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

LEO
——一個新的通信范式

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

關于衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)近期發(fā)展的一個熱門話題是LEO（低軌）星座的出現(xiàn)。為何我們又能看到它的復蘇？亞太地區(qū)的機會又有哪些？

LeoSat Enterprises是一家計劃發(fā)射多達108顆LEO通信衛(wèi)星的公司，這些衛(wèi)星將構成最快速、最安全、最廣覆蓋的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。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)，列舉了它們在數(shù)據(jù)通信方面的各種優(yōu)勢。

大數(shù)據(jù)，大機會

今天的世界變得越來越數(shù)據(jù)化、云計算化和跨國化，這使得在全球范圍內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，這個星球上差不多每個人、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、面向數(shù)據(jù)驅動決策和自動化的文化變遷等，正在持續(xù)地加深我們對于大數(shù)據(jù)以及快速、彈性網(wǎng)絡的依賴。隨著“永遠在線”需求的出現(xiàn)以及商業(yè)對技術和連接運營效率的日益關注，帶寬需求同樣在飆升。

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

傳統(tǒng)衛(wèi)星網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)來講是次優(yōu)的

由于傳統(tǒng)GEO衛(wèi)星網(wǎng)絡的大時延、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擇或替補者。盡管僅對語音和視頻應用比較麻煩，對于數(shù)據(jù)通信而言，要達到理想的性能或讓某些應用精彩運轉，這的確也是一個不利因素。因此，雖然GEO強于視頻應用，對于真正的數(shù)據(jù)驅動型應用，如4G和5G回傳、遠程管理、企業(yè)連接等，都需要一個完全不同的衛(wèi)星架構，以解決時延、吞吐量、移動性和安全性等問題。

圖1 離地球越近，時延越小

時延改變一切

讓我們打量一番時延，為何它對于數(shù)據(jù)傳輸如此重要。

網(wǎng)絡時延被定義成為數(shù)據(jù)包從一個指定地點傳送到另外一個地點所花費的時間。理論上講，在數(shù)據(jù)世界里，時延接近于零最好，這樣可以產(chǎn)生流暢的用戶體驗。對于衛(wèi)星網(wǎng)絡而言，距離地球越近，時延就越小。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)星將時延從500多毫秒降低到20毫秒上下。這非常重要，從此，在時延方面，它們能夠與地面網(wǎng)絡相提并論。

一個針對數(shù)據(jù)的衛(wèi)星架構

除了時延問題之外，當我們走近更加數(shù)據(jù)中心化的世界時，傳統(tǒng)“彎管”衛(wèi)星架構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，在上個世紀六、七十年代，在連接大陸方面，它相當出色，在DTH視頻應用方面，同樣得心應手。然而對于數(shù)據(jù)而言，它卻表現(xiàn)不佳。在數(shù)據(jù)方面，采用這種技術要求使用大量的帶天線的地球站，它們連接到地面設施，以將業(yè)務量傳送到目的地，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)星提升到下一個層次——“空間聯(lián)網(wǎng)”，這樣一個發(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，在應對石油天然氣勘探和郵輪業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸挑戰(zhàn)方面，擁有切身體會。他們認識到所開發(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，來建立一個LEO星座，進而提供真正全球性、企業(yè)級、高速和超安全的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。

LEO獨特網(wǎng)絡是由78個衛(wèi)星構成的星座，它構成了充分冗余的、有激光星間鏈路的網(wǎng)狀網(wǎng)絡。這就創(chuàng)造了一個空間光學骨干網(wǎng)絡，它比光纖快1.5倍。數(shù)據(jù)能夠從一個衛(wèi)星傳輸?shù)搅硗庖粋€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)務量可以從源頭一路跨越地球，直達終點，無需觸及任何地面系統(tǒng)。從聯(lián)網(wǎng)的視角看，這個架構聽起來如此合理，可是衛(wèi)星行業(yè)直到如今，仍未能將其應用于高速數(shù)據(jù)傳輸。

此外，傳統(tǒng)衛(wèi)星設計只允許在射頻上進行數(shù)據(jù)調制，這對于與地面網(wǎng)絡集成而言，就是一個限制。為了實現(xiàn)衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡的無縫互操作，或者MPLS或者IP，衛(wèi)星需要像地面網(wǎng)絡那樣，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，它們可以全雙工運作，由空間擴展到地面網(wǎng)絡，這樣可以兩極之間、陸海之間，將業(yè)務量傳送到地球上任何地點。隨著LEO將以上優(yōu)點帶入衛(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)開始變成一個數(shù)據(jù)通信的技術選擇。

亞太的新機會

LEO數(shù)據(jù)網(wǎng)絡能夠提供什么？在諸如電信、跨國企業(yè)、政府服務、海事和能源領域，LEO系統(tǒng)可以解決基本的通信連接問題，滿足世界范圍內日益增長的快速、安全傳送數(shù)據(jù)的需求。對于典型的財富1000強公司，僅僅10%的數(shù)據(jù)可達性增長將會產(chǎn)生6500萬美元的凈收入。

LEO系統(tǒng)的關鍵特征是，它可以適用于很多應用。例如，為蜂窩網(wǎng)絡提供4G/5G衛(wèi)星回傳，為銀行提供連接海外機構的安全網(wǎng)絡，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)星服務市場上具有競爭優(yōu)勢，它同樣通過前所未有的性能、真正的全球連接，來創(chuàng)造機會、擴張市場。

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)絡所滿足，現(xiàn)有和計劃中的衛(wèi)星網(wǎng)絡速度太低、帶寬太小。對于現(xiàn)有和潛在的電信運營商而言，LEO具有明顯的優(yōu)勢。因為它的延時、定時和傳送等都符合最新4G、5G和LTE蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡標準。由于互聯(lián)網(wǎng)用戶持續(xù)增長、流媒體、智能電話用戶、移動應用和物聯(lián)網(wǎng)等原因，低時延的LEO系統(tǒng)將逐步成為高時延GEO系統(tǒng)的強有力替代者。

2、針對政府通信的安全、高吞吐量的全球網(wǎng)絡

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設施。當提到通信網(wǎng)絡時，軍事和政府部門都需要一些關鍵特征：特殊的操作需要帶寬密集型應用、準實時指揮和控制，以及先進的傳感功能——LEO衛(wèi)星與地球的接近帶來了低時延和高數(shù)據(jù)率。安全性和恢復能力同樣是關鍵特征——由于LeoSat具有獨特的非接觸架構，能以原生形式對待業(yè)務量，在地球上任意地點傳輸它，而無需接觸地面，與地面基礎設施保持完全獨立，這對于軍事應用而言是巨大的優(yōu)勢；對于使領館通信，屋頂至屋頂之間沒有接觸任何地面，這意味著是一個超級安全和彈性的通信網(wǎng)絡。

3、針對金融部門的高速度和超低時延

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

4、針對海事通信的無縫、全球數(shù)據(jù)覆蓋

在獲得適當?shù)膶拵ЬW(wǎng)絡以在船只之間、船只與主要總部之間實現(xiàn)互聯(lián)，在服務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，海事運營商面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。在郵輪上，乘客需要越來越多的帶寬，以玩轉消費終端、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。一個帶有星間鏈路的LEO系統(tǒng)可以讓船只“時刻在線”，而不用考慮它的全球位置，如同它們位于一個本地網(wǎng)絡節(jié)點上。這使得運營商可以利用這個新的“智能船只”數(shù)字基礎設施，其中的云操作將提高效率、運營效益、安全性，并且提供新的商業(yè)機會。

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

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

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在設計、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方面，LeoSat數(shù)據(jù)網(wǎng)絡解決方案真正做到了獨一無二?；?8顆衛(wèi)星、有效的“空間路由器”MPLS網(wǎng)絡，LeoSat能夠在地球上任意兩個地點或多個地點之間，為消費者提供高吞吐量、低時延和更安全的通信，而無需借助地面網(wǎng)絡。這是通過光學星間鏈路實現(xiàn)的，它還能支撐地面天線間的對稱傳輸，速率可達1.6 Gbps。需要時，可以高達5.2Gbps。與彎管式HTS解決方案相比，LeoSat無需關口站這個先決條件來運行它的網(wǎng)絡。對于消費者而言，這個獨特技術的使用允許房屋到房屋的連接，無需地面網(wǎng)絡介入，因而成為高速網(wǎng)絡的一個典范。此外，由于在整個路由期間，數(shù)據(jù)一直位于LeoSat物理上獨立的衛(wèi)星網(wǎng)絡之中，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—一對完美的伙伴

顯而易見，亞太地區(qū)數(shù)據(jù)和移動市場存在很多增長機會。從政府應用到企業(yè)網(wǎng)絡，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勁。光纖速度與衛(wèi)星普遍性的結合，意味著LeoSat正在創(chuàng)造一個新的通信范式，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運營商們開始尋求補充、擴展它們的能力，與LEO衛(wèi)星運營商合作，來提供復合的GEO/LEO數(shù)據(jù)服務，這單靠GEO是辦不到的事。這種趨勢將繼續(xù)下去，因為FSS運營商看到了與LeoSat合作，以在全球范圍內向市場提供企業(yè)級、低時延、極高速度和安全數(shù)據(jù)服務的價值。

Mark Rigolle：

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