В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Последние 2 года на конференциях и в СМИ активно рекламируются достоинства многоспутниковых систем на низких круговых орбитах (OneWeb, SpaceX, LeoSat, Samsung, Yaliny и др.). Такие системы уже получили название LEO-HTS.
На страницах научно-технического журнала “Технологии и средства связи" № 4-2015 мы уже публиковали статью по многоспутниковым системам (http://tssonline.ru/imag/tss-4-2015/64).
Инвесторы таких проектов по сути обещают революцию в области спутниковой связи. Соответственно, такие инновационные проекты можно отнести к подрывным инновациям. Например, появление телефона практически уничтожило рынок телеграмм. Электронная почта практически свела к минимуму мировой почтовый рынок в части писем. Все это – подрывные инновации в соответствии с определением зарубежных философов-экономистов.
Ниже приведены мнения экспертов рынка спутниковой связи и вещания относительно настоящего и будущего систем LEO-HTS.
– Являются ли системы LEO-HTS конкурентами традиционным спутниковым системам ФСС?
– Система LEO-HTS может быть конкурентом, если клиенты, обслуживаемые традиционными GEO ФСС, изменят свое мышление. Хотя эти системы в целом будут предоставлять различные услуги. Планируемые LEO-HTS будут ориентированы на конечных пользователей. Многочисленные спутники будут работать в качестве узлов доступа в космической сети Wi-Fi Mesh или сотовой сети. Учитывая экспоненциальный рост спроса на услуги передачи данных (Cloud Computing, Интернет вещей (IoT), Интернет всего (IoE) и т.д.), клиенты рынка M2M, такие как военные и государственные структуры, компании нефтегазовой отрасли, морского сегмента, могут перейти на более дешевые прямые услуги с более низкой задержкой и высокой скоростью передачи данных.
Для реализации услуг LEO-HTS потребуется много частотного спектра. Пока, в соответствии с объявленными планами, планируется использовать Ku- и Ka-диапазоны ФСС в соответствии с регламентом ITU. Но уже имеются серьезные опасения относительно совместного использования спектра с уже существующими сетями вследствие возникновения частотных помех. Спутниковая промышленность уже выиграла сражение у могущественной телекоммуникационной отрасли на недавней Всемирной конференции радиосвязи-2015 в Женеве и сохранила частотный спектр С-диапазона для совместного использования в пределах одной отрасли. Но решение для использования разных орбит не может быть таким же простым.
LEO-HTS-созвездия могут быть перспективными, если они имеют межспутниковые линии связи и эффективное повторное использование частот. Межспутниковая связь является жизненно важным элементом для дальнейшего снижения задержки и устранения необходимости использовать несколько земных станций при организации линий связи, не охваченных рабочей зоной одного спутника. Имея в виду небольшие размеры спутников LEO-HTS, предполагается использовать легкую полезную нагрузку, но пока не очень понятно, как совместить с этим условием дополнительные транспондеры межспутниковой связи. До настоящего времени межспутниковая связь технически не определена в этих проектах. Также неясно, на каком уровне OSI эти сети на основе LEO-HTS будут оказывать услуги (по сравнению с традиционными сетями, которые используют взаимодействие на физическом уровне). Если спутники LEO-HTS способны “говорить со своими соседями" (определение количества соседей – это еще один вопрос), то, учитывая ограничения по спектру частот и необходимость эффективного алгоритма частотного планирования, потребуются коммутация и маршрутизация информации на борту, соответственно, взаимодействие должно быть по крайней мере до 3-го уровня OSI. Эти задачи не могут быть решены без обработки на борту и программного обеспечения для реализации таких технологий, как SDR (Software Defined Radio) и SDN (Software Defined Networks). Т.е. пока однозначного ответа на данный вопрос нет.
– Я бы несколько расширил понятие “конкурента геостационарным системам" – и отнес к этому классу как LEO-, так и MEO-HTS-системы, объединив их в класс NON-GEO-HTS (тем более что с 2014 г. система O3b класса MEO-HTS уже находится в коммерческой эксплуатации, и можно делать первые выводы). Основной достаточно дорогостоящий наземный сегмент не соответствует коммерческому потенциалу развивающихся рынков, где эта система и находит пока основное применение. Очевидные преимущества NON-GEO-HTS-систем:
Несмотря на эти преимущества, практическая реализация этих систем получит финансовый успех только при решении задачи создания недорогих наземных антенн с изменяемой диаграммой направленности.
– Если основываться на заявлениях инвесторов проектов LEO-HTS, которые сегодня можно найти в прессе, то, несомненно, конкуренция предполагается высокая. Однако научно-технических публикаций, которые бы раскрывали проектные параметры систем LEO-HTS, пока нет. Исходя из своего опыта и учитывая историю подобных многоспутниковых систем, говорить об их конкурентоспособности слишком рано.
– Системы LEO-HTS нацелены на сегмент рынка фиксированного и мобильного, аэромобильного спутникового ШПД, где уже достаточно успешно работают геостационарные системы (GEO-HTS). С точки зрения рынка системы LEO-HTS будут прямыми конкурентами систем GEO-HTS.
Традиционные спутники С- и Кu-диапазона не смогут конкурировать ни с LEO-HTS, ни с GEO-HTS на рынке услуг спутниковой связи (подчеркиваю, именно связи, не телевизионного вещания). По моему мнению, с появлением эффективных систем GEO-HTS третьего и четвертого поколения услуги спутниковой связи на геостационарных спутниках С- и Кu-диапазона практически исчезнут, так как не смогут конкурировать по качеству и цене.
– Низкоорбитальные системы в некоторой степени являются конкурентами традиционным спутниковым системам, однако они занимают и будут занимать свою определенную нишу в системах спутниковой связи. Что касается аббревиатуры HTS, то она является надуманной, так как не существует стандарта или общепринятого классификатора на величину пропускной способности спутников. Поэтому в дальнейшем я буду понимать LEO-HTS как низкоорбитальную систему, выполненную на современном уровне построения спутников (многолучевые, с повышенным числом ретрансляторов, повторным использованием частот и др.).
– Как вы оцениваете вероятность реализации систем LEO-HTS? На чем основана ваша оценка?
Мухаммад Фуркан
– Факторы успеха для систем LEO-HTS аналогичны факторам для наземных сетей связи и традиционных GEO-сетей. Эти факторы могут включать в себя количество абонентов, скорость передачи данных и пропускную способность, использование полосы пропускания, доступность сети и, конечно, финансовые результаты. Необходимо учитывать, что объявленные созвездия будут конкурировать не только с традиционными сетями спутниковой связи и наземными телекоммуникационными сетями, но и друг с другом. Создатели будущих LEO-HTS-созвездий могут найти эффективные решения по энергетике и информационной емкости своих спутников, но необходимо учитывать, что потребуются индивидуальные пользовательские терминалы, которые должны будут иметь новую стоимость для клиентов – более низкую, чем в существующих сегодня сетях. Мы все знаем историю начальных планов по созданию O3b-терминалов и инноваций в плоские панельные антенны для наземных терминалов. Учитывая вышеупомянутые факторы, вероятность успеха каждого из проектов пока низкая и требует еще много технической и коммерческой работы в направлении увеличения вероятности их успеха.
Виктор Донианц
– Устоявшееся понятие, каким должен быть спутник LEO-HTS, в открытых источниках найти очень сложно. Это может говорить о том, что этап концептуальной разработки таких космических аппаратов еще не закончен. Есть общее понимание, что спутник должен быть недорогим в массовом производстве (а их потребуются тысячи), должна быть решена проблема “захоронения" (сведения с орбиты) таких спутников. Очень серьезными препятствиями являются обеспечение электромагнитной совместимости с уже существующими геостационарными сетями, предотвращение столновений с действующими и особенно “мертвыми" спутниками, летающими на тех же орбитах. Это достаточно непростые технические и организационные задачи, и решить их в рамках одной страны, скорее всего, не удастся.
Александр Эйдус
– Судя по публикациям, инвесторы проектов LEO-HTS испытывают большой оптимизм в части будущего таких систем. Однако я полагаю, что вероятность практической реализации 90% объявленных проектов стремится к нулю. Такая оценка основана на анализе истории развития проектов типа Teledesic, SkyBridge и других, менее известных проектов этой серии в 2000-х гг.
Андрей Шестаков
– Вероятность реализации, по моему мнению, очень низкая. Причин несколько, приведу наиболее очевидные. Первая: по экономической эффективности системы LEO-HTS заметно, в несколько раз, проигрывают новому поколению геостационарных систем HTS. По величине капитальных затрат на 1 Гбит/с в период 15 лет проект OneWeb проигрывает в 2–5 раз проектам GEO-HTS компании Viasat Inc., проекту “Энергия-100" он тоже проигрывает. Второе: рыночные прогнозы авторов проектов LEO-HTS не учитывают бурное развитие наземных сетей ВОЛС и сетей беспроводного доступа 3G и LTE, например в России или той же Африке. Здесь повторяется ситуация с недооценкой прогресса в развитии сетей сотовой связи со стороны авторов проектов Iridium и Globalstar. 215 тыс. км ВОЛС, которые строит ОАО “Ростелеком", значительно сужают рынок услуг спутникового ШПД и спутниковой связи в РФ. В странах Африки также бурно развивается ВОЛС и сети 3G, LTE. Третье: радиочастотные проблемы. Достижение частотной координации с 100 действующими и 2000 заявленных сетей в ITU за срок создания систем 2–3 года практически невозможно. Невозможна также частотная координация между различными системами LEO-HTS, необходимо применять частотное планирование, чего делать никто не собирается.
Калью Кукк
– Интерес к низкоорбитальным спутникам никогда не пропадал, а только временно угасал. По мере развития технологии конструирования спутников и прогресса в области электроники возможности любых спутников и систем на их основе также растут. Существующие сведения о системах LEO-HTS пока носят рекламный характер, поэтому судить об эффективности предлагаемых систем трудно.
– Какой из объявленных проектов LEO-HTS вы считаете наиболее перспективным и почему?
Мухаммад Фуркан
– Пока единственный проект, в котором известны некоторые общие детали, – OneWeb. О проектах SpaceX и Samsung неизвестны какие-либо технические детали, кроме количества спутников.
OneWeb имеет около 700 запланированных действующих спутников, в то время как SpaceX и Samsung – 4000 и 4600 соответственно. OneWeb имеет больше шансов для достижения успеха. В проектах SpаceX и Samsung, безусловно, должны приниматься во внимание дополнительные усилия по достижению запланированных параметров их успеха. Необходимо иметь в виду, что они собираются конкурировать не только с существующими наземными и внеземными сетями, но и друг с другом, и не следует забывать, что недавно Google объявил о создании сети на основе воздушных шаров (проект Loon), и кроме того существует проект сети Facebook на основе беспилотников – проект Aquila.
Основой для оптимистических прогнозов в успехе всех этих проектов является то, что мы наблюдаем аномальное увеличение объема данных и его экспоненциальный рост со временем, обусловленный введением таких технологий, как облачные вычисления, облачные системы хранения данных, IoT, IoE, UHD/4К/8К телевизионное и потоковое вещание. Cоответственно, ресурс будущих систем LEO-HTS может быть полностью утилизирован.
Виктор Донианц
– Я не уверен, что при правильном комплексном подходе к созданию глобальной MEO-HTS-системы (по типу роуминга в сотовых сетях) у проектов LEO-HTS остаются какие-то шансы. Если принять за аксиому использование технологии фазированных антенных решеток как на LEO-спутниках, так и при построении абонентских станций NON-GEO-систем, то при существующих ограничениях на предельные секторы обзора таких антенных решеток MEO-системы позволяют обеспечить глобальное покрытие с существенно меньшим (на порядки) количеством спутников при равном объеме рынка.
Александр Эйдус
– Судя по публикациям и активности привлечения инвестирования, наибольшая вероятность перехода от общих слов к созданию аппаратуры у проектов OneWeb и SpaceX. Если принять во внимание функциональность системы, то SpaceX – это наиболее перспективная система. В ней предполагается предоставление услуг, аналогичных всем иным проектам LEO-HTS, но дополнительно обеспечивается возможность работы с частными клиентами (абонентами).
— Можете ли вы указать достоинства и недостатки систем LEO-HTS?
Мухаммад Фуркан
– Низкие задержки являются наиболее сильным преимуществом LEO-HTS по сравнению с традиционными системами ФСС. По сравнению с наземными сетями глобальный охват и доступность сети для конечного потребителя являются верхом совершенства. Серийное производство спутников планируется впервые в истории техники и является одной из вех в объявленных LEO-HTS, при этом создавая множество рабочих мест на рынках спутниковой индустрии и предоставления услуг. Эти созвездия позволят сотовым операторам стать глобальными в прямом смысле. Например, Google недавно объявил о реализации сотовой связи на глобальном уровне без какого-либо роуминга.
Эти созвездия расширяет возможности общедоступных сетей, давая им глобальный охват. Однако прежде чем переходить к этим сетям, следует отметить, что безопасность данных будет серьезной проблемой для военных и государственных пользователей, структур борьбы с последствиями стихийных бедствий, компаний нефтегазовой отрасли.
Но самой большой проблемой LEO-HTS являются частотные помехи с существующими сетями. Мы будем наблюдать юридические сражения в процессе перехода от планов к реальному проектированию систем. Кроме того, есть экологические аспекты, такие как космический мусор, что широко обсуждается. Кроме космического мусора, есть еще эффект воздействия излучения Ku- и Ka-диапазонов с более высоким уровнем на человека, флору, фауну, что еще предстоит обсуждать. В заявленных проектах, обслуживающих непосредственно конечных пользователей с носимыми или переносными устройствами, уровень излучения высоких частот должен быть оптимальным для сетевых операций, но эти излучения могут быть опасными для окружающей среды и должны обсуждаться на профессиональном уровне.
Виктор Донианц
– Вопрос очень сложный, я уже приводил выше доводы в пользу NON-GEO-систем. Повторюсь еще раз: при объективном комплексном подходе к построению глобальной MEO-HTS-системы ее единственный недостаток – в несколько меньшей радиоэнергетической эффективности каналов связи (по сравнению с LEO-HTS) – может быть снивелирован инновационными решениями (а такие есть!) в создании недорогих абонентских планарных антенн с изменяемой диаграммой направленности.
Александр Эйдус
– Достоинства систем LEO-HTS хорошо освещаются, поэтому остановлюсь на недостатках. Основной недостаток – чрезвычайно высокие начальные инвестиции (CAPEX). Очень высокий OPEX. В результате себестоимость передачи единицы информации окажется не та, на которую рассчитывают инвесторы. Т.е. чрезвычайно высокие экономические риски.
Если говорить о технике, то пока непонятно, как системы LEO-HTS смогут существовать совместно с иными системами связи и вещания в Ku- и Ka-диапазонах. Т.е. проблемы ЭМС не решены.
Андрей Шестаков
– Про недостатки: значительное количество спутников LEO-HTS практически не будет использоваться при их полете над акваторией океанов, площадь которых составляет 71% от площади планеты Земля. Большая плотность спутников LEO-HTS будет реализовываться в северных широтах, в Канаде, США, Европе и РФ, а в этих регионах услуги LEO-HTS практически не нужны по причине развития спутниковых и наземных сетей.
Существенным недостатком LEO-HTS будет и более высокая стоимость спутниковых терминалов, антенна должна следить за спутником, а это стоит денег. Пока дешевого и массового решения никто не предложил.
Калью Кукк
– Достоинства LEO (по сравнению с GEO):
К недостаткам следует отнести:
– В чем основная причина активного привлечения инвестиций в проекты LEO-HTS?
Мухаммад Фуркан
– По ряду причинам спутниковая связь не является именем нарицательным у широких слоев населения, только профессионалы, работающие в спутниковой промышленности, и те, кто связан с этим, хорошо осведомлены о спутниковых технологиях. Например, уже есть много спутниковых операторов, но общественность не знает о них, так как у них нет взаимодействия. Обычно известно только имя NASA, если упоминается слово “спутник" в обсуждениях. Такие корпоративные знаменитости, как Элон Маск и Ричард Брэнсон, объявив свои проекты, ударили, как буря, по социальной среде и средствам массовой информации, а затем последовало объявление от одного из крупнейших производителя бытовой электроники Samsung. Несмотря на то, что заявленные проекты требуют обсуждения, и не все так просто, как упоминалось выше, все-таки они уже оказали свое влияние.
LEO-HTS-спутники будут предоставлять полные сетевые услуги. Следовательно, они получают поддержку телекоммуникационной отрасли, производителей электроники, разработчиков приложений и производителей спутников. Если ставки выше, то и инвестиции привлекаются активнее.
Виктор Донианц
– Причина кроется, скорее, в изучении психологической детерминации поведения отдельных индивидуумов, находящихся в состоянии постоянного поиска объектов и субъектов инвестиционного процесса.
Александр Эйдус
– На этот вопрос ответить сложно. Видимо, кто-то из инвесторов искренне уверен в коммерческом успехе систем LEO-HTS, кто-то играет в финансовые игры. Особо следует отметить инвестиции в проект SpaceX. Можно предположить, что в данном случае многоспутниковый проект LEO-HTS интересен инвесторам для поддержания в будущем загрузки ракет SpaceX семейства Falcon.
Андрей Шестаков
– Активного процесса инвестиций пока особо и нет. OneWeb объявил о привлечении $500 млн. Но что это, живые деньги или протоколы о намерениях? Я думаю, протоколы. Создается впечатление, что инвесторы решили заявиться на всякий случай: а вдруг получится? Там и решим окончательно.
Что касается OneWeb, по моему мнению, они будут вынуждены включить в состав инвестиций проекта строительство сотен тысяч базовых станций по всему земному шару, через которые они собираются оказывать услуги. Прямого оказания спутниковых услуг в этом проекте не предусмотрено. Без сети базовых станций откуда появятся доходы? А величина инвестиций в сеть будет соизмерима с объявленной стоимостью проекта. Очевидно, что увеличение затрат в 2 раза убьет всю экономику проекта.
Калью Кукк
– Успешные крупные зарубежные фирмы достаточно легко инвестируют часть своей прибыли в сторонние инновационные проекты, в определенной степени рискуя при этом. Это зачастую бывает выгоднее, чем проводить собственные аналогичные разработки.
– Нужно ли в России разрабатывать свой проект LEO-HTS?
Мухаммад Фуркан
– Все заявленные проекты инициированы США и, следовательно, принесут пользу экономике США, за счет получения глобальных инвестиций и создания тысяч уже рекламируемых рабочих мест. Будет немного рабочих мест и за пределами США для продаж и эксплуатации нескольких региональных телепортов. Основные сетевые и спутниковые операции будут оставаться в США. Эти созвездия будут добавлять около 10 тыс. спутников на низких орбитах, на которых уже имеется огромное количество спутников. Прежде чем предложить участие России в этом конкурсе, необходимо ответить на некоторые вопросы:
Россия должна инициировать проект, равный или больший по масштабу, чем заявленные проекты LEO-HTS, но в виде консорциума с другими странами или международными организациями, такими как БРИКС или ШОС. Это позволит снизить фактор риска и повысить рентабельность инвестиций и получить глобальных клиентов.
Виктор Донианц
– Нам нужно создавать собственную NON-GEO-HTS-систему, и такой проект уже разрабатывается.
Александр Эйдус
– Системы типа LEO-HTS по своей сути являются международными. Создавать такую национальную систему бессмысленно. Как минимум, должна быть кооперация с такими странами, как Китай и Индия, при участии как можно большего числа стран для глобального формирования зоны обслуживания. Сегодня целесообразно за относительно небольшие деньги выполнить международный системный проект системы LEO-HTS. Например, на основе имеющихся проектных решений в Китае. Но во главе этого процесса не должны стоять госкорпорации, госструкты или государственные организации, а необходима кооперация коммерческих компаний, сформированная на конкурсной основе.
Андрей Шестаков
– Нет никаких экономических оснований. Для обеспечения приемлемых экономических показателей для проекта в $2 млрд инвестиций (типа OneWeb) необходимо обеспечивать доходы от предоставления услуг в размере около $500 млн в год уже на пятый год эксплуатации системы. Весь потенциальный рынок спутникового ШПД РФ не обеспечит таких доходов, он существенно меньше. Значит, надо продавать услуги на мировом рынке и конкурировать со всеми другими проектами. Тогда это уже не российский проект. Он должен стать глобальным. Очень сложная задача – и практически нерешаемая.
Потребности рынка РФ в части спутникового ШПД можно обеспечить существенно менее дорогими проектами GEO-HTS, как это мы предлагаем в проекте “Энергия-100".
Опубликовано: Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2016
Посещений: 5760
Статьи по теме
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
