卫星通信发展趋势与展望
近年来，低轨卫星发展迅速，卫星带宽供给呈爆发式增长。全球多个国家开始组建卫星星座，加大投入布局卫星通信赛道。2015年以后，随着马斯克的太空探索公司SpaceX启动“星链”计划，并逐步走向大规模应用，卫星通信发展迈入卫星互联网时代，战略地位进一步凸显。
卫星通信简介
卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站实现的两个或多个地球站之间的通信。卫星通信的特点，一是范围大，只要在卫星发射的电波所覆盖范围内，任何两点之间都可进行通信。二是可靠性高，不易受陆地灾害的影响。三是较为经济灵活，能实现广播服务、多址通信，同一信道可用于不同方向或不同区间联接。
基于卫星通信，逐步发展出了卫星互联网，通过发射一定数量的卫星形成规模组网，向地面和空中终端提供宽带互联网接入等通信服务。卫星互联网是卫星通信网与互联网融合的信息服务系统，可实现全球、全域、全天候互联网服务。
02
各国卫星通信发展概况
2.1 美国领跑全球出台多项顶层战略政策。2023年3月，美国国家科学技术委员会发布《国家近地轨道研究与发展战略》，确定了美国在低轨卫星领域的政策目标和优先事项。2022年3月，美国发布《加强卫星通信网络提供商和客户的网络安全》的咨询文件，提出了强化卫星通信网络安全的具体措施。
商业化应用多点开花。截至2023年8月，“星链”项目已发射超5000颗卫星，在全球60个国家开展互联网接入业务。亚马逊公司的卫星互联网建设项目“柯伯伊（Kuiper）”，计划5年内在近地轨道部署3236颗卫星。美国铱星公司的第二代铱星系统2022年底服务用户近200万，营收7.2亿美元，利润达872万美元。
实施军民两用策略。2022年4月，美国发布《太空司令部商业整合战略》，推动商业航天能力为国防赋能。同年12月，SpaceX发布“星盾”计划，将利用低轨卫星实现地球观测、安全通信和有效载荷托管等能力，为美国防务部提供服务。美军也利用“星链”、“一网”开展通信试验，将商业卫星与军事卫星联网，用于战术和战略通信。
2.2 欧洲紧随其后
坚持独立发展路线。2023年3月，欧盟理事会批准了《2023-2027年欧盟安全连接计划》，旨在建立欧盟自己的卫星星座“IRIS2”，使欧盟在全球范围内获得独立、安全、低成本的卫星通信服务。该计划提出向政府提供可靠的卫星通信服务，同时也向私营部门提供商业服务，促进全球高速宽带发展和通信无缝连接，推动欧洲数字十年目标实现。
加速推进设施建设与商业应用。目前“一网”的一代星座已完成部署，截至2023年5月，有634颗卫星在轨运行，推出航空和海事版卫星通信服务。同时，欧洲卫星公司（SES）运营着全球唯一的中轨通信卫星星座O3b，第二代星座O3b mPOWER正在建设中，已完成4颗卫星的发射工作。
2.3 多国发布计划
加拿大通信卫星运营商Telesat发起低轨卫星项目“光速（Lightspeed）”，投资总额约35亿美元，计划发射198颗卫星。计划于2026年启动发射，预计2027年底启动全球服务。日本总务省与企业、高校合作，加紧开发使用小型卫星的新一代卫星通信网。日本是第一个使用“星链”的亚洲国家。俄罗斯积极部署“球体”多卫星轨道星座项目，包括5个提供电信服务的卫星群和5个提供观测服务的卫星群。韩国2021年提出将在10年内建设100颗微小卫星组成的卫星星座，以抢占6G通信的关键技术高地。
2.4 中国加速布局
纳入国家战略规划。2020年4月，国家发改委首次将卫星互联网作为网络基础设施纳入“新基建”范围。2021年，工信部在《“十四五”信息通信行业发展规划》指出，中国信息通信行业存在短板和弱项，如国际海缆和卫星通信网络等全球化布局尚不完善。根据规划，2025年，中国卫星通信网络将为陆海空天各类用户提供全球信息网络服务。
政策驱动发展提速。2017年以来，中国相继启动多个近轨卫星星座计划，包括行云工程、鸿雁星座、虹云工程和天象星座等。2021年4月，中国唯一一家从事卫星互联网设计建设运营的中央企业成立，即中国卫星网络集团有限公司。中国卫星互联网进入补偿性快速发展阶段。
03卫星通信发展方向与应用前景
3.1 形成智能信息高速公路随着卫星通信技术的快速发展，预计到2030年，宽带卫星通信将与海、陆、空形成高速率高用户密度的全面链接，并延伸至地月空间，支撑全场景的业务链接，实现空间信息的实时响应与处理，形成卫星通信信息高速公路。同时，卫星宽带通信会进一步复杂化，从而推动其智能化。卫星通信通过智能化对业务类型进行识别和推断，结合用户的数据和空间特点将所需情报实时反馈，用以调整资源和优化带宽等，从而使接入即时、跨域切换、降低复杂度并提高网络鲁棒性。
3.2 实现卫星直连手机
2023年3月，美国联邦通信委员会（FCC）提出了一项关于“促进卫星直连手机”的法案框架。低轨卫星运营商只要在指定地区与地面运营商签订租用频谱协议，即可申请使用地面频率为偏远地区提供网络服务。“星链”卫星将使用T-Mobile的中频段频谱与手机连接。T-Mobile用户使用的大多数手机都将与这项新服务兼容。该服务从支持短信收发开始，最终实现在任意区域提供语音和数据服务。华为公司于2023年8月发布全球首款支持卫星通话的智能手机Mate60 Pro，采用天通一号卫星移动通信系统。
3.3 强化极限思维，增强网络抗风险能力
卫星通信系统具有覆盖广和灵活性高等特点，可有效解决地面应急通信车、无人机应急基站、地面抢修维护等传统应急手段的问题，例如受地理气候影响大、部署时间长和覆盖范围有限等。2022年2月，中国印发《“十四五”国家应急体系规划》，对完善卫星应急通信保障能力提出发展目标。2023年4月，新西兰第二大移动网络供应商One NZ宣布将与SpaceX合作，在未来几年内部署超过300个“星链”用户终端，消除网络盲区，提升应急通信能力。
3.4 推动6G“空天地一体化”
2G到5G时代，卫星通信是蜂窝移动网络的补充，而6G时代卫星通信将是必不可少的重要部分。IMT-2030（6G）推进组将“空天地一体化的全球无缝覆盖”列为下一代移动通信技术的总体愿景之一，提出卫星互联网将成为地面通信系统的有效补充和未来6G的重要组成部分。实现6G空天地融合，需要在网络架构、空口传输、组网技术和频率管理等多方面开展技术攻关，有赖于地面运营商与卫星运营商的高度协作。
04
卫星通信发展的主要关注点
4.1 可能引发网络主权争议卫星互联网大规模商用将对现有互联网基础设施带来颠覆性影响，冲击互联网治理规则。如果手机与卫星直连，即可绕开地面信息基础设施，实现网络空间的全球公域化。根据国际电信联盟提出的《无线电规则》，任何覆盖该国的境外卫星均具有在该国境内开展卫星互联网业务的资格，并且其通信链路不受被覆盖国的监管，这可能导致网络主权的空心化。同时，各国在全球部署卫星星座，将加剧全球数据资源主导权的争夺。
4.2 需关注网络安全风险
卫星系统由地面控制并依赖于地面基础设施。扩展的地面基础设施、卫星本身和供应链等方面都有可能存在漏洞，从而受到网络攻击。“星链”宽带理论上可以定向开放、关闭所在区域上空的卫星网络，可以有针对性地构建路由通道，从而随意拦截、篡改、窃取网络数据，对一国信息数据安全形成威胁。
4.3 频谱和轨道资源竞争激烈
太空轨道与通信频谱是有限资源，全球遵循“先登先占、先占永得”的规则。根据中国信通院2021年6月发布的《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》测算，近地轨道卫星总容量约为10万颗，仅SpaceX“星链”申请的4.2万颗就占据了42%。在SpaceX之后，各国相继发布低轨星座计划，空间资源愈发紧缺，优质频率资源的缺失或将限制后发通信星座的带宽。为避免对资源的登记占用，ITU 要求各国在卫星频轨资源登记后7年内必须启用所申报的资源，发射第一颗卫星，否则所申报的资源自动失效。此外在资源登记后的9年内必须发射总数的10%，12年内必须发射总数的50%，14年内必须全部发射完成。若未在规定时间内发射对应数量的卫星，其频谱权利将按实际发射比例缩减。
05相关建议
5.1 加快建设卫星互联网
应依托新型举国体制，开展卫星互联网关键核心技术攻关，预先规划低轨卫星星座，及早布局6G空天地融合无线技术，密切跟踪空间技术发展态势，统筹天基信息资源。在满足安全要求的前提下，积极寻求国际合作，构建共享共赢的卫星通信生态。
5.2 加强对卫星互联网业务的多维度监管
应针对国外星座业务落地进行监管，尤其是对于有星上处理和星间链路的卫星星座，可要求其业务在满足可被监管和审查的基础上开展。同时，应积极提升技术能力，对非常规行为及时预警并采取措施，加强对卫星互联网终端设备供应链及使用的各环节监管，积极寻求参与国际交流合作。
5.3 围绕星地协同创新运营商产品服务
通信运营商需及早部署，应对卫星互联网技术快速发展带来的挑战。完善宽带接入、专线以及互联网数据中心等产品服务，与卫星互联网企业开展战略合作，优化网络结构，提供定制化产品、服务和一站式的互联网托管服务。
06结束语
卫星通信发展在产业升级、应急保障等方面具有重要意义，同时伴随着网络信息安全风险。当前，各国正在加速布局卫星通信赛道，针对国情从政策、技术、安全等多个方面综合制定整体发展战略，将为民众提供更加高效、可靠的通信服务，推动社会发展和进步。参考文献1、 林琳,朱斌,王泽林,等. 5G星地融合标准演进与趋势[J]. 移动通信,2023(7)。2、 刘少芳.卫星通信领域研究现状与热点前沿分析[J].科学观察,2023(4)。3、 祁超.卫星互联网发展现状及政策分析[J].电信快报,2023(8)。4、 岳鹂,曹雅春,扈岩,等.空天地一体化技术在应急通信领域的应用与展望[J].通信世界,2022(11)。5、 陈东,仲小清,邓恒,等.宽带卫星通信网络技术发展态势与发展建议[J].前瞻科技,2022(1)。审稿：信息安全管理与运行中心 | 贵重
本文作者
高级工程师，现工作于中国移动通信集团有限公司信息安全管理与运行中心。在企业基层和总部从事网络运维、数据业务、市场营销、终端产品、网络安全等工作20多年，积累了较为丰富的电信技术和运营经验。发表论文多篇。NE
李云翔 信息安全管理与运行中心
现就职于中国移动通信集团有限公司信息安全管理与运行中心，主要从事网络安全综合研究与政策分析等工作。
ONE
杜雅端 信息安全管理与运行中心
现就职于中国移动通信集团有限公司信息安全管理与运行中心，主要从事网络安全综合研究与政策分析等工作。
郝明诗 设计院
现就职于中国移动通信集团有限公司设计院，主要从事网络安全技术研究等工作。
NE
往期精彩
关于我们：中移智库以中国移动研究院为主体建设，广泛汇聚数字经济研究力量，着力提升政策性课题研究的专业性和权威性，并扩大研究成果的影响力、公信力、传播力，为数字经济的高质量发展贡献智慧力量。