卫星互联网微波通信关键技术(精装版)
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1.1.2 发展现状

早期提供的卫星互联网服务主要是通过地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星来实现,经过几十年的发展,以新一代高通量卫星(High Throughput Satellite,HTS)为代表的GEO卫星通信系统(GEO-HTS)仍是构建卫星互联网的主力。与此同时,以 O3b 系统为代表的中地球轨道(Medium Earth Orbit,MEO)卫星通信系统和以第二代铱星(Iridium NEXT)系统、一网(OneWeb)系统和星链系统等为代表的低地球轨道(Low Earth Orbit,LEO)卫星通信系统在卫星互联网领域正发挥着越来越重要的作用。这些卫星通信系统具有低时延、低成本、广覆盖、宽带化等优点,代表着卫星通信的重要发展方向[1]

GEO-HTS 系统的单星覆盖范围广,少量卫星即可实现全球覆盖。由于卫星数量少且相对地面静止,其组网和频率协调相对容易,系统建设和维护成本较低,但同时存在传输时延大、传播损耗高、不能覆盖南北极区域等不足。提供卫星互联网接入服务的代表 GEO 卫星通信系统包括早期面向企业级用户的 IPSTAR、Spaceway-3等,以及后期快速发展的HTS,如美国ViaSat系列、EchoStar 17、EchoStar 19和我国的中星16号、亚太6D等卫星。

O3b 星座系统是目前全球唯一成功投入商业运营的 MEO 卫星通信系统。第一代O3b星座有20颗卫星在轨运营。目前已开始发射第二代22颗O3b mPOWER卫星,组成42颗卫星的中轨道卫星星座,这些新增卫星将会兼用倾斜轨道和赤道轨道,把O3b星座覆盖范围从目前的南北纬50°之间扩展到地球两极,成为一个真正的全球通信系统。

OneWeb系统分为3个部分。第一部分由648颗工作于Ku/Ka频段的LEO卫星构成,分布在高度为1 200 km、倾角为87.9°的18个轨道面上,每个轨道面部署40颗卫星,星座容量达到7 Tbit/s。第二部分将添加1 280颗V频段MEO卫星,分布在轨道高度为8 500 km、倾角为45°的MEO上。2020年5月28日,OneWeb公司向美国联邦通信委员会(FCC)提交申请再次增加近4.8万颗卫星。截止到2022年3月30日, OneWeb系统已经发射了428颗卫星(都由俄罗斯负责发射,总数为13次),余下的220颗卫星将由美国太空探索技术公司的猎鹰9号火箭发射。

Starlink系统是美国太空探索技术公司建设的一个低轨星座卫星通信系统,能提供覆盖全球的高速互联网接入服务。截止到2022年3月30日,Starlink系统向国际电信联盟(ITU)共申报了约4.2万颗卫星,已累计发射2 303颗卫星,其中在轨运行2 111颗,192颗脱轨,为20个国家约14万用户提供通信服务,其中在15个国家的平均下载信息速率超过100 Mbit/s。

我国的低轨星座卫星通信系统建设也在进行中,相关系统都是面向互联网接入而设计的且都完成了首颗卫星的发射。此外,还有一些民营企业也提出了相关的计划。2021年4月中国卫星网络集团有限公司成立,该公司的成立必将加快我国卫星互联网的建设步伐。