衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)+5G 構建天地一體化信息網(wǎng)絡

劉暾

新基建是以新發(fā)展理念為引領，以技術創(chuàng)新為驅動，以信息網(wǎng)絡為基礎，面向高質量發(fā)展需要，提供數(shù)字轉型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務的基礎設施體系，主要包括信息基礎設施、融合基礎設施和創(chuàng)新基礎設施三大方面的內容。2020年4月20日，國家發(fā)改委將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡基礎設施的代表之一，納入新基建信息基礎設施的范疇。作為我國信息通信發(fā)展的新抓手之一，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的集中性布局即將拉開序幕，面對稀缺的軌道空間，我國應從哪方面精準發(fā)力？

步入寬帶互聯(lián)網(wǎng)時期

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展初期可以追溯到上世紀80年代，在早期發(fā)展階段中，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)主要以提供語音、低速數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等服務為主，主要扮演著對地面通信網(wǎng)絡的補充和延伸的角色。

經(jīng)過二十余年的發(fā)展，目前衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)進入了與地面通信系統(tǒng)互補合作、融合發(fā)展的寬帶互聯(lián)網(wǎng)時期。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是基于衛(wèi)星通信的互聯(lián)網(wǎng)，通過衛(wèi)星規(guī)模組網(wǎng)，構建具備實時處理信息能力的大衛(wèi)星系統(tǒng)，主要用來提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接人等通信服務。其覆蓋范圍廣，傳輸時延達幾十毫秒級別，與4G網(wǎng)絡相當。同時，在建設周期相近的情況下，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)相比5G基站部署具有一定的成本優(yōu)勢。

按照軌道高度劃分，衛(wèi)星星座主要分為低軌、中軌、高軌三類，其中低軌衛(wèi)星由于傳輸時延小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活、應用場景豐富、整體制造成本低，非常適合發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務。

空間資源爭奪加劇

衛(wèi)星軌道是一種有限的使用資源，衛(wèi)星公司需要采取申報的方式向相關機構申請使用資格。目前，國際規(guī)則中的軌道資源主要以“先占先得”的方式進行分配，后申報方不能對先申報國家的衛(wèi)星產(chǎn)生不利干擾;申報者還必須在申報資源后的一段時間內發(fā)射衛(wèi)星，啟用所申報的資源，否則預定的資源會失效。

低軌衛(wèi)星星座由眾多小衛(wèi)星組成，當一部分衛(wèi)星無法工作時，可以發(fā)射新的衛(wèi)星進行補網(wǎng)，不會將整個資源讓出。所以在低軌星座領域，資源的競爭非常激烈。

截至目前，包括OneWeb、O3b、SpaceX、Telesat等多家國外企業(yè)已推出衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃。其中SpaceX公司擁有目前最多的商業(yè)衛(wèi)星數(shù)量，重點打造的Starlink（星鏈）計劃將在LEO、極低軌分別發(fā)射4425、7518顆衛(wèi)星進行組網(wǎng)，目前已經(jīng)在軌的衛(wèi)星數(shù)達到482顆。

自2017年以來，我國也相繼啟動了多個衛(wèi)星星座計劃，包括航天科技的鴻雁星座、航天科工的虹云工程、國電高科的天啟星座的“天啟一號”等。

預計到2029年全球近地軌道將部署約5.7萬顆低軌衛(wèi)星，其中美國預計占據(jù)80%以上的衛(wèi)星數(shù)量，而我國低軌衛(wèi)星數(shù)目將位列第二。

加速天地一體化信息覆蓋

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈主要包含了衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、地面設備、衛(wèi)星運營及服務四大環(huán)節(jié)。隨著國內低軌衛(wèi)星星座部署加快，衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射和地面設備環(huán)節(jié)率先迎來發(fā)展機遇。

如何進一步降低衛(wèi)星制造和發(fā)射成本、開發(fā)高通量衛(wèi)星、加快地面關口站建設將是未來工作部署的重點。而伴隨著組網(wǎng)的形成，衛(wèi)星運營及服務領域也將得到廣闊的發(fā)展空間，未來衛(wèi)星通信將與地面5G逐步融合，構建天地一體化信息網(wǎng)絡。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)不會與5G等地面網(wǎng)絡構成競爭關系。在時延方面，目前的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)能達到幾十毫秒級別的延時，可以與4G網(wǎng)絡媲美，但是與5G網(wǎng)絡10毫秒以內的延時相比差距仍然巨大，無法滿足自動駕駛、遠程醫(yī)療等低延時場景應用。

而在帶寬方面，雖然目前單顆衛(wèi)星帶寬已能達到20Gbps，但與組網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)目相比，地面基站數(shù)量更加龐大，可滿足大規(guī)模終端產(chǎn)品的高速網(wǎng)絡連接，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在海量終端接入方面受到限制。

未來衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的核心應用場景將主要包括偏遠地區(qū)互聯(lián)通信、海洋作業(yè)、科考寬帶、航空寬帶和災難應急通信等，這些地方地面網(wǎng)路架設難度大成本高，而衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將可以很好地解決這方面的問題，對地面網(wǎng)絡形成重要補充，極大地拓展網(wǎng)絡的覆蓋范圍。

注重產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)眾多，因此發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)需要從全盤考慮，在衛(wèi)星制造、衛(wèi)星組網(wǎng)、衛(wèi)星發(fā)射到衛(wèi)星運營服務等方面建立上下游產(chǎn)業(yè)鏈的合作伙伴關系，打造良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，不斷突破產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)，形成關鍵技術的自主，知識產(chǎn)權。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)建設首先要完成規(guī)模組網(wǎng)，前期資本投人較高，后期組網(wǎng)完成才會通過應用服務帶來收益;加之目前以SpaceX為代表的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)布局進程加快，未來衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場競爭必然更加激烈。

因此，政府需要從宏觀層面持續(xù)予以政策扶持，相關企業(yè)要創(chuàng)新商業(yè)模式，組網(wǎng)建設工程要循序漸進，逐步拓展市場空間，形成良性發(fā)展。與此同時，還要進一步推進相關標準的制定工作，加快天地信息網(wǎng)絡融合建設，使衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與地面網(wǎng)絡真正有效地結合起來。