O3b mPOWER星座系統(tǒng)發(fā)展與應用前景

文 | 李萌 歐洲衛(wèi)星公司（SES）

一、背景

O3b mPOWER是歐洲衛(wèi)星公司（SES）開發(fā)的下一代中地球軌道衛(wèi)星星座寬帶通信系統(tǒng)。系統(tǒng)在SES O3b中地球軌道通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建設(shè)，旨在為客戶提供覆蓋全球的連接解決方案。SES公司是全球內(nèi)容連接解決方案提供商，為全球用戶分發(fā)高質(zhì)量的視頻內(nèi)容，提供無縫的網(wǎng)絡(luò)連接。利用基于云的龐大智能網(wǎng)絡(luò)，SES公司能夠在陸地、海上或空中的任何地方提供高質(zhì)量連接解決方案，是世界范圍內(nèi)電信公司、移動網(wǎng)絡(luò)運營商、政府部門、連接和云服務(wù)提供商、廣播公司、視頻平臺運營商和內(nèi)容所有者的合作伙伴。SES公司視頻網(wǎng)絡(luò)擁有8400多個頻道，覆蓋3.66億個家庭，提供各種線性和非線性內(nèi)容托管媒體服務(wù)。

二、O3b衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

1.O3b網(wǎng)絡(luò)的成功

2013年地球非靜止軌道（NGSO）寬帶星座O3b衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)開始建設(shè)，提供低延遲托管服務(wù)，現(xiàn)已投入使用。O3b網(wǎng)絡(luò)擁有20顆中地球軌道（MEO）衛(wèi)星，建立為1500多萬終端用戶提供服務(wù)的移動網(wǎng)絡(luò)，為全球4家超大油氣企業(yè)提供服務(wù)，為全球4家郵輪公司提供服務(wù)，開創(chuàng)面向全球百萬級別客戶數(shù)量的云服務(wù)時代。

隨著SES網(wǎng)絡(luò)公司的成立，SES創(chuàng)建并部署了混合解決方案，通過使用SES的地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星以及SES的O3b星座，為終端網(wǎng)絡(luò)運營商和終端用戶提供更高連接性能。為提高中地球軌道星座性能，SES進一步開發(fā)了下一代中地球軌道衛(wèi)星星座O3b mPOWER系統(tǒng)，通過簡單且先進的用戶終端實現(xiàn)低延遲、高吞吐量、全球覆蓋和高可用性。圖1為SES O3b衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)歷程。

圖1 SES O3b衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)歷程

2.O3b mPOWER系統(tǒng)建設(shè)

O3b mPOWER系統(tǒng)于2017年發(fā)布，計劃2022年推出。隨著衛(wèi)星在全球通信中的地位日益突出，以經(jīng)過商業(yè)驗證的當前O3b中軌星座為基礎(chǔ)，SES的下一代O3b mPOWER將在空間地面系統(tǒng)的容量、靈活性和創(chuàng)新性方面取得重大突破，并實現(xiàn)軟件驅(qū)動的智能網(wǎng)絡(luò)管理、控制和自動化。與其他NGSO衛(wèi)星系統(tǒng)不同，O3b mPOWER系統(tǒng)采用了已經(jīng)獲得商業(yè)成功的技術(shù)，并以經(jīng)過市場驗證的商業(yè)案例作為基礎(chǔ)，消除了網(wǎng)絡(luò)運營商的業(yè)務(wù)和運營風險。系統(tǒng)得到了技術(shù)合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)的強大支持，將滿足移動、電信、政府和企業(yè)客戶等的嚴苛要求。O3b mPOWER的建設(shè)歷程見表1。

表1 O3b mPOWER的建設(shè)歷程

O3b mPOWER是一個地面系統(tǒng)與衛(wèi)星完全同步的集成通信系統(tǒng)。配電、通量和頻率分配可以動態(tài)控制來優(yōu)化服務(wù)交付。最新一代的中軌衛(wèi)星是O3b mPOWER系統(tǒng)的核心，配備了高容量數(shù)字載荷。每個衛(wèi)星可提供幾千個電子可調(diào)整波束，可以近乎實時地進行調(diào)整和切換來提供從50Mbps到幾個Gbps的服務(wù)。衛(wèi)星軌道距地8000km保證了衛(wèi)星星座在南北緯50°范圍內(nèi)可以提供低時延服務(wù)，覆蓋全球96%的人口。作為唯一一個通過運營商以太網(wǎng)認證（MEF）的衛(wèi)星服務(wù)商，SES的服務(wù)兼容電信運營商、移動運營商及云服務(wù)商的二層/三層互聯(lián)能力及行業(yè)普遍應用的服務(wù)水平保證（SLA）。加上SES采用的開放網(wǎng)絡(luò)自動化平臺（ONAP），這些標準使得客戶可以無縫、可預測以及高效地繼承使用O3b mPOWER系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)運營商和其最終用戶與全球網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的邊緣實現(xiàn)連接的需求日益迫切。然而，這些地區(qū)往往缺乏可靠的地面通信基礎(chǔ)設(shè)施，甚至因為地理位置或者經(jīng)濟因素根本無法部署這些設(shè)施。更復雜的是無論以何種方式或在何處交付給最終用戶，越來越多的應用需要帶寬速率更快更靈活、延遲更低、能夠直接連接云、移動性更強、可用性更高。O3b mPOWER提供的連接解決方案具備在任何地方拓展市場所需的可擴展性，確保交付并盈利的靈活性，實現(xiàn)差異化用戶體驗的可用性。在O3b MEO系統(tǒng)和GEO星群投入商業(yè)運營的基礎(chǔ)上，O3b mPOWER在空間系統(tǒng)、地面系統(tǒng)和智能軟件驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)管理和控制方面獲得了突破性創(chuàng)新優(yōu)勢。O3b mPOWER具有高容量、低延遲和靈活性的特點，與傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)相比，能夠提升用戶體驗，可以支持更廣泛的應用，無論是實現(xiàn)實時邊緣計算和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、光纖級專用云連接，還是向數(shù)據(jù)流量龐大的5G網(wǎng)絡(luò)進行回傳，系統(tǒng)都具有顯著優(yōu)勢。

SES第一代O3b MEO系統(tǒng)的架構(gòu)是在預定位置通過有限用戶波束構(gòu)建了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)上行/下行關(guān)口站。O3b mPOWER則不同，它能夠在服務(wù)區(qū)域的任何地方建立關(guān)口站。O3b mPOWER星座還可以在需要連接的任何地方為可控制的用戶波束動態(tài)分配帶寬。由于靈活性極高，SES能夠根據(jù)用戶獨特要求而不是預設(shè)指標來構(gòu)建系統(tǒng)。

3.靈活的商業(yè)模式

O3b mPOWER系統(tǒng)非常靈活，適用于眾多商業(yè)模式。SES的愿景是最終實現(xiàn)終端隨意移動，這甚至對固定連接提供商同樣意義重大，特別是對于在升級地面回傳網(wǎng)絡(luò)之前測試5G準備情況的市場尤為重要。

O3b mPOWER將基于容量的計費（客戶只需為其最終用戶使用的兆字節(jié)付費）這一服務(wù)提升到新的水平。它有望實現(xiàn)基于可變帶寬的計費，根據(jù)需求實時跟蹤為某一位置提供的帶寬，從而使客戶可以在低速時節(jié)省費用。

4.O3b mPOWER系統(tǒng)優(yōu)勢

（1）隨時隨地提供云優(yōu)化的多千兆網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

O3b mPOWER是能夠?qū)崿F(xiàn)可靠動態(tài)擴展的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。它提供數(shù)千種無搶占的托管網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，每項服務(wù)的速度從50 Mbps到數(shù)千Mbps不等。無論其在運營電信網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)還是政府網(wǎng)絡(luò)，O3b mPOWER系統(tǒng)在任何需要的地方提供高容量網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包括針對關(guān)鍵云和邊緣應用進行優(yōu)化服務(wù)。借助O3b mPOWER，可以按照等效光纖的規(guī)模擴展地面網(wǎng)絡(luò)的邊界，進入新市場，并通過差異化的高吞吐量服務(wù)在關(guān)鍵運營領(lǐng)域保持連接。

在如今的數(shù)學教學中有些教師的教學觀念沒有及時進行更新，依然是過去的教學觀念，重視對學生在課堂上的灌輸式教學，對學生進行各種數(shù)學公式和原理的教育，而忽視了學生自主性的學習的培養(yǎng)和引導，使得學生在課堂上只能在教學的安排下進行學習，不能根據(jù)自己的想法進行學習探究，教師嚴重壓制了學生的主動性，導致數(shù)學課堂教學效率不高，也影響了學生自身學習能力的有效培養(yǎng)。

（2）擺脫主流衛(wèi)星服務(wù)的局限

O3b mPOWER為客戶提供最大程度的控制權(quán)，為客戶隨時隨地提供需要的帶寬，并對網(wǎng)絡(luò)和所運行的服務(wù)進行優(yōu)化。通過使用 O3b mPOWER，客戶可以更靈活地將遠程站點流量路由到其最佳目的地，包括云提供商數(shù)據(jù)中心、總部站點、其他遠程站點和最近的SES網(wǎng)絡(luò)節(jié)點等。路由方面的更大靈活性意味著客戶可以最大限度提高網(wǎng)絡(luò)性能、消除閑置資源并輕松遵守流量路由規(guī)定。O3b mPOWER還在前向和返回路徑帶寬配置方面提供了更好的靈活性，使客戶能夠?qū)⑴渲玫膸捙c需要支持的應用相匹配。

（3）具有高吞吐量、低延遲和高可用性的差異化服務(wù)

O3b mPOWER可提供全面的服務(wù)等級協(xié)議（SLA）服務(wù)質(zhì)量保證，涵蓋吞吐量、延遲、抖動和可用性。O3b mPOWER的低延遲能力為關(guān)鍵云和邊緣應用以及企業(yè)、政府和消費者的各種實時通信提供了卓越的性能。通過使用O3b mPOWER，客戶可以提高服務(wù)表現(xiàn)、實現(xiàn)服務(wù)差異化并為最終用戶創(chuàng)造更大價值。電信公司、服務(wù)提供商、企業(yè)和政府網(wǎng)絡(luò)運營商可以利用O3b mPOWER的性能創(chuàng)造良好的最終用戶體驗，實現(xiàn)更高水平的生產(chǎn)力，并實現(xiàn)更高業(yè)務(wù)和運營敏捷性。

三、O3b mPOWER在更廣泛的市場為更多客戶提供服務(wù)

1.電信/移動網(wǎng)絡(luò)運營商—固定數(shù)據(jù)

電信公司和移動網(wǎng)絡(luò)運營商（MNO）建立固定站點，使用光纖將最終用戶聚集到其核心網(wǎng)絡(luò)（干線）中。對于擁有大量成熟用戶的成熟市場，就運營成本而言，光纖可能是最具成本效益的選擇。但是，光纖需要龐大資本支出，并且建設(shè)時間很長（上市時間）。當基于地理的市場條件發(fā)生變化時，重新部署也很困難。

傳統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信具有填補市場空白的覆蓋范圍和靈活性，但大多數(shù)電信公司和移動網(wǎng)絡(luò)運營商需要更大吞吐量和更低延遲來支持企業(yè)、云和數(shù)據(jù)增長應用。O3b mPOWER可規(guī)?；亟?shù)G的專用帶寬以及針對云服務(wù)優(yōu)化的低延遲性能，兼具光纖的體驗質(zhì)量（QoS）和衛(wèi)星的靈活性。

圖2 電信/移動網(wǎng)絡(luò)運營商用戶場景示意圖

2.游輪和休閑業(yè)—移動性能

移動海運行業(yè)難以使用光纖服務(wù)，但船員和乘客期待在移動中進行設(shè)備聯(lián)網(wǎng)時能夠獲得與在港口通過地面網(wǎng)絡(luò)連接相同的體驗。O3b mPOWER系統(tǒng)可為用戶提供這一服務(wù)。運營商可輕松使用與船舶運營和WIFI網(wǎng)全面集成的連接系統(tǒng)。

對于船舶運營商而言，無論船舶處于航行中還是靠近需求集中的港口時，優(yōu)化多艘船舶的吞吐量分配非常重要。O3b mPOWER允許運營商獲得區(qū)域容量池并隨著船舶需求的變化而改變分配。這種基于位置和船隊的靈活性有助于運營商管理成本并確保每艘船獲得滿足乘客和船員所需的帶寬。

由于O3b mPOWER的MEO覆蓋范圍寬廣，帶來的另一個優(yōu)勢是它可以為非常廣泛的區(qū)域提供持續(xù)連接服務(wù)。例如，跨大西洋航行可能從地中海開始，之后與希臘關(guān)口站連接，然后在接近加勒比海時無縫轉(zhuǎn)移到智利的關(guān)口站。SES公司在遍布全球的關(guān)口站部署了核心網(wǎng)絡(luò)接入。圖3為游輪和休閑業(yè)用戶場景示意圖。

圖3 游輪和休閑業(yè)用戶場景示意圖

3.采礦業(yè)—偏遠社區(qū)

礦業(yè)公司正在利用聯(lián)網(wǎng)數(shù)字傳感器和遠程自動化技術(shù)來減少運營成本并降低員工安全風險。這些應用需要極低延遲連接，而使用GEO衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務(wù)通常無法訪問云數(shù)據(jù)中心。新興的低地球軌道（LEO）服務(wù)則被質(zhì)疑覆蓋范圍小，需要復雜的星間鏈路，以及限制數(shù)據(jù)征用并存在衛(wèi)星切換時產(chǎn)生嚴重的抖動。。

O3b mPOWER為數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供單跳解決方案，具有更大的覆蓋范圍，不僅可以靈活地將連接擴展到采礦現(xiàn)場，還可以擴展到周圍社區(qū)。即使在礦山關(guān)閉和復墾之后，這種社區(qū)友好型模式仍可繼續(xù)下去。圖4為采礦業(yè)—偏遠社區(qū)用戶場景示意圖。

圖4 采礦業(yè)—偏遠社區(qū)用戶場景示意圖

4.石油和天然氣—能源

海上勘探和開采公司也在采用聯(lián)網(wǎng)數(shù)字傳感器和遠程自動化技術(shù)，以降低運營成本并降低員工團隊安全風險。這些應用需要極低連接延遲且需要訪問云數(shù)據(jù)中心，GEO數(shù)據(jù)服務(wù)通常無法實現(xiàn)。浮式生產(chǎn)儲油卸油船（FPSO）從一個油田移動到另一個油田，并有自己獨特的連接要求。

O3b mPOWER所提供的服務(wù)能夠超越數(shù)字油田低延遲性能要求，同時非常靈活，可以大大提高重新配置服務(wù)的速度并跟蹤整個區(qū)域的船只。圖5為石油和天然氣用戶場景示意圖。

圖5 石油和天然氣用戶場景示意圖

四、O3b mPOWER在多個領(lǐng)域投入應用

目前，O3b mPOWER已經(jīng)實現(xiàn)了多個開發(fā)和交付里程碑，宣布與多家行業(yè)領(lǐng)先的公司結(jié)成重要合作伙伴。

1.微軟Azure合作伙伴

微軟是SES下一代中地球軌道系統(tǒng)O3b mPOWER的首個云服務(wù)商客戶。微軟計劃利用MEO高性能連接服務(wù)來展示其將衛(wèi)星連接與Azure服務(wù)集成的Azure Orbital解決方案。在2022 年遷移到O3b mPOWER之前，微軟使用SES當前的MEO來提供連接。

2.網(wǎng)絡(luò)運營商Orange

Orange利用SES在中地球軌道中運行的創(chuàng)新O3b衛(wèi)星星座以及SES的地球靜止衛(wèi)星，為其采礦客戶提供全球光纖級的低延遲服務(wù)。Orange還一直在使用SES的MEO和GEO服務(wù)在需要的地方提供國際連接，并在非洲偏遠地區(qū)部署蜂窩服務(wù)。Orange也是第一家宣布采用SES下一代MEO系統(tǒng) 3b mPOWER的網(wǎng)絡(luò)運營商，該系統(tǒng)計劃于2022年下半年提供商業(yè)服務(wù)。

3.嘉年華郵輪集團

嘉年華“公主”郵輪船隊是SES下一代O3b mPOWER系統(tǒng)的第一個客戶。自2017年以來，嘉年華一直在使用MEO服務(wù)來實現(xiàn)海上互聯(lián)客戶體驗和創(chuàng)新。通過使用O3b mPOWER系統(tǒng)，“公主”郵輪將提高標準，并為他們在世界各地旅行的客人提供前所未有的超高容量和無與倫比的靈活性的體驗。