低軌衛(wèi)星有望打開衛(wèi)星移動通信新局面

陳炎坤

衛(wèi)星通信技術(shù)是一種利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波而進行的兩個或多個終端之間的通信。其具有覆蓋范圍廣、通信容量大、傳輸質(zhì)量好、組網(wǎng)方便迅速、便于實現(xiàn)全球無縫鏈接等眾多優(yōu)點。自20世紀90年代以來，航空航天以及電子信息技術(shù)的不斷進步迅猛助推了衛(wèi)星移動通信的發(fā)展。目前移動通信衛(wèi)星可分為三類：低軌通信衛(wèi)星（LEO）、中軌通信衛(wèi)星（MEO）和高軌地球同步通信衛(wèi)星（GEO）。

一、低軌道衛(wèi)星通信優(yōu)點

首先，軌道高度低、衛(wèi)星可替換性強，大大降低了前期發(fā)射成本和后期維護成本;其次，軌道高度的降低也使得傳輸延時短，路徑損耗小，多個衛(wèi)星組成的星座可以實現(xiàn)真正的全球覆蓋，頻率復用更有效;最后，蜂窩通信、多址、點波束、頻率復用等技術(shù)也為低軌道衛(wèi)星移動通信提供了技術(shù)保障。

二、低軌衛(wèi)星通信發(fā)展由“過熱”、“趨冷”到“再復興”

低軌衛(wèi)星通信經(jīng)歷了上世紀90年代衛(wèi)星星座建設浪潮，但由于市場定位以及成本控制的問題使其離最初設想的目標相去甚遠，低軌衛(wèi)星通信逐漸趨冷。近年來隨著移動通信和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，商業(yè)數(shù)據(jù)通信市場需求激增，各國瞄準這一市場機會，相繼推出新的星座計劃。試圖以高通量、低時延的優(yōu)勢搶占市場。目前新興低軌衛(wèi)星星座計劃主要有美國的OneWeb衛(wèi)星系統(tǒng)、Telesat星座、StarLink星座以及我國的“鴻雁星座”和“虹云工程”，星座計劃再度復興。

三、我國低軌通信衛(wèi)星發(fā)展進入戰(zhàn)略機遇期

低軌通信軌道、頻譜資源競爭愈發(fā)激烈，軌道和頻譜是通信衛(wèi)星能夠正常運行的先決條件，單顆低軌衛(wèi)星覆蓋范圍小，必須增加數(shù)量以實現(xiàn)全球覆蓋，因此，發(fā)展自主低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)對我國獲取有限的軌道、頻譜資源格外重要。低軌衛(wèi)星通信助力偏遠地區(qū)和極端環(huán)境下通信，我國疆域遼闊，自然地形復雜。與地面光纜相比，低軌衛(wèi)星通信能以更低成本解決偏遠地區(qū)通信問題。并且低軌衛(wèi)星通信全區(qū)域覆蓋特性也使得其在海洋、沙漠、搶險救災等場景中有廣泛的應用場景。打通低軌通信產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，培育新經(jīng)濟增長點，發(fā)展低軌衛(wèi)星通信可打通芯片、終端、系統(tǒng)集成、運營服務及人才培養(yǎng)等完整產(chǎn)業(yè)鏈條，創(chuàng)新衛(wèi)星及運載火箭規(guī)模化研制模式和流程，培育新經(jīng)濟增長點，帶動上下游超千億元產(chǎn)值規(guī)模。

四、低軌衛(wèi)星商業(yè)化幾點思考

從技術(shù)上來講，新興低軌衛(wèi)星星座計劃與早期低軌星座計劃相比并沒有革命性的創(chuàng)新，為了避免重蹈早期低軌星座的覆轍，新興低軌星座計劃應當注意以下幾點：探索多維度商業(yè)模式，除在消費端為用戶提供全天候不間斷通信服務以外，應積極拓展海洋、氣象、交通、環(huán)保、地質(zhì)、防災減災等領域的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息傳送服務，拓展行業(yè)端應用。注意成本管控，研發(fā)小衛(wèi)星以降低制造成本，探索火箭發(fā)射回收以及“一箭多星”等技術(shù)降低發(fā)射成本。科學合理規(guī)劃地面接收基站建設以降低運營成本。