拥有数千颗卫星，每个网络可以每秒传输数十 TB 的信号，填补陆基服务留下的空白。

近几个月来，人们报告说看到了大量的星状点划过夜空。该地层不是来自外星，甚至不是天体物理学，而是实际上是 SpaceX 最近发射的一系列卫星，最终将与更多卫星结合形成 Starlink，这是一个“巨型星座”，它将环绕地球作为一个旨在向世界任何地方的用户传送高速互联网的全球网络。

Starlink 是目前正在开发的少数全球卫星网络之一（尽管由于对我们对夜空的看法的影响，并非没有争议）。每个都旨在以不同的高度和与地球的倾角部署数千颗卫星，将偏远地区和农村用户连接到互联网。

 现在，麻省理工学院航空航天系的研究人员对来自 SpaceX、Telesat、OneWeb 和亚马逊的四大全球卫星网络提案进行了比较。研究人员根据向联邦通信委员会报告的技术规范计算了每个网络的吞吐量或全球数据容量。

虽然这些网络在卫星、地面站和通信能力的提议数量和配置方面各不相同，但该团队发现每个星座可以提供大约每秒数十太比特的总容量。

正如提议的那样，这些巨型星座可能不会取代目前可以支持每秒数千太比特的陆基网络。然而，该团队得出的结论是，天基舰队可以填补传统电缆连接不可行或无法访问的空白，例如在农村地区、偏远的极地和沿海地区，甚至在空中和海外。

麻省理工学院系统架构组的前研究生 Inigo Del Portillo 说：“我们不会遇到像纽约市或洛杉矶这样人口稠密的地区将完全由卫星服务提供服务的情况。” “但这些星座可以为目前没有任何服务、没有光纤的地区带来大量吞吐量。对于这些地区来说，它真的可以改变生活。”

Del Portillo 和他的同事将在下周的 IEEE 国际通信会议上发表一篇论文，详细介绍他们的结果。该论文在麻省理工学院的合著者包括研究生和主要作者 Nils Pachler，以及福特基金会工程教授 Edward Crawley 和系统架构组主任 Bruce Cameron。

赛跑，更新

世界上绝大多数高速互联网接入来自陆基网络——电缆、DSL、光纤和无线塔——少数通过区域卫星网络提供。自 1990 年代以来，已做出各种努力，将卫星星座发射到近地轨道以提供全球宽带服务。然而，这些努力很快被快速扩张的陆基基础设施所掩盖。

“20 年前有一次巨大的泡沫破裂，现在我们要问的问题是，数据需求的大量增长是否能够支持一个或什至几个提供全球互联网的竞争对手，”卡梅伦说。

近年来，随着卫星软硬件技术的进步，对宽带的需求不断增长，从太空实现全球互联网覆盖的想法又一次大举浮出水面。SpaceX 和 OneWeb 正在部署第一批卫星，作为单独提议的网络的一部分，而 Telesat 和亚马逊正在推进自己的星座。

此类巨型网络提议引起了天文学界的批评，因为发射到太空的数千颗卫星可能会掩盖天文学家对天体物理来源的观察。就他而言，德尔波蒂略想知道新提案是否会为世界上无法访问或负担不起互联网的地区提供可行、可靠的服务。

“我对如何连接世界各地服务不足的人群感兴趣，重点关注新兴国家，卫星星座是我正在研究的一项技术，还有气球、无人机和毫米波手机信号塔，”德尔波蒂略说。“当我进行研究时，整个巨型星座的想法爆炸了，我很想知道这些系统的真正功能是什么。”

卫星快照

2018 年，作为博士工作的一部分，Del Portillo 计算了当时由 SpaceX、OneWeb 和 Telesat 提出的三个最大星座的吞吐量。从那以后，这三家公司都修改了最初的提案，亚马逊宣布了自己的超级星座。在新研究中，他旨在更新所有四个网络的吞吐量估计。

该团队根据每家公司向 FCC 提交的最新申请估算了每个网络的总吞吐量。请愿书包括技术规格，例如卫星总数、它们将绕轨道运行的平面和倾角以及卫星之间的通信能力。使用这些数据，该团队创建了每个网络卫星配置的模拟，并在一天内运行模拟，每分钟拍摄每颗卫星在天空中的位置的“快照”。他们还记录了它的锥形覆盖范围，即卫星在那一刻可以进行通信的空间体积。

研究人员使用大气模型来改变当下的周围条件，以及根据世界人口网格图估计卫星覆盖区域内用户数量的需求模型。他们还使用一种算法来计算卫星需要中继到的网关或地面站的数量，以便覆盖最多的用户。最后，他们使用链路预算模型来计算卫星的吞吐量。

“对于这些冻结的快照中的每一个，我们运行链接预算 10,000 次，每次使用不同的大气条件，例如雨天和阴天，我们会看到吞吐量或数据速率如何变化，”Pachler 解释说。“最后我们把它放在一起，看看最小吞吐量是多少，这是瓶颈，然后在我们白天采集的所有这些不同的样本中，我们得到整个网络的平均吞吐量。”

总体而言，他们发现所有四个网络都具有每秒数十 TB 的可比吞吐量，尽管每个网络通过不同的配置实现这一点。例如，Telesat 网络中的卫星较少（大约 1,600 颗），与 OneWeb 网络中的卫星相比，每颗卫星都具有先进的功能，OneWeb 计划用更多的卫星（超过 6,000 颗）进行补偿。

SpaceX 的 Starlink 星座最接近投入运行，其计划的 4,400 颗卫星中已发射了 1,000 多颗。在最近提交给 FCC 的文件中，该公司降低了卫星轨道的高度，该团队发现这增加了其整体吞吐量。

该团队发现，亚马逊的卫星配置将提供四个网络中最高的数据速率，如果它还要构建大量不成比例的网关天线，该团队估计全球约有 4,000 个。“理论上，亚马逊的吞吐量更高。但是这些公司正在提交新的迭代以超越自己并获得更强大的系统。所以这是激动人心的时刻，”德尔波蒂略说。“每个人都在谈论航天工业中的这些星座。有些人认为他们会改变世界，有些人认为他们会失败。但是有很多创新正在进行中。”

这项研究部分由卫星和电信公司 SES SA 资助