O3b mPOWER星座系统发展与应用前景

2022-05-27李萌欧洲卫星公司SES

卫星应用 2022年4期

文 | 李萌欧洲卫星公司（SES）

一、背景

O3b mPOWER是欧洲卫星公司（SES）开发的下一代中地球轨道卫星星座宽带通信系统。系统在SES O3b中地球轨道通信系统的基础上建设，旨在为客户提供覆盖全球的连接解决方案。SES公司是全球内容连接解决方案提供商，为全球用户分发高质量的视频内容，提供无缝的网络连接。利用基于云的庞大智能网络，SES公司能够在陆地、海上或空中的任何地方提供高质量连接解决方案，是世界范围内电信公司、移动网络运营商、政府部门、连接和云服务提供商、广播公司、视频平台运营商和内容所有者的合作伙伴。SES公司视频网络拥有8400多个频道，覆盖3.66亿个家庭，提供各种线性和非线性内容托管媒体服务。

二、O3b卫星网络的发展

1.O3b网络的成功

2013年地球非静止轨道（NGSO）宽带星座O3b卫星网络开始建设，提供低延迟托管服务，现已投入使用。O3b网络拥有20颗中地球轨道（MEO）卫星，建立为1500多万终端用户提供服务的移动网络，为全球4家超大油气企业提供服务，为全球4家邮轮公司提供服务，开创面向全球百万级别客户数量的云服务时代。

随着SES网络公司的成立，SES创建并部署了混合解决方案，通过使用SES的地球静止轨道（GEO）卫星以及SES的O3b星座，为终端网络运营商和终端用户提供更高连接性能。为提高中地球轨道星座性能，SES进一步开发了下一代中地球轨道卫星星座O3b mPOWER系统，通过简单且先进的用户终端实现低延迟、高吞吐量、全球覆盖和高可用性。图1为SES O3b卫星系统建设历程。

图1 SES O3b卫星系统建设历程

2.O3b mPOWER系统建设

O3b mPOWER系统于2017年发布，计划2022年推出。随着卫星在全球通信中的地位日益突出，以经过商业验证的当前O3b中轨星座为基础，SES的下一代O3b mPOWER将在空间地面系统的容量、灵活性和创新性方面取得重大突破，并实现软件驱动的智能网络管理、控制和自动化。与其他NGSO卫星系统不同，O3b mPOWER系统采用了已经获得商业成功的技术，并以经过市场验证的商业案例作为基础，消除了网络运营商的业务和运营风险。系统得到了技术合作伙伴生态系统的强大支持，将满足移动、电信、政府和企业客户等的严苛要求。O3b mPOWER的建设历程见表1。

表1 O3b mPOWER的建设历程

O3b mPOWER是一个地面系统与卫星完全同步的集成通信系统。配电、通量和频率分配可以动态控制来优化服务交付。最新一代的中轨卫星是O3b mPOWER系统的核心，配备了高容量数字载荷。每个卫星可提供几千个电子可调整波束，可以近乎实时地进行调整和切换来提供从50Mbps到几个Gbps的服务。卫星轨道距地8000km保证了卫星星座在南北纬50°范围内可以提供低时延服务，覆盖全球96%的人口。作为唯一一个通过运营商以太网认证（MEF）的卫星服务商，SES的服务兼容电信运营商、移动运营商及云服务商的二层/三层互联能力及行业普遍应用的服务水平保证（SLA）。加上SES采用的开放网络自动化平台（ONAP），这些标准使得客户可以无缝、可预测以及高效地继承使用O3b mPOWER系统。

网络运营商和其最终用户与全球网络覆盖范围的边缘实现连接的需求日益迫切。然而，这些地区往往缺乏可靠的地面通信基础设施，甚至因为地理位置或者经济因素根本无法部署这些设施。更复杂的是无论以何种方式或在何处交付给最终用户，越来越多的应用需要带宽速率更快更灵活、延迟更低、能够直接连接云、移动性更强、可用性更高。O3b mPOWER提供的连接解决方案具备在任何地方拓展市场所需的可扩展性，确保交付并盈利的灵活性，实现差异化用户体验的可用性。在O3b MEO系统和GEO星群投入商业运营的基础上，O3b mPOWER在空间系统、地面系统和智能软件驱动的网络管理和控制方面获得了突破性创新优势。O3b mPOWER具有高容量、低延迟和灵活性的特点，与传统卫星系统相比，能够提升用户体验，可以支持更广泛的应用，无论是实现实时边缘计算和物联网（IoT）、光纤级专用云连接，还是向数据流量庞大的5G网络进行回传，系统都具有显著优势。

SES第一代O3b MEO系统的架构是在预定位置通过有限用户波束构建了一定数量的数据上行/下行关口站。O3b mPOWER则不同，它能够在服务区域的任何地方建立关口站。O3b mPOWER星座还可以在需要连接的任何地方为可控制的用户波束动态分配带宽。由于灵活性极高，SES能够根据用户独特要求而不是预设指标来构建系统。

3.灵活的商业模式

O3b mPOWER系统非常灵活，适用于众多商业模式。SES的愿景是最终实现终端随意移动，这甚至对固定连接提供商同样意义重大，特别是对于在升级地面回传网络之前测试5G准备情况的市场尤为重要。

O3b mPOWER将基于容量的计费（客户只需为其最终用户使用的兆字节付费）这一服务提升到新的水平。它有望实现基于可变带宽的计费，根据需求实时跟踪为某一位置提供的带宽，从而使客户可以在低速时节省费用。

4.O3b mPOWER系统优势

（1）随时随地提供云优化的多千兆网络服务

O3b mPOWER是能够实现可靠动态扩展的卫星通信系统。它提供数千种无抢占的托管网络服务，每项服务的速度从50 Mbps到数千Mbps不等。无论其在运营电信网、企业网还是政府网络，O3b mPOWER系统在任何需要的地方提供高容量网络服务，包括针对关键云和边缘应用进行优化服务。借助O3b mPOWER，可以按照等效光纤的规模扩展地面网络的边界，进入新市场，并通过差异化的高吞吐量服务在关键运营领域保持连接。

在如今的数学教学中有些教师的教学观念没有及时进行更新，依然是过去的教学观念，重视对学生在课堂上的灌输式教学，对学生进行各种数学公式和原理的教育，而忽视了学生自主性的学习的培养和引导，使得学生在课堂上只能在教学的安排下进行学习，不能根据自己的想法进行学习探究，教师严重压制了学生的主动性，导致数学课堂教学效率不高，也影响了学生自身学习能力的有效培养。

（2）摆脱主流卫星服务的局限

O3b mPOWER为客户提供最大程度的控制权，为客户随时随地提供需要的带宽，并对网络和所运行的服务进行优化。通过使用 O3b mPOWER，客户可以更灵活地将远程站点流量路由到其最佳目的地，包括云提供商数据中心、总部站点、其他远程站点和最近的SES网络节点等。路由方面的更大灵活性意味着客户可以最大限度提高网络性能、消除闲置资源并轻松遵守流量路由规定。O3b mPOWER还在前向和返回路径带宽配置方面提供了更好的灵活性，使客户能够将配置的带宽与需要支持的应用相匹配。

（3）具有高吞吐量、低延迟和高可用性的差异化服务

O3b mPOWER可提供全面的服务等级协议（SLA）服务质量保证，涵盖吞吐量、延迟、抖动和可用性。O3b mPOWER的低延迟能力为关键云和边缘应用以及企业、政府和消费者的各种实时通信提供了卓越的性能。通过使用O3b mPOWER，客户可以提高服务表现、实现服务差异化并为最终用户创造更大价值。电信公司、服务提供商、企业和政府网络运营商可以利用O3b mPOWER的性能创造良好的最终用户体验，实现更高水平的生产力，并实现更高业务和运营敏捷性。

三、O3b mPOWER在更广泛的市场为更多客户提供服务

1.电信/移动网络运营商—固定数据

电信公司和移动网络运营商（MNO）建立固定站点，使用光纤将最终用户聚集到其核心网络（干线）中。对于拥有大量成熟用户的成熟市场，就运营成本而言，光纤可能是最具成本效益的选择。但是，光纤需要庞大资本支出，并且建设时间很长（上市时间）。当基于地理的市场条件发生变化时，重新部署也很困难。

传统卫星数据通信具有填补市场空白的覆盖范围和灵活性，但大多数电信公司和移动网络运营商需要更大吞吐量和更低延迟来支持企业、云和数据增长应用。O3b mPOWER可规模化地建立数G的专用带宽以及针对云服务优化的低延迟性能，兼具光纤的体验质量（QoS）和卫星的灵活性。

图2 电信/移动网络运营商用户场景示意图

2.游轮和休闲业—移动性能

移动海运行业难以使用光纤服务，但船员和乘客期待在移动中进行设备联网时能够获得与在港口通过地面网络连接相同的体验。O3b mPOWER系统可为用户提供这一服务。运营商可轻松使用与船舶运营和WIFI网全面集成的连接系统。

对于船舶运营商而言，无论船舶处于航行中还是靠近需求集中的港口时，优化多艘船舶的吞吐量分配非常重要。O3b mPOWER允许运营商获得区域容量池并随着船舶需求的变化而改变分配。这种基于位置和船队的灵活性有助于运营商管理成本并确保每艘船获得满足乘客和船员所需的带宽。

由于O3b mPOWER的MEO覆盖范围宽广，带来的另一个优势是它可以为非常广泛的区域提供持续连接服务。例如，跨大西洋航行可能从地中海开始，之后与希腊关口站连接，然后在接近加勒比海时无缝转移到智利的关口站。SES公司在遍布全球的关口站部署了核心网络接入。图3为游轮和休闲业用户场景示意图。

图3 游轮和休闲业用户场景示意图

3.采矿业—偏远社区

矿业公司正在利用联网数字传感器和远程自动化技术来减少运营成本并降低员工安全风险。这些应用需要极低延迟连接，而使用GEO卫星数据服务通常无法访问云数据中心。新兴的低地球轨道（LEO）服务则被质疑覆盖范围小，需要复杂的星间链路，以及限制数据征用并存在卫星切换时产生严重的抖动。。

O3b mPOWER为数据网关提供单跳解决方案，具有更大的覆盖范围，不仅可以灵活地将连接扩展到采矿现场，还可以扩展到周围社区。即使在矿山关闭和复垦之后，这种社区友好型模式仍可继续下去。图4为采矿业—偏远社区用户场景示意图。

图4 采矿业—偏远社区用户场景示意图

4.石油和天然气—能源

海上勘探和开采公司也在采用联网数字传感器和远程自动化技术，以降低运营成本并降低员工团队安全风险。这些应用需要极低连接延迟且需要访问云数据中心，GEO数据服务通常无法实现。浮式生产储油卸油船（FPSO）从一个油田移动到另一个油田，并有自己独特的连接要求。

O3b mPOWER所提供的服务能够超越数字油田低延迟性能要求，同时非常灵活，可以大大提高重新配置服务的速度并跟踪整个区域的船只。图5为石油和天然气用户场景示意图。

图5 石油和天然气用户场景示意图

四、O3b mPOWER在多个领域投入应用

目前，O3b mPOWER已经实现了多个开发和交付里程碑，宣布与多家行业领先的公司结成重要合作伙伴。

1.微软Azure合作伙伴

微软是SES下一代中地球轨道系统O3b mPOWER的首个云服务商客户。微软计划利用MEO高性能连接服务来展示其将卫星连接与Azure服务集成的Azure Orbital解决方案。在2022 年迁移到O3b mPOWER之前，微软使用SES当前的MEO来提供连接。

2.网络运营商Orange

Orange利用SES在中地球轨道中运行的创新O3b卫星星座以及SES的地球静止卫星，为其采矿客户提供全球光纤级的低延迟服务。Orange还一直在使用SES的MEO和GEO服务在需要的地方提供国际连接，并在非洲偏远地区部署蜂窝服务。Orange也是第一家宣布采用SES下一代MEO系统 3b mPOWER的网络运营商，该系统计划于2022年下半年提供商业服务。