近地卫星互联网发展进入战略机遇期

【编者按】随着国际航天事业发展的迅速落地，国际航天强国开始着重在 近地卫星 互联网 的战略部署。由此提出了“天体一体化” 通信网络 建设，从各国的发展现状与行业趋势来看，下文将从资源争夺、优势特点、技术驱动和商业力量等方面进行分析。对比国内外近地卫星领域发展形势，对中国的发展现状和研究的价值意义进行总结。

本文转自全球技术地图，作者宫学源；经亿欧转载，供行业人士参考。

近年来，美国、加拿大等相继部署近地卫星互联网战略，旨在推动空天地一体化通信网络建设。以SpaceX、OneWeb为代表的新兴卫星企业纷纷发布低轨卫星发射计划，积极获取近地轨道、频谱资源，加速推进全球布局。随着多国政策的驱动和相关技术的进步，近地卫星互联网发展已进入重大战略机遇期。但我国相关产业发展面临关键技术落后、统筹规划不完善、监管措施滞后等问题，如不能及时解决，将对我通信产业发展、国家安全等领域带来严峻威胁。

资源争夺日趋激烈

多国积极布局，近地轨道开发受到重视

以美国和加拿大为代表的科技强国，意识到近地轨道和频谱资源的高价值性和稀缺性，着手布局近地卫星互联网发展。2018年2月，美国副总统迈克﹒彭斯在访问佛罗里达肯尼迪航天中心时表示，“美国2019财年预算将支持私营航天企业增加在近地轨道上的活动，美国政府将作为私营企业的合作伙伴或消费者，而非竞争者。”2018年4月，迈克﹒彭斯在会见NASA高层领导时表示，美国政府将改革过时和琐碎的法规，以鼓励开创性的太空公司在近地轨道上开展业务。加拿大政府在2018年财政预算中为战略创新基金提供1亿美元，以支持近地轨道（LEO）卫星项目。此外，Telesat还将获得安大略省2000万美元的投资，力争成为首批面世的LEO互联网服务提供商。

技术创新驱动，天基互联网络即将实现

是卫星批量制造成本降低，一箭多星技术进一步降低发射成本，导致近地卫星大规模发射成为可能；二是材料与工艺创新使卫星进一步小型化，集成度更高、功能更强大，同时进一步降低卫星制造成本；三是智能卫星技术的进步，使得卫星控制、通讯管理、星地互动、多星联动更为简便，极大提高了卫星资源的使用效率；四是毫米波通讯技术发展使得星际通讯能力更加强大，不仅实现了吉比特/秒（Gbps）级别的带宽，对云雾雨穿透力也显著增强，卫星与用户直连可进行高质量通讯；五是智能手机等民用设备广泛普及，计算能力不断提升，呈现小型化、低能耗、智能化等趋势，使用户与卫星网络的连接逐步扫除了普及与应用障碍。

商业力量主导， 轨道频谱 资源争夺激烈

面对有限的轨道、频谱资源，Oneweb、SpaceX等行业巨头以及谷歌、Facebook等互联网企业纷纷加强卫星互联网布局，争夺近地轨道、频谱资源，抢占未来发展先机。截至2018年初，向美国FCC提出许可申请的低轨卫星互联网企业就有波音、OneWeb、SpaceX、ViaSat、Telesat、Audacy、KarouselLLC、SpaceNorway、TheiaHoldings和LeoSat，其中Oneweb、SpaceX等先后拿到许可。部分已公布的低轨道卫星发射计划见下表：

部分已公布的低轨道卫星发射计划

近地卫星互联网优势显著

当前，世界科技巨头纷纷布局近地卫星互联网，均为争夺空天领域网络主导权，旨在利用近地卫星互联网的优势获取发展先机。

覆盖区域极广，为海洋及偏远地区发展带来可能

以SpaceX“星链”为例，其计划在距地面1150-1325公里的LEO轨道上部署4425颗卫星，传输波段介于Ku与Ka；然后将在距地面335-346公里的极低地球轨道（VLEO）上部署7518颗卫星，以V波段传输数据。首批800颗卫星部署完成后，该系统可为美国和全球提供宽带连网服务；全部卫星部署完成后，系统就可进一步增加容量并覆盖赤道和两极，达到真正的全球覆盖。

2018年3月，美国联邦通信委员会（FCC）批准了SpaceX公司利用低轨卫星星座在美国开展网络服务的计划。FCC主席帕伊曾敦促其他委员支持SpaceX公司的申请，声称这有助于让美国乡村和欠发达地区也能用上互联网。“星链”计划部署完成后，将能够以极低成本在海洋、极地与偏远欠发达地区实现网络覆盖，消除发达地区和欠发达地区的数字鸿沟，为上述地区的发展提供新动能。

数据传输极快，或可替代海底电缆作为基础设施

相比于地球同步轨道（GEO）通信卫星200多毫秒的数据延迟，LEO轨道上的通信卫星仅有数十毫秒的数据延迟，大大提升了近地卫星互联网的服务体验。此外，卫星互联网还能跟上更高网速、更高容量的5G建设步伐。根据“星链”计划，SpaceX将为全球4000万用户提供每人1吉比特/秒的带宽。低轨卫星星座与NB-IoT（窄带蜂窝物联网）技术的结合，具有低延时、高可靠性和低功耗大连接等特性，还可与地面网络形成有效互补。

目前，海底光缆作为当代国际通信的重要通道，承担了90%的国际通信业务。但海底光缆非常脆弱，容易遭到地震、海啸、船只甚至鱼类的破坏，进而导致区域性互联网和长途电话服务的中断。近地卫星互联网可不受海底光缆的制约，为全球用户提供高速全覆盖的宽带服务。未来，近地卫星互联网或可取代部分海底光缆，成为全球关键通信基础设施。

单星成本极低，或将颠覆卫星制造与发射业务

现有卫星均为小批量定制，一种型号的卫星只生产1个至几十个，研发成本分摊大，单星成本居高不下。而“星链”计划将制造4425颗低轨道卫星，直接将生产批量提高了2个数量级，而卫星价格将从数亿美元下跌至数百万美元，同样降低2个数量级。SpaceX通过火箭回收等一系列颠覆性创新，大大降低了火箭的发射成本和发射服务频率。随着猎鹰9号block5投入使用，SpaceX将实现单个火箭10次复用。这不但大大降低了发射成本，也大大提高了SpaceX的实际发射能力。“星链”卫星星座将填补SpaceX发射载荷不足的问题，降低每颗卫星的平均发射成本。

颠覆传统，带来重大挑战

军事价值巨大，或将颠覆军事作战形式

近地卫星星座具有通量高、覆盖范围广、数据传输速率高和延迟短等诸多优势，在军事领域应用价值巨大：一是可支持远程无人机高效工作，近地卫星星座可为高空无人机提供全球数据链支持，使“全球鹰”等远程无人机的应用数量和工作效率得到显著提升；二是可提供全球实时监控服务，近地卫星星座可实现对同一地点的长时间跟踪拍摄，大幅消除“战争迷雾”，弹道导弹基地、航母舰队的行踪将无处遁形。

通信监管困难，给信息安全带来极大挑战

“星链”、OneWeb等近地卫星星座一旦部署完成，将可在全球范围内提供高速网络服务。届时，中国境内所有区域均可接入SpaceX、OneWeb等公司的网络。但SpaceX、OneWeb等公司不受中国法律约束，其提供的通信服务将难以得到有效监管，或成为犯罪分子与外界通信的“乐土”。随着信号接收端设备进一步小型化、低成本化，上述公司的卫星网络服务将快速在国内渗透，非法通信将难以有效遏制。

资源逐渐稀缺，给产业发展带来障碍

在卫星通信领域，由于相近频率上的信号干扰，原则上不同卫星不允许共用频谱。频谱资源和轨道资源的重要性、稀缺性正日益凸显。根据联合国《外层空间条约》规定，哪个国家优先向国际电信联盟申报卫星频率和轨道资源，就可以获得优先使用权。在经历过军事备战后，美国和俄罗斯几乎占据了全世界80%的优质频段。SpaceX、OneWeb等公司通过发射海量通信卫星，可抢占大量近地、极低轨道资源和优质的Ku/Ka/V频谱资源，进而形成资源优势并建立行业壁垒，对近地通信卫星星座形成制约。

从中可以得到的启示

全球展开近地卫星互联网竞赛时，中国的近地卫星领域也迎来了快速发展期，但与发达国家相比，我国近地卫星互联网发展还存在一定差距：一是轨道、频率资源申请落后，亟待统筹规划；二是卫星互联网发展基础薄弱，关键核心技术亟需突破； 三是产业生态不成熟，融合发展机制有待完善。面对这些差距，我应积极布局，加紧追赶。

制定统筹发展路线，积极获取轨道资源

制定低轨卫星通信发展路线，规划空间与地面网络基础设施建设方案。加强轨道、频谱资源超前规划，支持企业通过各种方式获取全球轨道、频谱资源，健全轨道、频谱资源全周期管理机制。

攻关关键核心技术，引导产业协同发展

致力于低轨卫星互联网关键核心技术的攻关，完善卫星研制、卫星发射、终端设备和信息服务领域的相关技术标准体系。重点关注低成本卫星发射技术、一箭多星技术、星间链路技术和关键通信技术等。引导卫星制造、卫星发射、卫星运营、终端设备开发和地面系统建设等产业协同发展。

把握一带一路机遇，推进基础设施建设

针对一带一路沿线国家电信基础设施薄弱的现状，推动宽带卫星网络服务“走出去”，作为“国家名片”打开一带一路市场。低轨卫星作为空中基础设施，可跳出具体国家的政策限制，规避地面基础设施建设投资大、建设周期长的风险。

服务精准扶贫政策，推动偏远地区发展

在边远贫困地区，采用低轨卫星网络服务能够节省大量的基站和光纤建设经费，性价比极高。通过构建天地信息一体化的网络，使“天网”与地面网络有机结合起来，可以有效地服务边远贫困地区，有利于精准扶贫政策的实施。

超前开展卫星互联网服务监管措施的研究

在加速发展近地卫星网络服务的同时，我应超前考虑卫星网络服务引发的新兴问题，提前规划监管手段，制定监管措施，切实保障我国网络安全与信息安全。

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