VHTS:飙升到前所未有的高度

高通量 HTS系统的迭代有望获得巨大成功,以下是卫星制造商在HTS方面的一系列引人注目的发展:

  • Thales Alenia Space: Eutelsat通信公司在2018年订购了一个名为Konnect VHTS的下一代VHTS卫星系统,以支持其欧洲固定宽带和飞行连接的发展。该卫星将于2021年投入使用,重6.3吨,Ka波段容量为500 Gbps。
  • Viasat:公司目前正在研制Viasat-3,这是三颗超高容量卫星,其传输能力超过1Tbps。将有三颗ViaSat-3卫星:一颗位于美洲,一颗位于欧洲、中东和非洲(EMEA),另一颗位于亚太地区(APAC)。这三颗卫星将于2022年年底全部进入轨道。
  • 休斯:休斯在Jupiter 2 卫星成功的基础上,正在建造一颗超高容量卫星,命名为Jupiter 3号(命名为EchoStar XXIV),预计将于2021年发射。
  • Inmarsat公司:继11月发射了第五颗GX卫星——Thales Alenia Space建造的GX5卫星之后,国际海事卫星组织计划在未来4年内再发射7颗GX有效载荷。这包括两个专用于北极地区的有效载荷。

不久前,我们欢迎高通量卫星(HTS)时代的到来,高通量卫星通过较小的点波束使频谱得到更有效的利用和重用,从而实现高速宽带数据传输。

但是,随着卫星通信进入2020年,容量在100Gbps左右的HTS系统将像ipod一样怀旧。

随着新的十年的到来,卫星制造商将目光投向了下一代HTS超高容量卫星,这些卫星能够提供高达1T字节的数据传输能力,同时支持更广泛的消费者、商业和军事应用。这些卫星经常被称作VHTS,最新的这批后HTS卫星的特点包括:灵活性、功率能力和200 Gbps以上的容量,并且能够为陆地、空中和海洋的最终用户提供最佳的互联网体验。

休斯国际事业部副总裁Dave Rehbhen说,如果你看一下思科VNI指数,以及未来5年或10年内将消耗多少容量,情况总是一样的。休斯国际事业部负责监督超高密度卫星Jupiter 3(称为EchoStar XXIV)的生产,预计2021年发射。

休斯网络系统公司,与Thales Alenia Space, Viasat, Inmarsat, Intelsat等卫星制造商和服务提供商一样,是越来越多的HTS开发者之一,其野心越来越大。

但是,随着围绕VHTS的所有骚动,人们不得不怀疑下一代超级强大的HTS能否跟上不断升级的需求。

越来越高

在21世纪初,当工程师们开始开发第一个HTS系统时,许多千禧一代的消费者还在读小学。

高吞吐量卫星的建造前提是,高容量的地球同步卫星可以有效地重复利用Ka和Ku波段的频率,通过指向地球的点波束天线传送信息。这样的设计使传统的宽波束固定卫星服务看起来过时了。

Rehbehn说,这个伟大的想法是说,与其把你的频谱以非常宽的波束覆盖地球,不如吸收地面蜂窝产业中的经验,使用非常小的波束,重复使用频率频谱。从而使用HTS获得更多的容量。

ViaSat的空间和商业网络总裁Dave Ryan告诉ViaSat Satellite,2011年10月当ViaSat-1作为Ka频段的HTS进入市场时,其吞吐量为140 Gbps,因其比世界上任何其他商业地球同步轨道卫星都具有更大的容量而受到称赞。

然后是ViaSat-2,其容量约为260 Gbps,几乎是ViaSat-1吞吐量的两倍。该公司目前正在研制ViaSat-3,包括三颗超高容量卫星,其每秒传输能力将超过1Tbps。

Ryan说,每个人都对什么是高通量,什么是VHTS有自己的定义。当涉及到特定类型的卫星或轨道时,我们都持有怀疑态度。我们的重点是确保有足够的可用和负担得起的带宽来完成任何任务。

在2020年即将到来的时候,有20多岁的消费者,他们希望在多部智能手机、数字手表、家庭助理和其他几乎让他们的X代父母难以理解的需求上,支付和接收定制的宽带内容。2019年2月思科视觉网络指数(VNI)预测,到2022年,我们将有57亿移动用户通过123亿移动设备和连接访问互联网。

NSR的分析师Lluc Palerm Serra指出:时代的结果是有两个主要战略开始形成。

Serra说,目前HTS采购有两种方法。有些卫星运营商如Viasat和Hughes希望通过大型的超高通量卫星将每千兆每秒(Mbps)的成本降至最低。他们主要关注消费者宽带(家庭宽带接入)。另一个策略是采取分步供应的方式。例如,Inmarsat GX更喜欢具有很大的灵活性的较小的高通量卫星。

这就是为什么VHTS会恰逢其时的出现,其速度比传统HTS的速度更高,灵活性更高的原因

欧洲航天局(ESA)电信和综合应用局未来项目司司长Xavier Lobao表示,卫星通信业务正在从以电视广播为主的业务转变为宽带接入服务和移动性业务。目标是将卫星容量提高到1Tbps。

领先的制造商

欧洲最大的卫星制造商Thales Alenia Space在过去三年中成功地签订了一系列HTS和VHT合同,其中包括PSN印度尼西亚卫星公司的Satria和Eutelsat卫星公司的Konnect VHTS卫星。

截至记者发稿时,Eutelsat计划于2020年1月中旬从法属圭亚那库鲁的圭亚那航天中心发射具有全电推功能的Konnect VHTS。Eutelsat在一份声明中说,未来十年,VHTS将带来足够的容量,以服务于高速互联网和空中连接市场,在价格和速度方面提供类似光纤的服务。

据Thales Alenia Space介绍,卫星全数字VHTS体系结构使制造商能够从任意一组波束到任意一组其他波束的VSAT间的网状网链接能力,波束束了超过几百个,这种能力还支持专用网络和无线基站中继连接。

Thales Alenia Space执行副总裁Pascal Homsy在接受Via Satellite采访时说:“Thales Alenia Space的解决方案是第一个能够使全数字中继器的总带宽达到0.5THz(500GHz)的方案。”。

他继续说,在经典的四色频率复用方案中,每个频带在一个极化方向上每100个点波束重复使用50次(在一个极化方向上重复使用25次,在另一个极化上再重复使用25次)。因此,对于一颗提供200个点波束的卫星来说,频率重用的程度达到了两个数量级,这将使总吞吐量比传统卫星大100倍。

此外,通过提供更大的数字灵活性,VHTS系统在需要时启用额外的容量(因此运营商可以在高峰时间集中在某些区域),并且允许运营商能够根据需求逐步部署其地面段(与传统地面无线网络类似)。

更高的期望

从卫星制造商的角度来看,在新的十年中,最大的挑战将是在保持所需经验质量的同时提供最低的每bps成本,这是管理大容量和频谱复用的挑战。

Lobao说:“竞争原则上是件好事。”。竞争对手之间的差异将主要体现在其对卫星系统资源的管理上,以获得最低的每bps成本,同时保持良好的经验质量。

还需要考虑财务上的权衡。虽然一个具有高资本支出的大型卫星的每bps提供的成本最低,但提供商实际上需要有用户使用这些容量,以使测算数字发挥作用。

Lobao说,虽然较小的卫星成本较低,但在每bps成本方面效率较低,但更容易达成用户使用率或可以专注于较小的目标市场。“技术上的挑战是尽可能多地重复利用频谱,这是通过许多和较窄的点波束实现的,以及你可以在卫星上处理的容量,这受到与发射成本相关的供电、损耗和质量的限制。”

Inmarsat的首席技术官Peter Hadinger在即将发射第五颗Global Xpress(GX5)VHTS卫星时表示,该公司面临的最大挑战是满足(并超越)消费者的期望。

Hadinger告诉Via Satellite,消费者已经习惯于不断提高设备的速度和性能。从电话到电视再到互联网,在保持成本基本持平的同时,满足这些期望仍然是当务之急。这就是为什么像GX5卫星,以及我们计划在未来四年内发射的另外七颗卫星,是如此的关键。我们关注的成本效益不仅包括卫星,还包括地面站、网络和用户终端,以确保Inmarsat的全球移动宽带服务仍然是一项引人注目的服务。当然,另一个挑战是确保我们现有的客户受益于每一个新的能力。

超越

休斯发射Jupiter 2 HTS 仅四年时间,其容量远远超过一颗宽波束卫星,该组织认为,它已将自己定位于更好地满足未来互联网需求。在开发预计于2021年发射的超高容量卫星(由Maxar的SSL部门制造)的过程中,该公司希望在整个美洲提供500Mbps的宽带容量。

Rehbehn说:“HTS允许我们有很好的每比特成本,并带来我们为用户服务所需的容量。”。我们使用“超高密度”这个词是因为,特别是在美国,我们拥有超过100万订户的规模可观的业务,当你看订户的位置时,不仅是蒙大拿州的人,还有城市地区和以前的城市地区的人。

而对于第三世界国家来说,即使是最基本的移动宽带接入也变得越来越重要,VHTS可能会发挥越来越重要的作用。

Rehbehn说,在世界其他地区,比如南美洲,人们上网的负担能力较低,所以很多人使用预付费Wi-Fi。不过,即使在那里,人们也以兆字节购买访问权限,应用程序会自动下载,并最大限度地利用其可用数据,因此,我们需要更好的方法,通过卫星技术控制自动下载。

Serra说,在2020年及以后,他看到了卫星继续增长和利用HTS和VHTS的机会。

Serra说:“如果你想想五年前,十年前,你的数据消耗量比现在低10倍或100倍。有很多地方没有光纤,但人们想连接网络。除了数据消费的有机增长外,卫星用户的数量也在大幅增长,特别是在农村地区。如果你看看美国卫星的目标市场,它可能是1000万到2000万个家庭。但今天,只有大约200万个家庭建立了连接,因此还有巨大的市场机会”。

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