Перспективы антенных систем на плоских панелях FPA для спутниковой связи

(по материалам аналитического портала NSR и других источников).

Роль спутниковых коммуникаций в последние годы начала меняться от средства резервирования каналов связи до полноценной и необходимой части глобальных телекоммуникационных систем. Однако, достижение этой цели не кажется пока делом ближайшего будущего, несмотря на то, что многие проекты негеостационарных спутниковых группировок с высокой пропускной способностью (non-GEO HTS), заявляют о себе именно в таком качестве.

Однако, успех подобных проектов далеко не очевиден, о чем например, говорит недавнее банкротство британского стартапа OneWeb, а также фактическое прекращение работы другой спутниковой группировки LeoSat, состоящей из 108 спутников предоставлявшей услуги ШПД в Интернет.

Для успеха non-GEO HTS большое значение имеет технология антенн на плоских панелях FPA (Flat Panel Antenna). Однако, эта технологии начнёт развиваться только в ближайшие годы и будет сильно зависеть от ситуации на разных рынках, отраслевых и региональных. На длительную же перспективу — прогнозы более радужные.

Аналитическое агентство NSR прогнозирует рост поставок спутниковых FPA в размере 628 тыс. штук к 2029 году с невиданным годовым темпом роста в 54,5%. Несмотря на сильный спад в 2020 году и долгое время разработки готовых продуктов этой технологии, спрос на такие антенны (особенно в правительственном секторе), по мнению NSR, будет способствовать росту этой технологии в ближайшие 3-5 лет, при условии формирования группировок спутников и решения некоторых проблем производства терминалов.

Технология плоских антенных панелей должна решить проблему сегодняшних ограничений в покрытии сетями спутниковых группировок.

Вот как выглядит карта покрытия телекоммуникационных сетей сегодня.

Рис. 1. Покрытие сетями сотовой связи в мире (источник: European Space Agency).

Как видим, далеко не все районы мира имеют даже покрытие обычными сетями GSM (2G). Однако, подключённость «всегда и везде» нужна не только таким пользователям, как морской флот, вооруженные силы. Многие крупные и средние предприятия и организации также нуждаются в постоянной коннективности, формируя спрос на многодиапазонные терминалы, способные принимать направленные сигналы со многих спутников.

Однако, несмотря на быстрые темпы роста поставок таких терминалов, подключения при помощи FPA будут составлять лишь порядка 3-4% всего рынка услуг спутниковой связи.

Рынок плоских антенн для воздушных судов

Наибольшим потребителем плоских антенн будет, согласно прогнозу NSR, воздушный флот, и этот сектор в ближайшие годы продолжит свой бурный рост. Прежде всего, это обусловлено спросом на услуги почты, мессенджеров и ШПД Интернета для пассажиров во время долгих перелётов, причем отнюдь не только пассажиров бизнес-класса.

Рис. 2. Рынок FPA для воздушных судов до 2029 года (источник: NSR).

Здесь использование плоских антенных панелей наиболее перспективно, но разработка подходящего для воздушных судов оборудования, его жёсткая сертификация в условиях конкурентного рынка займёт некоторое время.

По данным на конец 2019 года, в эксплуатации находилось примерно 7300 коммерческих устройств FPA для воздушных судов, но эпидемия COVID-19 сократила это число вдвое, и ожидается, что оно вернётся к прежнему уровню только в 2021 году и далее покажет бурный рост.

В правительственном и военном секторах, воздушные суда ещё будут некоторое время использовать параболические системы, особенно в области беспилотников, но и здесь будет происходить постепенный переход на плоские панели. Такие панели способны переключаться между частотами спутников, как низкоорбитальных, так и средне- и высокоорбитальные (LEO, MEO, GEO). Это позволит обеспечивать сеансы связи без прерываний на междиапазонные и межспутниковые переходы, чего параболические антенны небольших размеров делать не могут.

Рис. 3. Переход от параболических систем к FPA (источник: emsolutions.com.au).

Неудивительно, что 14 из существующих сегодня 24-х производителей FPA нацелены именно на эти отраслевые рынки, и выставляют на свои продукты высокую цену, в соответствии с классом и требованиями конечных заказчиков. Прогнозируется, что FPA будут составлять около 90% рынка систем для воздушного флота, в т.ч. и некоммерческого, объем этого рынка будет составлять около 83% доходов всего рынка FPA.

Рынок плоских антенн для спутникового ШПД

Рынок FPA будет расти не только за счет воздушного флота, но также и за счёт услуг публичного ШПД. Счёт устройствам FPA здесь пойдёт на миллионы, по сравнению с десятками тысяч для воздушного флота.

Рис. 4. Проникновение FPA на рынке ШПД (источник: NSR).

Для многих производителей FPA рынок ШПД-устройств очень привлекателен, и в настоящее время он переходит от стадии нишевых применений к широкому использованию устройств спутникового ШПД на базе FPA.

Однако, согласно прогнозам NSR, несмотря на быстрый прогресс в технологии FPA, рынок устройств спутникового ШПД на базе FPA будет составлять лишь около 3% устройств ШПД для корпоративного и индивидуального использования к 2029 году. Причина очень проста – корпоративный рынок очень требователен к характеристикам ШПД (скорости и задержкам), а рынок индивидуальных устройств – к цене. Средним и крупным предприятиям требуется доступность подключения не ниже 99%, и здесь параболические антенны по-прежнему вне конкуренции.

Рынок будет расти, в основном, за счёт негеостационарных спутников, а также за счёт того, что производители FPA будут постепенно переориентироваться на этот рынок, что будет способствовать более быстрому развитию технологий. Скорее всего, индивидуальные пользователи, которым цена оборудования более 200 долларов кажется запредельной, вряд ли увидят для себя приемлемый вариант спутникового ШПД на FPA в ближайшие 10 лет.

Технология плоских панелей довольно сложна и в настоящее время такие продукты производятся в небольших количествах. Несмотря на усилия разработчиков по упрощению архитектуры, использованию более дешёвых технологий и комплектующих, они, в основной массе, пока неспособны создать действительно недорогое оборудование FPA. Однако, учитывая быстрый прогресс в развитии технологий, NSR в количественном выражении системы FPA займут около 90% рынка устройств FPA к 2029 году.

Заключение

В условиях растущего интереса к негеостационарным спутниковым группировкам с высокой пропускной способностью (Non-GEO HTS) антенны на плоских панелях будут являться как ключевой технологией для развития групп, состоящих из большого количества спутников, так и препятствием для роста рынка услуг спутниковой связи. Однозначного мнения по поводу её перспектив пока нет.

Технологии и конкуренция на рынках как оборудования, так и услуг, быстро растут, особенно на рынке воздушных судов и наземной сотовой связи 5G.

Скорее всего, ШПД ещё достаточно длительное время будет оставаться весьма проблемным рынком для технологии FPA по причине высокой цены для индивидуальных пользователей, и требованиям к характеристикам – для корпоративных.

Поэтому, несмотря на объективные тенденции развития и распространения FPA пройдёт еще некоторое время для её окончательного выхода на плато продуктивности.

Антенна FPA для спутниковой связи на крыше автомобиля (Изображение: https://spacenews.com/does-the-satellite-industry-have-antenna-deficit-disorder)