密集低空衛(wèi)星WIFI組網(wǎng)模式是怎樣的？

1 低空衛(wèi)星無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)

（1）覆蓋范圍廣。整個(gè)地球僅用1000多顆低空衛(wèi)星既可以實(shí)現(xiàn)全覆蓋無死角。相比地面站或者無線路由器所能覆蓋的那一點(diǎn)地方，一顆衛(wèi)星所能覆蓋的區(qū)域就是天文數(shù)字了。

（2）傳輸速度快。低空衛(wèi)星通信延遲小，與地面的蜂窩通信相近。遠(yuǎn)距離通信通過星間鏈路轉(zhuǎn)發(fā)。云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，單一形式衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)都有利于數(shù)據(jù)的快速交換。

（3）高帶寬。近年隨著毫米波TR組件的發(fā)展，通信衛(wèi)星的工作頻段已全面進(jìn)入Ka時(shí)代。通信衛(wèi)星必然向Ka頻段和更高的V（美國AEHF）頻段發(fā)展，未來將會有更高的頻段出現(xiàn)。高頻載波的信息容量更大，能夠提供更高的帶寬，并且能夠?qū)崿F(xiàn)終端小型化。

（4）數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定?？罩械母蓴_相對地面少得多，同一地區(qū)可同時(shí)被兩顆以上的衛(wèi)星覆蓋，可避免信號被遮擋。低空衛(wèi)星通信延遲小，誤碼率低。統(tǒng)一的計(jì)算規(guī)則也大大減少了數(shù)據(jù)傳輸過程中可能出現(xiàn)的問題。

（5）成本低。低空衛(wèi)星無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟以后，無需在太平洋底下鋪設(shè)光纜就可以輕易實(shí)現(xiàn)中美信息互動，無需在城市、樓棟之間架設(shè)纜線就可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地網(wǎng)上交流。它的成本集中在了衛(wèi)星及其管理維護(hù)上，對消費(fèi)者而言其成本大大降低，無疑是消費(fèi)者的福音，即使運(yùn)營商的成本與現(xiàn)在相比也會大幅度下降。

2 低空衛(wèi)星技術(shù)

（1）衛(wèi)星升空的問題。低空衛(wèi)星最適宜的高度應(yīng)該是在平流層上半部分，即距地面3萬米到5萬米之間。如果太高，衛(wèi)星就會到達(dá)空氣垂直對流強(qiáng)烈而且相對稀薄的中間層，不利于衛(wèi)星的穩(wěn)定；如果太低，衛(wèi)星信號就容易被高山遮擋，覆蓋面積也會減小，而且容易與飛機(jī)等人造飛行器遭遇而發(fā)生危險(xiǎn)。如果要保持衛(wèi)星不墜落，可以讓其圍繞地球運(yùn)動起來，不過這樣需要消耗大量的能量，并且衛(wèi)星所覆蓋的地域范圍會一直在改變，大大增加了衛(wèi)星處理數(shù)據(jù)的工作量。所以必須采取懸浮技術(shù)，讓衛(wèi)星懸浮在4萬米左右高空的相對固定位置浮動。要實(shí)現(xiàn)這一狀況，就目前的技術(shù)手段，需要用到復(fù)合材料甚至納米材料制作的真空飛行器。這種飛行器能承受比鋼材多近千倍的拉力，且能承受外部巨大的壓力或沖擊力，即使與其他飛行器碰撞也無所畏懼。將這種飛行器制設(shè)計(jì)成內(nèi)外球套球的充氣結(jié)構(gòu)，通過空氣泵抽氣充氣的方法控制其內(nèi)部空氣的密度來達(dá)到其在大氣中升降的目的，萬一外球破損，內(nèi)球會依然保持真空狀態(tài)，將衛(wèi)星拉住。并將三套該飛行器扎成一束，共同承載一顆衛(wèi)星，這樣即使飛行器受到隕石等外力的直線撞擊，也不至于全部損毀，從而可以人工控制衛(wèi)星緩慢著陸進(jìn)行維護(hù)。在飛行器外壁貼滿太陽能電池板，以收集足以支撐衛(wèi)星正常運(yùn)行所需的電能。它巨大的外形也有利于衛(wèi)星在天空中能夠及時(shí)被發(fā)現(xiàn)。

（2）星間鏈路的問題。1000多顆衛(wèi)星建立起一張覆蓋全球的無線衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)，這就需要各個(gè)衛(wèi)星之間有功能強(qiáng)大的星間鏈路做數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹?。星上處理和交換技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)得到了廣泛使用。所有信息的轉(zhuǎn)發(fā)將過星間鏈路傳輸，星間鏈路將采用V波段、W波段或激光傳輸，傳輸帶寬目前已達(dá)到GB量級，美國的軍用和民用衛(wèi)星大多具有星間傳輸功能。由于低空衛(wèi)星的覆蓋面積較之于高空衛(wèi)星要小得多，遠(yuǎn)距離傳輸需要經(jīng)過中間衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)，增加了衛(wèi)星處理的數(shù)據(jù)量，可采用高低空衛(wèi)星組網(wǎng)來減少數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)，降低星間傳輸延遲，但這樣無疑增加了組網(wǎng)的復(fù)雜度和數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟环€(wěn)定性。在星間鏈路帶寬足夠的情況下，低空衛(wèi)星之間數(shù)據(jù)傳輸就不成問題了。不難想象幾年之后，星間鏈路的帶寬成千上萬倍的增長，完全可以支撐低空衛(wèi)星之間的數(shù)據(jù)交換。

（3）衛(wèi)星如何分布。低空衛(wèi)星應(yīng)當(dāng)采用正六邊形頂點(diǎn)結(jié)構(gòu)分布于地球上空，衛(wèi)星的覆蓋半徑要大于正六邊形的邊長。在人口密集的五大洲板塊上空，低空衛(wèi)星分布要密集，以減小單個(gè)衛(wèi)星的數(shù)據(jù)處理壓力，在大洋和兩極上空，則只需分布少量衛(wèi)星即可。這也正是只有懸浮衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)、運(yùn)動衛(wèi)星無法企及的性能。六邊形頂點(diǎn)結(jié)構(gòu)可以使每顆衛(wèi)星更大限度的覆蓋其服務(wù)區(qū)，同一地區(qū)可同時(shí)被2顆以上衛(wèi)星覆蓋，可避免信號被遮擋。