「獨家」上至星座建設,下至業務佈局,“一網”能為我們帶來哪些啟示?

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於2018 年啟動部署,將共計發射882 顆衛星,分佈在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°;第二代星座計劃於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;第三代星座計劃於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。

「独家」上至星座建设,下至业务布局,“一网”能为我们带来哪些启示?

1. 衛星研製追求高性價比,催生創新天線構型設計

空間段方面,一網公司一方面致力於將單星研製成本壓至60 萬美元,儘可能採用成熟技術和簡單的通信體制,以推動批量化生產。整個系統將採用透明轉發工作方式,星上無需實現路由、交換等複雜處理功能,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,以支持頻率複用,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。按此規劃研製的“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,既不採用如“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佔用,也不採用如“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複用。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 的範圍,支持頻率複用,單個波束下行傳輸速率可達750Mbit/s,上行速率可達375Mbit/s。

2. 積極採取頻率先行策略,開發複雜干擾規避機制

對於所有旨在提供全球服務的低軌通信星座而言,頻率資源具備獨佔性和排他性,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,由於國際電信聯盟(ITU)對非靜止軌道衛星系統採取的“先佔先得”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,一網公司於2017 年6 月成為首個獲得美國聯邦通信委員會(FCC)准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,對星座系統採取“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、佈局推廣應用大有益處。

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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,並申請了專利。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。

3. 全球布站以保連續服務,終端降本增效普及應用

由於“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。根據目前公佈的計劃,“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製,藉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,由於大洋區域的關口站部署困難,即使從目前“一網”系統的規劃佈局來看,其在該區域分佈也極為稀疏,如何實現連續覆蓋、避免過頂衛星閒置,是其必須考慮和解決的技術問題。

終端方面, “一網”系統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,未來將研製支持LEO 和GEO 星座的雙模式通信終端。

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業務佈局

1. 立足寬帶服務主市場,拓展高潛力業務方向

在市場佈局上,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)的範疇,強調提供企業和家用寬帶接入服務,並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,致力於提供高質量的數據服務。

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。歐洲諮詢公司預測,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,由於航空線路、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。

(4)政府和軍用通信。受美國及其盟國近年來商業採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採購一般為最多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。

(5)新興通信服務。物聯網和機器對機器通信領域是整個通信行業的發展大趨勢,已得到衛星運營商廣泛關注。隨著軟銀公司成為一網公司的大股東,一網公司在該領域的拓展具備先天優勢——軟銀旗下的英國ARM 公司是全球最大的物聯網和智能手機處理器製造商。但考慮到“一網”系統所採用的頻段與目前物聯網規劃使用頻率差別較大,因此預計其將不會主攻資產追蹤等低速數據市場,而為地面遠程IoT 基站提供互聯服務、拓展地理覆蓋範圍是可選的方向。

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,為後兩者提供光纖品質(時延低於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範圍(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,其並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後,向個人消費者售出,同時終端的安裝服務也由運營商負責。

「独家」上至星座建设,下至业务布局,“一网”能为我们带来哪些启示?

總的來說,這種業務模式的明智之處在於,確保一網公司當下的業務佈局更加收斂,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後,還將考慮更大規模、更深度的衛星互聯網寬帶接入業務。

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