+ LeoSat Enterprises Mark Rigolle / 文 中國衛(wèi)通 沈永言 / 譯

LEO
——一個(gè)新的通信范式

+ LeoSat Enterprises Mark Rigolle / 文 中國衛(wèi)通 沈永言 / 譯

關(guān)于衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)近期發(fā)展的一個(gè)熱門話題是LEO（低軌）星座的出現(xiàn)。為何我們又能看到它的復(fù)蘇？亞太地區(qū)的機(jī)會(huì)又有哪些？

LeoSat Enterprises是一家計(jì)劃發(fā)射多達(dá)108顆LEO通信衛(wèi)星的公司，這些衛(wèi)星將構(gòu)成最快速、最安全、最廣覆蓋的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。在此文章中，Mark Rigolle——LeoSat的CEO，描繪了LEO及LeoSat改變游戲規(guī)則的系統(tǒng)，列舉了它們?cè)跀?shù)據(jù)通信方面的各種優(yōu)勢(shì)。

大數(shù)據(jù)，大機(jī)會(huì)

今天的世界變得越來越數(shù)據(jù)化、云計(jì)算化和跨國化，這使得在全球范圍內(nèi)快速和安全地傳遞大量數(shù)據(jù)的需求不斷增長。過去十年，數(shù)據(jù)使用量呈現(xiàn)爆炸式增長，過去兩年創(chuàng)造的數(shù)據(jù)量超過了人類有史以來的所有數(shù)據(jù)量。到2020年，這個(gè)星球上差不多每個(gè)人、每秒要產(chǎn)生1.7兆字節(jié)的新信息。

數(shù)據(jù)可利用性、IoT和M2M等新一代技術(shù)、面向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策和自動(dòng)化的文化變遷等，正在持續(xù)地加深我們對(duì)于大數(shù)據(jù)以及快速、彈性網(wǎng)絡(luò)的依賴。隨著“永遠(yuǎn)在線”需求的出現(xiàn)以及商業(yè)對(duì)技術(shù)和連接運(yùn)營效率的日益關(guān)注，帶寬需求同樣在飆升。

隨著人類對(duì)大數(shù)據(jù)和賽博空間安全依賴性的不斷提升，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)真的能發(fā)揮重大作用嗎？

傳統(tǒng)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)來講是次優(yōu)的

由于傳統(tǒng)GEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的大時(shí)延、小吞吐量，到目前為止，衛(wèi)星的確被視為數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖詈筮x擇或替補(bǔ)者。盡管僅對(duì)語音和視頻應(yīng)用比較麻煩，對(duì)于數(shù)據(jù)通信而言，要達(dá)到理想的性能或讓某些應(yīng)用精彩運(yùn)轉(zhuǎn)，這的確也是一個(gè)不利因素。因此，雖然GEO強(qiáng)于視頻應(yīng)用，對(duì)于真正的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型應(yīng)用，如4G和5G回傳、遠(yuǎn)程管理、企業(yè)連接等，都需要一個(gè)完全不同的衛(wèi)星架構(gòu)，以解決時(shí)延、吞吐量、移動(dòng)性和安全性等問題。

圖1 離地球越近，時(shí)延越小

時(shí)延改變一切

讓我們打量一番時(shí)延，為何它對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸如此重要。

網(wǎng)絡(luò)時(shí)延被定義成為數(shù)據(jù)包從一個(gè)指定地點(diǎn)傳送到另外一個(gè)地點(diǎn)所花費(fèi)的時(shí)間。理論上講，在數(shù)據(jù)世界里，時(shí)延接近于零最好，這樣可以產(chǎn)生流暢的用戶體驗(yàn)。對(duì)于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)而言，距離地球越近，時(shí)延就越小。由于LEO衛(wèi)星軌道高度大致在1500千米，它距離地球比GEO衛(wèi)星（36000千米）近25倍，比MEO衛(wèi)星（8000千米）近5倍，因此，LEO用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌咐妥兊靡巳雱佟＿@些LEO衛(wèi)星將時(shí)延從500多毫秒降低到20毫秒上下。這非常重要，從此，在時(shí)延方面，它們能夠與地面網(wǎng)絡(luò)相提并論。

一個(gè)針對(duì)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星架構(gòu)

除了時(shí)延問題之外，當(dāng)我們走近更加數(shù)據(jù)中心化的世界時(shí)，傳統(tǒng)“彎管”衛(wèi)星架構(gòu)的局限性就顯得非常明顯。彎管意味著無論什么信息傳到衛(wèi)星，都需要立即傳下來。雖然，在上個(gè)世紀(jì)六、七十年代，在連接大陸方面，它相當(dāng)出色，在DTH視頻應(yīng)用方面，同樣得心應(yīng)手。然而對(duì)于數(shù)據(jù)而言，它卻表現(xiàn)不佳。在數(shù)據(jù)方面，采用這種技術(shù)要求使用大量的帶天線的地球站，它們連接到地面設(shè)施，以將業(yè)務(wù)量傳送到目的地，或衛(wèi)星覆蓋區(qū)域之外。至少可以這么說，這是一種次優(yōu)選擇，它必然伴隨大量的開支和運(yùn)營要求。

圖2 LEO星座系統(tǒng)

因此，雖然LEO本身解決了衛(wèi)星通常具有的時(shí)延問題，而想要真正改變數(shù)據(jù)游戲規(guī)則，則需要放棄傳統(tǒng)“彎管”，將衛(wèi)星提升到下一個(gè)層次——“空間聯(lián)網(wǎng)”，這樣一個(gè)發(fā)展中的系統(tǒng)就是LeoSat。

LeoSat Enterprises由Cliff Anders和Phil Marlar創(chuàng)立，他們兩位是前Schlumberger的高管，在應(yīng)對(duì)石油天然氣勘探和郵輪業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸挑戰(zhàn)方面，擁有切身體會(huì)。他們認(rèn)識(shí)到所開發(fā)的企業(yè)數(shù)據(jù)解決方案可能最適合一些垂直市場（如企業(yè)、金融、政府和媒體等），成立LeoSat的目的就是利用行之有效的衛(wèi)星通信技術(shù)，來建立一個(gè)LEO星座，進(jìn)而提供真正全球性、企業(yè)級(jí)、高速和超安全的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

LEO獨(dú)特網(wǎng)絡(luò)是由78個(gè)衛(wèi)星構(gòu)成的星座，它構(gòu)成了充分冗余的、有激光星間鏈路的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。這就創(chuàng)造了一個(gè)空間光學(xué)骨干網(wǎng)絡(luò)，它比光纖快1.5倍。數(shù)據(jù)能夠從一個(gè)衛(wèi)星傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)衛(wèi)星，無需像彎管系統(tǒng)那樣必須落到地面。如此一來，業(yè)務(wù)量可以從源頭一路跨越地球，直達(dá)終點(diǎn)，無需觸及任何地面系統(tǒng)。從聯(lián)網(wǎng)的視角看，這個(gè)架構(gòu)聽起來如此合理，可是衛(wèi)星行業(yè)直到如今，仍未能將其應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸。

此外，傳統(tǒng)衛(wèi)星設(shè)計(jì)只允許在射頻上進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制，這對(duì)于與地面網(wǎng)絡(luò)集成而言，就是一個(gè)限制。為了實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡(luò)的無縫互操作，或者M(jìn)PLS或者IP，衛(wèi)星需要像地面網(wǎng)絡(luò)那樣，支持全雙工，具有路由和交換功能。由于新LEO系統(tǒng)具有星上處理（OBP）和MPLS聯(lián)網(wǎng)的集成特征，它們可以全雙工運(yùn)作，由空間擴(kuò)展到地面網(wǎng)絡(luò)，這樣可以兩極之間、陸海之間，將業(yè)務(wù)量傳送到地球上任何地點(diǎn)。隨著LEO將以上優(yōu)點(diǎn)帶入衛(wèi)星市場，衛(wèi)星也就擺脫了傳統(tǒng)“填縫者”的角色。LEO系統(tǒng)開始變成一個(gè)數(shù)據(jù)通信的技術(shù)選擇。

亞太的新機(jī)會(huì)

LEO數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)能夠提供什么？在諸如電信、跨國企業(yè)、政府服務(wù)、海事和能源領(lǐng)域，LEO系統(tǒng)可以解決基本的通信連接問題，滿足世界范圍內(nèi)日益增長的快速、安全傳送數(shù)據(jù)的需求。對(duì)于典型的財(cái)富1000強(qiáng)公司，僅僅10%的數(shù)據(jù)可達(dá)性增長將會(huì)產(chǎn)生6500萬美元的凈收入。

LEO系統(tǒng)的關(guān)鍵特征是，它可以適用于很多應(yīng)用。例如，為蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供4G/5G衛(wèi)星回傳，為銀行提供連接海外機(jī)構(gòu)的安全網(wǎng)絡(luò)，為石油和天然氣勘探提供數(shù)據(jù)上傳，或者允許郵輪旅客訪問互聯(lián)網(wǎng)。LEO不僅在現(xiàn)有衛(wèi)星服務(wù)市場上具有競爭優(yōu)勢(shì)，它同樣通過前所未有的性能、真正的全球連接，來創(chuàng)造機(jī)會(huì)、擴(kuò)張市場。

1、為基站回傳增加容量

隨著蜂窩協(xié)議變得越來越復(fù)雜、蜂窩用戶數(shù)量的加速增長，高速度、大容量、高原生性、長距離傳輸蜂窩信號(hào)的需求日益增長。這些不斷增長的回傳需求并沒有被現(xiàn)在地面網(wǎng)絡(luò)所滿足，現(xiàn)有和計(jì)劃中的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)速度太低、帶寬太小。對(duì)于現(xiàn)有和潛在的電信運(yùn)營商而言，LEO具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樗难訒r(shí)、定時(shí)和傳送等都符合最新4G、5G和LTE蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。由于互聯(lián)網(wǎng)用戶持續(xù)增長、流媒體、智能電話用戶、移動(dòng)應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)等原因，低時(shí)延的LEO系統(tǒng)將逐步成為高時(shí)延GEO系統(tǒng)的強(qiáng)有力替代者。

2、針對(duì)政府通信的安全、高吞吐量的全球網(wǎng)絡(luò)

政府越來越依靠商業(yè)衛(wèi)星部門，尤其是下一代衛(wèi)星星座，來提供它所需要的創(chuàng)新性和健壯的通信基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)提到通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，軍事和政府部門都需要一些關(guān)鍵特征：特殊的操作需要帶寬密集型應(yīng)用、準(zhǔn)實(shí)時(shí)指揮和控制，以及先進(jìn)的傳感功能——LEO衛(wèi)星與地球的接近帶來了低時(shí)延和高數(shù)據(jù)率。安全性和恢復(fù)能力同樣是關(guān)鍵特征——由于LeoSat具有獨(dú)特的非接觸架構(gòu)，能以原生形式對(duì)待業(yè)務(wù)量，在地球上任意地點(diǎn)傳輸它，而無需接觸地面，與地面基礎(chǔ)設(shè)施保持完全獨(dú)立，這對(duì)于軍事應(yīng)用而言是巨大的優(yōu)勢(shì)；對(duì)于使領(lǐng)館通信，屋頂至屋頂之間沒有接觸任何地面，這意味著是一個(gè)超級(jí)安全和彈性的通信網(wǎng)絡(luò)。

3、針對(duì)金融部門的高速度和超低時(shí)延

金融行業(yè)，尤其是交易部門、銀行、對(duì)沖基金、貿(mào)易公司以及金融服務(wù)公司，總是在尋求最新的技術(shù)和創(chuàng)新，以在競爭中保持領(lǐng)先地位。有了前沿的交易技術(shù)和大數(shù)據(jù)作為成功的關(guān)鍵差異化因素，這些企業(yè)正在尋求應(yīng)對(duì)時(shí)延管理和網(wǎng)絡(luò)連接挑戰(zhàn)的方法。相對(duì)今天使用的傳統(tǒng)地面解決方案，具有星間鏈路的LEO通信衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)更低的時(shí)延、更強(qiáng)的端到端安全性。

4、針對(duì)海事通信的無縫、全球數(shù)據(jù)覆蓋

在獲得適當(dāng)?shù)膶拵ЬW(wǎng)絡(luò)以在船只之間、船只與主要總部之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，在服務(wù)日益增長的乘客和船員的數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)需求方面，海事運(yùn)營商面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在郵輪上，乘客需要越來越多的帶寬，以玩轉(zhuǎn)消費(fèi)終端、訪問互聯(lián)網(wǎng)。現(xiàn)有衛(wèi)星系統(tǒng)中，大部分位于GEO或MEO軌道，只能覆蓋有限的地球表面，因而不能滿足這些需求。一個(gè)帶有星間鏈路的LEO系統(tǒng)可以讓船只“時(shí)刻在線”，而不用考慮它的全球位置，如同它們位于一個(gè)本地網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上。這使得運(yùn)營商可以利用這個(gè)新的“智能船只”數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，其中的云操作將提高效率、運(yùn)營效益、安全性，并且提供新的商業(yè)機(jī)會(huì)。

LeoSat致力于衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸?shù)母锩?/h2>

有好幾個(gè)LEO系統(tǒng)處于發(fā)展之中，它們將對(duì)數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生重大影響。每個(gè)即將到來的系統(tǒng)，如OneWeb、 SpaceX、Boeing、Telesat，都為寬帶通信帶來不同的能力和機(jī)會(huì)。

我們的LeoSat系統(tǒng)只面向商業(yè)市場，正在由Thales Alenia公司開發(fā)。Thales Alenia在設(shè)計(jì)、制造LEO、MEO星座，如Iridium Next和O3b方面，具有無與倫比的專長。

在通過單一、高性能、互聯(lián)、基于MPLS的LEO來提供類似光纖服務(wù)方面，LeoSat數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)解決方案真正做到了獨(dú)一無二?；?8顆衛(wèi)星、有效的“空間路由器”MPLS網(wǎng)絡(luò)，LeoSat能夠在地球上任意兩個(gè)地點(diǎn)或多個(gè)地點(diǎn)之間，為消費(fèi)者提供高吞吐量、低時(shí)延和更安全的通信，而無需借助地面網(wǎng)絡(luò)。這是通過光學(xué)星間鏈路實(shí)現(xiàn)的，它還能支撐地面天線間的對(duì)稱傳輸，速率可達(dá)1.6 Gbps。需要時(shí)，可以高達(dá)5.2Gbps。與彎管式HTS解決方案相比，LeoSat無需關(guān)口站這個(gè)先決條件來運(yùn)行它的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于消費(fèi)者而言，這個(gè)獨(dú)特技術(shù)的使用允許房屋到房屋的連接，無需地面網(wǎng)絡(luò)介入，因而成為高速網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)典范。此外，由于在整個(gè)路由期間，數(shù)據(jù)一直位于LeoSat物理上獨(dú)立的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之中，數(shù)據(jù)安全性就得到保障，這使得它不太容易受到監(jiān)測、攻擊，甚至破壞等行為的影響。

LeoSat星座有望在2020年開始發(fā)射。

LEO和GEO—一對(duì)完美的伙伴

顯而易見，亞太地區(qū)數(shù)據(jù)和移動(dòng)市場存在很多增長機(jī)會(huì)。從政府應(yīng)用到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，從蜂窩數(shù)據(jù)到海事部門，該地區(qū)的所有市場都非常強(qiáng)勁。光纖速度與衛(wèi)星普遍性的結(jié)合，意味著LeoSat正在創(chuàng)造一個(gè)新的通信范式，它改變了衛(wèi)星“最后選擇方式”的形象，而成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x。帶著這樣的觀念，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)FSS運(yùn)營商們開始尋求補(bǔ)充、擴(kuò)展它們的能力，與LEO衛(wèi)星運(yùn)營商合作，來提供復(fù)合的GEO/LEO數(shù)據(jù)服務(wù)，這單靠GEO是辦不到的事。這種趨勢(shì)將繼續(xù)下去，因?yàn)镕SS運(yùn)營商看到了與LeoSat合作，以在全球范圍內(nèi)向市場提供企業(yè)級(jí)、低時(shí)延、極高速度和安全數(shù)據(jù)服務(wù)的價(jià)值。

Mark Rigolle：

LeoSat Enterprises的CEO，在電信和衛(wèi)星行業(yè)具有22年的經(jīng)驗(yàn)。他曾擔(dān)任過SES的CFO，后來是O3b的CEO。他同樣擔(dān)任過衛(wèi)星運(yùn)營商和私募基金的顧問，共同創(chuàng)立過Kacific——一個(gè)富有生氣的“到家”衛(wèi)星寬帶初創(chuàng)公司。