创投观察 | 新地面站网运营商及发展趋势
阅读 · 发布日期 2018-11-12 · 金人网络
千域空天10月份的两篇文章从中继卫星写到地面站网的应对，主要说了KSAT和SSC。今天来看一看其他的地面站网运营商和发展趋势。
在今天的文章里，我们会着重说来自美国的RBC Signals，ATLAS Space Operations, SpaceFlight Industries, BridgeSat，日本的InfoStellar和欧洲的Leaf Space这六家新地面站网运营商；发展趋势上，我们会分析共享合作与全球扩张、低成本、相控阵天线和激光通信这四个方面。
RBC Signals
RBC Signals是2015年成立的创业公司，其理念是将全球闲置的地面站资源进行整合，为全球的LEO卫星用户提供地面站网的服务。
尽管RBC Signals至今只有250万美元的融资（36氪注：该公司已新获得百度风投融资），但通过其3年来的努力，已经拥有了全球超过25个合作伙伴，在41个站址的超过63副天线资源。相比较于其他站网公司，RBC Signals在亚洲和俄罗斯的地面站资源明显丰富的多。
而在RBC Signals公司的发展过程中，我们可以注意到的一点是，尽管从一开始，公司的起点是通过收集闲置或有闲置时间的地面站进行资源整合提供服务，但其还是在2017年6月在阿拉斯加部署了第一个自有的地面站。
这在很多领域，特别是现在的出行领域也非常常见。共享资源能够在初期解决服务范围和用户规模的问题，快速起步，但随着用户对服务质量的追求不断提升，拥有自有的服务资源就成了中后期竞争和发展的关键要素。
2017年7月，RBC Signals就开始为商业卫星星座Sky and Space Global的三颗试验卫星提供服务了。
2018年，RBC Signals与ISRO的Antrix签署协议，将Antrix的32m的地面站纳入其站网体系，使得RBC Signals具备了深空探测飞行器的数据接收能力；
同时RBC Signals也宣布了其新的计划，将开发光通信技术以满足未来深空探测和LEO上日益增多的采用激光通信技术的卫星，并在今年10月的IAC上与厄瓜多尔航天局签署MOU，将共同开发激光通信系统支撑哥伦比亚-厄瓜多尔月球计划。
ATLAS Space Operations
ATLAS Space Operations是一家成立于2015年的创业公司，它致力于提供的也是为卫星用户提供卫星通信的服务。
ATLAS的解决方案有两个，一是以软件为中心，基于云的“Freedom 软件平台”，这种软件能够使用户降低昂贵的软件开发费用，简化操作；
另一个则是不断扩充的地面天线网络，该网络围绕“Freedom软件平台”构建，为卫星运营商和发射服务公司提供简单、经济和可扩展的选择。目前ATLAS已经拥有了全球超过20个位置的天线资源，与RBC Signals差不多。
ATLAS在2018年与BlackSky公司签署了一份协议，将由ATLAS公司为BlackSky星座提供多达60颗卫星的遥控遥测和数据接收任务。
而我们之所以要说BlackSky，是因为BlackSky的投资人，也就是SpaceFlight Industries（SFI），曾经也有过要做卫星地面站网的打算。但最后SFI还是选择了将自己的地面站加入更大的站网公司，转而让BlackSky购买站网公司的服务。
SpaceFlight Insudtries
SFI公司的主营业务并非地面站网，而是发射服务，但随着其业务的不断增长，在2015年，SFI公司宣布了自己的站网计划，并希望通过自建+共享的模式，用2年的时间达到如下图所示的全球站网规模。
但遗憾的是到了2018年的AWS的Public Sector Summit会议上，Black Sky公司做了一个名为《Black Sky: Advancing the Geospatial Revolution with Cloud-First Approach》的报告，其中展示了现在SFI的地面站分布图：
现在SFI仅仅拥有不超过3个地面站，其还计划在2019年建成10个地面站的网络。而在这次报告做完后的3个月，BlackSky就宣布与ATLAS公司达成合作了。
回顾2016年SFI的一次专访，SFI表示，在当时他们打的是SPIRE公司的主意，他们希望能够充分利用SPIRE公司的地面站过剩容量，将其集成到自己的网络中，在SFI单独开辟一个部门进行地面站网的业务。
但以目前的情况看，SFI的这一条道路并没有成功，且随着RBC Signals和Atlas 都提出开始提供LEOP服务，SFI的地面站网之路恐怕已经不打算再走下去了。
BridgeSat
BridgeSat公司成立于2015年，与前文所述的RBC Signals和Atlas相同，但与它们相比，最大的区别就是，BridgeSat Inc.公司提供的地面站网不是采用射频的，而是全部采用光通信技术的。
对BridgeSat来说，激光通信的地面站由于本身数量就很少，所以其无法采用类似“共享”的商业模式，只能自建，所以其地面站数量远比采用射频的地面站网公司要少得多。目前BridgeSat规划的地面站网络一共只有9个站址。
由于激光通信的载荷并非像射频终端那样多，因此BridgeSat一直宣称的是为用户提供Turnkey的解决方案，也就是说BridgeSat也为用户提供激光通信终端。但目前来看，其激光通信终端是采用合作的方式来完成。
2016年，BridgeSat与SSTL签署协议，其中SSTL提供激光通信终端，能达到10Gbps以上通信速率；
2017年，BridgeSat与Tesat签署协议，将由Tesat提供LCT终端；
2018年，BridgeSat与Siteal签署协议，将由Siteal提供卫星的激光通信终端。
在自己的地面网络和合作的卫星激光通信终端的配合下，BridgeSat已经与芬兰SAR卫星运营商ICEYE签署协议，将由BridgeSat为ICEYE提供星载终端和地面站网络以解决ICEYE现在数传装置过大，功率过高的问题。
BridgeSat是在地面站网公司里少有的获得航天巨头基金加持的公司，Boeing的HorizonX基金在2018年9月宣布参与BridgeSat的B轮融资，投资金额达到1000万美元。
相比较而言，激光通信技术更代表未来卫星通信技术的趋势，尽管RBC Signals，Atlas等公司能够迅速达到规模效应并开始有收入，但像BridgeSat这样的公司代表的未来趋势才是Boeing等公司在Space 2.0时代更为看中的。
InfoStellar Inc.
日本的Infostellar公司的愿景，是通过简历世界上最大的空间通信基础设施，将地球上的互联网扩展到外太空。其目标是希望人们在外太空和其他星球上生活和工作的时候，能够通过它们的空间基础设施与地球进行通信，就像现在在地球上不同国家进行视频聊天一样容易。
这个愿景实现的前提，就是要有一个遍布地球的地面站网，而Infostellar就通过类Airbnb的方式，在全球运营起了这样的一个天线共享网络，StellarStation。
地面站或天线的所有者可以在StellarStation的平台上销售他们的闲置时间，卫星运营商可以通过支付较低的费用来接入这些天线的使用。Infostellar预计，由于现在的地面基础设施远远跟不上一年400~600颗卫星的发射速度，这将会成为Infostellar的主要收入来源，Infostellar的CEO表示，2022年这一市场可能价值3~5亿美元。
以日本为中心，StellarStation计划发展了在2017年底完成亚洲的多个区域，包括中国台湾，除此之外，还要在非洲、大洋洲、南美洲都完成站网覆盖。
但直到今天，我们看到StellarStation仅仅能够提供4个站址的服务，这跟之前的预计差别巨大，但StellarStation的四个站址，覆盖了亚洲、欧洲、美洲和非洲。
Leaf Space
Leaf Space是一家成立于2014年的欧洲公司，总部在意大利，目前公司已经完成了3轮融资，总金额为240万美元。
Leaf Space在成立之初并非一个专注于做卫星地面站网络的公司，而是瞄向了发射市场，但由于其很难在意大利找到投资火箭公司的资金，从而公司转向了地面站服务。
根据2015年Leaf Space的规划，希望在2016年上半年建设4个地面站，在2016年底有8个地面站，在2017年开始运行20个地面站。到这时，用户通过Leaf Space的网络能够每天对卫星有6个小时的可见时间。
对于Leaf Space地面站网络所支持的频段，Leaf Space将支持VHF、UHF、S和X频段，但在VHF频段和X频段，Leaf Space的网络将只支持下行链路。
在被问及业余无线电频段业务时，Leaf Space表示“因为Leaf Space是私人公司，因此我们不能使用业余无线电频段。现在有许多商业的Cubesat和微纳卫星都是应用的业务无线电频率，它们在这个频段的应用造成了一种混乱，而我们将只使用能够商业应用的或试验应用的频段。”
与前面的几家公司类似，Leaf Space也有专用天线和共享天线两种模式，专用天线的用户只需要缴纳固定费用就可以享受不限量的单副天线服务，而共享天线的用户则可以灵活的按照使用时长来收费。
同样的，Leaf Space也为用户直接提供地面站的建设、升级和咨询等服务。
2018年7月，澳大利亚卫星物联网公司Fleet的首个任务控制中心在Leaf Space的帮助下建设完成，整个任务控制中心的建设时间为6个月。
2018年9月，Leaf Space与瑞士的卫星物联网公司Astrocast签署地面站协议，将为Astrocast提供最多12副天线来支持其卫星物联网网络，协议中的天线将由Leaf Space负责建造和运营，Leaf Space会根据Astrocast的项目进展开始建设和扩建其地面站网系统。
而在2018年2月，Leaf Space的 CTO Pandolfi先生来华洽谈技术与商务合作和同时参加了卫星应用大会。为推进全球布局战略， Leaf Space与中国的商业卫星测控通信服务提供商航天驭星达成战略合作共识，实现资源共享、优势互补与协同创新，将“驭网”的测运控范围延伸到欧洲全境，以满足商业航天测运控的迫切需要。
在这一次的“新航天”浪潮中，国际上的地面站网的运营公司也都集中在2014年~2015年集中出现。综合之前的传统站网运营公司KSAT和SSC，我们总结了如下四个发展趋势：共享合作与全球扩张、低成本、相控阵天线和激光通信。
全球扩张与共享合作
目前国际上的站网公司，但凡能提供一定业务的公司，都提出了全球建站的目标和计划，且覆盖几乎所有大洲。
对于LEO卫星来说，由于其运动轨迹的特点，决定了只在一个国家具有地面站，即使建设的地面站再多，其接收能力始终有限，要想具备更长时间的接收能力，就必须全球有站。而在这其中，对于SSO卫星来说，由于其过南北极的次数多，使得许多地面站的部署计划都将南北极作为“战略要地”来进行的。
KSAT和SSC起步于北欧，逐步将站点扩展至南极后，开始在中纬度区域部署新的地面站网就是很好的例子。基于南北极的“战略要地”，两家公司在一开始就能够让自己的地面站资源充分利用起来，达到比中低纬度地区地面站更高的使用效率，从而实现更多的收入以进行后续扩张。而KSAT和SSC的起点，都是“自营”。
南北极现在的一个新优势又体现出来了，由于降雨少，这对后续发展Ka及更高频段的地面站网络非常有帮助。
除了KSAT和SSC的“自营”起步，欧美新的地面站网运营公司全部采用的都是“共享模式”起步，并逐渐开始“自营”。共享模式的优势和劣势同样明显，优势是可以快速扩张，价格低廉，劣势则是多个国家的资源整合，协调障碍大，服务保障差。
但共享模式从一个侧面反映了一个现实，具有闲置时长的地面站实在太多了。
地面站作为卫星入轨后与地面通信的必要手段，在之前很长时间内，一颗星配一个站甚至一颗星配多个站都是很正常的，对于一颗动辄数亿美元的卫星，数百万美元一个的地面站并非一项很大的开支。因此作为地面基础设施的一部分，很多昂贵的卫星系统都拥有自己独立的地面站网系统。
但“共享经济”下，真的是有闲置的站就能拿得到共享资源的吗？
RBC Signals和ATLAS作为美国“共享站网”概念公司的代表，三年时间拿到了全球20多个地点的共享资源，这与它们的预期一致；InfoStellar，一家日本公司，Leaf Space，一家意大利公司，尽管也有三年全球20个以上站点资源的预期，但最终到现在都是各有4个。美国作为世界上全球化做得最好的航天产业强国，其在“共享经济”下的地面站网也是扩张的最好的。
其实并非创业公司谈“共享”，即使是之前谈过的SSC，其现在运营的站网系统，也有12个站点是“共享”得来的。
其共享的站点清单如下：
南极的O'Higgins，Bharati站；
意大利的Fucino站；
德国的Weilheim站；
西班牙的Mardrid站；
南非的Hartebesthook站；
印度的Bengaluru，Lucknow，Port Blair站；
日本的Hokkaido，Okinawa站。
而不仅仅是SSC这般老牌站网运营商共享，世界航天的老大哥NASA的站网，也是“凑”出来的。我们看到NASA官方的SCaN系统里的15个站点，只有4个站点是NASA自己的，还有1个是NOAA的，1个是SANSA的，3个是KSAT的，6个是SSC的。可见其实“共享”、“合作”的理念并非创业公司独有，NASA也是如此。
ESA也不例外，其用于自身任务的站点，只有7个是属于ESA的，还有11个是合作站。
由于NASA和ESA本身也是很多项目的用户，因此其对地面站网的需求和部署都是站在成本和效能的角度综合考虑的。而由于这两个组织本身很多项目就是与商业公司或国家航天局合作的，因此其共享合作的站点多，也不足为奇了。
现在的站网公司无论如何都会瞄着全球布站去考虑的，而“自营”出身的欧洲SSC和KSAT雄踞南北，在中纬度地区通过共享合作的形式拓展其站网覆盖以覆盖全球；“共享”出身的多家公司以美国为代表，通过合作共享迅速达到全球覆盖的目的，在开始有一定订单后，逐步开始建设“自营”站以提升服务能力；而NASA和ESA则根据实际使用需求，与商业公司和国家航天局之间达成合作，具备全球覆盖的能力。
低成本
微纳卫星，特别是Cubesat的兴起，带来了一个新的供应链体系，也培育了一个新的下游服务体系。对于大卫星动辄13m以上的天线口径，数千万的建设费用，高冗余的硬件配置和昂贵的使用费用，这根本不是微纳卫星们用得起的。
对于Cubesat卫星，在许多商业公司，3U和6U的卫星都已经能够达到100万美元以下的报价，而100kg级别的微小卫星，成本也不过几百万美元。例如York Space Systems公司的S-Class平台，自重65kg，能够携带85kg载荷，为载荷提供100W功率，其基础平台报价仅为170万美元。对于这样的一颗卫星，如果对其收取一年50万美元甚至更高的测控费用，再加上300美元/轨的数传站使用费用，从用户角度来说，性价比就会大打折扣。
与先前发展地面站越大越好的思路截然相反，无论是传统地面站网运营商，还是新兴地面站网公司，都选择了3.7m或者4.2m的地面站天线尺寸作为后续发展的主要方向，而地面站的射频或基带系统，都采用成熟的产品构架或SDR设计，究其原因，就是建设成本低。而“共享”的思路则更是如此，通过使用闲置地面站的资源，就省去了运营商或用户的建站费用，能够大幅度的降低成本。
在Berlin召开的第10届遥感小卫星会议上，KSAT更是通过一个报告，向小微型用户详述了对于小卫星任务来说，到底是买服务还是建设地面站。
地面站建设或使用的成本降低，带来的正是使用价格的降低。以InfoStellar为例，目前其能够提供的UHF频段的TT&C服务价格来看，其地面站使用按照分钟计费，每分钟2.7美元，如果按照月度订阅服务，每天享受40分钟的服务，月费用3000美元，但在此之外，还需要额外缴纳一笔160美元/月的地面站许可费，按照一颗Cubesat卫星每天4圈测控算，每年的测控费用约为40000美元，合不到30万人民币。
相控阵天线
似乎与前一个低成本相矛盾，众所周知的是相控阵天线目前没有普及应用到各个领域的硬伤就是“贵”，但新的应用业务场景的出现，已经使得这个“贵”也有价值了，因为同时过顶的卫星数量变的越来越多了，如果在一个站址想要同时跟踪多颗卫星的状态，就变成了建设多个站 vs 相控阵天线的新比较了。
我们已经没法追溯谁是第一个提出在地面站使用相控阵天线的人了，但可以知道的是，肯定很早，因为相控阵天线在这方面的优势，是显而易见的。我们搜索了一下，在1981年，就有关于应用相控阵天线在地面站的专利出现。
而美国的SBIR项目也在2011年开放了一项用于Nanosatellite地面站通信的相控阵天线的课题，其中要求的是同时能够跟踪2颗以上卫星，支持UHF、S和C频段的通信，数据速率2Kbps~6Mbps，天线增益在所有支持频段不低于10dB，目标为30dB。
在2018年2月硅谷的Smallsat Innovation的会议上关于地面站的Panel中，KSAT的CEO表示KSAT关注相控阵技术的应用，但仍然太贵；RBC Signals的CEO表示他非常“垂涎”于低成本的电扫描、多波束的相控阵技术，尽管现在的价格仍然没有达到预期；而ATLAS公司的CEO则直接说2018年3月，他们将在芬兰部署一个多波束电控天线，可以同时与多颗卫星通信，但同时他也表示，除非用户强烈希望有多颗卫星的同时跟踪能力，目前的成本仍然太高。
激光通信
我们在第一篇关于中继卫星的文章中已经提过，美国欧洲的中继卫星计划都已经决定采用星间激光中继的方式进行中继通信了，但星地通信在很长一段时间内，由于各种原因并未大规模的使用，不过各种星地链路的试验卫星在最近确实越来越多了。
2011年，中国海洋2号卫星成功进行了星地激光链路捕获跟踪实验，单路数据率达504Mbps；
2013年，NASA的LADEE任务通过LLCD载荷建立了月球-地面的激光链路，数据速率达622Mbps，后续该项技术将应用在NASA的更多深空探测项目中；
2014年，NASA的OPALS任务成功试验了从ISS到地面的激光通信，速率达400Mbps；
2014年，日本NICT的SOCRATES卫星携带SOTA载荷在轨首次尝试了小卫星上的对地激光通信，速率10Mbps；
2015年，DLR的BIROS卫星携带OSIRIS二代光学通信载荷入轨成功进行了星地激光通信实验，速率高达1Gbps；
2018年8月，Aerospace公司的AeroCube-7B/C成功试验了Cubesat的星地激光通信试验，速率达到了50Mbps，这是Cubesat的首次星地激光通信实验。
2018年10月29日，LaserFleet首颗技术验证卫星成功发射。这是中国商业航天公司首次在近地轨道（LEO）立方星上尝试与地面建立激光通信链路；
……
对于地面站网运营商来说，已经出现了像BridgeSat这样专注于从事激光通信地面站网运营的公司了，也出现了像LaserLight这样致力于要用激光通信建立全球骨干网的通信系统。
而对于其他地面站网运营商来说，谁都没有放过这个新方向。
2017年4月，瑞典SSC公司与BridgeSat公司签署合作协议，将由BridgeSat为SSC公司的某些射频地面站点安装卫星光通信设备。SSC指出，现在有越来越多的卫星运营商在下载数据时开始考虑光通信，BridgeSat与SSC的互补性使得这一合作能够持续开展。
2018年8月，ATLAS与Xenesis、Laser Light公司宣布，将成立Empower Space Alliance，该联盟将为全球的航天器用户提供TurnKey的光学数据分发解决方案。这是地面站网运营商ATLAS第二次触及光通信领域，上一次是在2017年6月，ATLAS与Astrobotic公司宣布，将由ATLAS提供Astrobotic公司在月球任务中的激光通信载荷对地通信的地面站网接收。
2018年10月，挪威KSAT公司与TESAT公司签署MOU，KSAT未来将实现光通信的下行链路服务以应对越来越多的航天器的对地激光通信需求。
