 Gbit/s系统最高可达数十Tbit/s卫星重量700 kg（每颗）不详（4）先进的互联网星座计划—OneWeb和SpaceX计划OneWeb公司提出以低轨卫星群来普及互联网业务，使小型用户终端能够高速低时延地接入互联网。

OneWeb将发射720颗卫星完成初期构建，轨道高度1 200 km，18个轨道面，采用透明转发，基于地面关口站，提供直接面向用户的Ku频段互联网接入服务。OneWeb单星重量不大于150 kg，单星容量可达5 Gbit/s以上，可以为0.36 m口径天线的终端提供50 Mbit/s的互联网接入服务[6]。OneWeb现已获得美国FCC授权，可以在美国提供互联网服务。计划2018年开始发射，2019年提供服务。后续考虑对星座进行扩展，增加1 972颗卫星。OneWeb公司采取多种技术和管理措施，降低成本，向产业化方向发展，追求卫星制造的标准化、自动化，可将单星成本控制在50万美元，预计每天可生产3颗。采用一箭多星发射节约成本。SpaceX计划构想了4 000多颗星的星座，进一步降低卫星成本，通过火箭回收技术，降低发射成本。开创商业互联网卫星新时代。（1）特点早期发展的低轨通信星座系统，占据了最有利的低频段资源，继续保持其频段低、波束宽、无缝覆盖所需卫星数量少的优势，在传统个人移动通信的基础上，向物联网及多功能方向发展。同步卫星轨道高度“移动通信+物联网应用”成为低轨移动通信星座发展的共识。例如Iridium NEXT支持ADS-B业务，Globalstar二代系统支持ADS-B、AIS业务，ORBCOMM本身就定位于M2M（machine to machine，机器与机器）业务，二代还增加了AIS等。

卫星物联网业务已经成为新的经济增长点，ORBCOMM在近几年出现了快速的增长，保持了每年10%的收入增速，特别是2014—2015年，其收入增长了几乎70%。新的星座计划主要基于宽带互联网需求，采用Ku、Ka高频段实现高速率，通过成倍甚至10倍以上的卫星数量尽可能实现连续覆盖。由于单星速率高、星间交换需要的容量大、技术复杂、成本高，因此，目前大多计划均未考虑配置星间链路，这样也使得其服务地域范围受到限制。作为地面来讲，构建多种星座与地面移动网融合的综合服务网络，实现天地互补、不同星座互补，ORBCOMM公司的天地融合服务网络是最好的案例。宽带互联网接入服务的普及与推广应用，促进了低轨互联网星座的发展。随着卫星通信技术和卫星平台能力提升，为降低系统费效比，“小卫星大容量”成为低轨互联网星座发展的显著特征。例如OneWeb，卫星重量约150 kg，单星容量可达5 Gbit/s。（2）启示国外的典型系统发展历程，给人们很好的启示。???? 要发展星座，必须先要有频率资源储备。Iridium、ORBCOMM、Globalstar等20世纪80年代开始发展，占领全球低频段资源先机。根据ITU先登先占的原则，其他同类星座频率申报变得非常困难。