2.9 O3b卫星通信系统
O3b网络有限公司是一家网络通信服务提供商,建立并运行了一个MEO卫星通信系统,主要为移动运营商和互联网服务提供商提供语音及数据通信业务。
“O3b”是“Other 3 billion”的缩写,其目标是通过O3b卫星通信系统帮助亚洲、非洲、大洋洲和美洲地区缺乏上网条件的“另外30亿人”通过卫星接入互联网。
2.9.1 O3b星座
O3b星座的技术性能如表2-41所示。
表2-41 O3b星座的技术性能
续表
2.9.2 O3b增强星座
2017年9月,SES公司宣布同波音公司签订了计划于2021年发射的第二代O3b卫星中首批7颗卫星的建造合同。第二代O3b卫星称为O3b增强(O3bmPower)卫星,它组成的星座与第一代O3b星座的主要区别如表2-42所示。
表2-42 第二代O3b星座与第一代O3b星座的主要区别
第一批7颗O3b增强卫星组网将具有的能力如下。
(1)容量:系统在全球范围内可提供10Tbps的吞吐量。
(2)灵活性:智能波束成形技术可为每颗卫星实时成形、调节、路由、移位和切换4000多个点波束,系统可在任何地区为用户定制和提供带宽。
(3)覆盖范围:系统可提供超过30000个点波束,该星座可覆盖近4亿平方千米的面积。
2.9.3 O3b卫星通信系统的运行方式
O3b卫星通信系统的前向链路(信关站经卫星到达用户终端的链路)和反向链路(用户终端经卫星到达信关站的链路)均采用Ka频段。O3b卫星通信系统采用星形组网方式,网络中的所有卫星都采用透明转发方式,卫星之间没有星间链路,所有的路由交换都在地面信关站进行,再通过信关站连接到地面通信网,用户之间的通信需要经过信关站中继。卫星与用户终端、信关站之间分别通过用户波束、馈电波束进行通信。因此,其工作过程类似于采用地球静止轨道卫星的星形甚小口径终端(VSAT)卫星通信系统,所不同的是其卫星对地覆盖采用指向可以调整的点波束方式。
O3b卫星通信系统由于采用中轨道卫星,卫星对地相对运动。用户站通过卫星转发器通信时,需要在不同的中轨道卫星之间切换,而不是使用一个固定的转发器,并且用户站天线需要有指向跟踪能力。
由于O3b卫星通信系统的卫星工作在中轨道上,并且采用点波束天线,相比于传统的地球静止轨道的卫星通信系统,其优点是天线增益高、传播损耗小,便于支持高速率的通信,但带来的问题是波束覆盖范围小。因此,O3b卫星通信系统设计时不追求无缝覆盖,而是针对服务区域的特点采用热点覆盖的方式,即每颗卫星产生10个用户点波束,它们分别根据不同的服务区指向各自的目标区域,若用户是移动的,则点波束可以随用户的移动而移动。
这样的设计既解决了局部贫困地区的互联网接入问题,又避免了卫星覆盖范围有限的不足。例如,在太平洋地区散布着22个岛国,各岛国又由很多间隔一定距离的独立岛屿构成,采用O3b卫星的点波束覆盖技术可以为太平洋地区有通信业务需求的各岛屿提供通信服务,同时使没有业务需求的广大洋区没有波束覆盖,这种设计提高了资源利用率,避免了浪费。
2.9.4 O3b+SES的运行方式
SES公司原只经管地球静止轨道卫星系列,自2016年收购O3b网络有限公司后也经管中轨道卫星星座。这为建设静止轨道星座和中轨道星座双层空间网络的天地一体化信息网络创造了良好的条件。考虑到组网卫星无星间链路,只能建设“天星地网”式天地一体化信息网络,即通过增设接入点(POP)和网线将SES信关站与O3b信关站连接起来,组成天地一体化地面网络,同时使SES信关站兼容O3b信关站。
2.9.5 O3b卫星通信系统的应用业务
O3b卫星通信系统主要提供5类应用业务:①O3b干线,为地面电信运营商提供干线传输服务;②O3b蜂窝,为地面无线网络运营商提供蜂窝网数据回程传输服务;③O3b能源,面向石油和天然气企业提供离岸平台的通信服务;④O3b海事,面向传统海事市场用户提供宽带连接;⑤ O3b政务,面向美国国防部、国防信息系统局,以及美国的盟国政府机构和非政府机构提供宽带服务。
目前,O3b卫星通信系统的典型应用主要有3个:一是偏远地区的互联网接入;二是地面移动基站的回传应用;三是游轮的宽带接入。以游轮的宽带接入为例,其能对单只游轮提供近500Mbps的传输速率,高端游轮客户还可以要求卫星波束持续覆盖自己的航线,使自己处在波束中心,从而享受不间断的服务。