乾貨｜衛星網際網路詳解（全文超過一萬兩千字）

1 衛星網際網路概念

維基百科中對衛星網際網路的定義：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。一顆通常位於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。衛星上網通信顆以分為雙通道通信和單通道僅接收通信。

《寬帶衛星通信網際網路與衛星網際網路》中對衛星網際網路的定義：以 VSAT 系統為基礎、具有廣播功能、以 IP為網絡服務平臺、以網際網路應用為服務對象，能夠成為網際網路的一個組成部分，並能夠獨立運行的網絡系統為衛星網際網路，它又稱為廣播網際網路。

《衛星網際網路綜述》中對衛星網際網路的定義：衛星網際網路是基於衛星通信系統，以 IP 為網絡服務平臺，以網際網路應用為服務對象，能夠成為網際網路的一個組成部分，並能夠獨立運行的網絡系統。

當下新興的衛星網際網路星座，指新近發展的、能提供數據服務、實現網際網路傳輸功能的巨型通信衛星星座。新興衛星網際網路星座具有以下特點：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（NGSO，包括低軌道和中軌道）數量眾多的衛星構成；從提供的服務看，主要是寬帶的網際網路接入服務；從發展衛星網際網路星座的企業看，主要是非傳統航天領域的網際網路企業；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衛星系統具有覆蓋範圍廣、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，我們可以得出衛星網際網路是面向網際網路的蓬勃發展，針對地面網絡的不足（如覆蓋受限、難以支持高速移動用戶應用、廣播類業務佔用網絡資源較多、易受自然災害影響等），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網際網路，可有效解決邊遠散、海上、空中等用戶的網際網路服務問題。

圖1 衛星網際網路典型應用場景

2 衛星網際網路現狀

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網際網路接入服務，並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」「虹雲」等星座計劃。下圖2為近三年內美國聯邦通信委員會（FCC）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2 FCC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網際網路的發展現狀。

2.1高軌寬帶衛星通信系統

高軌道衛星（GEO）移動通信業務的特徵來源於使用位於赤道上方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範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、波多黎各幾百海裡的近海地區。

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-band Global Area Network) 、Spaceway－3 等高軌寬帶衛星通信系統，以及後期面向大眾需求快速發展起來的以 Exe De Internet 為代表的一系列高通量寬帶通信衛星。

（1）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。

（2）寬帶全球區域網（BGAN）

寬帶全球區域網是基於Inmarsat-4衛星的全球衛星寬帶區域網，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 ～432 kbps，上行速率為72 ～ 432 kbps，實現了從模擬向數字、從傳統電路交換向網際網路業務、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%陸地範圍，可為移動用戶提供視頻直播、寬帶網絡接入等多種服務。

（3）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製並運營，於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通過採用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。

（4）ExeDe Internet

Exe De Internet由Via Sat公司的Via Sat-1和Via-Sat-2寬帶通信衛星組成，分別發射於2011 年和2017 年，是 目 前 容 量 最 大 的 高 軌 寬 帶 衛 星 通 信系統。

Via Sat-1 採用Ka 波段點波束技術，總容量為140 Gbps，下載速率為12 Mbps

，可滿足 200 萬以上用戶的衛星網際網路接入需求。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中軌衛星網際網路星座

中軌衛星網際網路星座主要以O3b計劃為代表。

O3b，即其他30億（Other 3 billion），為解決由於地理、經濟等因素，全球剩餘30億未能接入網際網路人群的上網問題，網際網路巨頭谷歌公司、媒體巨頭John Malone旗下的海外有線電視運營商Liberty Global以及滙豐銀行聯合組建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，採用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，最後4可衛星被發送入軌，形成12顆中地球軌道衛星星座。

2.3低軌衛星通信系統

低軌網際網路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網際網路接入服務，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

（1）銥（Iridium）衛星通信系統

銥星系統是全球唯一的採用星間鏈路組網、全球無縫覆蓋的低軌星座系統。Iridium一代系統在1998年建成並開始商業運營，1999年宣告破產，後被「新銥星」公司收購。

Iridium星座軌道高度780km，由分布於6個軌道面的66顆衛星組成，用戶鏈路採用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、配置軟體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，部署後傳輸速率可達1.5Mbps，運輸式、可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。

（2）ORBCOMM系統

OＲBCOMM星座於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 ～ 975 km，共7個軌道面。星座內部無星間鏈路，用戶鏈路採用VHF頻段。相比於第一代系統，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。

（3）Globalstar系統

Globalstar系統於1999年開始商業運營。系統採用玫瑰星座設計( 高度1400 km) ，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，增加了網際網路接入服務、ADS-B( 廣播式自動相關監視)、AIS等新業務。

2.3.2新興低軌衛星網際網路星座

（1）OneWeb系統

One Web衛星網際網路星座由原O3b創始人格雷格·惠勒( Greg Wyler) 創建的One Web公司提出，計劃部署近三千顆低軌衛星，初期採用Ku頻段，後續向Ka、V頻段擴展。星座初期計劃發射720 顆衛星，軌道高度1200 km，採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網際網路接入服務。One Web單星重量不超過150 kg，單星容量5Gbps以上，可為配置0. 36 m口徑天線的終端提供約50 Mbps的網際網路寬帶接入服務。同時，One Web公司現已獲得美國聯邦通信委員會授權，批准其在美國提供網際網路服務。

2018年12月13日，據悉One Web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One Web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。

（2）Starlink衛星網際網路星座

Starlink衛星網際網路星座由Space X公司提出。Space X計劃建設一個由近1. 2 萬顆衛星組成的衛星群，由分布在1150 km高度的4425顆低軌星座和分布在340 km左右的7518顆甚低軌星座構成。低軌星座選擇了Ku /Ka頻段，有利於更好地實現覆蓋; 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。Space X計劃讓這樣的網絡覆蓋地球任何地點。Space X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 於 衛 星 制 造。因 此，Space X 需要更大融資量，預計需要融資100 ～ 150億美元。Starlink衛星系統將採用雷射星間鏈路，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批星鏈網際網路衛星，入軌衛星總數為895顆。Space X公司計劃在2024年3月之前啟動全面運營。

（3）LeoSat衛星網際網路星座

LeoSat衛星網際網路星座由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公裡的LEO軌道上，採用6個軌道面，每個軌道面上部署18顆衛星。LeoSat採用Ka頻段，為用戶波束提供1.6Gbps的貸款。LeoSat星座將會使用星間鏈路，並採用光通信。

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餘家大型企業及機構用戶提供高速數據接入服務。

2.4國外衛星網際網路星座分析

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網際網路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網際網路應用，衛星網際網路已不僅僅限於中低軌道。圖4從系統規模、系統容量、覆蓋範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網際網路星座各有優越性。低軌衛星網際網路星座在覆蓋範圍、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，雖然低軌衛星網際網路星座系統容量高於高軌寬帶通信衛星，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（例如為區域用戶提供高清球賽直播等服務方面）。因此，衛星網際網路星座的建設需統籌高低軌系統優越性，實現優勢互補。

3 國外衛星網際網路發展趨勢

3.1 由傳統高軌星座向中低軌星座發展

由於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，新興的衛星網際網路星座普遍傾向於採用中低軌道。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，低軌衛星網際網路星座往往系統規模龐大，例如OneWeb預計發射720顆，Starlink衛星網際網路星座預計發射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——系統的複雜化和規模龐大化。

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網際網路星座採取了與地面網絡合作發展的理念，將電信運營商作為客戶，主要著眼於光纖無法覆蓋地區，成為地面通信手段的擴展。新一代GEO系統採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

新興衛星網際網路星座的部署、運營和服務逐漸採用資本合作的方式來完成。例如，OneWeb採用全新的融資模式，首輪融資5億，投資的公司包括軟銀集團、空中巴士、巴帝企業、高通、可口可樂、維京集團等非衛星製造公司，第二輪融資12億美元，由日本軟銀集團領投。Starlink衛星網際網路星座採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，而繼續採用現有智慧型手機訪問網絡。

3.4建造衛星製造工廠，批量製造

分析銥星等系統的破產原因，星座投入成本過高、研製周期過長，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，通過採用新技術，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製造周期是現代星座批量生產衛星的新趨勢。例如OneWeb引用汽車製造的概念，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 國內衛星網際網路現狀

4.1 虹雲工程

2016 年，航天科工集團提出「虹雲工程」，計劃發射 156 顆衛星實現全球組網。中國航天科工方面稱，「虹 雲工程」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，可滿足中國及國際網際網路欠發達地區、規模化用戶單元同時共享寬帶接入網際網路的需 求。同時，「虹雲工程」也可滿足應急通信、傳感器數據採集以及工業物聯網、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，並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 年虹雲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於 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，虹雲工程技術驗證星自在酒泉衛星發射中心成功發射入軌後，先後完成了不同天氣條 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網際網路業務，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「虹雲工程」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。為在全國範 圍內開展應用示範，中國航天科工集團有限公司二院抓總研製投產了應用示範系統，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，並 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導，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。

2018 年 11 月 30 日，全球低軌衛星移動通信與空間網際網路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，註冊資本金 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 間網際網路系統，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、寬帶網際網路接入等增值服務。全球低軌衛 星通信與空間網際網路系統項目首期投資 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，標誌著全球低軌衛星移動通信與空間網際網路系統的建設全 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製生產，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。同時研製了地面系統與終端，衛星入軌後可陸續開 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，為後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 年建成並投入運營，系統由 60 顆核心骨幹衛星組成，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網際網路接入。

4.3天地一體化信息網絡（天象星座）

2015 年年底，中國電科關於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，採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製，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於 SDN(軟體定義網絡)的天基路由器，在國內首次實現了基於低軌星間鏈路的組網傳輸，並在國內首次構建了基 於軟體重構功能的開放式驗證平臺。

兩顆天象小衛星，是我國首個基於 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Galaxy衛星星座）

銀河航天成立於 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網際網路基因，通 過敏捷開發、快速迭代模式，規模化研製低成本、高性能的 5G 衛星，致力於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網際網路、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，融入網際網路思維和模式，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%。

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」搭載長徵四號乙運載火箭（CZ-4B），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，採用 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。衛星入軌後，將在軌開展相關技術和業務驗證。

5 衛星網際網路的挑戰

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，這些衛星的覆蓋範圍往往限制在特定的區域內。衛星網際網路的發展帶來的巨型星座使衛星數量急劇增加，衛星處於移動狀態，並且是面向全球範圍的寬帶通信。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、衛星幹擾問題、空間網絡安全和軌道碎片問題。

5.1 頻率資源管理

衛星網際網路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。衛星網際網路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，就相當於激活了整個 NGSO 網絡資料，並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，將對後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網際網路來搶佔衛星頻率資源。

圖5 衛星網際網路星座的頻率使用情況

為了防止過度搶佔頻率資源，國際電信聯盟（ITU）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「裡程碑」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「裡程碑」起始日期，否則以衛星網絡7年壽命期限作為「裡程碑」起始日期，之後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％，並在7年內完成100%部署（可減少1顆衛星），否則需對其申報的網絡資料進行相應規模的縮減。適用「裡程碑」的頻段主要包括Ku、Ka和Q/V頻段，限於衛星固定業務、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：對於在該日期前申報的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後果。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、後續衛星製造和發射計劃等，國際電信聯盟無線電通信局將相關信息整理後提交無線電規則委員會（RRB）審查，審查結論合格且經確認後，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，即誰先申報並獲得批准了衛星網絡資料，誰就獲得優先權，在衛星頻率協調中佔主要地位；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，採取的手段是頻率使用許可和業務運營許可。

衛星網際網路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，對於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。複雜而耗時的頻率管理正成為衛星網際網路系統發展和落地運營的關鍵因素，並且最好在衛星系統完成部署之前儘早解決。

5.2 衛星幹擾問題

近幾年提出的 NGSO 衛星星座包含數量龐大的衛星並覆蓋全球，在頻率使用上採用了與傳統地球同步軌道（GSO）衛星相重疊的 Ku 和 Ka 頻段。衛星網際網路的發展很可能導致衛星頻率幹擾問題。可以預見，隨著大規模衛星星座的部署，衛星之間幹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 衛星幹擾的風險將會增加。射頻幹擾的產生主要是 NGSO 衛星和 GSO 衛星之間的幹擾，然後是NGSO 星座系統之間的幹擾，同時還可能存在 NGSO 與地面移動通信之間的幹擾。圖 6 表示了幹擾發生的幾種情況。

圖6 NGSO衛星系統產生幹擾

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幹擾。為了避免對GSO 衛星系統造成有害幹擾，NGSO 衛星系統必須採取措施以符合 ITU 制定的等效功率通量密度（EPFD）的限制，如降低發射功率、調整天線指向角度等。One Web公司提出 Progressive Pitch 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 衛星的幹擾。但多家衛星公司對其幹擾避讓效果表示質疑。

採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網際網路星座造成的幹擾，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。由於 NGSO 衛星處於移動狀態，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 系統之間的幹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（無論是意外發生還是故意發生的幹擾），並且將來從地面採用衛星幹擾源定位技術來解決NGSO 衛星幹擾會變得幾乎不可能。因此，衛星網際網路系統中幹擾處理的複雜性顯著增加。

衛星幹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，是衛星網際網路發展必須考慮的問題。對衛星監管來說，面臨的挑戰是如何採用衛星信號監測和幹擾定位技術，對幹擾信號進行識別、定位並判定幹擾產生的責任方。

5.3 空間網絡安全

衛星網際網路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。衛星網際網路的發展使空間領域成為一個更加複雜的網絡通信環境。

目前規劃的大部分 NGSO 衛星星座系統都採用了星間鏈路技術，包括 Space X、Leo Sat、Boeing、Telesat、Theia Holdings 等公司。星間鏈路是通過雷射或微波鏈路建立一個空間骨幹網，地面衛星通信終端可與星座中在可視範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為採用星間鏈路的 NGSO 衛星系統。

圖7 採用星間鏈路的衛星系統

採用星間鏈路的 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，突破了地面網際網路信息安全監管。One Web 公司在 2018 年表示其 NGSO 衛星星座將不會採用星間鏈路，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 衛星網際網路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，衛星網際網路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

衛星網際網路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，並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 衛星網際網路產業現狀

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製造業一直是衛星產業的主要組成部分，2019年二者佔比衛星產業規模份額達90.70%。

圖9 2019年全球衛星產業細分結構圖

衛星網際網路產業鏈主要包含了衛星製造、衛星發射、地面設備、衛星運營及服務四大環節。其中衛星製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製造以及發射服務。

地面設備主要包括固定地面站、移動式地面站（靜中通、動中通等）以及用戶終端。固定地面站包括天線系統、發射系統、接收系統、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、數據機和其它設備構成；用戶終端包含設備上遊關鍵零部件及下遊終端設備。用戶終端的上遊關鍵零部件主要有：基帶晶片、射頻晶片、功率放大器和數據機等；用戶端下遊終端設備主要有：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體。

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。

當前衛星網際網路主要集中在空間段及地面段的基礎設施建設，上遊衛星製造、衛星發射及地面設備中的地面站建設成為關注的焦點。衛星製造方面，隨之衛星向著高通量方向發展，目前正積極開拓Q、V頻段，而太赫茲頻段正處於規劃階段；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於在高帶寬、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，基於SPARC架構的SOC晶片已經廣泛應用於宇航級晶片產品；而各類高精度星敏感器產品也是衛星製造的關鍵環節，備受關注。與此同時，隨著衛星製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、比衝高價格低的氪電推進系統、可重複使用的液體火箭未來發展前景廣闊。以雷射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 衛星網際網路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網際網路計劃，並發射了試驗星。2020年4月，衛星網際網路首次納入「新基建」範圍，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。衛星網際網路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，而低軌衛星所主要採用的Ku及Ka通信頻段資源也逐漸趨於飽和狀態。目前，全球正處於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佔的重點資源。