新興低軌衛星通信星座發(fā)展

　　摘 要：SpaceX、OneWeb等公司計劃建造大型低軌衛星通信星座，以提供全球寬帶接入。與90年代的低軌星座浪潮相比，新興星座主要具備以下優勢：批量化、模塊化生産降低了衛星制造成(chéng)本，火箭重複利用和“一箭多星”技術降低了發(fā)射成(chéng)本。然而，低軌星座面(miàn)臨快速發(fā)展的地面(miàn)網絡以及地球靜止軌道(dào)高通量衛星的激烈競争。文中從建設費用、容量密度、地面(miàn)終端等方面(miàn)對(duì)這(zhè)三類系統進(jìn)行比較，分析各自的優劣，并分别從民用市場和軍事(shì)應用兩(liǎng)個方面(miàn)，分析新興低軌星座的發(fā)展前景。

　　關鍵詞: 低軌星座；高通量衛星；星鏈；一網

引 言

　　以OneWeb、StarLink爲代表的新興低軌（LEO）衛星通信星座迅猛發(fā)展，旨在通過(guò)覆蓋全球的寬帶連接能(néng)力，與地面(miàn)網絡争奪互聯網入口。與1990年代的銥星等低軌星座相比，新興低軌星座擁有多種(zhǒng)發(fā)展優勢：火箭重複利用和“一箭多星”技術極大降低了衛星發(fā)射成(chéng)本；集成(chéng)電路技術的進(jìn)步促成(chéng)了衛星的模塊化、組件化和小型化，顯著降低了衛星的尺寸、質量、功耗和研制成(chéng)本；批量化、模塊化衛星制造技術顯著降低了衛星的制造成(chéng)本。然而，來自地面(miàn)網絡的競争也日趨激烈，尤其是千兆級光纖網絡已經(jīng)開(kāi)啓大規模商用，3G、4G無線網絡已經(jīng)分别覆蓋全球93%、82%的人口，5G無線網絡也已經(jīng)開(kāi)始大規模部署。因此，新興低軌衛星通信星座發(fā)展前景仍然存在不确定性。

　　本文將(jiāng)從建設費用、容量密度等方面(miàn)分析低軌星座與地面(miàn)網絡的競争态勢，從單位容量成(chéng)本、地面(miàn)終端配置、傳輸時(shí)延、落地監管等方面(miàn)對(duì)比低軌星座與地球靜止軌道(dào)高通量衛星（GEO-HTS）的優劣，并結合民用市場以及軍事(shì)應用的特點和趨勢，研究新興低軌衛星通信星座的發(fā)展前景。

1 與地面(miàn)網絡的競争

　　光纖、蜂窩無線通信等地面(miàn)通信技術，是低軌星座無法回避的競争對(duì)手。1990—2000年，“銥星”、“全球星”、“軌道(dào)通信”等多個低軌星座計劃被(bèi)提出，旨在提供全球無縫覆蓋的便攜式衛星電話服務。三大星座的設計指标達到了同時(shí)期地面(miàn)蜂窩網絡的水平，并具有全球無縫覆蓋的優勢，因此吸引了廣泛關注。但在三大星座投入建設的十年間，地面(miàn)蜂窩網絡逐漸從2G演化到3G，手機終端價格和流量資費不斷降低，衛星通信除了覆蓋範圍廣的優勢之外，終端成(chéng)本、通信速率等方面(miàn)均處于劣勢，導緻三大衛星通信公司先後(hòu)經(jīng)曆了破産重組。雖然三個星座最終都(dōu)起(qǐ)死回生，但占據的無線通信市場份額遠小于蜂窩網絡，2015年三大星座的用戶總數才達到380萬，而同時(shí)期全球蜂窩移動用戶數量爲73億。

　　與第一代低軌星座以話音服務爲主不同，OneWeb、StarLink等新興低軌星座主要提供衛星寬帶服務，但其瞄準的消費者寬帶市場面(miàn)臨光纖到戶（FTTH）、蜂窩寬帶等地面(miàn)網絡的競争（如圖1）。其中，光纖到戶的優勢是通信容量大，劣勢是在偏遠地區鋪設成(chéng)本較高；蜂窩寬帶通過(guò)基站的無線信号實現寬帶接入，通信容量一般低于光纖，優點是最後(hòu)一公裡(lǐ)無需鋪設線纜。低軌星座天然具備全球覆蓋的優勢，且接入成(chéng)本與地域是否偏遠無關，但其能(néng)否赢得與地面(miàn)網絡的競争仍屬未知，下面(miàn)從建設費用、容量密度兩(liǎng)方面(miàn)展開(kāi)分析。

　　

圖 1 衛星寬帶、光纖到戶與蜂窩寬帶示意圖1.1 建設費用比較

　　寬帶網絡每條用戶線路的建設費用等于戶均覆蓋費用與戶均連接費用之和。戶均覆蓋費用等于網絡建設費用除以用戶數，因此在用戶密度越高的地區其值越低。戶均連接費用等于用戶終端費用與安裝費用之和，在用戶首次開(kāi)通服務時(shí)産生。

　　根據美國(guó)光纖寬帶協會(huì)的研究，2019年美國(guó)光纖到戶的戶均建設費用在密集城區、一般城區、郊區、農村分别爲1218、1863、2737、4206美元（如圖2）。StarLink星座單星制造發(fā)射成(chéng)本約153萬美元，單星容量約21Gbps。低軌星座天然具有全球覆蓋特性，然而地球表面(miàn)70%以上爲海洋和荒野，根據地表人口分布估算其容量利用效率約25.1%，單星有效容量約5.36 Gbps。如果給每個寬帶用戶分配10Mbps容量，那麼(me)StarLink單星可服務約536個用戶，戶均覆蓋費用爲2854美元。假設低軌星座用戶終端費用加安裝費用爲550美元，則StarLink衛星寬帶戶均總費用爲3404美元。類似可測算出OneWeb和蜂窩寬帶的戶均費用（如表1），其中蜂窩寬帶采用了華爲公司的測算結果。

表 1 OneWeb、StarLink與蜂窩寬帶戶均建設費用測算

圖 2 蜂窩寬帶、光纖到戶與StarLink寬帶戶均建設費用對(duì)比

　　對(duì)比可知，在密集城區、一般城區和郊區，StarLink衛星寬帶的戶均建設費用高于光纖，但在農村地區比光纖便宜，因此非常适合北美、澳洲等地的農村地區。而OneWeb的戶均建設費用約16000美元，與StarLink相比不具競争力。此外，蜂窩寬帶的戶均建設費用僅爲358美元，遠遠低于衛星寬帶，但是蜂窩寬帶依賴光纖進(jìn)行回傳，因此适合作爲連接最後(hòu)一公裡(lǐ)的輔助手段。根據建設費用進(jìn)行分析，低軌星座的寬帶服務主要适合北美、澳洲等地的農村地區。

　　1.2 容量密度比較　

　　對(duì)于蜂窩寬帶、衛星寬帶等無線通信系統而言，容量密度是衡量系統性能(néng)的重要維度之一。容量密度等于區域傳輸容量除以區域面(miàn)積，決定了無線系統在單位面(miàn)積内能(néng)夠實現的并發(fā)傳輸容量。與蜂窩基站的多波束空分複用技術相類似，StarLink等低軌星座也采用多點波束對(duì)地球表面(miàn)進(jìn)行覆蓋（如圖3），兩(liǎng)者的容量密度可用單波束容量除以單波束面(miàn)積進(jìn)行估算（如表2）。

　　

　　圖 3 衛星波束與蜂窩基站覆蓋方式對(duì)比

　　表 2 衛星寬帶與5G容量密度比較

　　

　　從表2估算結果可知，StarLink的容量密度爲2 Mbps/km2，比5G系統所能(néng)實現的540 Gbps/km2低5個數量級。兩(liǎng)者的差距主要由兩(liǎng)方面(miàn)原因造成(chéng)：

　　1）低軌星座的頻譜效率低于5G系統。地面(miàn)蜂窩基站高度約30 m，而StarLink等低軌星座軌道(dào)高度在550 km～1200 km，這(zhè)導緻低軌星座的路徑損耗比蜂窩基站高50 dB以上。蜂窩基站在用戶采用手機尺寸的接收機時(shí)，一般能(néng)獲得6 bps/Hz以上的頻譜效率；而StarLink等低軌星座由于更高的路徑損耗，即使采用孔徑約75 cm的接收天線，頻譜效率也隻有2.5 bps/Hz左右。

　　2）低軌星座的單波束面(miàn)積遠大于5G系統。StarLink衛星在1 200 km的高度向(xiàng)地面(miàn)投射的單波束直徑約60 km，面(miàn)積約2800 km2；OneWeb衛星采用固定的狹長(cháng)橢圓波束，其波束面(miàn)積約爲75000 km2。蜂窩基站由于高度很低，其波束覆蓋範圍較小，例如在城市地區1km2内安裝三個5G基站，每個基站通過(guò)天線陣列産生15個波束，則每個波束的覆蓋範圍約1/45km2。低軌星座的容量密度較低，導緻其難以滿足城鎮地區的傳輸需求，而更适合農村地區。世界主要城市的人口密度普遍在1000人/km2以上，假設平均每個用戶需要10 Mbps容量，那麼(me)需要的容量密度在10Gbps/km2上。國(guó)際标準規定4G、5G的流量密度峰值分别爲100 Gbps/km2、10 Tbps/km2，能(néng)夠滿足城市地區容量密度需求，而低軌星座寬帶則存在巨大差距。因此，低軌星座寬帶主要适用于人口密度較低的農村地區。 

　　2 與地球靜止軌道(dào)衛星的競争

　　Starlink等新興低軌星座屬于非地球靜止軌道(dào)高通量衛星（Non-GEO HTS）的範疇，還(hái)面(miàn)臨GEO-HTS的競争。低軌星座和GEO-HTS都(dōu)采用了高通量衛星（HTS）技術，該技術通過(guò)多點波束和頻率複用，單星容量比傳統寬波束衛星提升數十甚至數百倍（如圖4）。

　　

　　圖 4 HTS系統與傳統衛星系統對(duì)比

　　低軌星座與GEO-HTS代表實現高容量衛星寬帶的兩(liǎng)種(zhǒng)思路：低軌星座通過(guò)成(chéng)百數千顆小衛星實現整個星座的高容量，GEO-HTS通過(guò)單顆大衛星構造成(chéng)百數千個點波束實現高容量。受惠于比高軌衛星更低的路徑損耗，低軌衛星能(néng)夠獲得更高的頻譜效率，例如低軌衛星StarLink頻譜效率約2.7 bps/Hz，GEO-HTS衛星ViaSat-3約1.1 bps/Hz。但低軌星座通常采用輕量級衛星，其波束數目和單星容量遠比GEO-HTS低（如表3）。

　　表 3 不同衛星波束參數對(duì)比

　　

　　低軌星座與GEO-HTS都(dōu)能(néng)實現全球覆蓋，但是在傳輸時(shí)延、路徑損耗、入軌成(chéng)本、衛星壽命等方面(miàn)各有優劣（如表 4），下面(miàn)從單位容量成(chéng)本、地面(miàn)終端配置、傳輸時(shí)延、落地監管等方面(miàn)進(jìn)行重點分析。

　　表 4 GEO-HTS和低軌星座優劣勢比較

　　

　　2.1 單位容量成(chéng)本

　　衛星通信系統的單位容量成(chéng)本，等于衛星星座制造發(fā)射總成(chéng)本除以系統有效容量。制造發(fā)射成(chéng)本方面(miàn)，低軌星座采用模塊化、批量化生産降低制造成(chéng)本，并采用“一箭多星”發(fā)射技術大幅降低發(fā)射成(chéng)本。根據公開(kāi)數據對(duì)制造發(fā)射總成(chéng)本進(jìn)行估算，預計OneWeb第一期720顆衛星耗費24.2億美元，StarLink第一期4425顆衛星耗費68億美元；GEO-HTS衛星ViaSat-3三顆衛星制造發(fā)射總成(chéng)本約15億美元。　　

　　系統有效容量取決于系統總容量和利用效率。低軌星座OneWeb和StarLink的系統總容量分别約爲7.2 Tbps和94 Tbps，但低軌星座所有衛星都(dōu)圍繞地球旋轉，而地球表面(miàn)70%以上的面(miàn)積是海洋和荒野，因此，低軌星座的容量利用效率較低。根據地表人口分布模型估算，OneWeb和StarLink的容量利用效率分别約爲21.7%和25.1%，因此，其星座有效容量分别約爲1.56 Tbps和23.7 Tbps。GEO衛星相對(duì)于地表靜止，可以將(jiāng)容量投送到地面(miàn)指定區域，衛星容量利用效率可達60%，因此預計ViaSat-3三顆衛星總的有效容量爲1.8 Tbps。

　　根據星座制造發(fā)射總成(chéng)本和有效容量，可得OneWeb、StarLink和ViaSat-3的單位容量成(chéng)本分别約爲1 550 $/Mbps、287 $/Mbps和833 $/Mbps；考慮衛星壽命之後(hòu)，三者的單位容量月度成(chéng)本分别約爲25.9 $/Mbps、4.8 $/Mbps和4.6 $/Mbps/Mon（如表 5）。可見低軌星座StarLink的單位容量成(chéng)本比GEO-HTS衛星ViaSat-3更低，但考慮到衛星壽命的區别後(hòu)兩(liǎng)者的單位容量月度成(chéng)本基本相當。

　　表 5 低軌星座和GEO-HTS單位容量成(chéng)本測算

　　

　　2.2 地面(miàn)終端配置

　　低軌衛星至地面(miàn)用戶的傳輸距離遠小于GEO-HTS，在路徑損耗方面(miàn)具備約30 dB的優勢（如表6）。但GEO-HTS采用的大衛星平台支持更大的發(fā)射功率，可以部分彌補其路徑損耗。例如，ViaSat-1衛星的等效全向(xiàng)輻射功率（EIRP）比StarLink衛星高24 dB，在采用增益與系統噪聲溫度比（G/T）值同爲12 dB/K左右的用戶終端時(shí)，ViaSat-1用戶接收機的載波噪聲比（C/N）比StarLink低7 dB，因此，其頻譜效率更低。換言之，低軌衛星在地表的信号強度比GEO-HTS約高7 dB，若要實現相同的頻譜效率，其用戶終端天線孔徑約爲GEO-HTS的一半。表 6 低軌星座和GEO-HTS用戶下行鏈路預算注：未查到ViaSat-3衛星的鏈路預算資料，用ViaSat-1衛星的進(jìn)行估計。　

　　表 6 低軌星座和GEO-HTS用戶下行鏈路預算

　　

　　雖然低軌星座支持更小孔徑的用戶終端，但由于低軌衛星相對(duì)于地球表面(miàn)高速運動，對(duì)用戶終端的波束跟蹤性能(néng)要求更高。GEO-HTS相對(duì)地面(miàn)靜止，地面(miàn)固定終端可以使用靜态抛物面(miàn)天線，船載低速移動終端可以使用機械調向(xiàng)抛物面(miàn)天線，機載高速移動終端需要使用相控陣平闆天線；低軌衛星相對(duì)地面(miàn)高速運動，衛星過(guò)頂時(shí)間在20 min以内，因此，其地面(miàn)固定終端也必須使用平闆天線。但是目前平闆天線價格普遍在1 000美元以上，遠高于50美元左右的抛物面(miàn)天線，因此，在衛星互聯網接入需求最大的消費者寬帶領域，低軌星座的競争力極大依賴于低成(chéng)本平闆天線的研發(fā)進(jìn)度。公開(kāi)資料顯示，StarLink用戶終端采用了機械調向(xiàng)的平闆天線，直徑約48 cm，但其價格和性能(néng)能(néng)否與GEO-HTS的抛物面(miàn)天線競争仍有待觀察。2.3 傳輸時(shí)延　　

　　衛星寬帶傳輸鏈路由“數據中心→衛星→用戶”的前向(xiàng)鏈路和“用戶→衛星→數據中心”的反向(xiàng)鏈路構成(chéng)。GEO-HTS傳輸往返時(shí)延的理論最低值爲477 ms，加上數據處理時(shí)延等因素之後(hòu)，實際往返時(shí)延約600 ms。OneWeb、StarLink等低軌衛星軌道(dào)高度約爲GEO-HTS的1/30，因此，其往返時(shí)延有望控制在30 ms以内，接近地面(miàn)光纖網絡的水平。

　　然而，低軌星座的低時(shí)延優勢在消費者寬帶市場的價值有限：

　　1）目前大部分寬帶應用對(duì)時(shí)延并不敏感，GEO-HTS系統采用TCP應答削減、報頭壓縮、應用層加速等技術手段之後(hòu)，同樣(yàng)能(néng)夠滿足網頁浏覽、視頻直播、音視頻通話等寬帶應用的需求；

　　2）對(duì)于網絡遊戲、金融交易、虛拟現實等時(shí)延敏感業務，低軌星座确實優于GEO-HTS，但這(zhè)些業務也是地面(miàn)光纖和5G的優勢領域；

　　3）低時(shí)延主要是發(fā)達地區的需求，而衛星寬帶主要面(miàn)向(xiàng)缺乏地面(miàn)網絡覆蓋的偏遠地區，偏遠地區爲低時(shí)延支付額外費用的意願有限。

　　2.4 落地監管

　　GEO-HTS的波束覆蓋範圍可以預先設定，但是低軌星座天然具有全球無縫覆蓋的特點，如果隻限于服務少數國(guó)家或地區將(jiāng)造成(chéng)巨大的容量浪費。前文在假設可以獲準進(jìn)入全球市場的情況下，分析得出StarLink星座的有效容量爲23.7 Tbps，單位容量月度成(chéng)本爲4.8 $/Mbps。假設StarLink獲準進(jìn)入的全球市場比例爲α，那麼(me)其有效容量將(jiāng)變爲23.7αTbps，單位容量月度成(chéng)本將(jiāng)變爲4.8/α $/Mbps（如圖 5）。由此可見，全球市場準入比例對(duì)于低軌星座的單位容量成(chéng)本影響巨大，如果準入比例過(guò)低將(jiāng)顯著推高其單位容量成(chéng)本。

　　實際上，世界各國(guó)的基礎電信運營均受一定程度的監管，在目前貿易保護主義盛行的國(guó)際形勢下，外國(guó)衛星寬帶在他國(guó)落地面(miàn)臨更大困難。例如，2019年8月OneWeb向(xiàng)俄羅斯申請無線電頻率，但未獲批準。因此，全球落地監管是低軌星座面(miàn)臨的另一個嚴峻挑戰。

　　

　　圖 5 StarLink在不同全球市場準入比例下的單位容量月度成(chéng)本

　　3 發(fā)展前景分析

　　低軌星座面(miàn)臨光纖寬帶、蜂窩寬帶等地面(miàn)網絡，以及GEO-HTS的多重競争，在建設費用、容量密度、地面(miàn)終端配置、傳輸時(shí)延等方面(miàn)各有優劣，這(zhè)決定它們具有不同的适用領域，同時(shí)也決定了低軌星座的潛在市場容量和發(fā)展前景。

　　3.1 衛星寬帶的市場容量上限

　　與蜂窩寬帶相比，衛星寬帶的戶均覆蓋費用、用戶終端費用、頻譜效率、容量密度等方面(miàn)均有劣勢，因此衛星寬帶的潛在市場是缺乏蜂窩覆蓋的地區。Greg Wyler在創立O3b和OneWeb的過(guò)程中，始終以通過(guò)衛星“連接未連接者”爲使命。然而，過(guò)去十年中3G/4G蜂窩網絡在提供寬帶連接方面(miàn)更有成(chéng)效（如圖6）。在OneWeb成(chéng)立的2012年，未被(bèi)3G信号覆蓋的人口約34億，意味著(zhe)全球至少有34億人缺乏接入寬帶的機會(huì)，這(zhè)也正是Greg Wyler創立O3b公司時(shí)試圖連接的“另外30億人”。到OneWeb、StarLink等低軌星座開(kāi)始發(fā)射衛星的2019年，雖然隻有53%的人口使用互聯網，但93%的人口已被(bèi)3G以上信号覆蓋、82%的人口已被(bèi)4G信号覆蓋。換言之，真正由于無法連接而不能(néng)使用互聯網的人口占比不足7%，總數約5億。此外，根據咨詢公司NSR的估計，2019年全球衛星寬帶的潛在用戶數爲4.33億，目前衛星寬帶在這(zhè)部分人群中滲透率約0.63%。因此，目前全球衛星寬帶市場容量上限約4億用戶。

　　

　　圖 6 2007-2019全球蜂窩網絡覆蓋情況

　　3.2 低軌星座民用市場前景

　　雖然全球衛星寬帶的潛在用戶數隻有4億左右，但對(duì)于衛星寬帶而言已經(jīng)足夠。例如，OneWeb、StarLink和ViaSat-3三個星座有效容量分别爲1.56 Tbps、23.7 Tbps、1.8 Tbps左右，按照人均10 Mbps的标準，支持的用戶數上限分别爲15.6萬、237萬、18萬。因此，雖然面(miàn)臨光纖到戶、蜂窩寬帶等地面(miàn)網絡的擠壓，衛星寬帶仍然具有可觀的市場空間，關鍵在于其性能(néng)和價格是否符合市場需求。

　　在綜合成(chéng)本方面(miàn)，低軌星座相比于GEO-HTS處于劣勢。首先，單位容量月度成(chéng)本方面(miàn)（見表5），StarLink等低軌星座處于價格劣勢，進(jìn)一步考慮落地監管的因素（見圖5），StarLink等低軌星座的價格劣勢可能(néng)會(huì)更嚴重；其次，在消費者寬帶市場，低軌星座地面(miàn)終端所依賴的相控陣平闆天線的價格，目前遠高于GEO-HTS所依賴的抛物面(miàn)天線，因此，低軌星座在綜合成(chéng)本方面(miàn)處于劣勢，導緻其市場競争力低于GEO-HTS。例如，根據咨詢公司NSR對(duì)全球HTS容量和服務總營收的預測（如圖7），2018—2028年全球Non-GEO HTS的累計營收不足GEO-HTS的四分之一。

　　

　　圖 7 NSR對(duì)全球高通量衛星營收的預測

　　另一方面(miàn)，政府補貼可能(néng)會(huì)扭轉低軌星座的成(chéng)本劣勢。美國(guó)聯邦通信委員會(huì)成(chéng)立了總額204億美元的“農村數字機遇基金”，將(jiāng)在2020—2030年資助美國(guó)農村地區的寬帶建設，有可能(néng)將(jiāng)時(shí)延低于100 ms的低軌衛星寬帶納入補貼範圍，而將(jiāng)GEO-HTS排除在外。政府補貼有可能(néng)扭轉低軌星座的成(chéng)本劣勢。例如，計劃發(fā)射Jupiter-3的休斯公司和ViaSat-3的衛訊公司，曾經(jīng)一緻認爲GEO-HTS比低軌星座更具競争優勢，但也承認政府補貼將(jiāng)使低軌星座同樣(yàng)有利可圖。爲了争取政府補貼，休斯公司已經(jīng)向(xiàng)OneWeb注資5 000萬美元，衛訊公司則申請建設一個288顆衛星的低軌星座。

　　3.3 低軌星座軍事(shì)應用前景

　　在民用領域，低軌星座隻是地面(miàn)網絡的補充；在軍事(shì)領域，低軌星座憑借其優良的全球覆蓋特性、低傳輸時(shí)延、高抗毀性、支持小孔徑接收天線等優勢，具有廣闊的應用前景。美國(guó)一直將(jiāng)商業通信衛星作爲其軍用衛星能(néng)力的重要補充：截止2018年底，美國(guó)國(guó)防信息系統局管轄的商業衛星通信服務采購總額高達45億美元；2019年美國(guó)軍隊采購的商業衛星容量爲40 Gbps，相當于其軍用衛星容量的70%。

　　由于與軍事(shì)需求高度匹配，StarLink等新興商業低軌星座已經(jīng)引起(qǐ)美國(guó)軍方的高度重視。美國(guó)空軍研究實驗室2017年啓動了“商業天基互聯網軍用實驗”項目，旨在利用新興商業低軌星座爲空軍構建全球覆蓋的高可用性、高彈性、大帶寬、低時(shí)延的通信基礎設施，并于2019年3月向(xiàng)SpaceX公司授予價值2800萬美元的合同，開(kāi)展StarLink星座軍用演示驗證。此外，美國(guó)國(guó)防高級研究計劃局2018年發(fā)起(qǐ)了“黑傑克”項目，旨在利用商業低軌星座的技術積累和成(chéng)果，發(fā)展搭載導彈探測、導航授時(shí)、軍事(shì)通信等多種(zhǒng)任務載荷的軍用低軌星座；軍用星座將(jiāng)部署在商業低軌星座附近，并與其建立星間鏈路以利用其全球寬帶傳輸能(néng)力。因此，StarLink等低軌星座有可能(néng)成(chéng)爲美國(guó)的關鍵軍事(shì)基礎設施，來自軍事(shì)應用的收入將(jiāng)爲其提供重要支撐。

　　結 語

　　受益于火箭重複利用、一箭多星發(fā)射、規模化衛星制造、高通量衛星等技術的巨大進(jìn)步，低軌衛星通信星座迎來了新一輪發(fā)展浪潮。雖然低軌衛星的制造發(fā)射成(chéng)本已經(jīng)顯著降低，但是在城鎮地區衛星寬帶戶均建設費用仍然高于光纖到戶，僅在農村地區才有可能(néng)比光纖便宜。與地面(miàn)蜂窩網絡相比，衛星寬帶的頻譜效率較低、波束面(miàn)積極大，導緻其容量密度極低，無法滿足城鎮地區的容量需求。地面(miàn)蜂窩網絡不斷拓展，目前全球93%人口已被(bèi)3G以上網絡覆蓋，因此全球衛星寬帶市場容量上限約4億用戶。在有限的衛星寬帶市場内，低軌星座面(miàn)臨GEO-HTS的競争，二者在單位容量成(chéng)本、地面(miàn)終端配置、傳輸時(shí)延、落地監管等方面(miàn)各有優劣。在消費者寬帶市場，缺乏低成(chéng)本平闆天線使得低軌星座處于劣勢，但低時(shí)延優勢使得低軌星座有可能(néng)獲取美國(guó)政府的寬帶補貼，將(jiāng)有可能(néng)扭轉其成(chéng)本劣勢。在軍事(shì)應用市場，StarLink等低軌星座憑借其全球覆蓋、傳輸時(shí)延低、抗毀性強等優勢，有可能(néng)成(chéng)爲美國(guó)軍事(shì)領域的關鍵基礎設施，具備廣闊的發(fā)展空間。

　　【參考文獻】

　　[1] 陳山枝. 關于低軌衛星通信的分析及我國(guó)的發(fā)展建議[J]. 電信科學(xué), 2020,36(6):1-13.

　　[2] ITU. Measuring digital development: Facts and figures[R]. [s.n.]: IUT, 2019.

　　[3] 藍天翼. 從兩(liǎng)代非地球同步軌道(dào)通信衛星星座系統看商業航天發(fā)展[J]. 國(guó)際太空, 2017(3):7-15.

　　[4] Huawei. 4G/5G FWA broadband white paper[R]. Zurich: Huawei, 2019.

　　[5] FWA. All-Fiber deployment cost study 2019[R]. [s.n.]: FWA,2019.

　　[6] PORTILLO D I, CAMERON B G, CRAWLEY E F. A technical comparison of three low earth orbit satellite constellation systems to provide global broadband[J]. Acta Astronautica, 2019, 159: 123-135.

　　[7] THOMAS B. Major agglomerations of the World[R]. [s.n.]: City Population. 2017.

　　[8] 王安, 李文娟, 歐陽軒宇. 5G全球發(fā)展經(jīng)驗對(duì)我國(guó)運營商的啓示[J]. 通信企業管理, 2017(7):13-18.

　　[9] 李峰, 鄧恒, 田野，等. 我國(guó)寬帶通信衛星系統發(fā)展建議[C]//第十四屆衛星通信學(xué)術年會(huì). 北京: 中國(guó)通信學(xué)會(huì)衛星通信委員會(huì)，2018.

　　[10] 中金公司. 星鏈是泡沫還(hái)是革命[R]. 北京：中金公司，2020.

　　[11] PORTILLO D I, CAMERON B G, CRAWLEY E F. A technical comparison of three low earth orbit satellite constellation systems to provide global broadband[J]. Acta Astronautica, 2019, 159: 123-135.

　　[12] 孫晨華,章勁松,趙偉松,等.高低軌寬帶衛星通信系統特點對(duì)比分析[J].無線電通信技術,2020,46(5):505-510.

　　[13] BRODKIN J. Details on SpaceX Starlink beta emerge along with photos of user terminals[N]. Arstechnica, 2020-07-16.

　　[14] NSR. VSAT and Broadband Satellite Market, 18th Edition[R]. [s.n.]: NSR, 2019.

　　[15] NSR. Satellite constellations: A critical assessment, 2nd edition[R]. [s.n.]: NSR, 2019.

　　[16] HENRY C. Hughes views OneWeb stake as key to FCC broadband subsidies[N]. Space News, 2020-8-12.

　　[17] HENRY C. Viasat, lured by broadband subsidy opportunity, eyes 300-satellite LEO constellation[N]. Space News, 2020-5-28.

　　[18] 鏈星. 美軍利用商業低軌通信星座的新動向(xiàng)分析[J]. 國(guó)際太空, 2019(5):8-14.

　　[19] NSR. Government & Military Satellite Communications, 16th Edition[R]. [s.n.]: NSR, 2019.

　　[20] ERWIN S. Air Force enthusiastic about commercial LEO broadband after successful tests[N]. Space News, 2019.11.5.

　　[21] DARPA. Blackjack[EB/OL]. [2020-07-18].https://www.darpa.mil/program/blackjack.