寬帶衛星通信市場綜述

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自2012年到2023年以來，寬帶衛星產業的發展可以用前所未有、神秘莫測來形容。?

本文對過去10年寬帶衛星的發展的歷史里程碑、系統發展、面臨的挑戰做了整體梳理。主要關注以下三種衛星系統的發展：

1. 非地球靜止軌道（NGSO，Non-geostationary）

2. 低地球軌道星座（LEO，Low Earth Orbit）

3. 地球靜止軌道 (GSO，Geostationary)
   
   

根據OSSTP在2022年4月的統計，已有超過20個獨立實體向FCC提交了美國衛星通信市場準入申請。這些申請通過使用覆蓋Ku、Ka以及V波段的共計70,000顆衛星，提供固定寬帶服務，部分實體已經開始進行衛星部署。截至2022年12月1日，OneWeb、Starlink等公司共有4,000多顆非地球靜止軌道（NGSO）衛星在軌運行。發射數量與在軌運行數量如下圖所示。

這些衛星實現技術的技術框架及法律基石主要是在20世紀90年代末到21世紀初建立的，同時在一些早期的系統如Skybridge、Teledesic等做了落地。雖然這些早期的衛星網絡系統沒有在商業上取得成功，但他們卻觸發了整個衛星行業的發展。這些努力有且于在國際電信聯盟（ITU）內推動建立一些技術及規范標準，也有助于改善FCC內處理衛星相關提案的框架。另外，這些網絡還推動了終端、網關、傳輸架構等的低成本方案技術發展，這些都是當前寬帶衛星產業蓬勃發展的重要基礎。

• Starlink和OneWeb達成了頻譜協調協議
• 美國AST SpaceMobile公司也宣布可以直接用于手機的低速率通信服務（非寬帶通信）
• ViaSat和Inmarsat這兩個最大的衛星服務公司之一，也同意以73億美元的協議合并
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圖：部分LEO/MEO/GEO衛星系統統計

（至2022年12月3日）

• 低成本方案
• 用戶終端
• 高效固態功率放大器
• 發射器

• 干擾的限制
• 國際電聯申請中的部署截止日期
• FCC 對NGSO的更新許可規則以及共享框架

技術挑戰

• SpaceX（美國）：獵鷹8號
• ULA（美國）：Atlas V
• Arianespace（法國）/Roscosmos（俄羅斯）：Soyuz-2
• Arianespace（法國）：Ariane

監管挑戰

• 國家監管機構（如美國FCC和英國的Ofcom）
• 行業參與者（如Intelsat、EchoStar、OneWeb、ViaSat、SpaceX及Amazon等）
• 政府實體（如國家電信信息管理局、國家航空航天局等）

• 通過限制功率通量密度，保護現有地面網絡
• 通過基于時間統計的功率通量密度，緩解地球靜止系統的干擾
• 部署時間要求，定義向ITU提交發射申請衛星的最晚發射要求
• 5G/6G技術中，空中/地面頻譜分配及協調規則

[1].Kriezis and W.Q. Lohmeyer, “U.S. Market Access Authorization Timeline Analysis for Megaconstellation Networks,” Olin Satellite + Spectrum Technology & Policy (OSSTP) Group Industry Reports, Web: https://www.osstp.org/fcc-analysis.

[2].SpaceX, “SpaceX Launches,” Web: https://www .spacex.com/launches/.

[3].“OneWeb Launch Programme,” Web: https://oneweb. net/resources /launch-programme.

[4].R. Barry, P. Bustamante, D. Guo, M. Honig, W.Q. Lohmeyer, I. Murtazashvili, S. Palo, “Spectrum Rights in Outer Space: Interference Management for Mega-constellations,” Telecommunications Policy Research Conference (TPRC), Washington, D.C., September 16-17, 2022.

[5].U. Gupta., A. Tan, J. Liu, W.Q. Lohmeyer, “A Description and Comparison of Modern Flat Panel Antenna Technology for Ku-/Ka-Band User Terminals in Low Earth Orbit (LEO) Satellite Communications Systems,” Microwave Journal, Vol. 69, No. 9, September 2021.

[6].U. Gupta, A. Tan, W.Q. Lohmeyer, J. Liu, “Antenna Performance Specifications for Ka-/Ku-Band User Terminals in Low Earth Orbit (LEO) Satellite Communications Systems,” Microwave Journal, Vol. 69, No. 9, September 2021.

[7].M. Kan, “SpaceX has been selling Starlink Dishes at a Huge Loss,” PC Mag, April 6, 2021, Web: https://www. pcmag.com/ news/spacex-has-been-selling-starlink -dishes-at-a-huge-loss-despite-499-price.a) Tan and W.Q., Lohmeyer, “Modern Low-Cost Phased Array Technologies and Accompanying Fixed Satellite Service (FSS) Regulatory Requirements,” IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology, Waltham, Mass., October 11-14, 2022.

[8].W.Q. Lohmeyer, R.J. Aniceto and K.L. Cahoy, “Communication Satellite Power Amplifiers: Current and Future SSPA and TWTA Technologies,” International Journal of Satellite Communications and Networking, doi:10.1002/sat.1098.

[9].Akash Systems, “A Fundamental Advantage in Technology: The Power of Synthetic Diamond,” Web: https://akashsystems.com/technology/.

[10]. J. Pahl, Interference Analysis, Wiley, 2016.

[11]. “Federal Communications Commission,” USAGov, U.S. Government, Web:https://www.usa .gov/federal-agencies/federal-communications-commission#:~:text=The%20Federal%20 Communications%20Commission%20regulates,a%20robust%20and%20competitive%20market.

[12]. “Amendment of the Commission’s Space Station Licensing Rules and Policies,” 18 FCC Rcd. 10760, 2003.

[13]. “House Committee Leaders Introduce Bipartisan Bills to Update Satellite Rules,” Space News, December 9, 2022, Web: https://spacenews. com/house -committee- leaders -introduce- bipartisan-bills-to -update- satellite-rules/.

[14]. “Expediting Initial Processing of Satellite and Earth Station Applications; Space Innovation,” IB Docket Nos. 22–411, 22–271, November 30, 2022.

[15]. “Request for Orbital Deployment and Operating Authority for the SpaceX Gen2 NGSO Satellite System,” IBFS File Nos. SAT-LOA-20200526-00055 and SAT-AMD-20210818-00105 December 1, 2022.

[16]. “Starlink and OneWeb Reach Spectrum Coordination Plan,” Space News, June 14, 2022, Web: https://spacenews.com/starlink-and-oneweb-reach-spectrum-coordination-plan/.

[17]. “Amazon and Telesat Coordinate their Planned NGSO Constellations,” Space News, September 21, 2022, Web: https://spacenews. com/amazon -and-telesat-coordinate -their-planned -ngso-constellations/.

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