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來源 |?高端裝備產(chǎn)業(yè)研究中心 智庫 |?云腦智庫(CloudBrain-TT) 云圈?|?進“云腦智庫微信群”,請加微信:15881101905,備注您的研究方向 導讀2014年成立的英國一網(wǎng)公司(OneWeb)目標是打造低軌衛(wèi)星星座，為偏遠地區(qū)或互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施落后的地區(qū)提供價格適宜的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。2016年1月，英國一網(wǎng)公司和歐洲空中客車防務(wù)及航天公司(Airbus Defence and Space)合資成立一網(wǎng)衛(wèi)星公司(OneWeb Satellite)，進行“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座的生產(chǎn)。2017年6月，一期“一網(wǎng)”星座的系統(tǒng)設(shè)計(720 顆衛(wèi)星組成星座)和頻率規(guī)劃獲得美國聯(lián)邦無線電管理委員會(FCC)批準; 2019 年 2 月，一期“一網(wǎng)”星座的首批6顆衛(wèi)星進入軌道;2020年完成兩次各34顆衛(wèi)星發(fā)射。由于一網(wǎng)公司資金能力不足，同時受新冠肺炎疫情影響，導致其資金鏈斷裂，公司不得不在2020年3月遞交了破產(chǎn)保護申請。隨后，英國政府和印度巴帝全球公司(Bharti Global)最終與英國一網(wǎng)公司達成收購協(xié)議，分別注資5億美元。外加軟銀集團(SoftBank)、美國休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司(Hughes Network Systems LLC)、歐洲通信衛(wèi)星公司(Eutelsat S.A.)等投資者的注資，“一網(wǎng)”星座目前已得到了強大的資金支持。 
一、星座布局2017年，一網(wǎng)衛(wèi)星公司首次向FCC提交的文件中說明，“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座由720顆1200km高度近地軌道(LEO)衛(wèi)星和1280顆8500km高度的中地球軌道衛(wèi)星構(gòu)成，這些衛(wèi)星使用V波段，用于實現(xiàn)全球覆蓋。2020年5月，一網(wǎng)衛(wèi)星公司又向FCC申請在1200km高度的LEO，星座衛(wèi)星數(shù)量增加到約47844顆。2021年1月，一網(wǎng)衛(wèi)星公司又向FCC申請，將2020年5月申請資料中1200km高度LEO衛(wèi)星數(shù)量降低到6372顆。按照一網(wǎng)衛(wèi)星公司的設(shè)計，目前的“一網(wǎng)”星座布局設(shè)計應該包括6372顆LEO衛(wèi)星和1280顆中地球軌道衛(wèi)星，具體情況如以下圖表所示。圖表：“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座布局設(shè)計情況
資料來源：市場調(diào)研根據(jù)FCC的指示，一網(wǎng)衛(wèi)星公司需要在2026年8月之前至少需要部署一半數(shù)量的衛(wèi)星，在2029年之前需要完成整個“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座的部署。根據(jù)一網(wǎng)衛(wèi)星公司公開的資料，其原本打算在2020年底之前完成“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座第一階段，即648顆LEO衛(wèi)星的部署，分布在高度1200km、傾角87.9°的18個軌道面，相鄰軌道面間隔9°。但是因為2020年初的破產(chǎn)保護事件以及后續(xù)的融資事宜，“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座第一階段的部署計劃可能推遲到2022年底。第二、三階段分別完成其余LEO衛(wèi)星和8500km高度中地球軌道衛(wèi)星的部署。2021年10月14日，“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座進行了第11批34顆衛(wèi)星的部署，其在軌衛(wèi)星數(shù)量增加到目前的358顆，這也是2021年“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座的第7次部署，預計2021年12月還將進行本年度最后一次34顆衛(wèi)星的部署。
“一網(wǎng)”衛(wèi)星部署示意圖(上)和發(fā)射上面級(下)二、工作方式及衛(wèi)星特點“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座放棄了星間鏈路的設(shè)計，在全球(如英國、北歐、格陵蘭、冰島、北冰洋、加拿大、非洲、東南亞、美國主要地區(qū)以及我國中部)布設(shè)共44個關(guān)口站使衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)，星座采用Ku波段進行用戶通信，Ka波段進行關(guān)口站通信。
“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座關(guān)口站布局設(shè)計圖表：“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座工作頻段
資料來源：市場調(diào)研盡管“一網(wǎng)”衛(wèi)星具備在地面到空間12.75～13.25GHz、29.1～29.5GHz頻段;空間到地面19.3～19.7 GHz、19.7～20.2GHz頻段內(nèi)工作的能力，但是FCC并沒有批準“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座使用上述區(qū)間的工作頻率。“一網(wǎng)”衛(wèi)星在非赤道上空運行時，單顆衛(wèi)星可產(chǎn)生16個Ku頻段波束，實現(xiàn)多重覆蓋，保證每個用戶至少能在一個衛(wèi)星的視線(Line of Sight)內(nèi)。每個LEO衛(wèi)星覆蓋范圍1080km×1080km，交換帶寬為7.5Gbps，建成后的衛(wèi)星星座能夠覆蓋全球，甚至包括高緯度的北冰洋地區(qū)。用戶終端提出服務(wù)請求，由“一網(wǎng)”衛(wèi)星通過Ku天線接收請求，由Ka天線轉(zhuǎn)發(fā)至星下點可用的關(guān)口站，關(guān)口站將請求提交給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，返回數(shù)據(jù)后再經(jīng)過“一網(wǎng)”衛(wèi)星通過Ku天線將服務(wù)數(shù)據(jù)送給用戶終端。
“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座全球覆蓋示意圖
“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座工作方式示意圖“一網(wǎng)”衛(wèi)星由空中客車防務(wù)及航天公司負責設(shè)計，由一網(wǎng)衛(wèi)星公司負責生產(chǎn)。單個衛(wèi)星重約147.5kg，星上載荷包括兩個TT&C(遙測)天線、兩個Ku波段天線和兩個Ka波段天線，采用“太陽能板+鋰離子電池”供儲能系統(tǒng)，推進系統(tǒng)為氙氣電推進，在軌工作壽命約為5年，失效后通過可靠的氙氣電推進系統(tǒng)在5年內(nèi)將軌道近地點改為小于200km，最終墜落大氣層中燒毀。在赤道上空的“一網(wǎng)”衛(wèi)星為了不與地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星的頻段發(fā)生干涉，特別設(shè)計了“漸進傾斜”(Progressive Pitch)技術(shù)。如果赤道上空的“一網(wǎng)”衛(wèi)星剛好運行到GEO衛(wèi)星的下方，“一網(wǎng)”衛(wèi)星的信號會受到干涉，此時只能關(guān)閉衛(wèi)星。但“漸進傾斜”技術(shù)可以通過改變非垂直干涉窗口衛(wèi)星的俯仰，逐步傾斜衛(wèi)星的波束，在垂直干涉窗口衛(wèi)星關(guān)閉的情況下，依舊可以為赤道星下點區(qū)域內(nèi)的客戶提供服務(wù)。
“一網(wǎng)”衛(wèi)星“漸進傾斜”技術(shù)示意圖三、星座優(yōu)勢“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座是目前提出第一個實現(xiàn)全球覆蓋的低軌商業(yè)通信衛(wèi)星系統(tǒng)，可以為偏遠地區(qū)的個人、企業(yè)用戶;鐵路、公路車輛;海上作業(yè)單位;航空器;應急救援車輛等提供通信服務(wù)，一網(wǎng)公司為各個應用場景設(shè)計了用戶終端設(shè)備。完全部署的“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座將是覆蓋范圍最廣，衛(wèi)星覆蓋密度最高的低軌商業(yè)通信衛(wèi)星系統(tǒng)。如下圖所示，無論在人口最密集的北緯20～40°還是人口最稀疏的高緯度地區(qū)，用戶視線內(nèi)的“一網(wǎng)”衛(wèi)星數(shù)量都遠超過其他低軌商業(yè)通信衛(wèi)星系統(tǒng)。
用戶視線內(nèi)的“一網(wǎng)”衛(wèi)星數(shù)量為保證經(jīng)濟性，一網(wǎng)衛(wèi)星公司采取了流水線生產(chǎn)模式，可實現(xiàn)每月40顆衛(wèi)星的批量化生產(chǎn)，借鑒汽車制造業(yè)經(jīng)驗，創(chuàng)新的建設(shè)了世界首條衛(wèi)星生產(chǎn)流水線，實現(xiàn)了一體化的設(shè)計、生產(chǎn)、總裝與測試流程，生產(chǎn)中大量采用協(xié)作機器人、自導引運輸車等自動化措施，實現(xiàn)整星批產(chǎn)。在測試中，一網(wǎng)衛(wèi)星公司將零部件測試流程提前到部件交付之前，并采用數(shù)字化測試，增強現(xiàn)實及大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)，大幅提升測試效率。
一網(wǎng)衛(wèi)星公司位于美國佛羅里達州的衛(wèi)星流水線工廠為了降低開發(fā)成本，提高衛(wèi)星效能、衛(wèi)星入軌成功率，一網(wǎng)公司還與美國高通公司(Qualcomm，提供衛(wèi)星天線芯片)、美國休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司(設(shè)計地面關(guān)口站)、歐洲空中客車防務(wù)及航天公司(衛(wèi)星整體設(shè)計)、歐洲阿里安航天公司(Arianespace，發(fā)射業(yè)務(wù))、維珍銀河公司(Virgin Galactic，發(fā)射業(yè)務(wù))等合作。初步預測，“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座第一階段部署成本約19.4億美元，建設(shè)成本約合33.7萬美元/(Gbit/s)。在印度巴帝全球公司入股后，未來的衛(wèi)星發(fā)射還有可能用到印度GSLV MKⅢ運載火箭。小結(jié)“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座預計在2021年底前正式開通北緯50°以上地區(qū)的服務(wù)業(yè)務(wù)。2021年下半年進行的4次發(fā)射(已完成3次)主要為對南半球服務(wù)的衛(wèi)星。這些發(fā)射把“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座在北半球的覆蓋范圍擴大到北緯 20°，同時也納入了南極地區(qū)，預計在2022年覆蓋赤道地區(qū)。目前看來，“一網(wǎng)”衛(wèi)星星座的資金方主要是印度和英國，英國在脫歐后無法再使用“伽利略”衛(wèi)星導航系統(tǒng)(Galileo satellite navigation system)，而印度一直試圖建立屬于自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，奈何實力有限。可以看出，兩國都期望通過對一網(wǎng)公司的注資，組建自有的通信、導航定位系統(tǒng)。參考資料1. ONEWEB NON-GEOSTATIONARY SATELLITE SYSTEM (LEO)2. https://eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/content/-/article/oneweb3. A Simulation of the SpaceX, Amazon, Telesat and OneWeb Broadband Satellite Constellations4. 馬忠成，李心蕊，章羅娜，饒建兵，高利春.“星鏈”“一網(wǎng)”星座研發(fā)運行架構(gòu)分析[J].國際太空，2020(10)：24-28.5. 梁曉莉，王聰，李云.“一網(wǎng)”星座最新發(fā)展分析[J].中國航天，2019(07):29-31.－?The End － 聲明：歡迎轉(zhuǎn)發(fā)本號原創(chuàng)內(nèi)容，轉(zhuǎn)載和摘編需經(jīng)本號授權(quán)并標注原作者和信息來源為云腦智庫。本公眾號目前所載內(nèi)容為本公眾號原創(chuàng)、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載或根據(jù)非密公開性信息資料編輯整理，相關(guān)內(nèi)容僅供參考及學習交流使用。由于部分文字、圖片等來源于互聯(lián)網(wǎng)，無法核實真實出處，如涉及相關(guān)爭議，請跟我們聯(lián)系。我們致力于保護作者知識產(chǎn)權(quán)或作品版權(quán)，本公眾號所載內(nèi)容的知識產(chǎn)權(quán)或作品版權(quán)歸原作者所有。本公眾號擁有對此聲明的最終解釋權(quán)。 投稿/招聘/推廣/合作/入群/贊助?請加微信：15881101905，備注關(guān)鍵詞 
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