——文末下载英文版《低轨道、高风险：全力投入LEO宽带竞争》42页2022.12及部分中文资料
截至2022年11月，全球80亿人口中有63%以上使用互联网，还有大约30亿人(以及潜在客户)无法上网。为了弥合这一数字鸿沟，政府和私营商业公司正在投资建设基于太空的宽带互联网。如果成功，这些努力有可能迅速连接全球各地的人，并改变太空环境本身。一些国家正在启动建立近地轨道(LEO)卫星星座的国家计划，并在这个蓬勃发展的市场中占据很大一部分，为此释放了大量私人或国家支持的资源。
从卫星提供宽带服务的竞争并不新鲜。上世纪90年代曾出现过类似的商业宽带互联网热潮，但收效甚微。Teledesic、Celestri、Globalstar、奥德赛和Iridium等公司都提议在低轨建立大型卫星通信(SATCOM)星座，但到21世纪初几乎所有公司都以破产告终。30年后出现类似的雄心时，基于LEO的新一代卫星宽带会成功吗？今天，随着技术、材料和发射能力变得更便宜和更广泛地获得，进入轨道的障碍已经显著减少。随着对快速、可靠和负担得起的互联网服务的需求持续扩大，在全球范围内构建、推出和运营低成本、低延迟系统的国际竞争非常激烈。截至2022年，只有一家运营商Starlink在公开市场上提供基于LEO的服务。高额的资本投资和广泛的初始基础设施要求减缓了LEO宽带的商业化进程。然而，这一点势必会改变。卫星宽带收入在2021年已经增长了1.1%，全球用户自上一年以来增长了11%，达到300万人。全球卫星通信市场预计到2030年将增长到400亿美元，主要由基于LEO的风险投资推动。
建立LEO星座--持续提供全球宽带所必需的基于LEO的卫星网络--涉及大量的前期投资、专门的技术诀窍以及驾驭复杂监管环境的能力。随着LEO通信领域的国际竞争加剧，美国政府必须为总部设在美国的企业在国内外蓬勃发展创造一个有利(但强有力的)监管环境。政府还可以支持美国公司，以及在关键的国际协调机构中制定规范和标准。
今天，美国从其在全球网络中的主导地位中获得了巨大的经济、军事以及全球规范和标准制定方面的利益，在 2021年中占据了行业收入的 38%。包括美国的商业活动和单独提议的国防部 (DOD) 活动。然而，盟友和竞争对手都在竞争日益激烈的市场中开展自己的事业：Telesat LightSpeed 总部位于加拿大，新合并的 Eutelsat/OneWeb 得到印度私人资助者和英国政府的支持。在通过卫星宽带连接全球的竞争中，美国最大的竞争对手或许是他国。该国已提议在 LEO 建立一个由 13,000 颗卫星组成的星座，以满足该国市场以及全球欠发达互联网市场的民用和商业需求。利用其国有企业 (SOE)、公共资金以及政治和经济联系，他国通过“一带一路”倡议 (BRI) 赢得了胜利，对美国在该市场的主导地位构成了真正的威胁。
华盛顿和许多盟国的政策制定者现在意识到他国供应商在 5G 网络、海底电缆和其他重要通信链路中构成的风险。但他们尚未考虑 LEO 卫星星座的经济和战略影响，这些星座有望在服务欠缺的市场提供高质量和持续的覆盖，并让世界上更多的人上网。除了获得巨大的商业回报外，拥有领先的 LEO 宽带提供商的国家还可以享受更多的经济利益、弹性、对国际通信网络的更大控制、更准确的定位服务、增强的预警能力，甚至可能获得更多的情报。
卫星通常被发射到三个流行轨道之一：160 至 2,000 公里（99 至 1243 英里）的 LEO，2,000 至 35,786 公里（1243 至 22,236 英里）的中地球轨道 (MEO)，或地球同步轨道 (GEO)至 42,164 公里（26,199 英里）。对于在其中运行的卫星，这三个轨道都有不同的优势和挑战。例如，GEO 中的星座由于距离地球表面较远，仅需三颗卫星即可实现全球覆盖；出于这个原因，GEO 在通信领域很受欢迎。然而，由于卫星离地球太远，因此存在较长的延迟时间——即信号路由到 GEO 中的卫星并返回地球所需的时间。
图 1
出于多种原因，新一代卫星互联网供应商将卫星置于 LEO 而不是传统的 GEO。发射到 LEO 的卫星通常比 GEO 的卫星更小更轻，这意味着需要更少的燃料，而且每次发射可以将更多的卫星送入轨道以降低成本。此外，由于 LEO 卫星距离地球相对较近——在地表上方 160 到 2,000 公里（99 到 1243 英里）之间——用户终端可以同时检测到多颗卫星并以更高的精度连接。因为 LEO 卫星在不断运动，每颗卫星在任何给定时刻只能为地球上相对较小的区域提供服务，因此需要大量卫星才能提供连续的全球覆盖。
来自 LEO 的通信也比 GEO 中的卫星具有更低的延迟，因为它们离地球表面更近。LEO 卫星运营商宣称，使用 LEO 卫星打开网页的速度是在 GEO 使用传统 SATCOM 系统时的大约 8 倍，这对于想要近乎实时在线互动的消费者来说变得更加重要。这意味着卫星互联网需要能够支持高吞吐量应用，例如流媒体、视频会议和实时游戏。在发布时，LEO 宽带星座的下载速度可达每秒 250 兆比特 (Mbps)，上传速度为 30 Mbps，延迟为 25 毫秒。这可以与有线互联网相提并论，后者在美国可以达到高达 500 Mbps 的下载速度和 50 Mbps 的上传速度，延迟为 100 毫秒。随着更多卫星被添加到每个星座，每个供应商的这些数字将继续提高。对于航空旅客或海运船只等非固定客户，LEO 的连续覆盖可实现比目前通过基于 GEO 和 MEO 的服务提供的更快、更可靠的宽带。
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