中國電信衛(wèi)星研究院在《China Communications》期刊發(fā)表了一項關(guān)于低軌衛(wèi)星星座直連手機（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)評估了低軌衛(wèi)星星座在提供手機直連服務(wù)時的單位通信能耗，并與地面基站網(wǎng)絡(luò)進行了對比分析。

研究指出，盡管低軌衛(wèi)星依賴太陽能運行，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”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，能夠支持普通手機在偏遠地區(qū)通信。然而，通過隱含能分析發(fā)現(xiàn)，當前衛(wèi)星通信的單位能耗遠高于地面基站，是偏遠地區(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)了對低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)能否替代地面網(wǎng)絡(luò)的討論。

進一步分析顯示，低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)在偏遠地區(qū)具有覆蓋優(yōu)勢，但其能耗效率遠低于地面基站。例如，在覆蓋379平方公里區(qū)域時，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，其在偏遠地區(qū)的能耗比可與地面基站相當；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爭。然而，目前“星鏈”衛(wèi)星的通信能力仍遠低于這一水平，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)愛立信的報告，全球智能手機用戶的數(shù)據(jù)流量需求持續(xù)增長，預(yù)計到2029年用戶日均數(shù)據(jù)流量需求將達到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)萬顆衛(wèi)星，這將帶來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)的補充，而非替代。