Спутниковые системы на низких и средних орбитах
Altegrosky 129085, Москва, Звездный бульвар, д. 19, стр. 1
+7 (495) 663 8910 корпоративным
клиентам
+7 (499) 674-70-60 отдел технической
поддержки

Обзор проектов LEO/MEO

Обзор спутниковых систем на низких и средних орбитах.

Помимо всем известной технологии спутниковой связи, основанной на использовании геостационарных спутников, существуют спутниковые системы, которые работают на низких (порядка 700-2000 км) и средних (2000-10000км) орбитах (LEO/MEO). Такие системы уже успешно применяются в различных областях – геопозиционирование, дистанционное зондирование земли, телекоммуникации, военное применение т.д.. В своем обзоре мы хотели бы рассмотреть только коммерческие телекоммуникационные системы.

Идея создания низкоорбитальных спутниковых группировок зародилась еще в начале 90х годов. Исходила она в первую очередь от военных ведомств, испытывающих потребность в спутниковых группировках с глобальным покрытием. Переход систем на гражданское применение был обусловлен коммерческими расчетами окупаемости.

Первым реализованным коммерческим проектом стал Иридиум. Быстрый старт, к сожалению, обернулся неудачей, которая довела компанию до грани банкротства в 1999 году. Но за счет поддержки госструктур США компании удалось не только сохранить свою спутниковую группировку, но и начать реализацию программы по ее обновлению на следующее поколение спутников NEXT. Похожий путь прошел и проект Globalstar, который так же пережил банкротство в 2002 году. Основной причиной неудач обоих проектов стала слабая технологическая база по созданию и выводу на орбиту спутников группировки. Компании, имея высокий CAPEX проектов и низкую пропускной способность спутников (порядка 2.6 МБит/с для одного спутника), были вынуждены ускорить темпы окупаемости и ввести высокие тарифы на услуги связи, доходившие до 7-10 долларов за минуту разговора. Массовый рынок без энтузиазма воспринял предложение, что напрямую сказалось на объеме абонентской базы и выручке компаний.

Другой причиной провала стала ошибка руководства компаний в прогнозировании объема спроса и развития рынка коммуникационных услуг. Ставка в обоих проектах была сделана на услуги телефонии, при этом передача данных составляла 2.4-9.6 кбит/с для мобильных терминалов. С началом 2000х спрос на передачу данных начал стремительно повышаться, и рассматриваемые системы быстро устарели, как не отвечающие растущим потребностям рынка. Итогом конкурентной борьбы стала победа спутниковых систем на геостационарных орбитах. Но будет неверным говорить о не востребованности LEO систем. Спрос на них сохраняется благодаря глобальной зоне покрытия и применению портативных абонентских терминалов (телефонов).

Повторно, интерес к низкоорбитальным спутниковым системам возник в начале 10x годов. К этому времени технологические возможности платформ и полезных нагрузок спутников, технологий вывода на орбиту совершили огромный прорыв. Еще 7-10 лет назад пропускная способность геостационарного спутника, весом в несколько тонн, составляла 2-3 Гбит/с и считалась относительно высокой. Перспективные борты LEO-HTS (high-throughput satellite) позволяют обеспечить пропускную способность в 10 Гбит/с на аппарате массой всего в 200 кг. Такие параметры спутников анонсированы в амбициозном проекте OneWeb. На сегодняшний день, это самый интересный и перспективный проект, который, по нашему мнению, способен серьезно повлиять на расстановку сил рынка спутниковых услуг. Использование КА массой 100-500 кг с увеличенной пропускной способностью позволит обеспечить наилучшее сочетание – стоимость спутника/мощность/срок службы. Также, положительно на проекте скажется и концепция LEO систем, заключающаяся в стандартизации используемых КА и запуске их серийного производства, что позволит уменьшить стоимость изготовления оборудования космического сегмента. Таким образом, по грубым оценкам, стоимость трафика при использовании перспективных систем LEO/MEO ожидается в 5-10 раз меньше, чем при использовании GEO систем. Если мы действительно увидим такие тарифы, владельцам ресурса геостационарных группировок придется предпринимать серьезные шаги для преодоления конкуренции.

Вторым фактором, повлиявшим на развитие интереса к LEO системам – являются серьезные изменения на рынке пусковых услуг, 90% которого составляет запуск телекоммуникационных спутников. Впечатляющих сокращений затрат на запуск удалось добиться компаниям SpaceX (Falcon-9 и Falcon Heavy) и Blue Origin (New Glenn), разработавших ракетоносители с повторным использованием ступеней и двигателей. Успехи компаний позволяют говорить о возможности одновременного вывода на орбиту до 30 спутников массой от 150 до 200 кг, при использовании кластерной технологии запуска вкупе с тяжелыми ракетами. Что наделяет LEO/MEO – решения весомыми экономическими конкурентными преимуществами по сравнению с геостационарными системами.

Не стоит забывать и о главных преимуществах LEO/MEO систем, одно из которых – глобальная зона обслуживания, которая, благодаря работе на наклонных орбитах, покрывает всю территорию земного шара, не имея ограничений в углах видимости на рабочий спутник. Тут справедливо будет отметить и обратную сторону медали: покрытие всей поверхности Земли осуществляется с равной мощностью и пропускной способностью, включая естественные акватории (а это 70% поверхности планеты), полюса и территории с низкой плотностью населения. При таких условиях на выходе получаем недоиспользование пропускной способности, которое нужно учитывать в стоимости сервисов. Владельцы систем планируют компенсировать недоиспользование за счет растущих потребностей судоходной и авиационной отраслей. Еще одно весомое конкурентное преимущество LEO/MEO систем – низкая круговая задержка, сравнимая с наземными каналами связи (RTT 50мс / 150мс).

Но, несмотря на перечисленные преимущества, LEO/MEO системы имеют и ряд недостатков, которые могут оказать влияние на темпы освоения услуг данных платформ. Сюда входит и стоимость оборудования для широкополосного доступа, и вопросы координации LEО/MEO систем, а также решение задач интерференции с существующими GEO системами. Что касается стоимости абонентского терминала, то тут необходимо преодолеть технические трудности, связанные с динамическим отслеживанием перемещения спутников. Терминал должен быть оборудован следящими антеннами, для работы как минимум через два спутника одновременно. Стоимость похожих системы VSAT находится в районе 80-100 тыс $. Что касается терминалов системы OneWeb - данные по стоимости пока не разглашаются, но вряд ли они попадут в сегмент low-cost решений, сопоставимых по стоимости с оборудованием наземных станций VSAT фиксированной связи, доступных для массового рынка.

Единственной коммерческой MEO системой на текущий момент является система O3B, запущенная в 2013 году и загруженная примерно на 80%. К сожалению, в связи с ограниченной широтами 40 гр зоной обслуживания, эта система не может применяться на территории России.

По данным исследовательского агентства NSR (Northern Sky Research) в 2018-2019 году на рынке будут представлены 6 коммерческих операторов систем LEO. Обзор основных параметров находящихся в эксплуатации и перспективных спутниковых систем передачи данных и голосовой информации приводится Управлением коммерческих космических перевозок Федерального управления гражданской авиации США в докладе «Прогнозы коммерческих космических перевозок»:

Оператор

Статус

Количество спутников

Орбита

Основные приложения

ORBCOMM

Эксплуатация

30

LEO

Узкополосная передача данных (Электронная почта, пейджинг, простая передача сообщений)

Globalstar

Эксплуатация

45

LEO

Широкополосная мобильная голосовая телефония и услуги передачи данных (L- и S-диапазон)

Iridium

Эксплуатация

71

LEO

Широкополосная мобильная голосовая телефония и услуги передачи данных (L- и S-диапазон)

O3B (SES)

Эксплуатация

12

MEO

Широкополосные высокоскоростные услуги передачи данных (Ka-диапазон). Сотовая связь и трекинг, транзит сотового трафика, морское и авиационное применение

OneWeb

Планируемая дата запуска 2019 – 2020гг

600 - 900

LEO

Широкополосные высокоскоростные услуги передачи данных (Ka- и Ku-диапазон). Прямые заказчики, транзит сотового трафика, морское и авиационное применение.

SpaceX

Дата запуска не известна
(лицензия FCC получена)

более 7000

LEO

Широкополосные высокоскоростные услуги передачи данных (диапазон еще не выделен)

Boeing

Дата запуска не известна
(лицензия FCC получена)

1300 - 3000

LEO

Широкополосные высокоскоростные услуги передачи данных (V- и C-диапазон)

LeoSat

Дата запуска не известна
(лицензия FCC получена)

80-120

LEO

Широкополосные высокоскоростные услуги передачи данных

Резюмируя все вышесказанное, стоит отметить, что дальнейший ввод новых платформ LEO/MEO заставит серьезно адаптироваться системы на геостационарных спутниках, несмотря на их развитие в сторону увеличения мощности, срока службы космических аппаратов, гибкости и модернизации архитектуры полезной нагрузки. При этом, основными потребителем услуг LEO/MEO систем останутся: корпоративный сектор, мобильные операторы с запросом на магистральные каналы, заказчики COTM. Возможно, что при разработке более дешевых и компактных терминалов услуги смогут стать доступны и для физических пользователей.

Поделиться
Отправить
Запинить
Подписка на новости
Введите адрес электронной почты: