“一網”系統發展情況分析與啟示

李博 劉忠義（北京空間科技信息研究所）

近年來，國外掀起新一輪低軌通信星座建設熱潮，“一網”（OneWeb）計劃是其中融資額最高、工程進度最快、最受業界關注的項目，其旨在利用大規模低軌衛星提供全球寬帶通信服務，其在衛星設計、業務布局、服務理念、批量研制和融資途徑上具有很多與傳統衛星通信企業迥異的特質，在為行業發展注入新的活力的同時，也將對既有市場格局形成巨大挑戰，值得從業者關注和借鑒。

1 發展現狀分析

系統建設

“一網”星座目前共規劃有三代，第一代衛星星座計劃于2018年啟動部署，將共計發射882顆衛星，分布在18個圓軌道面上，每個軌道面49顆衛星，軌道高度約為1200km，傾角87.9°，相鄰軌道面間隔約10.15°；第二代星座計劃于2021年啟動，將能直接向使用輕便小型天線的農村家庭提供高達2.5Gbit/s的超高速寬帶服務；第三代星座計劃于2023年啟動，目標是到2025年將能夠為全球超過10億用戶提供寬帶服務。根據目前掌握的情況來看，一網公司（OneWeb）的第一代星座將具有7Tbit/s的容量，第二代將達到120Tbit/s，第三代星座容量將達到1000Tbit/s。

（1）衛星研制追求高性價比，催生創新天線構型設計

空間段方面，一網公司一方面致力于將單星研制成本壓至60萬美元，盡可能采用成熟技術和簡單的通信體制，以推動批量化生產。整個系統將采用透明轉發工作方式，星上無需實現路由、交換等復雜處理功能，同時不設星間鏈路，減少載荷設備的質量、空間與功率等資源消耗，降低技術實現難度。在這種理念影響下，衛星設計質量僅125kg，不及“下一代銥星”（IridiumNEXT）的1/6。

另一方面，星座旨在面向終端用戶提供高速寬帶通信服務，單星需具備多波束覆蓋能力，以支持頻率復用，使單星容量達到10Gbit/s的目標，其性能要求又遠遠超出傳統百公斤量級小衛星的能力水平。按此規劃研制的“一網”衛星將成為性價比最高的低軌通信衛星。

目前判斷，其創新的用戶天線設計，很可能也進行了上述兩方面的考慮。從外形圖來看，“一網”衛星天線主要由線型饋源組成，直接對地輻射產生波束覆蓋，既不采用如“另外三十億人”（O3b）衛星的多反射面天線，避免了加裝支撐和調節機構所帶來的質量和空間占用，也不采用如“銥”（Iridium）衛星、“全球星”（Globalstar）等成熟低軌通信星座所使用的相控陣天線，以減少高昂的成本開支；另一方面，為了實現衛星的大傳輸容量，下行必須設計多波束以實現頻率復用。因此，星上共配備了16個這樣的線型饋源，形成16個長橢圓形狀波束，共覆蓋星下1080km×1080km的范圍，支持頻率復用，單個波束下行傳輸速率可達750Mbit/s，上行速率可達375Mbit/s。

（2）積極采取頻率先行策略，開發復雜干擾規避機制

對于所有旨在提供全球服務的低軌通信星座而言，頻率資源具備獨占性和排他性，其爭奪結果直接影響項目成敗。“一網”星座也不例外，其系統建設奉行頻率先行策略。首先，在全球維度，其在2014年通過收購獲得了天橋公司（Skybridge）的部分Ku頻段優先權限，由于國際電信聯盟（ITU）對非靜止軌道衛星系統采取的“先占先得”原則，此舉建立了“一網”星座在與其他星座頻率競爭中的優勢地位；其次，在目前絕大多數星座計劃最為關注的美國市場方面，一網公司于2017年6月成為首個獲得美國聯邦通信委員會（FCC）準入許可的新興低軌運營商，雖然FCC秉承避免壟斷、促進競爭的宗旨，對星座系統采取“共享共用、相互協調”規定，但一網公司率先打開美國市場，對其提早開拓營銷渠道、布局推廣應用大有益處。

另一方面，無論是ITU，還是FCC，在頻率使用方面上都要求低軌系統保證不干擾既有的地球靜止軌道（GEO）通信衛星業務。

這個方案一經提出，就引發了多家GEO通信衛星運營商的強烈反對。為此，一網公司開發了一種“漸進傾斜”的干擾規避技術，并申請了專利。其主要原理是在地面站上行波束可能對準GEO衛星產生干擾時，自動選擇其他方向上的衛星進行上行通信，通過調整上行波束的方向和信號電平，從而消除對GEO衛星的干擾，這一措施最終獲得了FCC的認可。

“一網”星座注冊頻段

（3）全球布站以保連續服務，終端降本增效普及應用

由于“一網”衛星不配備星間鏈路，所以根據業務需求合理部署全球關口站是系統提供連續服務的關鍵。根據目前公布的計劃，“一網”第一代星座將在全球配建部署55～75個衛星關口站，每個關口站配置10副以上的天線，每副天線的口徑超過3.4m。關口站將由美國休斯網絡系統公司研制，借助其在地面段的成熟經驗，實現衛星與地面網絡的高效互聯。但值得一提的是，由于大洋區域的關口站部署困難，即使從目前“一網”系統的規劃布局來看，其在該區域分布也極為稀疏，如何實現連續覆蓋、避免過頂衛星閑置，是其必須考慮和解決的技術問題。

終端方面，20世紀末，“銥”衛星電話體積過大、價格過高、服務資費昂貴的問題，是阻礙其業務拓展、導致計劃失敗的重要因素；對于傳統的GEO通信衛星來說，居高不下的地面設備成本、終端尺寸也是制約整個傳統產業規模化應用的根本原因之一。從“一網”系統來看，其將用戶終端芯片視為整個系統中最難實現的部分，目前的主要策略是與芯片巨頭高通公司（Qualcomm）一起開發專用的14nm低成本芯片，降低功耗的同時，保持高速數據傳輸和波束快速準確切換的能力，實現用戶終端性能、功耗、體積、質量及可靠性的優化和提升。其用戶段根據應用領域和場景的不同，提供固定、艦載、車載和機載等多種類型終端，終端天線尺寸為0.45～1m，既有機械式雙拋物面天線，也有相控陣天線。用戶通過“一網”系統終端連接的熱點接入互聯網。

此外，一網公司還與國際通信衛星公司（INTELSAT）達成協議，未來將研制支持LEO和GEO星座的雙模式通信終端。

業務布局

（1）立足寬帶服務主市場，拓展高潛力業務方向

在市場布局上，一網公司跳出國外傳統低軌通信星座（如“銥”衛星、“全球星”等僅提供低速移動通信服務（以話音、短報文等為主）的范疇，強調提供企業和家用寬帶接入服務，并以此為基礎向上述傳統低軌星座運營商未曾涉足的蜂窩回程傳輸、航空寬帶、海事寬帶等增長迅速的新領域拓展，致力于提供高質量的數據服務。

“一網”系統用戶終端傳輸性能

具體來看，一網公司在各業務方向存在獨有的優勢。

1）衛星寬帶服務。衛星寬帶接入是未來增長最快的衛星通信市場領域，也是一網公司一直以來所強調的業務發展重點。預計2015-2025年，全球衛星寬帶用戶數量和總收入都將增長300%以上。目前普遍的GEO衛星包月寬帶接入價格為40～100美元，而據美國北方天空研究所預測，低成本的“一網”系統可將上述資費降低至20美元/月，在該領域極具市場競爭力。

2）蜂窩回程傳輸。歐洲咨詢公司預測，2015-2025年，蜂窩回程傳輸市場整體收入將增長160%。在此市場領域，非GEO衛星系統因為低延時性能而具備較大的優勢，O3b系統的運行成功已經證明了這一點。而對一網公司來說，其目前的最大股東軟銀公司在全球投資了多家移動通信運營商，旗下更全資掌握美國四大運營商之一的美國電話電報公司（AT&T）。因此，在該領域拓展業務，不僅具備先天的資源優勢，而且其相對更低的數據延時也將更貼合下一代移動通信的基本需求。

3）海事和航空服務。這兩大市場整體特點是用戶數量不多，高價值用戶比例卻很高。值得一提的是，由于航空線路、航海線路有相當一部分是在高緯度地區（主要是北極圈附近），傳統GEO衛星無法覆蓋到，具備全球覆蓋能力的“一網”系統將此方向作為切入點。2016年底，全球最大的機載聯網服務商美國戈高公司（Gogo）就與兩家公司達成協議，將利用高低軌的容量提供其2Ku解決方案。

“一網”系統用戶業務類型

4）政府和軍用通信。受美國及其盟國近年來商業采購規模不斷攀升的影響，市場整體增速迅猛。對一網公司來說，其低延時、大容量的通信特點與軍事戰術作戰、福利保障等需求相契合，而高緯度地區常態化連續覆蓋能力，則可有效補充美軍“寬帶全球衛星通信”（WGS）系統在該領域的容量差距。此外，受國家政策約束，美國軍方商業衛星通信采購一般為最多1年期的短時性租約，這類合同相比長期的容量租用協議價格更高，因而收入也相對可觀。根據一網公司在2016年全球軍事衛星通信大會上所做報告來看，開拓政府市場也是其既定策略。

（2）不與地面運營商競爭，節省大規模營銷投入

在業務模式上，一網公司沿襲了另外三十億人網絡公司（O3b Network）的經驗和理念，把地面互聯網服務提供商（ISP）和移動通信網絡運營商（MNO）作為合作伙伴而非競爭對手，通過低軌星座和關口站網絡，為后兩者提供光纖品質（時延低于20ms）的數據傳輸服務。典型的業務提供方式有兩種：一是通過家庭安裝的“一網”系統天線及兼容3G、4G、Wi-Fi等網絡協議的標準制式終端，提供網絡的直接接入服務[與衛訊公司（ViaSat）寬帶衛星網絡類似]；二是通過塔式安裝的“一網”系統天線，配合相應的基站設備，低成本拓展運營商現有網絡范圍（與國際通信衛星公司等傳統固定通信衛星提供的蜂窩網回程傳輸服務類似）。

就現階段的定位來看，一網公司在2017年6月向國際電信聯盟宣講時，稱自己是面向電信運營商的衛星容量批發商和衛星終端提供商，其并不參與地面互聯網的接入運營服務。因此，凡是涉及目標服務地區互聯網、移動通信網絡運營相關的牌照申請等政府流程性事務，均由本地運營商來負責。一網公司雖然也提供家庭用戶的接入終端，但只賣給本地運營商，再由運營商將終端和網絡接入服務捆綁后，向個人消費者售出，同時終端的安裝服務也由運營商負責。

總的來說，這種業務模式的明智之處在于，確保一網公司當下的業務布局更加收斂，可以集中精力作衛星運營，把地面網絡運營商而非個人消費者作為自己的用戶，只為在偏遠區域有拓展自己網絡需求的本地運營商和該區域有接入需求的消費者之間“牽線搭橋”。因此，在業務初期就可以利用國際通信衛星公司、休斯網絡系統公司等戰略合作伙伴的分銷渠道，快速打開相對成熟的衛星寬帶接入和蜂窩回程服務市場，省去了面向個人消費者建立營銷體系的大規模前期投入。與此同時，一網公司也積極拓展航空、海事等需求旺盛和有待挖掘的市場領域，待地面用戶終端設備的生產規模、營業額、現金流、成本控制等各方面達到一定程度后，還將考慮更大規模、更深度的衛星互聯網寬帶接入業務。

2 發展思路分析

根植互聯網創業理念，開辟衛星生產新模式

作為一家旨在利用大規模低軌衛星星座提供全球寬帶通信服務的商業公司，從發展理念看，一網公司極具互聯網初創企業的特質。

1）用戶理念。強調終端用戶體驗，小于20ms的低時延、媲美地面光纖的接入速度（50Mbit/s）、全球無縫（含南北極）覆蓋服務，都作為其最大亮點進行營銷與宣傳。

2）成本理念。與空客防務與航天公司（ADS）合作，廣泛利用工業4.0的新技術、新模式，實現衛星制造的批量化、柔性化和智能化，大幅壓縮單星成本空間，同時與高通公司合作研發芯片，降低用戶段成本。

3）長尾理念。扎根利基市場，致力于整合全球地理區域分散（多為偏遠、無寬帶連接的地區）、購買力相對薄弱、不被業界所看好的消費者群體，以期通過規模效應，獲得巨額收益。

對兩種算法在飽和度50%～1 000%下的誤差范圍進行統計，見表2，窗寬自適應形心修正算法在非飽和波形下與傳統形心算法有相似的誤差范圍，對于飽和波形誤差范圍在-0.5～0.5 ns之間，可實現7.5 cm的測距精度.

創始人格雷格·維勒長久以來的個人經歷，也在很大程度上塑造了一網公司有別于傳統衛星運營商的上述新理念。維勒曾于20世紀90年代中期在盧旺達成功建立了該國首個地面光纖寬帶網絡，挖掘到互聯網基礎設施的巨大帶動力和潛在市場空間，于2007年創建另外三十億人網絡公司，部署并運行全球首個中軌道寬帶通信星座，此后加入谷歌公司（Google）的創新實驗室，但由于發展理念不同，帶領團隊脫離谷歌公司單獨發展，于2012年創辦一網公司，以“消除全球數字鴻溝”為口號，致力于發展低軌寬帶通信小衛星星座。至此，維勒已在互聯網運營服務行業進行了三次創業，每一次都伴隨著理念上的巨大創新，這種經歷也讓其深諳該領域的運作方式，并掌握豐富的投融資渠道，為“一網”計劃奠定基礎。

在衛星生產制造方面，這種初創理念尤為突出。由于新興低軌星座規模達到百/千顆量級，交付周期也比普通GEO衛星更嚴苛，以傳統制造商的現有AIT設施、延續現有的研制模式，根本無法滿足這種需求。在一網公司之前，泰雷茲-阿萊尼亞航天公司（TAS）保持著每周生產1顆“下一代銥星”的記錄，而一網公司則提出1天至少3顆衛星的出廠速度，將達到衛星產業界前所未有的交付水平。

為了應對大規模星座交付和部署的壓力，一網公司開辟了極具創新特點的自動化生產線模式，以實現批量化、快速交付。整個生產線將充分利用協作機器人、智能裝配工具、自動光學檢測系統、大數據控制系統、自動精準耦合系統、自動導軌傳送機器人、自動加熱分配系統、增強現實工具，以及自動測試系統等數字化、智能化手段，加速整個AIT流程。2017年6月27日，一網公司宣布，在空客防務與航天公司的試驗生產線已正式投產，首批10顆試驗衛星將按期交付發射。該公司在美國設立的衛星工廠也已動工建設，將保障后續上千顆衛星的研制工作。未來，在穩定運行后，該工廠也將為其他小衛星的生產提供服務。

融資布局整個產業鏈條，構建完整生態圈

一網公司自創立以來，受到了衛星通信產業內外的廣泛關注和追捧，外部資本力量的注入為其快速發展和系統建設提供了有力保障。截至目前，有公開來源的信息顯示，一網公司共經歷了3輪融資，包括種子輪融資、A輪融資以及私募股權融資，共籌集約17億美元資金。

一網公司的主要發展思路為立足星座低成本快速建設，尋找正確、合適的投資者，深度布局整個產業鏈條。一網公司形成了戰略投資合作伙伴生態圈。

1）空客防務與航天公司。歐洲最大的通信衛星制造商，已與一網公司簽署協議，將為其研制10顆試驗衛星，并憑借在飛機制造領域的自動化生產、組裝理念和經驗，幫助一網公司在美國建立配備全套智能化流水線的衛星工廠。

2）維珍集團。國際知名投資集團，下屬的維珍銀河公司將利用其發射者-1運載火箭提供發射服務，與阿里安航天公司一起保障星座的快速部署需求。

3）休斯網絡系統公司。全球最大的衛星寬帶網絡設備提供商，負責用戶終端設計，并與可口可樂公司一起分銷產品。

4）高通公司。全球最大的無線芯片制造商，3G CDMA技術專利的主要持有方，將為“一網”系統設計空中接口，同時負責開發用戶終端部分執行接入和頻繁切換功能的核心芯片。

5）國際通信衛星公司。全球最大的固定通信衛星運營商，作為戰略合作伙伴，為一網公司打開運營服務渠道、提供頻率協調幫助，同時結合該公司“史詩”（Epic）系列高通量衛星，推出全球首個高低軌融合服務方案，增強市場競爭力。

6）印度巴爾蒂公司（Bharti）和墨西哥通信公司（Totalplay）。一方面負責印度和墨西哥市場的銷售服務，另一方面也成為一網公司的用戶，為各自業務提供支持。

7）軟銀集團。IT領域著名的風險投資公司，通過私募股權投資獲得一網公司43%的股權。

在這種融資布局下，一網公司形成了以星座計劃為核心的完整生態圈，其投資者在衛星制造、發射部署、地面網絡、系統技術以及推廣運營等各方面可為星座的快速上馬和進入市場提供支持，推動最初的理念構想順利向部署和運行的最終目標演進。

嘗試合并高軌運營商，打造一體化市場格局

除了爭取高質量的融資之外，一網公司還積極嘗試以資本市場操作博取更大的發展和盈利空間。2017年2月28日，一網公司和全球最大的GEO通信衛星運營商國際通信衛星公司聯合宣布簽署有條件合并協議。根據透露的協議條款，合并后成立的新公司仍稱為國際通信衛星公司，三方將以換股交易方式完成合并操作。

2017年5月31日，據英國路透社報道，國際通信衛星公司與其債權人的談判已經終止，盡管軟銀公司提高了報價，并將計劃收購的期限延長了3倍，但國際通信衛星公司債權人并不接受這種變相折價處理的債權轉換協議。6月2日，軟銀公司和一網公司正式行使其在合并協議和股份購買協議中的終止權，合并案宣告失敗。

雖然合并最終未能成功，但回溯此次資本運作下的合并案發展歷程，可以窺探出一網公司的發展思路：

1）積極尋找與高軌運營商的利益共贏點，通過合并消除發展阻礙。對一網公司而言，在相繼完成多輪巨額融資、衛星研制工作順利開展的背景下，作為致力于全球性衛星寬帶服務的企業，仍需要在世界各地尋找分銷渠道和謀取信號落地權，與國際通信衛星公司的合并是其開拓市場、降低運營成本、縮短服務推出到市場時間的最佳選擇；另一方面，對國際通信衛星公司來說，其深陷債務困局，且從2012年以來銷售收入逐年下降，2016年初，著名的商業評級機構穆迪公司調低了對國際通信衛星公司的評級，認為其高負債和低利潤導致發展前景不甚明朗，本次合作有望一次性清償其36億美元的債務，大幅降低每年債務利息開支，改善資本結構，因而總的來說，對雙方來講都是利大于弊。

2）通過合并打造通信衛星行業領跑者，構建一體化的市場格局。既擁有國際通信衛星公司積淀數十年的衛星固定和廣播業務運營市場和用戶基礎，又在新興的寬帶服務領域構建了“史詩”系列GEO高通量衛星+“一網”大規模低軌寬帶星座的聯合服務。一方面能夠滿足當前應用需求，例如企業網絡、通信運營商的通信基礎設施服務，以及機載通信和海事通信等；另一方面新公司將更能適應大眾消費需求，提供寬帶互聯網、車聯網、物聯網、蜂窩回程、機對機通信等更趨多元化、多樣化的產品和服務，通過創新商業模式，進而真正走入大眾消費市場的“藍海”，拓展發展機遇和市場空間。

3 啟示

新興星座發展亟需新技術、新模式支撐

從一網公司的發展來看，為了實現系統的高性能、低成本目標，滿足數百上千顆衛星研制、數十次密集發射的需求，其在衛星與地面系統設計上均采用了諸多新技術，引入了工業4.0的新研制模式打造智能化衛星工廠，驅動了整個傳統衛星制造與發射行業對已有能力的重新審視與深化調整。其供應商之一的美國SolAero公司，以往就主要根據軌道和任務為衛星提供定制化的太陽帆板，如今則立足于支撐一網公司的大批量需求，大力投資并引入自動化工具，以提高產量并降低成本。相同的情況也出現在加拿大麥克唐納-德特威勒聯合公司（MDA）等其他部件供應商身上。因而，在某種意義上，新興星座的發展與行業的新變革之間存在著相互促進、相互影響的密切關系。

新、老宇航企業合作效益大于對立競爭

如前所述，一網公司所代表的新興低軌運營商與傳統運營商之間存在著直接業務競爭，但就產業界目前整體動向來看，全球最大的5家固定衛星運營商有4家通過商業運作手段計劃聯合或獨立發展中低軌衛星系統。從本質上來看，高中低軌運營商之間實現深度融合服務，可以形成規模效益，共享用戶和分銷渠道，降低研發成本和企業運營成本，避免過度競爭引發的資源浪費，引導行業向集約式路徑發展，推動技術和應用創新。另一方面，目前大批量低軌通信衛星的制造能力主要集中在歐洲泰雷茲-阿萊尼亞公司和美國內華達山脈公司，其他傳統宇航制造商與低軌運營商合作，也將有助于補齊業務短板，積極探索新型制造模式，牽引衛星研制能力的優化升級。

更接地氣的應用服務將驅動行業迎來爆發

在一網公司商業邏輯中，低成本服務是其核心競爭力所在。根據目前公布的情況推算，一網公司的服務成本不僅低于在軌的GEO和MEO高通量系統，即使面對2020年左右部署的太比特每秒級超高通量衛星系統，也具有較為明顯的優勢，將大幅降低用戶資費和使用門檻。在此基礎上，一網公司還推出了更接地氣的應用：格雷格·維勒在2017年初倫敦航空協會會議上指出，可口可樂在全球的零售網絡中有約1200萬～1500萬個網點位于聯網困難的偏遠地區，這些分銷網點通過接入一個公司的網絡可以為購買可樂的用戶提供互聯網服務，每月能夠為經營者增加至少50美元的收入。上述舉措具有巨大潛力，將促進低軌互聯網通信服務在全球的普及，驅動整個衛星通信行業實現爆發。