中國(guó)電信衛(wèi)星研究院在《China Communications》期刊發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于低軌衛(wèi)星星座直連手機(jī)（DTC）系統(tǒng)能耗的研究成果，題為“Energy Consumption Ratio Analysis of LEO Constellation Systems Providing Direct Mobile Connectivity Based on Embodied Energy Analysis Method”。該研究基于隱含能分析方法，系統(tǒng)評(píng)估了低軌衛(wèi)星星座在提供手機(jī)直連服務(wù)時(shí)的單位通信能耗，并與地面基站網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了對(duì)比分析。

研究指出，盡管低軌衛(wèi)星依賴太陽(yáng)能運(yùn)行，但其綜合能耗仍顯著高于地面網(wǎng)絡(luò)。以SpaceX的“星鏈直連手機(jī)”星座為例，其一代系統(tǒng)已部署660顆搭載4G LTE基站模塊的衛(wèi)星，能夠支持普通手機(jī)在偏遠(yuǎn)地區(qū)通信。然而，通過(guò)隱含能分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前衛(wèi)星通信的單位能耗遠(yuǎn)高于地面基站，是偏遠(yuǎn)地區(qū)地面基站群的18.2-32.9倍，人員密集地區(qū)的384-715倍。這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了對(duì)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)能否替代地面網(wǎng)絡(luò)的討論。

進(jìn)一步分析顯示，低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)在偏遠(yuǎn)地區(qū)具有覆蓋優(yōu)勢(shì)，但其能耗效率遠(yuǎn)低于地面基站。例如，在覆蓋379平方公里區(qū)域時(shí)，若地面基站采用廣域覆蓋方案，其能耗比僅為32.99焦耳每兆比特（J/Mb），而“星鏈”衛(wèi)星的能耗比則高達(dá)數(shù)百至數(shù)千焦耳每兆比特。這意味著，在人員密集地區(qū)，衛(wèi)星通信的能耗比是地面基站的數(shù)百倍；即使在偏遠(yuǎn)地區(qū)，其能耗比也顯著高于地面基站。

研究還探討了衛(wèi)星通信能耗優(yōu)化的可能性。若SpaceX能夠提升衛(wèi)星通信能力并獲得更多頻譜資源，衛(wèi)星通信的能耗比有望降低。例如，若單星通信能力提升至580Mbps，其在偏遠(yuǎn)地區(qū)的能耗比可與地面基站相當(dāng)；若提升至12Gbps，則在人員密集地區(qū)的能耗比也可與地面基站競(jìng)爭(zhēng)。然而，目前“星鏈”衛(wèi)星的通信能力仍遠(yuǎn)低于這一水平，且大規(guī)模部署衛(wèi)星的成本和能耗問題尚未解決。

根據(jù)愛立信的報(bào)告，全球智能手機(jī)用戶的數(shù)據(jù)流量需求持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2029年用戶日均數(shù)據(jù)流量需求將達(dá)到0.043Mbps。在此背景下，低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)若要滿足大規(guī)模用戶需求，需部署數(shù)萬(wàn)顆衛(wèi)星，這將帶來(lái)巨大的能源消耗和成本壓力。因此，從能耗角度出發(fā)，低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)更適合作為地面網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，而非替代。