软件定义卫星 卫星通信领域的新趋势

地球的轨道越来越繁忙。现在已经有大约2000颗卫星环绕着我们的星球运行，目前的预测表明，到2025年，每年大约会有1100颗新的卫星发射。

因此，在软件和硬件方面，有许多新出现的技术趋势值得研究，会帮助卫星在未来几年更好的发挥作用。

我们联系了两位IEEE的专家来聊聊 -- IEEE Fellow Marina Ruggieri和IEEE Fellow Adriano Camps -- 来了解他们认为业界最大的发展，以及我们应该注意的问题。

软件定义卫星（Software-Defined Satellites）

Marina Ruggieri有着杰出的职业生涯，包括因其对毫米波卫星通信的贡献而被提名为IEEE Fellow。她是一名电信工程师，在IEEE Aerospace and Electronic Systems协会工作了20年，拥有卫星的前沿技术。

对于Ruggieri来说，最大的突破是将软件定义的网络应用到卫星上，她说这代表着“在空间系统领域和空间系统设计方面的真正革命，我们将在明年看到这一点。”

究竟什么是软件定义的网络？Ruggieri说：“这是网络分层方法的改变——在硬件上增加了一个新的软件驱动层。”“软件定义的方法通过将硬件和服务或硬件和控件分离到基于软件的控件和基于软件的封装，增加了灵活性。”

为什么这很重要？“在软件定义的网络中，人类和机器人可以比在传统环境中更容易成为网络的节点。”这种星际网络将比当前系统更灵活，允许人类和机器人解决意想不到的挑战，甚至跨越巨大的距离。她说，反过来，这可能是“在应对气候变化和自然灾害的影响，并确保人类在地球上健康和可持续的生活方面的差异”。

越来越小（Getting Smaller）

Adriano Camps是IEEE地球科学和遥感协会的前主席。对他来说，一个重大的发展就是制造纳米卫星。

“卫星变得越来越小，”Camps说。“现在甚至有私营公司在运行小型卫星星座（纳米卫星，因为它们的重量不到10公斤）。其中两家公司在轨道上拥有300多颗和100多颗卫星。”

IEEE Spectrum介绍了小型化卫星的进展，以及联邦通信委员会（FCC）的批准的担忧 -- 担心其太小而无法追踪，造成与其他卫星甚至载人航天器碰撞的风险，引发工作人员之间的混乱。

计量新领域（New Frontiers of Measurement）

Camps已经为欧洲航天局完成了两次太空任务，重点是土壤水分和海洋盐度（a.k.a.SMOS），并正在进行一项称为FSSCat的任务，该任务计划于9月发射。

Camps说，土壤水分数据可用于研究“荒漠化、洪水和干旱研究、森林火灾风险评估、植被衰老El Niño/La Niña 事件等”。同时，海洋盐度用于“循环、极冠融化、渔业等”。FSSCat数据将用于土壤水分和冰测绘（海冰范围和厚度）。

其中许多领域对可持续发展的努力和我们对地球变化的理解至关重要。

卫星互联网（The Internet of Satellites）

在IEEE Transmitter上，我们已经介绍了物联网应用的大量发展——农业、车辆、安全、城市。也许毫不奇怪，这种模式现在也可以应用到卫星上。

“人工智能将帮助卫星减少下载的数据量，并且在需要的时候只下载需要的数据，”Camps说。“再加上卫星的互联性（或者说卫星的物联网），小型卫星的星座将能够提醒更大的平台，以便在那里发生事情时获取选定目标区域的更详细图像。”