盘点 | 卫星通信：2023年加速发展，2024年值得期待
作者：中国信通院标准所副总工程师 李侠宇
【慧聪通信网】2023年，卫星通信产业迅猛发展，低轨卫星大规模组网，高轨卫星稳步迭代，卫星通信与地面通信相向而行、不断融合发展的态势愈发明显，“手机直连卫星”从技术研发逐步走向规模应用，泛在连接和天地一体成为2024年及未来值得期待的发展方向。
国际低轨卫星加速发展
2023年全球产业界加速发展以低轨卫星为主、兼顾高轨卫星的卫星系统，在技术研发、测试验证、标准研制、政策制定等方面取得了显著进展。
“星链”引领低轨卫星发展。2023年11月28日，美国太空探索技术公司（SpaceX）发射了第124批“星链”卫星，“星链”卫星发射总数达到了5513颗。这是2023年的第57次星链发射任务，发射了23颗V2 Mini版“星链”卫星。星链V2 Mini版的通信能力是V1.5版的4倍，单星重量达到了800千克左右，尺寸也更大，宽度超过4.1米。据悉，“星链”互联网服务在60余个国家可以使用，用户数超过200万，并且实现商业盈利，为全球低轨卫星规模商用注入了强劲动力。
高轨卫星稳步发展。2023年4月，美国卫讯公司（ViaSat）依托“猎鹰9号”重型运载火箭发射了“卫讯3号”（ViaSat-3）高通量卫星。“卫讯3号”高通量卫星采用波音卫星系统公司的“702MP+”卫星平台，搭载卫讯公司自主研制的有效载荷。在能源系统方面，卫星配备两个太阳翼，翼展约44米，是有史以来发射到太空最大的太阳翼之一；每个太阳翼包含8块太阳能电池板，总发电功率大于25千瓦，“卫讯3号”是已制造的功率最大的卫星之一。卫星使用Ka波段，能提供超过1Tbit/s的总通信容量，是世界有史以来通信容量最高的卫星。
支持5G手机直连卫星的技术完成测试。消息显示，2023年9月8日，AST Spacemobile公司联合沃达丰（Vodafone）、美国电话电报公司（AT&T）和诺基亚（Nokia）共同完成了 5G 连接测试。测试团队在夏威夷州哈纳附近没有地面网络覆盖的地区，使用未经修改的三星 Galaxy S22 智能手机实现了约 14Mbit/s 的下载速率，除了支持基本的语音和文本外，还能在日常智能手机上浏览互联网网页、下载文件、使用消息应用程序、流式传输视频等。
2023年7月25日，美国通信卫星制造及运营商Lynk Global发布了其基于卫星与存量普通手机进行双向语音通信的测试视频。该视频展示了通过Lynk在轨卫星连接普通移动电话进行多次语音通话的场景，同时也向全世界展现了基于存量普通手机直连卫星技术实现双向卫星语音通话的相关成果。
政策利好卫星互联网发展。2023年11月13日，美国《国家频谱战略》发布。该文件旨在通过制定4个战略方向和12项具体战略目标，实现频谱政策的现代化和频谱资源的高效利用，不断提升通信服务质量。其重要内容是建立和实现关于频谱政策合作的国家框架，采用动态频谱共享等方式破解频谱资源获取困难的问题。
我国卫星通信事业扎实推进
2023年，我国卫星通信事业扎实推进，取得了显著成果。
一是北斗短报文。2023年3月，华为推出全球首款支持双向北斗卫星消息的大众智能手机、大众智能手表，引领“北斗短报文+消费级穿戴式设备”的发展潮流，同时验证了北斗短报文在消费级行业具有更多的可能性。此外，其他移动智能终端市场（如三防手机、无人机、对讲机、测绘终端、智能汽车等）也陆续跟进。在激烈的终端市场竞争下，北斗短报文有着成为高端移动智能终端产品“标配”功能的趋势。各行业头部企业“入局”北斗短报文消费级市场，将北斗短报文技术与消费级产品融合，成功地让北斗短报文消费级产品进入大众视野，积极地推动北斗短报文行业向消费级市场的方向前行。
二是“手机直连卫星”。2023年9月，华为发售的Mate60 Pro手机基于天通系统实现卫星通话功能，这成为我国在“手机直连卫星”方面取得的实践突破。在5G NTN方面，紫光展锐、联发科已完成NTN芯片研发，OPPO、vivo已完成NTN手机样机研制，中国移动使用海事卫星完成基于IoT NTN的“手机直连卫星”实验室验证，中国电信使用天通卫星转发器完成5G NTN“手机直连卫星”外场验证，中国联通完成NRNTN低轨卫星语音和可视电话实验室验证。
三是高通量卫星。2023年2月，我国成功发射高轨高通量卫星——“中星26号”。“中星26号”是我国首颗超百Gbit/s容量的高通量卫星，是国内卫星互联网技术发展的一个重要里程碑。该卫星采用了我国自主研发的“东方红四号”增强型卫星公用平台，配备了50路转发器、1000多台单机、2000多个波导子组件，拥有94个用户波束和11个信关波束。卫星工作在地球同步轨道，使用Ka频段，单星容量超过100Gbit/s，能同时满足百万个用户终端使用，提供上行最大可达200Mbit/s、下行最大可达450Mbit/s的通信能力。“中星26号”在轨投入运行后，将与“中星16号”“中星19号”组成Ka频段高通量卫星应用系统网络，可广泛应用于机载、船载、陆地移动终端等的互联网服务，以及应急、专网、电信普遍服务、泛在物联等业务，同时为国家建立“一带一路”空间信息走廊提供有力支撑。
四是应急救灾。卫星已在应急通信领域发挥出重要作用，成为应急通信方案中必不可少的组成部分，如利用卫星通信链路涵盖灾区内外的数据承载，实现服务灾区用户的应急基站与远端核心网间的传输中继。手机卫星等手持卫星终端现阶段也在应急通信领域发挥作用。2023年“杜苏芮”台风引发汛情期间，中国电信支撑各省应急管理相关单位做好卫星电话拨测、网络调适、免停机保障等工作。
五是5G NTN工作组。2023年4月，在工业和信息化部的指导下，我国依托IMT-2020（5G）推进组成立了5G NTN工作组，中国信通院担任组长单位。5G NTN工作组将积极开展基于5G NTN的“手机直连卫星”技术研究与测试验证，加速推动我国卫星互联网产业发展，拓展信息网络服务能力。目前5G NTN工作组发展成员单位近100家，涵盖电信运营商、航天企业、设备商、终端商、芯片商、仪表厂商、科研机构和高校等，相关专家代表超200人。
2023年10月以来，在5G NTN工作组的组织下，中国信通院联合中国卫通、中信科移动共同完成了基于“中星26号”高通量卫星的5G NTN透明转发场景端到端在轨试验。本次试验依据5G NTN工作组研究制定的在轨试验测试方案，通过中信科移动NTN终端、NTN接入网与核心网设备，以及“中星26号”高轨高通量卫星形成的测试环境，开展了多项NTN关键技术试验，以及FTP上传下载、HTTP流量、视频图像等业务与性能试验。试验初步验证了高轨通信场景下NTN技术在网络架构、接口协议和性能等方面的技术可行性，实现了NTN技术在高轨卫星上的全链路贯通。
值得期待的2024年卫星通信
实现天地融合成为世界各国抢占下一代信息通信制高点的重要方向。3GPP、ITU、CCSA等标准化组织成立了专门工作组着手研究天地一体融合通信的标准化问题，讨论卫星接入下一代移动网络的场景和技术，重点研究场景和相关系统参数、信道模型等信息。很多企业与研究组织也投入到天地一体融合通信的研究工作中，Sat5G、中国信通院、中国卫通、银河航天等单位初步试验验证了卫星通信与5G融合的可行性和效果。天地一体融合通信必将是未来信息通信领域非常重要的发展方向。
“手机直连卫星”成为拓展信息消费新空间的有力手段。“手机直连卫星”有望在手机“红海”市场中打开新的发展方向。目前，手机销量同比增长缓慢且创新发展空间趋于饱和，必须加快推动手机产业与卫星通信产业的融合发展，满足用户不断升级的消费需求，开启手机行业新的发展方向。随着手机直连卫星的持续深入，卫星制造、卫星发射、新型网络设备和手机等终端制造，以及运营服务和内容生产等各环节，都将进一步发展壮大。
应用场景持续创新成为卫星互联网的重要内容。卫星通信具有广覆盖、不受地理环境影响的特点，随着卫星能力的提升，卫星互联网系统的应用场景将愈加丰富。随着通信需求的增加，个人应用逐步成为卫星通信的应用主体之一。同时，服务内容也从视频广播和话音业务，转向数据、物联网等业务。卫星通信系统通过搭载多功能载荷，可实现卫星数据采集与交换、遥感测量、航海监视、导航增强等多种功能。
