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来源：《电讯技术》
转自：卫星与网络
作者：周兵，刘红军（中国西南电子技术研究所）
近年来，在商业投资的推动下低轨卫星通信星座网络快速发展，不断有新的商业低轨卫星通信星座计划涌现。实际上20世纪90年代也曾掀起过低轨通信卫星星座浪潮，但结果却未能达到最初的设想。总结了20世纪90年代提出的低轨通信卫星计划的经验教训，概述了目前典型的新兴低轨商业卫星通信星座特性及发展现状，根据之前星座的经验教训提出了对当前商业低轨卫星通信星座发展的思考。
目录
一、引言
二、低轨卫星通信星座回顾
三、国外典型新兴低轨卫星通信星座发展现状
四、国外商业低轨卫星通信星座发展思考
1、核心业务聚焦数据传输服务
2、成本控制是市场竞争力的关键
、抢占轨道和频率
五、结束语
一、引言随着互联网应用的快速发展，互联网接入服务需求急剧增加。目前全球的互联网数据主要通过地下或水下光缆传输，光缆铺设高昂的成本和覆盖范围是其主要的限制因素，而通信卫星则具有覆盖范围广的优点，因此近年来一系列商业低轨通信卫星星座应运而生，包括OneWeb、Telesat、SpaceX和波音等公司纷纷提出低轨通信卫星星座计划，试图与地面有线和移动通信网络争夺互联网接入入口。然而，卫星通信系统由于制造、发射、运营和维护成本高，直接向消费者、家庭和企业销售服务的竞争力不强。20世纪90年代的“铱星”和“全球星”都经历了破产和整组，新兴的商业低轨通信卫星星座再次将目标市场瞄准这一市场领域，虽然面临极大的挑战，但若成功则将开辟卫星通信应用的新时代。
本文在回顾国外低轨卫星通信星座发展的经验教训的基础上，提出了发展思考，以供相关人员参考。
二、低轨卫星通信星座回顾低轨卫星通信星座计划并非是近几年的新生事物，早在20世纪90年代就有多个星座计划提出，比如Teledesic星座、“铱星”和“全球星”等，其中“铱星”和“全球星”星座目前仍在运营，只是离最初设想的目标相去甚远。
1、“铱星”星座“铱星”计划的概念形成于年，即构建一个全球覆盖的卫星通信系统，使人们在任何地方都能通过便携式卫星电话进行通信。年“铱星”系统的详细设计方案终于成形:星座由66颗卫星（外加6颗备份星）组成且每颗卫星都具有星间链路，轨道高度km，包含6个极地轨道面，每个轨道面11颗卫星。
“铱星”系统于年11月1日正式开始运营，是世界首个实用的大型低轨通信卫星系统，尽管其在技术实现上是一次重大突破，但是在实际运营时却很快就遇到了麻烦。“铱星”公司最初估算，需要大约50万个用户就能维持公司正常运转，但“铱星”系统运行一年之后只有2万左右的用户，市场需求的下降以及初期市场估算时过于乐观，导致“铱星”公司的经营很快就难以为继。年8月1日，“铱星”公司申请破产。
年以后，“铱星”系统转向满足快速发展的蜂窝网络和全球通信（包括话音和数据）需求，而且在年的“”事件之后，跟踪跨海洋航班以及机上数据服务的需求猛增，为此“铱星”系统对卫星进行了升级以引入新功能———海上和极地飞机导航、飞机黑匣子数据收集和存储、偏远位置服务、军事通信和应急响应能力等，并将美国航空管理局（FederalAviationAdministration，FAA）和美国防部等机构发展成了用户。而后“铱星”公司获得重生，到年月其商业用户达到了45万，同时还获得了国防部等机构的服务合同。
目前铱星公司正在进行再一次的转型，年开始发射下一代卫星构建新的卫星星座，以便增加功能，提升数据传输速度并增加新的服务如企业数据和话音服务、设备跟踪以及其他机器到机器的应用。
2、Teledesic星座计划20世纪90年代初微软公司创始人比尔·盖茨等资助成立的Teledesic公司提出构建低轨卫星星座，其目标是耗资90亿美元构建天基互联网，成为可提供在全球任何地方收发信息的天基互联网供应商。
Teledesic最初计划发射颗低轨卫星，轨道高度km，共21个轨道面，每个轨道面40颗卫星，并计划设计复杂的星间链路以及地面网关链路、移动通信链路和终端通信链路。
年，Teledesic将其庞大的星座计划缩减至颗卫星，轨道高度则升高至km，包含12个轨道面，每个轨道面24颗卫星。而后，由于市场需求下降，该星座计划进一步缩减至0颗卫星。最终，Teledesic也只是在年制造并发射了一颗测试卫星就于年放弃了其申请的频率并终止了计划。
、“全球星”星座“全球星”与“铱星”类似，也是一个提供全球卫星通信服务的系统，其业务涵盖了话音、数据、传真、传呼和定位。“全球星”星座系统由48颗工作星和4颗备份星组成，其轨道高度为km，共有8个极轨道面，每个轨道面6颗卫星。但与铱星不同的是，全球星为了简化在轨卫星的设计，没有为卫星设计星间链路，卫星只是简单地转发信号，因而需要通过地面网关与电信网络连通;其信息处理在地面进行，这也使其造价更低。
到年全球星开始商业运营时，整个卫星系统的构建和维护共花费8亿美元，其服务成本为手机终端美元以及通话费用每分钟1～美元。“全球星”与“铱星”一样，预计的潜在用户都没能实现，最终在2年申请破产保护，并与铱星一样进行了重组，调整业务重点，并且在破产重组之后继续运营。
总的来说，“铱星”、Teledesic和“全球星”卫星星座遇到的问题主要是经营上的问题，而非是技术上的问题，通信卫星系统高昂的部署成本、市场定位不佳以及预期评估不足是导致其商业运营失败的主要原因。这些卫星系统能够从技术上实现全球覆盖，但提供的通信服务在与地面固定和移动网络的竞争中完全没有优势。
三、国外典型新兴低轨卫星通信星座发展现状随着移动通信和物联网等技术的快速发展，商业数据通信市场需求激增，而目前新兴的商业低轨卫星星座正是瞄准这一市场机会，试图以高通量、低时延的优势抢占市场。
1、低轨星座的特点目前新兴低轨卫星通信星座的主要特点之一是大多采用低轨道，而不是目前主流通信卫星采用的同步轨道。
（1）轨道和时延
通信卫星根据运行轨道高度的不同大致可分为低轨道（LowEarthOrbit，LEO）（km以下）卫星、中轨道（MediumEarthOrbit，MEO）卫星和地球同步轨道（GeostationaryEarthOrbit，GEO）（5km）卫星，其轨道示意如图1所示。基于不同轨道构建的卫星通信系统，在系统设计复杂度、在轨维护成本、发射成本、卫星寿命、星地通信时延等方面具有不同的特点。
图1通信卫星轨道
目前提供卫星通信服务的卫星主要采用同步轨道，该轨道的轨位和频率资源由国际电信联盟（InternationalTele白癜风诚信为民白癜风扩散的症状
