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卫星互联网发展研究及建议

作者：刘暾

来源：《中国计算机报》2020年第27期

卫星互联网产业发展概述

作为信息通信产业的重要组成部分，卫星互联网的发展最早可以追溯到20世纪80年代。

在早期发展阶段，卫星互联网主要以提供语音、低速数据和物联网等服务为主，扮演对地

面通信网络补充和延伸的角色。此后，受应用拓宽、技术进步、成本降低等因素的驱动，加之

商业卫星企业和火箭发射企业不断涌入，目前，卫星互联网进入了与地面通信系统互补合作、

融合发展的宽带互联网时期。

卫星互联网正在朝着低轨化、小体量化的方向发展。低轨卫星具有传输时延小、链路损耗

低、发射灵活、应用场景丰富等特点，而且可以通过增加卫星数量大幅提升系统容量，更为适

合卫星互联网业务的发展，而采用小型化、轻量化的卫星则可以进一步降低制造和发射成本。

卫星互联网产业发展现状

各国1.加快部署低轨星座计划

卫星互联网低轨化发展趋势明朗，但在星座组网数量方面，高轨卫星单星覆盖率大，最大

可覆盖42%的地球面积。通常来说，3～4颗即可完成除极地地区之外的全球覆盖。而低轨卫

星单星覆盖范围小，加之为了达到更高的系统吞吐量，因此需要更多的卫星密集组网，以完成

全球覆盖和提升系统容量，这对卫星轨道和频谱资源提出了新的要求。

卫星轨道和频谱资源是一种有限的使用资源。目前，国际规则中的轨道资源主要以“先占

先得”的方式进行分配，后申报方不能对先申报国家的卫星产生不利干扰，申报者还必须在登

记之后的七年内发射卫星，启用所申报的资源，否则预定的资源会失效。所以在低轨星座领

域，轨道资源的竞争较为激烈。

频谱资源方面，较宽的信道频率带宽有助于提升通信容量。当前，低轨卫星主要采用的

Ku及Ka通信频段资源逐渐趋于饱和状态，全球正在积极开拓Q、V频段，而频段更高的太赫

兹频段也正处于规划阶段。

目前，全球已有多个国家和地区制定产业政策以扶持先进卫星通信建设，争取先发优势，

抢占资源高地。截至2020年第一季度，全球低轨通信卫星在轨数量为710颗。以SpaceX、亚

马逊为代表的通信卫星企业制定了以发展高通量低轨卫星通信作为商业化核心方向的战略布

局，纷纷提出低轨卫星“星座计划”，其中，SpaceX公司是全球迄今为止拥有卫星数量最多的

商业卫星运营商，星链第九批58颗卫星已于2020年6月13日成功入轨，目前在轨卫星数目

为540颗。

自2017年以来，我国也相继启动多个卫星星座计划，在宽带卫星互联网、窄带卫星物联

网等领域开始积极布局，预计到2029年，我国低轨卫星入轨数量可达到1900颗，低轨卫星数

目将位列全球第二。

构建我2.国空间基础设施体系

我国空间基础设施发展已基本建成完整配套的航天工业体系，初步建成了以卫星遥感、卫

星通信广播、卫星导航定位为代表的空间基础设施体系系统工程。

卫星遥感领域，1975年，我国首次发射可返回式遥感卫星，开启遥感卫星纪元。目前，

我国陆地观测、海洋观测、大气观测三个系列的卫星遥感空间系统正在加快建设。持续推进建

设的遥感卫星星座工程将增强我国在资源、海洋、气象、环境减灾等遥感领域的业务化服务能

力。

卫星导航定位领域，北斗三号卫星系统最后一颗组网卫星已经成功发射，至此，北斗三号

全球卫星导航系统星座部署全面完成。我国北斗系统采用三种轨道卫星组成混合导航星座，能

够为全球用户提供全天候、全天时高精度的定位、导航，精确授时，辅助安全驾驶，灾难搜救

以及短报文通信等服务。随着组网完成，北斗产业将进一步加速发展。

卫星通信广播领域，我国已经基本形成完整的通信卫星产业链，固定通信广播等卫星通信

基本保障体系初步形成。随着中星十六号高通量卫星投入业务运行，我国开始进入宽带卫星通

信时代。但是，在通信卫星总体数量尤其是在低轨卫星数量方面，我国依然存在较大增长空

间。

卫星互联网未来应用前景

卫星互联网的出现不会与5G等地面网络构成竞争关系。

在时延方面，目前的卫星互联网能达到几十毫秒级别的延时，可以与4G网络媲美，但是

与5G网络10毫秒以内的延时相比，差距仍然巨大，无法满足自动驾驶、远程医疗等低延时场

景应用。

在带宽方面，虽然目前单颗卫星带宽已能达到20Gbps，但与组网卫星数目相比，地面基

站数量更加庞大，系统容量也更大，可满足大规模终端产品的高速网络连接，卫星互联网在海

量终端接入方面受到限制