应用于低地球轨道星座的卫星网络技术经济成本框架：评估 Starlink、OneWeb 与 Kuiper
系统与控制
2021-08-25 v1 系统与控制
摘要
向未连通地区提供宽带连接极具挑战性。低地球轨道（LEO）卫星系统的出现被视为连接偏远地区的潜在解决方案。尽管围绕这些新技术存在诸多炒作，我们仍缺乏一个用于评估卫星宽带连接技术经济的开源建模框架，这正是本文的目的。首先，提出一个可泛化的技术经济模型，以评估卫星星座的工程经济学。其次，将该应用于评估三个主要竞争的 LEO 星座，包括 Starlink、OneWeb 和 Kuiper。这涉及模拟卫星数量与用户数量增加时对照覆盖率、容量与成本的影响。最后，开展全球评估，通过不同用户场景可视化潜在容量与每用户成本。结果表明，一旦资源分摊到每个卫星覆盖区域内的用户，容量将极为有限。例如，若每 10 km² 有 1 个用户，我们估计在一天中最繁忙时段 Starlink、OneWeb 和 Kuiper 的每用户平均容量分别为 24.94 Mbps、1.01 Mbps 和 10.30 Mbps。但若用户密度增至每 km² 1 个用户，则每用户平均容量显著下降至 Starlink、OneWeb 和 Kuiper 分别为 2.49 Mbps、0.10 Mbps 和 1.02 Mbps。LEO 宽带将成为连接工具包的重要组成部分，但结果显示这些巨型星座很可能必须在低于每 km² 0.1 个用户的条件下运行，才能提供优于其他宽带连接选项的服务。本文贡献的开源代码库已提供，期望其他工程师能够访问、使用并进一步开发该卫星评估能力。
引用
@article{arxiv.2108.10834,
title = {A Techno-Economic Cost Framework for Satellite Networks Applied to Low Earth Orbit Constellations: Assessing Starlink, OneWeb and Kuiper},
author = {Osoro B. Ogutu and Edward J. Oughton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.10834},
year = {2021}
}
备注
14 pages, 6 figures, submitted to IEEE Access Journal