干貨｜衛星互聯網詳解（全文超過一萬兩千字）_BCO

1衛星互聯網概念

維基百科中對衛星互聯網的定義：衛星上網是指由通訊衛星提供的網絡存取服務。衛星上網通常需要三大部件。一顆通常位于地球靜止軌道的衛星。一個地面站，通常作為網關。還有是天線。衛星上網通信可以分為雙通道通信和單通道僅接收通信。

《寬帶衛星通信互聯網與衛星互聯網》中對衛星互聯網的定義：以VSAT系統為基礎、具有廣播功能、以IP為網絡服務平臺、以互聯網應用為服務對象，能夠成為互聯網的一個組成部分，并能夠獨立運行的網絡系統為衛星互聯網，它又稱為廣播互聯網。

《衛星互聯網綜述》中對衛星互聯網的定義：衛星互聯網是基于衛星通信系統，以IP為網絡服務平臺，以互聯網應用為服務對象，能夠成為互聯網的一個組成部分，并能夠獨立運行的網絡系統。

當下新興的衛星互聯網星座，指新近發展的、能提供數據服務、實現互聯網傳輸功能的巨型通信衛星星座。新興衛星互聯網星座具有以下特點：從星座構成看，是由成百上千顆衛星組成的巨型星座；從星座構成看，是由運行在非對地靜止軌道數量眾多的衛星構成；從提供的服務看，主要是寬帶的互聯網接入服務；從發展衛星互聯網星座的企業看，主要是非傳統航天領域的互聯網企業；從項目發展的起始時間看，主要是在2014年底至2015年初開始的。

NGSO衛星系統具有覆蓋范圍廣、通信容量大、傳輸延遲低的優點，正在改變當今的衛星通信。根據上述定義，我們可以得出衛星互聯網是面向互聯網的蓬勃發展，針對地面網絡的不足，利用衛星通信覆蓋廣、容量大、不受地域影響、具備信息廣播優勢等特點，作為地面通信的補充手段實現用戶接入互聯網，可有效解決邊遠散、海上、空中等用戶的互聯網服務問題。

圖1衛星互聯網典型應用場景

2衛星互聯網現狀

目前全球有10多家衛星公司提出了NGSO衛星星座計劃，以利用衛星網絡提供與地面通信網絡相媲美的互聯網接入服務，并且大多數衛星公司計劃在未來五年內將第一批衛星送入軌道。我國也提出了由幾百顆衛星組成的“鴻雁”“虹云”等星座計劃。下圖2為近三年內美國聯邦通信委員會授權和許可的NGSO衛星星座，衛星總數達到13000多顆。圖3為我國近幾年提出的主要NGSO衛星星座，目前已發射了10多顆衛星。

圖2FCC授權和許可的NGSO星座

圖3我國主要NGSO星座

接下來從高、中、低軌三個方面介紹國外衛星互聯網的發展現狀。

2.1高軌寬帶衛星通信系統

高軌道衛星移動通信業務的特征來源于使用位于赤道上方35800km的對地同步衛星開展通信業務的條件。在這個高度上，一顆衛星幾乎可以覆蓋整個半球，形成一個區域性通信系統，該系統可以為其衛星覆蓋范圍內的任何地點提供服務，例如美國一顆衛星就可以覆蓋美國大陸的連續部分，如阿拉斯加、夏威夷、波多黎各幾百海里的近海地區。

典型的高軌寬帶衛星通信系統主要包括早期面向企業級用戶的IPSTAＲ、寬帶全球區域(Broad-bandGlobalAreaNetwork)、Spaceway－3等高軌寬帶衛星通信系統，以及后期面向大眾需求快速發展起來的以ExeDeInternet為代表的一系列高通量寬帶通信衛星。

IPSTAＲ衛星通信系統

IPSTAＲ是2005年8月發射的當時世界上容量最大的通信衛星，可為亞太地區22個國家和地區的用戶提供多媒體廣播、寬帶網接入、視頻會議等高軌寬帶業務。衛星使用Ku/Ka混合頻段，可為亞太地區提供Ku頻段點波束(84個)、Ku頻段賦形波束(3個)、地區廣播波束(7個)以及18個Ka頻段點波束覆蓋。系統總帶寬45G帶寬，其中12G覆蓋中國全境。

寬帶全球區域網

41,926枚BNB從未知錢包轉移到Binance:金色財經報道，據WhaleAlert監測顯示，北京時間約6:22，41,926枚BNB（12,920,846美元）從未知錢包轉移到Binance。[2023/6/5 21:15:33]

寬帶全球區域網是基于Inmarsat-4衛星的全球衛星寬帶局域網，是一個支持移動業務的衛星通信網絡。系統工作頻段在L波段，下行速率為216～432kbps，上行速率為72～432kbps，實現了從模擬向數字、從傳統電路交換向因特網業務、從窄帶話音數據向寬帶高速數據的轉化。衛星系統可覆蓋全球85%陸地范圍，可為移動用戶提供視頻直播、寬帶網絡接入等多種服務。

Spaceway-3衛星通信系統

Spaceway-3衛星通信系統是由休斯網絡系統公司研制并運營，于2007年發射升空，是世界上首顆具有在軌切換和路由能力的衛星。Spaceway-3通過采用Ka頻段、多波束及星上快速包交換技術，大大縮短網絡傳輸時延，可覆蓋美國全部和加拿大大部分地區。系統總通信容量10Gbps，可容納165萬個用戶終端，容量是Ku頻段通信衛星的5～8倍。

ExeDeInternet

ExeDeInternet由ViaSat公司的ViaSat-1和Via-Sat-2寬帶通信衛星組成，分別發射于2011年和2017年，是目前容量最大的高軌寬帶衛星通信系統。

ViaSat-1采用Ka波段點波束技術，總容量為140Gbps，下載速率為12Mbps，可滿足200萬以上用戶的衛星互聯網接入需求。ViaSat-2衛星為迄今為止波音公司發射的最大衛星，整星容量300Gbps，覆蓋面積為ViaSat-1的7倍，可為250萬用戶提供高達25Mbps的寬帶服務。

2.2中軌衛星互聯網星座

中軌衛星互聯網星座主要以O3b計劃為代表。

O3b，即其他30億，為解決由于地理、經濟等因素，全球剩余30億未能接入互聯網人群的上網問題，互聯網巨頭谷歌公司、媒體巨頭JohnMalone旗下的海外有線電視運營商LibertyGlobal以及匯豐銀行聯合組建O3b網絡公司。

O3b公司從2013年6月開始陸續成功部署了8顆MEO衛星，共覆蓋7個區域，采用Ka頻段，單星吞吐量約為12Gbps。2014年9月，8顆衛星全面運營，提供中繼帶寬為600Mbps、時延不超過150ms的服務能力。2014年10月18日，最后4顆衛星被發送入軌，形成12顆中地球軌道衛星星座。

2.3低軌衛星通信系統

低軌互聯網衛星星座利用運行在200-2000km軌道高度的衛星群向地面提供寬帶互聯網接入服務，通過多顆衛星組網實現全球覆蓋。

2.3.1傳統低軌衛星通信系統

銥衛星通信系統

銥星系統是全球唯一的采用星間鏈路組網、全球無縫覆蓋的低軌星座系統。Iridium一代系統在1998年建成并開始商業運營，1999年宣告破產，后被“新銥星”公司收購。

Iridium星座軌道高度780km，由分布于6個軌道面的66顆衛星組成，用戶鏈路采用L頻段。Iridium二代通過對一代衛星的逐步升級，如L頻段配置48波束的收發相控陣天線、用戶鏈路增加Ka頻段、配置軟件定義可再生處理載荷等方式實現了更高業務速率、更大傳輸容量以及更多功能。從2017年1月開始至2019年1月11日銥星二代已完成全部組網發射，部署后傳輸速率可達1.5Mbps，運輸式、便攜式終端速率分別可達30Mbps、10Mbps。二代系統還具備對地成像、航空監視、導航增強、氣象監視等功能。

ORBCOMM系統

OＲBCOMM星座于1996年正式啟動面向全球的數據通信商業服務。星座系統由約40顆衛星及16個地面站組成，軌道高度740～975km，共7個軌道面。星座內部無星間鏈路，用戶鏈路采用VHF頻段。相比于第一代系統，二代OＲBCOMM衛星質量增加3倍，接入能力提升了6倍。當前擁有全球最大的天基AIS(船舶自動識別系統)網絡服務。

Globalstar系統

Globalstar系統于1999年開始商業運營。系統采用玫瑰星座設計(高度1400km)，由48顆衛星組成，用戶鏈路為L、S波段，通過無星間鏈路、彎管透明轉發的設計，降低建設成本。Globalstar二代系統進一步提高了系統傳輸速率，增加了互聯網接入服務、ADS-B(廣播式自動相關監視)、AIS等新業務。

Swapos被盜事件關聯地址將110枚ETH轉至Tornado Cash:金色財經報道，據CertiK監測，與4月19日Swapos被盜事件關聯的EOA地址0x73d8c將110枚ETH（約20.56萬美元）轉至Tornado Cash。[2023/4/26 14:27:20]

2.3.2新興低軌衛星互聯網星座

OneWeb系統

OneWeb衛星互聯網星座由原O3b創始人格雷格·惠勒(GregWyler)創建的OneWeb公司提出，計劃部署近三千顆低軌衛星，初期采用Ku頻段，后續向Ka、V頻段擴展。星座初期計劃發射720顆衛星，軌道高度1200km，采用設計簡單的透明轉發方式，通過地面關口站直接面向用戶提供互聯網接入服務。OneWeb單星重量不超過150kg，單星容量5Gbps以上，可為配置0.36m口徑天線的終端提供約50Mbps的互聯網寬帶接入服務。同時，OneWeb公司現已獲得美國聯邦通信委員會授權，批準其在美國提供互聯網服務。

2018年12月13日，據悉OneWeb初期星座規模將縮減至600顆，以降低實現全球覆蓋成本目前OneWeb進入部署階段，2019年2月27日，已發射首批6顆衛星；截止到2020年3月22日，OneWeb累計在軌衛星數量達到74顆；整個衛星網絡將在2023年6月之前全面運營。

Starlink衛星互聯網星座

Starlink衛星互聯網星座由SpaceX公司提出。SpaceX計劃建設一個由近1.2萬顆衛星組成的衛星群，由分布在1150km高度的4425顆低軌星座和分布在340km左右的7518顆甚低軌星座構成。低軌星座選擇了Ku/Ka頻段，有利于更好地實現覆蓋;甚低軌星座使用V頻段，可以實現信號的增強和更有針對性的服務。SpaceX計劃讓這樣的網絡覆蓋地球任何地點。SpaceX預計該系統到2025年將有4000多萬用戶，營收達到300億美元。SpaceX在星座運營同時，更專注于衛星制造。因此，SpaceX需要更大融資量，預計需要融資100～150億美元。Starlink衛星系統將采用激光星間鏈路，星載天線、地面網關站和用戶終端都將使用相控陣技術。截止2020年10月26日，SpaceX成功發射第15批星鏈互聯網衛星，入軌衛星總數為895顆。SpaceX公司計劃在2024年3月之前啟動全面運營。

LeoSat衛星互聯網星座

LeoSat衛星互聯網星座由LeoSat公司提出，計劃構建由108顆衛星組成的衛星星座，提供全球高速數據傳輸服務。星座部署在1400公里的LEO軌道上，采用6個軌道面，每個軌道面上部署18顆衛星。LeoSat采用Ka頻段，為用戶波束提供1.6Gbps的帶寬。LeoSat星座將會使用星間鏈路，并采用光通信。

與OneWeb和SpaceX不同，LeoSat公司主要為政府及企業提供數據傳輸服務，計劃為3000余家大型企業及機構用戶提供高速數據接入服務。

2.4國外衛星互聯網星座分析

由以上各系統發展現狀可見，無論是傳統的衛星通信公司還是新興的互聯網商業公司均提出了很多有特色的寬帶衛星通信系統來實現衛星互聯網應用，衛星互聯網已不僅僅限于中低軌道。圖4從系統規模、系統容量、覆蓋范圍等多方面具體分析了高軌、低軌衛星應用系統各自的優缺點。

圖4高低軌衛星應用系統優缺點分析

可見，高軌衛星通信系統和低軌衛星互聯網星座各有優越性。低軌衛星互聯網星座在覆蓋范圍、填補數字鴻溝、網絡時延、系統容量等方面能力優勢明顯，用戶終端設備更易實現小型化、手持化。高軌衛星通信系統頻率協調相對容易，運行壽命更長，系統建設及維護成本相對更低。另外，雖然低軌衛星互聯網星座系統容量高于高軌寬帶通信衛星，但高軌衛星在通過點波束集中傳輸高帶寬容量方面更具優勢。因此，衛星互聯網星座的建設需統籌高低軌系統優越性，實現優勢互補。

3國外衛星互聯網發展趨勢

3.1由傳統高軌星座向中低軌星座發展

由于中低軌星座具有用戶多樣性、用戶容量大、傳輸時延短、終端設備小、發射功率低等特點，新興的衛星互聯網星座普遍傾向于采用中低軌道。例如，OneWeb軌道高度1200Km，Starlink星座軌道高度從1150km高度到340km。但為了全球覆蓋，低軌衛星互聯網星座往往系統規模龐大，例如OneWeb預計發射720顆，Starlink衛星互聯網星座預計發射1.2萬多顆。值得思考的是，星座向中低軌道發展將付出巨大的代價——系統的復雜化和規模龐大化。

兩個加密巨鯨購入超250萬美元Polygon原生代幣MATIC:金色財經報道，據WhaleStats在社交媒體披露，兩個加密巨鯨“Bonobo”和“BlueWhale0072”分別購買1,199,999 枚MATIC 代幣（約合1,135,264 美元）和1,461,354枚MATIC 代幣（約合1,430,274 美元），總價值超250萬美元。值得一提的是，“Bonobo”是目前第5大以太坊投資者。[2022/7/31 2:48:40]

3.2與地面通信網絡合作發展

吸取早期銥星系統破產的經驗，近幾年發展的全新衛星互聯網星座采取了與地面網絡合作發展的理念，將電信運營商作為客戶，主要著眼于光纖無法覆蓋地區，成為地面通信手段的擴展。新一代GEO系統采用輔助地面組件技術，通過設置天地統一的空中接口和工作頻段，用戶終端可根據網絡覆蓋情況，實現在天地網絡之間的無縫切換。

3.3全新投融資、市場經營模式

新興衛星互聯網星座的部署、運營和服務逐漸采用資本合作的方式來完成。例如，OneWeb采用全新的融資模式，首輪融資5億，投資的公司包括軟銀集團、空中客車、巴帝企業、高通、可口可樂、維京集團等非衛星制造公司，第二輪融資12億美元，由日本軟銀集團領投。Starlink衛星互聯網星座采用來自谷歌和富達投資公司10億美元的投資。同時，也將個人消費者作為目標用戶，不出售專用衛星終端設備，而繼續采用現有智能手機訪問網絡。

3.4建造衛星制造工廠，批量制造

分析銥星等系統的破產原因，星座投入成本過高、研制周期過長，用戶負擔過高，將極有可能導致星座建設錯過發展最佳時機。為此，通過采用新技術，增加商用工業級器件比例以降低衛星成本、將衛星系統模組化以縮短衛星制造周期是現代星座批量生產衛星的新趨勢。例如OneWeb引用汽車制造的概念，將衛星各系統模組化，工廠每周能生產16顆衛星，一年可完成648顆衛星。

4國內衛星互聯網現狀

4.1虹云工程

2016年，航天科工集團提出“虹云工程”，計劃發射156顆衛星實現全球組網。中國航天科工方面稱，“虹云工程”具備通信、導航和遙感一體化、全球覆蓋、系統自主可控的特點，以其極低的通信延時、極高的頻率復用率、真正的全球覆蓋，可滿足中國及國際互聯網欠發達地區、規模化用戶單元同時共享寬帶接入互聯網的需求。同時，“虹云工程”也可滿足應急通信、傳感器數據采集以及工業物聯網、無人化設備遠程遙控等對信息交互實時性要求較高的應用需求。

2017年，為大力推進商業航天產業，航天科工二院專門成立了空間工程公司，并著手在武漢國家航天產業基地建設衛星產業園。這個產業園將滿足2020年虹云工程業務試驗星的發射需求，支撐2022年左右整個星座衛星的批量生產。武漢衛星產業園項目已于2019年4月24日正式開工建設，預計2020年10月31日具備投產能力。

2018年12月22日，虹云工程技術驗證星自在酒泉衛星發射中心成功發射入軌后，先后完成了不同天氣條件、不同業務場景等多種工況下的全部功能與性能測試。體驗人員在衛星入境時，關閉4G信號，登陸衛星用戶站的WiFi熱點，成功實現了網頁瀏覽、微信發送、視頻聊天、高清視頻點播等典型互聯網業務，無丟幀卡滯現象，在軌實測的所有功能與指標均滿足要求。

按照規劃，整個“虹云工程”被分解為“1+4+156”三步。第一步計劃在2018年前，發射第一顆技術驗證星，實現單星關鍵技術驗證，目前已經完成；第二步到“十三五”末，發射4顆業務試驗星，組建一個小星座，讓用戶進行初步業務體驗；第三步到“十四五”末，實現全部156顆衛星組網運行，完成業務星座構建。為在全國范圍內開展應用示范，中國航天科工集團有限公司二院抓總研制投產了應用示范系統，其中包含1套機動式信關站和多型用戶站。

4.2鴻雁星座

2016年11月，中國航天科技公司宣布將在2020年建成“鴻雁星座全球衛星通信系統”。鴻雁星座包含一個移動通信星座和一個寬帶通信星座，可以服務200萬移動用戶、20萬寬帶用戶及近1000萬的物聯網用戶，并在導航、航空、航海等領域提供綜合服務。

據航天科技集團官網報道，航天五院通信衛星事業部在天津航天城建設了批量衛星生產線，將實現年出廠130顆衛星的總裝能力，滿足鴻雁星座生產能力需求，屆時將達到每周出廠2.5顆衛星的速度。

巴克萊CBDC黑客馬拉松將于9月底舉行:7月25日消息，近日，英國金融巨頭巴克萊銀行宣布，將于2022年9月27日至28日攜手Digital Asset、IBM和安永聯合舉辦一場央行數字貨幣（CBDC）黑客馬拉松活動。參賽者將為一系列挑戰編寫解決方案，包括連接到巴克萊模擬的央行和商業銀行。具體來說，這項模擬將遵循英格蘭銀行的零售英國CBDC供應平臺模型，包括中央銀行運營核心分類賬，并通過應用程序編程接口（API）提供對授權和監管支付接口提供商（PIP）的訪問。一個評委小組將對解決方案進行評估，并頒發獎品。此外，參與者還將有機會探索如何利用行業生態系統來解決現有和新形式貨幣的挑戰，包括零售英國CBDC和商業銀行存款。（未央）[2022/7/25 2:35:17]

2018年11月30日，全球低軌衛星移動通信與空間互聯網項目啟動大會暨東方紅衛星移動通信有限公司揭牌儀式在重慶舉行，該公司由航天科技集團、中國電信、中國電子、國新國同4家央企及其相關企業共同發起成立，注冊資本金20億元人民幣。東方紅衛星移動通信有限公司將負責建設與運營全球低軌衛星移動通信與空間互聯網系統，提供各種終端產品與服務，構建海、陸、空、天一體化新型天地一體化信息網絡，開展面向全球的智能終端通信、物聯網、移動廣播、導航增強、航空航海監視、寬帶互聯網接入等增值服務。全球低軌衛星通信與空間互聯網系統項目首期投資200億元，“鴻雁星座”為其前身。

2018年12月29日，鴻雁星座發射首顆試驗星，標志著全球低軌衛星移動通信與空間互聯網系統的建設全面啟動。首發星是鴻雁星座的試驗星，由航天科技集團五院研制生產，配置有L/Ka頻段的通信載荷、導航增強載荷、航空監視載荷，可實現鴻雁星座關鍵技術在軌試驗。同時研制了地面系統與終端，衛星入軌后可陸續開展衛星移動通信、物聯網、熱點信息廣播、導航增強、航空監視等功能的試驗驗證，為后續的鴻雁星座的全面建設及運營提供有力支撐。

按照規劃，鴻雁星座一期預計在2022年建成并投入運營，系統由60顆核心骨干衛星組成，主要實現全球移動通信、物聯網、導航增強、航空監視等功能；二期預計2025年完成建設，系統由數百顆寬帶通信衛星組成，可實現全球任意地點的互聯網接入。

4.3天地一體化信息網絡

2015年年底，中國電科關于天地一體化信息網絡重大工程專題工作會在北京召開，該重大工程是由國家科技部牽頭，九部委共同組織論證的“十三五”國家重大科技任務，按照“天基組網，地網跨代，天地互聯”的思路，以地面網絡為基礎、以空間網絡為延伸，覆蓋太空、空中、陸地、海洋等自然空間，為天基、陸基、海基等各類用戶活動提供信息保障，將人類的網絡空間提升到一個新的維度。

據天象衛星項目總設計師、中國電科首席專家、54所副總工程師孫晨華介紹，天地一體化信息網重大項目低軌接入網規劃60顆綜合星和60顆寬帶星，采用星間鏈路和星間路由技術，實現極少數地面關口站支持下的全球無縫窄帶和寬帶機動服務。

2019年6月5日，“天地一體化信息網絡”重大項目“天象”試驗1星、2星通過搭載發射，成功進入預定軌道。這兩顆試驗衛星由中國電科五十四所牽頭研制，是我國首個實現傳輸組網、星間測量、導航增強、對地遙感等功能的綜合性低軌衛星，是未來低軌道星座系統建設的最簡網絡模型。衛星搭載了國內首個基于SDN(軟件定義網絡)的天基路由器，在國內首次實現了基于低軌星間鏈路的組網傳輸，并在國內首次構建了基于軟件重構功能的開放式驗證平臺。

兩顆天象小衛星，是我國首個基于Ka頻段星間鏈路的雙星組網小衛星系統。天象衛星利用先進的技術，不僅能實現雙星組網傳輸，包括各種信息數據、語音、視頻、圖片的高質量實時傳輸，還兼具星間測量、導航增強、ADS-B、對地遙感等多項功能。

4.4銀河航天

銀河航天成立于2018年，由獵豹移動聯合創始人、前總裁徐鳴創立，公司深度融合航天與互聯網基因，通過敏捷開發、快速迭代模式，規模化研制低成本、高性能的5G衛星，致力于打造全球領先的低軌寬帶通信衛星星座。公司核心團隊由來自互聯網、航天系統、科研機構的資深專家組成，以實力雄厚的衛星技術研發為基礎，融入互聯網思維和模式，為用戶提供優質的上網服務和體驗。

銀河航天計劃建造由上千顆5G通信衛星，在1200km的近地軌道組成星座網絡，讓用戶可以高速靈活的接入5G網絡。銀河航天創始人董事長兼CEO徐鳴透露，低軌寬帶通信衛星星座可以更好的對全球進行通信網絡覆蓋與升級，成為全球5G通信的重要組成部分，理想狀態下，投入低軌道通信衛星的成本將有機會降到基站建設的1%。

歐洲央行將三大關鍵利率均上調50個基點，為11年以來首次加息:金色財經報道，歐洲央行將三大關鍵利率均上調50個基點，市場預期加息25個基點，為11年以來首次加息。[2022/7/21 2:29:23]

2018年，銀河航天獲得了順為資本、晨興資本、IDG資本、高榕資本、源碼資本、君聯資本等知名投資機構支持。2019年，銀河航天完成最新一輪融資，由建投華科投資股份有限公司領投，順為資本、IDG資本、君聯資本和晨興資本跟投，最新估值超過50億元，成為國內商業航天賽道估值最高的創業公司之一。

2018年10月25日，銀河航天試驗載荷“玉泉一號”搭載長征四號乙運載火箭，在太原衛星發射中心發射升空。“玉泉一號”是銀河航天自研的試驗載荷，將在阿里巴巴“糖果罐號”迷你空間站上進行星載高性能計算、空間成像、通信鏈路等試驗驗證。

2020年1月16日，快舟一號甲遙九運載火箭，在酒泉衛星發射中心，以“一箭一星”的方式，將銀河航天首發星送入預定軌道。銀河航天首發星為200公斤量級，采用Q/V和Ka等通信頻段，具備10Gbps速率的透明轉發通信能力，可通過衛星終端為用戶提供寬帶通信服務。衛星入軌后，將在軌開展相關技術和業務驗證。

5衛星互聯網的挑戰

傳統的衛星管理主要針對的是數量相對較少的衛星，例如靜止軌道衛星和數量較少的NGSO窄帶通信衛星等，這些衛星的覆蓋范圍往往限制在特定的區域內。衛星互聯網的發展帶來的巨型星座使衛星數量急劇增加，衛星處于移動狀態，并且是面向全球范圍的寬帶通信。這對衛星監管提出了新的挑戰，主要包括衛星頻率資源管理、衛星干擾問題、空間網絡安全和軌道碎片問題。

5.1頻率資源管理

衛星互聯網的發展需要額外的頻率資源，頻率資源正成為各國和衛星公司發展衛星系統競爭的焦點。衛星互聯網系統使用的頻率主要是Ku和Ka頻段，圖5為三家典型的NGSO衛星系統的頻率使用情況。各家衛星公司提出的星座包含成百上千顆衛星，按照當前國際規則，星座中只需一顆在軌衛星，就相當于激活了整個NGSO網絡資料，并獲得頻率和軌道資源的優先權。一旦這些巨型星座系統建成，將對后建的其他衛星星座造成很高的頻率協調難度。這很容易演變成通過發展衛星互聯網來搶占衛星頻率資源。

圖5衛星互聯網星座的頻率使用情況

為了防止過度搶占頻率資源，國際電信聯盟召開的WRC-19大會上，與會各國、區域組織及主要關注方展開了數次高層協調，最終就“里程碑”方法和生效日期達成一致意見：即生效日期為2021年1月1日。衛星網絡資料7年壽命期在2021年1月1日前到期，則以該日期作為“里程碑”起始日期，否則以衛星網絡7年壽命期限作為“里程碑”起始日期，之后2年內投入使用的衛星數量必須至少達到其申報星座衛星總體數量的10％，在5年內達到50％，并在7年內完成100%部署，否則需對其申報的網絡資料進行相應規模的縮減。適用“里程碑”的頻段主要包括Ku、Ka和Q/V頻段，限于衛星固定業務、衛星廣播業務和衛星移動業務。WRC-19大會新決議明確了相關要求：對于在該日期前申報的30多個衛星網絡，只要在2026年1月1日前完成50%的部署就沒有懲罰性后果。但是主管部門須在2023年3月1日前，按要求提供衛星系統的真實性說明，包括現有部署和操作信息、國際頻率協調努力和結果、后續衛星制造和發射計劃等，國際電信聯盟無線電通信局將相關信息整理后提交無線電規則委員會審查，審查結論合格且經確認后，方可享受上述特殊待遇。

衛星頻率資源管理通過國際和國內兩層監管。在國際上，ITU為協調和登記衛星系統頻率使用制定了規則和技術建議，主要的規則是先到先得，即誰先申報并獲得批準了衛星網絡資料，誰就獲得優先權，在衛星頻率協調中占主要地位；在國內，國家無線電管理部門對希望在本國開展業務的衛星頻率使用進行監管，采取的手段是頻率使用許可和業務運營許可。

衛星互聯網的發展促使對衛星頻率資源的需求不斷增長，制定和實施衛星頻率管理規則和技術標準，對于提升衛星通信的使用效率和提高國內衛星系統的競爭力至關重要。復雜而耗時的頻率管理正成為衛星互聯網系統發展和落地運營的關鍵因素，并且最好在衛星系統完成部署之前盡早解決。

5.2衛星干擾問題

近幾年提出的NGSO衛星星座包含數量龐大的衛星并覆蓋全球，在頻率使用上采用了與傳統地球同步軌道

衛星相重疊的Ku和Ka頻段。衛星互聯網的發展很可能導致衛星頻率干擾問題。可以預見，隨著大規模衛星星座的部署，衛星之間干擾事件的發生會越來越頻繁。當NGSO衛星經過GSO衛星和地球站之間的路徑時，NGSO對GSO衛星干擾的風險將會增加。射頻干擾的產生主要是NGSO衛星和GSO衛星之間的干擾，然后是NGSO星座系統之間的干擾，同時還可能存在NGSO與地面移動通信之間的干擾。圖6表示了干擾發生的幾種情況。

圖6NGSO衛星系統產生干擾

根據ITU規則第22條，GSO衛星具有頻率使用優先權，NGSO衛星系統不可對GSO衛星系統中的衛星固定業務和衛星廣播業務造成不可接受的干擾。為了避免對GSO衛星系統造成有害干擾，NGSO衛星系統必須采取措施以符合ITU制定的等效功率通量密度的限制，如降低發射功率、調整天線指向角度等。OneWeb公司提出ProgressivePitch技術，在NGSO衛星進入低緯度區域時逐步傾斜調整衛星天線的指向角度，以消除對GSO衛星的干擾。但多家衛星公司對其干擾避讓效果表示質疑。

采用天線指向角度隔離和發射功率限制可在一定程度上減輕衛星互聯網星座造成的干擾，但隨著數量龐大的衛星星座的部署，這些技術的實施也將變得非常困難。由于NGSO衛星處于移動狀態，地面衛星終端天線也在不斷地進行波束和衛星切換，NGSO和GSO系統之間的干擾隨著時間和空間發生動態改變，識別違反規則的NGSO衛星將變得更加困難，并且將來從地面采用衛星干擾源定位技術來解決NGSO衛星干擾會變得幾乎不可能。因此，衛星互聯網系統中干擾處理的復雜性顯著增加。

衛星干擾會導致已有的衛星系統和新部署的衛星系統的使用效率降低，是衛星互聯網發展必須考慮的問題。對衛星監管來說，面臨的挑戰是如何采用衛星信號監測和干擾定位技術，對干擾信號進行識別、定位并判定干擾產生的責任方。

5.3空間網絡安全

衛星互聯網系統具有天然的跨境覆蓋和全球通信的特性。在我國境內的衛星通信終端可以通過軌道上的衛星星座，直接將數據信息傳輸到境外網關站進行落地。衛星互聯網的發展使空間領域成為一個更加復雜的網絡通信環境。

目前規劃的大部分NGSO衛星星座系統都采用了星間鏈路技術，包括SpaceX、LeoSat、Boeing、Telesat、TheiaHoldings等公司。星間鏈路是通過激光或微波鏈路建立一個空間骨干網，地面衛星通信終端可與星座中在可視范圍內的任何一顆衛星建立連接，數據能夠從一顆衛星傳輸到另一顆衛星。圖7為采用星間鏈路的NGSO衛星系統。

圖7采用星間鏈路的衛星系統

采用星間鏈路的NGSO衛星系統可以使數據信息從起點跨越地球上的任何區域直達終點。此外，將網關站建在境外的NGSO衛星同樣可以實現無須通過境內的地面網絡系統直接進行跨境通信，突破了地面互聯網信息安全監管。OneWeb公司在2018年表示其NGSO衛星星座將不會采用星間鏈路，而是選擇在全球各國和地區部署55~75個地面網關站，其直接原因是各國的網絡監管部門擔心在使用NGSO衛星網絡時，掌握不了本國通信業務的去向和重新落地的位置。

為了應對NGSO衛星互聯網帶來的空間網絡安全監管問題，大多數國家把衛星業務運營許可和頻率許可作為管理國外衛星系統的手段。在衛星系統運行的過程中監管的前提是發現存在的空間網絡安全隱患。因此，衛星互聯網監管面臨的主要挑戰是如何通過衛星監測確定沒有獲得我國落地權許可的NGSO衛星，在我國開展的業務運營的實際情況。

5.4軌道碎片問題

衛星互聯網的快速發展導致地球軌道上衛星數量的急劇增加，目前有近2000顆活躍的衛星在地球軌道上運行，并且在不久的將來可能再發射20000顆衛星。雖然這些前所未有的巨型衛星星座可能帶來重要的商業利益，但是這些衛星可能會導致顯著增加的軌道碎片。

軌道碎片是圍繞地球運行的任何失效的人造物體。美國國防部與NASA合作建立的太空監視網可以探測、識別和跟蹤繞地球軌道運行的物體，其在2018年公開的目錄中包含19000多個軌道物體，其中只有2000多個是在軌衛星，剩下的都是軌道碎片，這些軌道碎片都可能會導致嚴重的碰撞。圖8為衛星軌道碎片的情況。

圖8衛星軌道碎片

如何發展技術和制定規則來減小產生軌道碎片的風險，以應對巨型星座帶來的影響，也是衛星監管部門面臨的嚴峻挑戰。空間是一種全球共享的自然資源，所有的利益相關者要共同制定防止軌道碎片的新規則以減緩軌道碎片的增長，從而確保全人類有安全和可持續發展的空間環境。

6衛星互聯網產業現狀

2010—2019年全球衛星產業規模穩步增長，2019年全球衛星產業規模為2860億美元，同比增長3.20%。從圖9可以看出，衛星運營服務和地面設備制造業一直是衛星產業的主要組成部分，2019年二者占比衛星產業規模份額達90.70%。

圖92019年全球衛星產業細分結構圖

衛星互聯網產業鏈主要包含了衛星制造、衛星發射、地面設備、衛星運營及服務四大環節。其中衛星制造環節主要包括衛星平臺、衛星載荷。衛星平臺包含結構系統、供電系統、推進系統、遙感測控系統、姿軌控制系統、熱控系統以及數據管理系統等；衛星載荷環節包括天線分系統、轉發器分系統以及其它金屬/非金屬材料和電子元器件等。

衛星發射環節包括火箭制造以及發射服務。

地面設備主要包括固定地面站、移動式地面站以及用戶終端。固定地面站包括天線系統、發射系統、接受系統、信道終端系統、控制分系統、電源系統以及衛星測控站和衛星運控中心等；移動站主要由集成式天線、調制解調器和其它設備構成；用戶終端包含設備上游關鍵零部件及下游終端設備。用戶終端的上游關鍵零部件主要有：基帶芯片、射頻芯片、功率放大器和調制解調器等；用戶端下游終端設備主要有：衛星電視終端、衛星移動終端、衛星無線電終端、物聯網移動終端和衛星的導航系統硬件。

衛星運營及服務主要包含衛星移動通信服務、寬帶廣播服務以及衛星固定服務等。衛星移動通信服務主要包括：移動數據服務和移動語音服務。寬帶廣播服務主要包括：衛星電視服務、衛星廣播服務和衛星寬帶服務。衛星固定服務主要包括：轉發器租賃和管理網絡服務。

當前衛星互聯網主要集中在空間段及地面段的基礎設施建設，上游衛星制造、衛星發射及地面設備中的地面站建設成為關注的焦點。衛星制造方面，隨之衛星向著高通量方向發展，目前正積極開拓Q、V頻段，而太赫茲頻段正處于規劃階段；寬帶轉發器開始廣泛應用，作為轉發器重要部件的行波管放大器由于在高帶寬、高頻段方面的優異性能已經成為主流產品；多點波束技術是提升衛星通信能力的重要手段，多波束相控陣天線使用電子手段實現快速掃描，已經成為天線發展的重要方向。

星載計算機是衛星的運控中心，基于SPARC架構的SOC芯片已經廣泛應用于宇航級芯片產品；而各類高精度星敏感器產品也是衛星制造的關鍵環節，備受關注。與此同時，隨著衛星制造和發射向著低成本化方向發展，包括更高轉換效率的三結砷化鎵太陽能電池、鋰離子蓄電池、比沖高價格低的氪電推進系統、可重復使用的液體火箭未來發展前景廣闊。以激光星間鏈路為代表的星間鏈路技術的推廣可以進一步降低對地面網絡的依賴。隨著組網形成，動中通移動站、天基物聯網也將迎來更大的發展空間。

7衛星互聯網戰略意義及發展前景

今年來，中國低軌通信衛星發展布局呈現快速發展態勢。“十三五”期間，以航天科技、航天科工為首的央企衛星集團分別提出了自己的衛星互聯網計劃，并發射了試驗星。2020年4月，衛星互聯網首次納入“新基建”范圍，社會資本助推中國航天進入商業時代，全面開啟空天軌道資源的戰略布局。衛星互聯網建設已經上升為國家戰略性工程，融入遙感工程、導航工程，成為我國天地一體化信息系統的重要組成部分。截止目前，中國星座計劃中組網數量在30顆以上的低軌道衛星項目已達10個，項目規劃總衛星發射數量達到1900顆。

地球近地軌道可容納約6萬顆衛星，而低軌衛星所主要采用的Ku及Ka通信頻段資源也逐漸趨于飽和狀態。目前，全球正處于人造衛星密集發射前夕。到2029年，地球近地軌道可用空間將所剩無幾。空間軌道和頻段作為能夠滿足通信衛星正常運行的先決條件，已經成為各國衛星企業爭相搶占的重點資源。

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