什么是衛星互聯網？衛星互聯網的組成

什么是衛星互聯網？

自20世紀80年代算起，衛星互聯網已有近40年的發展歷史。經歷了與地面移動通信網絡展開正面競爭的第一階段，以及作為地面通信網絡補充和備份的第二階段之后，衛星互聯網將進入與地面通信網絡融合發展的新階段。相比傳統的地面互聯網，衛星互聯網具有覆蓋范圍廣、傳輸速率快、抗干擾能力強等優勢。它可以為偏遠地區、海洋、航空、鐵路等無法通過傳統網絡接入的區域提供高速穩定的互聯網服務。

衛星互聯網業務的發展對于推動數字經濟、促進信息化建設具有重要意義。它可以為農村地區提供電子商務、在線教育、醫療健康等服務，幫助農民增加收入、改善生活質量。同時，衛星互聯網也可以為航空、航天、海洋作業等領域提供通信保障，提高其工作效率和安全性。此外，衛星互聯網技術具有高帶寬、低時延、廣覆蓋的特點，可以為寬帶互聯網接入服務的創新發展提供技術支撐。

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衛星互聯網的組成

衛星互聯網是指基于衛星通信技術接入互聯網，其業務可覆蓋全球。通過一定數量衛星的規模組網，構建具備實時信息傳輸能力的星座系統，衛星互聯網可向終端用戶提供以寬帶互聯網接入為主的通信服務。

衛星互聯網一般由空間段、地面段和用戶段三部分組成?？臻g段主要是由若干顆通信衛星構成的星座系統，負責接收和轉發衛星信號，為用戶提供衛星信號覆蓋。地面段包括衛星測控網絡、關口站等，主要起到連接衛星互聯網和地面通信網絡的作用。用戶段則包括用戶使用的各類通信終端。

按照軌道高度，衛星主要分為低、中、高軌三大類，詳見表1。其中，低軌衛星擁有傳輸時延小、鏈路損耗低、發射靈活等優勢，非常適合衛星互聯網業務的開展。

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衛星互聯網的應用場景

衛星互聯網主要有以下四類應用場景。

盲點區域網絡覆蓋

衛星互聯網建成后，可以作為5G等地面通信網絡的有效補充，為地理環境復雜的區域（如海洋、沙漠和偏遠山區等）提供通信服務，以及對民航飛機的飛行空域進行互聯網覆蓋。

軍事及外事通信領域

將衛星互聯網用于外事保密通信，以及軍事指揮、戰場態勢感知、空間電磁對抗等軍事通信領域。

地廣人稀區域的低成本覆蓋

在地域范圍廣、應用密度低的區域使用衛星提供互聯網服務，相比由光纖、移動通信基站構成的地面通信網絡，其成本更低、建設更便捷。

重大災害應急通信

在發生地震、海嘯、火災等重大災害致使地面通信網絡受損中斷的情況下，通過衛星互聯網可實現跨區域的網絡應急通信。

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衛星互聯網的發展現狀

國際發展現狀

根據國際電信聯盟（ITU）制定的《無線電規則》，衛星軌道和頻譜資源具有排他性和時效性，因此衛星星座建設存在明顯的“先發優勢”。

1.?衛星軌道和頻譜資源的排他性原則

地球靜止軌道只有一條，各國之間需要公平協商分配；而其他軌道（低軌道、中軌道）則要按照各國“先登先占”的原則進行分配。根據賽迪公布的數據，地球近地軌道可以容納的衛星數量約為6萬顆，而僅考慮SpaceX的Starlink星鏈、亞馬遜的Kuiper、韓國三星的太空互聯網計劃以及英國O neWeb，其總計規劃的低軌道衛星發射數量就已超過6萬顆。此外，根據衛星工業協會（Satellite Industry Association）估計，在軌的商業航天器數量將在2029年超過10萬個。無論是從經濟還是從國家戰略角度考慮，發展低軌道衛星已經刻不容緩。

2.?衛星組網的時效性原則

根據國際電信聯盟規定，衛星運營商須在第一顆衛星投入使用的監管期結束后2年內發射10%的衛星，5年內發射50%的衛星，7年內全部部署完畢。若未按時達到要求，則被視為放棄相應的資源所有權。

近年來，世界各國相繼發布衛星通信網絡建設計劃，以美國為代表的商業航天發展迅猛。在Google、Facebook等互聯網巨頭的推動和支持下，美國SpaceX、英國OneWeb等創新型企業紛紛啟動建設由低軌小衛星組成的星座系統，積極搶占太空互聯網接入新資源，引發全球性熱潮。

據國際電信聯盟網站公開信息，全球大約三分之一人口（約26億人）仍處于未接入互聯網的狀態。尤其是在最不發達國家，仍有三分之二的人口（約7.2億人）處于“離線”狀態。面對如此廣闊的市場，近年來國外空客、亞馬遜、Google、Facebook、SpaceX等高科技企業紛紛投資衛星互聯網領域，提出了Starlink、OneWeb等多個衛星互聯網計劃。截至2023年7月，Starlink已經發射4800余顆衛星。

國內發展現狀

2017年以來，國內也相繼啟動了多個衛星星座計劃，包括航天科技的“鴻雁星座”、航天科工的“虹云工程”、國電高科的“天啟星座”等。我國于2021年4月成立中國衛星網絡集團，整合衛星互聯網、天地一體以及“虹云”“鴻雁”等系統，并牽頭組織開展衛星互聯網系統的建設與運營，目前正處于系統技術論證和測試驗證階段。此外，民企銀河航天已成功發射7顆寬帶衛星，平均單星容量為40Gbit/s，正開展通信技術體制測試驗證工作。預計到2029年全球近地軌道將部署約5.7萬顆低軌衛星，其中美國預計占據80%以上的衛星數量，而我國低軌衛星數量將位列全球第二。

近年來，國家相關部門出臺多項關于衛星互聯網發展的支持政策（見表2）。2020年4月，國家發展改革委首次明確新型基礎設施包括信息基礎設施、融合基礎設施和創新基礎設施，其中信息基礎設施又分為通信網絡基礎設施、新技術基礎設施和算力基礎設施等。而衛星互聯網與5G、物聯網、工業互聯網一同成為通信網絡基礎設施的代表。

衛星互聯網在我國雖然起步較晚，但2020年被納入“新基建”范疇并成為國家戰略性工程后，發展勢頭強勁。多個衛星星座計劃相繼啟動，“鴻雁”“虹云”“G60”等衛星星座計劃將分別發射多顆低軌通信衛星以組建衛星互聯網，組網建設投資規模有望超過300億元。根據SIA發布的數據，衛星組網費用占整個衛星產業鏈產值的8.1%左右，據此測算，預計我國衛星互聯網產業規模將達到3600億元左右。

由于成本降低、網絡提速且穩定性增強，目前衛星互聯網技術已廣泛應用于電力、石油、采掘、運輸、農林等各個領域。

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衛星互聯網發展趨勢

衛星通信是太空經濟的核心，衛星互聯網的發展將呈現以下趨勢。

衛星互聯網建設上升為國家戰略

衛星互聯網以日益凸顯的國家戰略地位、潛在的市場經濟價值、稀缺的空間頻軌資源成為全球關注的焦點，世界各國紛紛將建設衛星互聯網列為重大國家發展戰略，相繼發布衛星通信網絡建設規劃。

技術進步推動衛星互聯網建設成本下降

在衛星研制方面，由非標準化向標準化、由定制化向模塊化發展，研制成本得到有效降低；在衛星發射方面，火箭發射和回收技術推陳出新，發射成本得到有效控制；在衛星通信方面，隨著衛星通信帶寬從百Mbit/s提升至Gbit/s，網絡承載能力大幅提升。

頻率和軌道等空中資源爭奪愈加激烈

當前國際規則中對軌道和頻率資源的主要分配形式為“先登先占”和“公平規劃”兩種，面對有限的頻軌資源和動輒上千顆衛星的星座部署，各國競相布局衛星互聯網生態圈，借衛星互聯網建設的契機搶占空天資源高地。

衛星互聯網與地面網絡融合是必然趨勢

衛星互聯網相對于傳統地面通信網絡具有覆蓋面積廣、遇自然災害時系統魯棒性強等優點，因此成為現階段發展熱點。但由于與地面通信網絡（如5G網絡）相比，衛星互聯網存在通信時延高、服務費用高等弊端，衛星互聯網在短期內難以取代地面通信網絡。從目前技術發展趨勢來看，衛星互聯網與地面通信網絡的融合是未來移動通信網絡的重要發展方向之一。

作者：中國信息通信研究院?郝也 羅丹

審核編輯：黃飛