卫星互联网 梦想照进现实
【慧聪通信网】步入2024年，我国卫星互联网领域捷报频传：2月，“中国移动01星”和“星核”验证星成功发射入轨；5月，上海蓝箭鸿擎科技向ITU提交了包含1万颗卫星的“鸿鹄三号”卫星星座申请备案；6月，银河航天在泰国建成基于低轨宽带卫星互联网星座“小蜘蛛网”的地面试验站；8月，上海垣信“千帆星座”首批组网卫星以“一箭18星”的方式发射入轨；9月，时空道宇“一箭10星”将吉利星座03组卫星发射入轨……在商业航天公司与地面运营商的共同努力下，我国卫星互联网领域呈现出一派欣欣向荣的美好景象。
然而，倘若把目光投向全球，便会发现形势并不乐观。领先者如SpaceX已经发射了7062颗星链星座卫星，在100多个国家和地区提供高速互联网连接服务，用户规模超过400万人；排名第二的英国OneWeb也已发射700多颗卫星。数字方面的差距，映射出技术、应用、模式等方面的不足，也愈发凸显空域资源竞争的战略紧迫性。
当逐梦九天、遨游苍穹的梦想照进现实，业界如何奋起直追？当“手机直连卫星”引爆卫星互联网市场，我国能否弯道提速并超车？
现实：整体处于追赶阶段
伴随着航天技术的发展、商业卫星的不断升空，世界主要国家纷纷入局，卫星互联网“竞赛”全面开启。从铱星计划到O3b星座、星链星座，再到GW星座和千帆星座，卫星互联网经过几波建设热潮，已经成为全球瞩目的热点领域。
统计数据显示，截至2023年12月，全球在轨运行卫星共计9691颗，比2013年增长了8倍之多；2024年1—9月新增800多颗，总量达到10505颗，并且这一数字几乎每天都在更新，彰显了卫星互联网加速发展的态势。
具体到我国，1972年北京一、二号卫星地面站获批建设，标志着我国卫星通信业务的开始。经过50多年的发展，我国涌现出了中国卫通、亚太星通、中兵北斗、中国星网、银河航天、上海垣信、时空道宇等商业航天公司，同时地面运营商也积极布局，探索星地融合及空天地一体化的无限可能。
然而无法回避的事实是，无论高轨卫星还是低轨卫星，我国与欧美相比均处于追赶阶段。“从技术角度看，我国高轨卫星与欧美相比有10年的差距，而低轨卫星则刚刚起步。”在近日举行的“2024卫星互联网技术与产业发展论坛”上，与会专家一致认为。
在高轨方面，虽然我国发射了天通一号、中星、亚太等系列卫星，但是卫星制造成本较高，总体建设进度滞后；在低轨方面，我国在卫星运载能力、在轨处理能力等方面存在短板，限制了卫星的发射以及对卫星互联网的整体布局。
事实上，目前全球卫星互联网领域呈现出一家独大的市场格局。规模最大的SpaceX，不仅以72%的全球低轨卫星总量占比和60%的全球卫星发射总量占比遥遥领先，并且已经迈过盈亏平衡点，实现了商业闭环，成为资本市场的“宠儿”。在卫星互联网发展道路上，SpaceX已经一骑绝尘。
拐点：手机直连引爆市场
面对客观存在的差距，我国需要奋起直追，这不仅是为了缩小在技术、市场等方面的差距，更是因为卫星互联网市场特殊的管理机制。
众所周知，发射卫星离不开申请空间频率和轨道资源。目前，全球绝大多数国家对于频率和轨道资源采用协调法，即通过国际申报、国际协调、国际登记来获取卫星频率和轨道资源，遵循的原则是“先申先得、先占先得”甚至“先占永得”。
由于卫星频率和轨道等太空资源属于全球性不可再生的稀缺资源，因此主要发达国家均采取“占频保轨”的策略，大规模部署低轨卫星互联网星座系统，以争夺卫星频率和轨道资源，构建新一代网络控制权。值得注意的是，全球低轨最大容量为6万颗星，而目前全球申报数量已超过10万颗。虽然ITU规定了频轨资源的核减细则，如申请者未在规定时间内按照规定数量发射卫星，则其已经获取的资源将被核减，但是需求和容量之间的差距依旧显现出了频轨资源的紧张稀缺，因此我国加快布局卫星互联网已迫在眉睫、刻不容缓。
虽然SpaceX呈现绝对领先之势，但是市场格局并非坚如磐石。因为产业的发展并非始终匀速前行，某些特定的技术或应用可能改变其原有轨迹，进而带来跃变式增长，而这往往也成为后来者弯道超车的好时机。在卫星通信领域，这一特别的机遇则是“手机直连卫星”。
以我国为例，过去因为价格昂贵、终端较少、使用场景有限，卫星通信如同阳春白雪一般，用户非常小众。2024年华为Mate60系列宣布支持天通卫星通话，随后中国电信开通“手机直连卫星”业务并推出流量套餐，引爆了卫星通信市场。当价格不再高高在上且使用更加便利时，“手机直连卫星”激发了用户需求，下沉到大众市场，正可谓“昔日王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”。得用户者得天下，当用户规模上量起势，卫星通信有望形成良性健康的商业循环。此外，Mate60等掀起的用户讨论热潮，成功地为“手机直连卫星”带来了一波流量，从而吸引了更多产业力量进入。
事实上，就连遥遥领先的SpaceX对于“手机直连卫星”也不敢轻视。2024年5月15日，AT&T与ASTSpaceMobile宣布将为AT&T智能手机提供基于卫星的宽带网络连接；8月28日，Verizon宣布将联合skylo推动终端直连卫星的短信息商业服务。
SpaceX紧随其后，于9月12日为ASTSpaceMobile发射了5颗能够直接与普通手机通信的商业卫星。“手机直连卫星”已经成为巨头们竞争的主战场。“手机直连卫星乾坤未定，市场格局改变犹未可知。”一位专家表示。对于我国来说，面对这样一个能够触达广大用户、有望弯道提速的机会，必须牢牢把握、加快布局。
解题：跨过技术、需求两道槛
近两年，我国卫星产业链集体发力，好消息接连不断。除了前述进展之外，银河航天与中国联通合作完成了国内运营商首个NRNTN低轨在轨试验，打通了在轨端到端数据业务，实现了VoNR卫星通话；中国电信完成了5GNTN实验室测试认证，在基于天通一号高轨卫星系统的IoTNTN真实网络环境下完成了试验；中国移动基于5G星地融合网关原型，完成了业界首个真实低轨卫星与地面商用版本5G网络互通测试。
除此之外，中国星网、中国兵器工业集团、中国移动合资成立中国时空信息集团有限公司，中国移动研究院设立星地融合技术研究所，中国电信成立第二家卫星公司“天通卫星科技有限公司”，彰显出地面运营商布局卫星领域的坚定决心。
产业链伙伴也基于各自优势从不同角度发力。例如，思朗科技推出面向移动通信小基站和卫星互联网的UCP系列新一代产品宽带无线SoC芯片——“信芯”；星思在2023年8月实现了低轨宽带卫星基带芯片的突破，率先实现卫星高清视频电话，同时配合三大运营商进行NRNTN技术验证；网翎推出了民用卫星上网终端设备——OneLinQ网翎卫星上网机，质量只有4.5千克，价格不到3万元。
尽管卫星领域好消息连连，然而产业发展并非势如破竹，一些问题横亘在前，阻挡了产业前进的脚步。“卫星商业运营继续发展必须迈过两道槛，一是技术，二是需求。”与会专家表示。在技术方面，我国与国外相比存在一定的差距，而在某种程度上，技术优劣代表了成本优劣，如果成本居高不下，何谈规模上量和商业运营？在需求方面，如果缺乏真正的市场需求带动，何谈商业运营和实现盈利？
在技术方面，卫星制造、发射、运营、回收等全流程的技术能力都有待提升。中国卫通的专家强调，要夯实产业基础，就需要立足产业链、供应链安全稳定，突破在芯片研发、终端研制、标准制定等方面的难题，提升关键核心技术自主掌控能力。中国联通的专家提出了一些需要提升的具体方向，如卫星的星历精准度、卫星天线接收增益、多普勒频偏处理能力、移动性管理能力、终端的发射能力和敏感度等。此外，博鼎实华无线网络部主任金舰认为，目前卫星通信存在一些私有协议，影响到整个系统的互联互通和全球覆盖，并且给监管带来挑战，因此建立统一的测试标准、进行联调联试十分有必要。
在需求方面，重点是拓展应用场景、培育市场需求。与会专家认为，低空经济、机上Wi-Fi、机舱调度、车联网等都是前景广阔的应用场景。而借鉴5G发展经验，与会专家指出，某些垂直行业虽然需求非常强烈，但是其对价格也极为敏感，因此整个行业还需要切实打磨技术，降低成本，并为不同行业、不同场景的用户适配不同的技术方案，从而打开市场，形成规模效应。在此方面，前述网翎卫星上网机特别值得一提——质量4.5千克，价格不到3万元，既降低了使用门槛，又方便携带使用，改善了用户体验。
未来：星地融合势不可挡
在这一轮发展热潮中，地面运营商积极布局，不仅为自己开辟了新的赛道，也为卫星互联网带来了新的动力，成为卫星产业链上的重要一环。在这背后，是星地融合势不可挡的发展逻辑，以及由此催生的对地面运营商的需求。
所谓星地融合，即卫星通信系统与地面通信系统相互融合补充，构成完整的端到端通信系统。中国联通研究院高级工程师叶阳认为，星地融合的发展路径可分为三大阶段：简单业务融合阶段、通信体制融合阶段、系统全面融合阶段。从现有应用场景看，星地融合仍处于简单业务融合阶段，正在向通信体制融合阶段拓展。
即便是在简单业务融合的阶段，卫星和地面的互补效应也已经充分体现。从卫星补充地面来看，现有的蜂窝通信从技术原理角度来看并不适合大规模覆盖，全球也存在很多地面网络覆盖的盲区，而卫星可以实现全球无缝覆盖，弥补地面网络的不足。从地面补充卫星来看，中国卫通专家表示，虽然我国高轨技术与全球相比有10年的技术差距，但是有发达的地面网络做补充，能够满足全域范围内连接的需要。展望未来，随着星地融合的推进，地面通信系统有望发挥更重要的作用。“我国在通信领域有着非常坚实的产业基础，与商业航天相结合，拥有进一步发展的空间。”银河航天解决方案总监杨波表示，“卫星互联网即将迎来摩尔定律的再次生效，业界需要将国内先进的信息通信技术升级应用到卫星领域。”
特别是在5G方面，我国在5G网络建设、用户规模上全球领先，优势明显，为此可以“以地强天”，充分发挥地面网络的建设优势，为卫星组网提供更优的技术路径。
标准的融合则早已先行。3GPP在R15阶段开始进行NTN（非地面网络）的技术研究，R17定义了基础版本，R18进行查漏补缺，未来的R19将优化增强，提升终端能力，纳入星上处理模式等。
运营商也动作频频。以中国移动为例，其用“星地融合”为研究所命名，由此可见对星地融合的重视程度。此外，中国移动提出“三步走”技术路线，将星地融合网络演进划分为天地互联、天地协同、天地一体三个阶段，致力于打造星地深度融合的天地一体网（SECN）创新技术体系，全面推进天地一体化网络构建。
展望未来，伴随着星地融合的深入，我国在地面通信领域的强大优势将进一步显现，从“以地补天”到“以地强天”的跃升将成可能。而当下群雄逐鹿，处于比拼速度和耐力之际，谁占领了市场，谁就获得了资源，成为实质性的标准制定者，最终成为市场赢家。
*本文刊载于《通信世界》
总第953期 2024年10月10日 第19期
