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繁星似锦:卫星互联网新基建正提速(附图)

导语:中国卫星互联网建设本质是一场“空间维度的新基建”。

  今年以来,我国卫星互联网组网进程显著提速。

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  8月17日,长征六号改运载火箭于太原卫星发射中心点火升空,成功将中国星网低轨09组卫星送入预定轨道,标志着我国低轨卫星互联网建设在不到一个月内完成第五次组网发射,同日,垣信卫星的运载火箭发射服务采购项目也已确定合作方,为“千帆星座”卫星常态化发射提供保障,进一步推动商业航天发展。

  那么,在这一系列密集发射行动的背后,国内卫星互联网市场格局究竟呈现怎样的态势?

  国家队主导、多元力量协同

  卫星互联网作为一种基于卫星通信的新型网络能够有效地弥补地面网络在覆盖范围上的局限性。2020年,中国首次将卫星互联网作为重要的信息基础设施纳入国家“新基建”政策的重点支持方向,进一步凸显了其在国家战略中的重要地位。

  具体来看,卫星互联网具有以下四个主要特点。

  一是广域覆盖,通过LEO、MEO、GEO卫星星座,实现全球无缝通信,不受地理环境制约,能够为地面网络不能服务到的区域(如偏远陆地、海洋和空中)提供可靠的通信服务。

  二是高吞吐通信,高通量通信卫星、技术日趋成熟,Ka/Ku/V波段通信可实现Gbps级别的数据速率,提升用户体验。

  三是低延时,LEO卫星的信号往返时延约20~50ms,相较于GEO卫星大幅降低,能够支持远程医疗、高清视频会议等实时业务。

  四是部署灵活,在应对地面基础设施受损时,卫星互联网相较于铺设光缆等传统通信方式能够迅速恢复,部署相对快速,确保通信的连续性和可靠性,适用于应急通信、灾害恢复等场景。

  2024年,全球在轨航天器总数突破万颗,达到11605颗,标志着卫星部署的一个新高峰。其中,美国以8813颗在轨航天器占据全球总数的75.9%,继续稳居世界首位。中国在轨航天器数量达到1094颗,占全球总数的9.4%,跃升至第二位。

  在密集发射的背后,中国卫星互联网市场正呈现出“国家队主导、多元力量协同”的立体化格局。

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  以中国星网、航天科技集团、航天科工集团为代表的国家级战略力量,凭借GW星座、鸿雁星座、虹云工程等核心项目,占据着频率轨道资源申报、全球组网规划的主导地位,三者合计已向国际电联申报超2.7万颗卫星轨道资源,其中中国星网通过28天内五次密集发射,将低轨卫星部署节奏推向“月级批量”新阶段,其Ka/Ku频段混合组网技术与单星超100 Gbps的容量,直指6G空天一体网络的战略目标。

  地方政府主导的力量则形成了差异化补充,以上海国资委控股的垣信卫星为例,其“千帆星座”以1.5万颗卫星的三期规划锚定亚太区域覆盖,通过星地一体化架构在智慧农业、跨境通信等场景率先落地示范应用,成为连接国家战略与区域经济的重要纽带。

  而民营企业的崛起正在重塑行业生态。银河航天的平板可堆叠卫星设计将批产周期缩短80%,时空道宇融合汽车制造技术实现卫星28天快速下线,两者共同将卫星制造成本压缩至传统模式的1/3;天兵科技、中科宇航等火箭企业则聚焦可重复使用技术,天龙三号、力箭一号等型号的研发突破,正推动发射成本向千万美元级逼近,为星座规模化部署扫清关键障碍。

  这种多层级格局既保障了国家战略资源的集中投入,又通过民营力量的技术创新激活了市场活力,国家队掌控核心资源与顶层设计,地方力量深耕区域应用,民企则在制造范式与成本控制上实现突破,三者形成的“资源卡位-场景落地-技术降本”闭环,加速中国卫星互联网从基础设施建设向垂直行业赋能的转型。

  构建动态三维通信网

  卫星互联网是通过大规模卫星星座构建的全球覆盖网络,其本质是将地面互联网的“蜂窝基站”搬至近地轨道。不同于传统高轨通信卫星,现代卫星互联网主要依托低地球轨道卫星群。

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  而低轨组网的核心挑战,在于构建一个“动态三维通信网”,在当下的卫星互联网发展走深的当下,组网技术的创新与发展是推动行业进步的核心驱动力,不同技术路线正各自勾勒出独特的发展脉络,共同构建起这一新兴领域的技术基石。

  据相关专家介绍,在组网技术层面,产业链在卫星互联网正通过多维技术突破构建核心竞争力。

  其中,在星间与星地组网上,中国电科网络通信研究院的“低轨卫星星间星地互联网关键技术及应用”项目实现重大突破,攻克星座高速运动状态下星间和星地组网路由及可靠传输等技术瓶颈。通过星间链路,让卫星能够相互“通信”,减少对地面站的依赖。低轨卫星高速移动,带来了多普勒效应等难题,团队通过对低轨卫星主动引导信号进行测量,生成矫正载波和补偿载波,大幅提升系统抗多普勒效应的能力。

  在混合组网上,以星链V3为代表的卫星IP与地面代理混合组网方案,融合了卫星通信覆盖范围广和地面代理网络响应速度快的优势。在偏远地区、海洋等地面网络难以企及之处,依靠卫星IP确保用户能够接入网络;而地面代理则在信号传输的“最后一公里”发挥作用,优化网络延迟,提升数据传输稳定性。这种混合模式为用户带来了高效、可靠的网络连接体验,成为卫星互联网组网技术发展的重要方向之一。

  在泛同步轨道星座组网上,清华大学团队设计的智慧天网宽带通信系统,基于泛同步轨道星座设计方法构建。以8颗部署于中轨泛同步轨道的宽带通信网络卫星为一组实现全球覆盖,并可按需扩展为16星、32星乃至更多卫星的多重覆盖网络。该系统通过发展基于星载相控阵技术的跳波束通信体制,构建卫星动态按需覆盖通信新模式,有效解决卫星通信长期面临的覆盖广度与覆盖强度之间的矛盾。

  值得关注的是,随着3GPP、5GNTN和6G天地一体技术的演进,卫星与地面蜂窝网络深度融合成为趋势。星地协同组网致力于实现网络资源的高效智能调度、融合共享,提升网络使用效率。通过引入星地智能动态协作网元以及面向波位/波位组的NTN卫星基站功能扩展设计,实现波位级、业务级和规划级的多级别多颗粒度网络协同。

  迈向全域连接愿景

  中国卫星互联网的跨越式发展,始终伴随着技术突围与全球竞争的双重博弈。当低轨星座进入“万星组网”时代,从卫星构型到全球管控的全链条挑战愈发凸显,而突破这些瓶颈的过程,正是中国航天从“跟跑”向“并跑”乃至“领跑”跨越的关键。

  首先是卫星的构型设计。互联网卫星数量众多,有几千颗甚至上万颗,这就要求尽量在一个火箭上发射更多的卫星,最大化利用火箭空间。

  其次是能源供应及利用效率。卫星的能源供应主要依靠太阳翼,需要具备柔性以方便折叠和压扁。同时,卫星在轨道上的操作需要高效的电推进器,推进剂的成本也是一个重要因素。我国在柔性太阳翼和电推进器技术上取得了进展,但在推进剂成本控制上仍有差距。

  再者是卫星组网技术。卫星组网主要依靠激光通信,卫星在轨道上的运动使得激光链路的建立和维持非常困难。我国近两年一直在进行相关验证,预计到明年基本能够解决这一问题,但在技术成熟度和可靠性上仍有提升空间。

  此外,基站的设置与部署也是一个难点。地面基站的天线相对较小,但天基基站需要更大的天线以应对更远的通信距离。天线越大,通信能力越强,但设计和部署难度也越大。我国已经发射了天线面积为4平方米的卫星,但与AST公司64平方米甚至200平方米的目标相比,仍有较大差距。 

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  在卫星技术方面,亟需实现技术自主创新,探索自己的技术路径,实现快速并行甚至超越;实现卫星的低成本、批量化工业生产,满足数万颗星座的部署需求。加强基础研究,鼓励创新设计;建立完整的卫星产业链,提高生产效率。

  当然,卫星互联网的商业模式也尤为关键。如中国电信推出的“卫星流量包”已降至0.5元/GB,推动市场从B端向C端加速渗透,随着卫星互联网服务的不断下探与渗透,意味着产业将进入“自我造血”的良性循环。

  由此看来,中国卫星互联网建设本质是一场“空间维度的新基建”。当长征系列运载火箭的第590次任务将卫星群送入轨道,它们编织的不仅是通信的“天网”,更是数字经济的第二增长曲线。在海洋、高原、沙漠,每一寸未被5G点亮的土地上,卫星互联网正在书写“全域连接”的中国答案。

【责任编辑: 苗梦佳 】

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