麻省理工學院團隊模型運算,四大低軌通訊衛星計畫流通量比一比

作者 | 發布日期 2021 年 06 月 25 日 9:54 | 分類 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


隨著大量通訊衛星發射至低地軌道,世上原本享受不到高速網路服務的偏遠地區將迎來另一片天,目前有 SpaceX、Telesat、OneWeb、Amazon 四大全球衛星網路計畫正在積極佈局中。麻省理工學院團隊最近比較了上述 4 項計畫的網路流通量,發現每個衛星星座每秒可提供數十太位元流通量。

研究人員表示,顯然衛星網路不會完全取代光纖網絡,至少不會看到紐約或洛杉磯這種人口稠密的地區完全改由衛星提供高速網路服務,但可以填補傳統電纜不方便建設的空白地帶,如偏遠農村地區、沿海地區、極地,甚至空中和遠洋,對這些地區來說,低軌衛星網路可以說直接「改變生活」。

世上大多數高速網路來自實體線路連接——CABLE、DSL、光纖等,雖然自 1990 年代以來,業者開始將衛星星座發射到低地軌道以提供全球寬頻服務,還是比不上陸地快速擴張的有線設備。

近年來隨著衛星軟硬體技術進步、對寬頻需求不斷增長,從太空布置大量衛星以提供網路覆蓋率的想法再一次浮出水面,不同的是,這次有 SpaceX 打頭陣。星鏈(Starlink)是該公司目前正在開發的少數全球衛星網路計畫之一,透過在不同的軌道高度與傾角部署數千顆衛星,以及推出接收衛星網路的專用天線設備,讓偏遠農村地區用戶連接上網路。

2018 年起,麻省理工學院研究人員 Del Portillo 團隊根據每家公司向 FCC 提交的文件,開始估算 SpaceX、OneWeb、Telesat、Amazon 的衛星網路總流通量,考量衛星總數、衛星軌道運行面、軌道傾角、衛星之間通訊能力等條件建立模擬,運行一天下來記錄每顆衛星在天空中的位置、錐形覆蓋範圍,接著根據世界人口網格圖建立衛星覆蓋範圍內用戶需求量的模型,最後使用鏈路預算模型(link budget model)計算衛星星座的網路流通量。

雖然後來有幾家都更改了最初計畫內容,導致研究後期需跟著更新數據,但總體而言,團隊發現這 4 個星座都具有每秒數十 TB 的流通量,就算他們的配置方法不太一樣,比如 Telesat 的衛星顆數較少(約 1,600 顆),但與 OneWeb 衛星相比,前者衛星具有更先進的功能,後者選擇靠更多衛星(超過 6,000 顆)來彌補。

目前 SpaceX 的星鏈最接近投入市場,在第一階段計畫的 4,408 顆衛星中,目前已逾三分之一發射升空,而團隊模擬表明,該公司請求降低部分衛星軌道高度後,確實增加了整體流通量。不過 Amazon 的 Kuiper 衛星理論上可以帶來上述 4 個計畫最高的傳輸速率,不管怎麼說,有人相信這些大型衛星星座最終會改變世界,也有人認為會失敗,但許多創新技術確實在其中冒出。

(首圖來源:麻省理工學院