过去几年全球卫星生态系统经历了巨大的变化和增长。根据Euroconsult（现为Novaspace）的数据，截至2023年，5年内全球太空经济增长了34%以上，达到5090亿美元，预计到2030年将继续增长到7590亿美元，这种增长很大程度上归功于卫星生态系统正在发生的快速变化。低轨道卫星（LEO），尤其是星链的成功，对卫星行业产生了重大影响。Viasat首席执行官Mark Dankberg在今年的World Space Business Week(世界太空商业周)表示“该行业正在经历一个巨大变革时期，这与我过去40年中见过的任何事情都不同”。撼动整个行业的不仅仅是LEO，还有5G NTN，为卫星提供了更紧密融入电信基础设施的机会。与此同时，卫星和地面系统的技术变化也在产生重大影响。

    从历史上看，建造一颗地球静止轨道（GEO）卫星，为特定区域提供特定服务，卫星在轨运行15年以上，在此期间覆盖范围固定，使用的技术不变，但客户需求会发生变化，地面电信生态系统也必然会发生变化，这是传统卫星通信受到的主要限制。软件定义卫星（SDS）则为卫星运营商提供了前所未有的灵活性和能力。可重新配置的有效载荷，即波束可以根据需要重新赋形和调整指向，对频率进行更改和重新分配，星载技术也可以根据需要进行更新。SDS不仅适用于GEO，新的低轨和中轨（LEO和MEO）星座也同样受益，实现实时性波束控制和带宽分配，在环绕地球飞行时能够集中在人口多的区域以及航空和海上用户。

全球2022-2032年期间软件定义卫星的订单和收入

    Analysys Mason旗下NSR公司预计，在截至2032年的10年内，将建造超过23,000个SDS。卫星制造商们注意到几乎所有需求都将软件定义功能作为要求。因此NSR预测未来10年建造的所有通信卫星中，超过89%将至少具有一定程度的软件定义灵活性。

    软件定义卫星改变了卫星行业的游戏规则。对于GEO运营商，使其能够适应未来变化，在需要时更新其技术。对于NGSO卫星运营商来说，有助于实时功率、波束形状和指向调整，以响应不断变化的需求，并跟踪海洋、地面或空中的移动目标。同样，在需求突然变化的情况下，无论是重大灾害、大型活动还是体育赛事等场景，卫星容量可以动态地集中在目标区域。

    对于以发展多轨战略为目标、与其他运营商合作的卫星运营商和服务提供商来说，对软件定义卫星的需求更为明确。近期两大GEO卫星运营商Intelsat与SES完成了合并。SES拥有MEO星座：O3b和O3b mPower，Intelsat与Eutelsat达成协议使用其OneWeb星座，将实行多轨道战略。其他一些GEO运营商也在与NGSO运营商达成协议和合作伙伴关系。O3b mPOWER卫星由波音公司制造，已发射10颗（共有13颗卫星制造合同），均为软件定义卫星。这些卫星能够产生5,000多个完全可调整波束，每颗卫星可提供数Gbps级吞吐能力，较第一代由20颗卫星组成的O3b MEO系统单星性能提升约10倍。SES能够根据需要给特定地区或客户动态分配带宽和功率。

    对于软件定义卫星来说，传统的静态地面系统根本无法支持这些卫星的动态特性。SDS功能的实现需依赖于软件定义的地面系统，地面系统必须像它所控制的卫星一样动态、敏捷和灵活。因此，随着多轨道系统的发展，对软件定义地面系统的需求也在增长，没有后者，前者就无法存在。鉴于SDS与软件定义地面系统之间密切的相互依赖性，卫星运营商普遍认为，软件定义的地面系统需要从一开始就与卫星在设计上紧密合作，将地面网络功能与SDS的动态特性相结合。对于一个完全软件定义的系统，卫星和地面系统都是未来的关键。

    为了提供这种多功能和动态响应，地面系统需要具备以下主要功能：

• 首先最重要的功能是资源编排，即对卫星和地面资源的优化。波束、功率和频率分配的紧密编排只能通过软件定义地面系统的资源编排来实现，在发生故障或天气事件影响部分通信链时提供快速、自动的响应，自动确定网络流量的优先级。

• 地面平台既要有灵活性又要可扩展，不仅能够扩展波束和载波的数量，还要能够扩展GHz和GB，以便运营商和经销商能够灵活地以不同的方式为多个客户提供服务。越来越多的运营商和服务提供商转向托管服务，需要一个虚拟“工具箱”，从中设计他们想要提供的服务，如汇集来自多个卫星和轨道的带宽，创建针对特定国家、地区或客户的带宽或服务包。

• 虚拟化或云化也是灵活地面系统的重要组成部分。虚拟化地面网络使软件功能与硬件解绑，使用货架商用（CoTS）部件将功能迁移上云，允许自动扩容和更高效的资源管理。不仅允许用户从任何地方控制系统，还将地面基础设施的投资从主要的资本支出（Capex）转变为运营费用（Opex）。因此，用户可以更轻松地根据需要实施新服务，并随着需求的增加以平滑的线性方式进行升级。

• 地面系统接口遵守开放标准和协议。卫星行业一直在孤立发展，依赖各家自己的技术和标准，这不仅导致电信运营商与卫星之间，而且不同的卫星行业参与者难以合作，更换服务商意味着大量的资本支出。今后卫星行业将走向开放和标准化已经成为趋势。

  
  

    卫星行业正在迅速变化，SDS正在取代采用固定卫星载荷和功能的传统卫星，但它们还将继续共存一段时间。为了应对这些变化，理想情况下，地面服务合作伙伴需要从一开始就参与并与卫星制造商合作，将虚拟地面部分与软件定义卫星完全集成。运营商、制造商和地面系统提供商应选择开放标准和可互作的系统，以促进不同卫星网络和地面平台之间的无缝集成，包括与5G和其他电信网络的互连。地面系统供应商应提供端到端编排，从卫星有效载荷延伸到用户终端。最重要的是，地面段提供商需要能够无缝处理传统的宽波束卫星、高通量卫星（HTS）、多轨系统和SDS。网络安全也是一个关键功能，应实施高级加密、身份验证和异常检测，以确保网络的完整性和弹性。

    总之，完全软件定义的系统是未来的方向。软件定义的地面系统需要从一开始就与卫星的设计完全集成。通过将地面网络功能与SDS的动态特性相结合，运营商和供应商可以释放新的商机，增强服务敏捷性，并更好地满足不断变化的市场需求。

参考：“https://satellitemarkets.com/market-trends/ground-systems-requirements-software-defined-satellites”