宽带卫星通信网络是当前卫星通信产业中最活跃的领域，也是通信卫星商业市场的最大增长点。自1970年成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”起，中国通信卫星经历了从试验向实用、从政府向商业发展的历程，实现卫星通信的自主可控。“东方红四号”卫星平台系列已经成为中国当前商业通信卫星主力平台。中国以其为基础初步建成覆盖固定通信、宽带通信和移动通信的现代卫星通信网络，在国家安全、社会民生、经济发展方面发挥着不可替代的重要作用。

一、宽带卫星通信国内外发展对比

中国在轨宽带通信卫星同样采用了与国际类似的宽带通信体制，引进Viasat、iDirect及Gilat的多种解决方案。国内航天恒星科技有限公司等推出以Anovo品牌为代表的甚小口径卫星终端站（Very Small Aperture Terminal, VAST）卫星通信系统解决方案，已在部分卫星系统获得应用。国内也有研究机构与企业开展5G体制下的高轨卫星和低轨卫星接入试验，初步在轨验证了5G波形在卫星应用的合理性和可行性。

从宽带卫星网络发展总体情况看，中国已经形成体系相对完整的高轨道宽带卫星通信系统研制能力并付诸商业化运营，低轨道宽带卫星系统尚处于试验验证阶段。相比国际同类系统的技术发展与商业应用，中国在部分技术方面需要进一步给予加强，主要包括以下3个方面。

（1）先进有效载荷方面，灵活载荷技术，如数字透明转发器技术方面在国际商业宽带通信卫星市场竞争力不足。

（2）通信网络体制方面，主要基于欧洲标准化的DVB系列技术体制或类似体制，相应产品多采用国际商业卫星解决方案，国内产品需要加快部署和技术迭代。

（3）技术应用方面，面向高轨道和低轨道宽带卫星网络的技术验证较多，亟需商业卫星市场的牵引，加速应用与运营。

二、卫星通讯应用于手机市场，可行？

让我们看看这次华为Mate 50与iPhone 14是如何实现卫星通讯的。

首先从使用方式来看，两者都需要在天空开阔的场景下使用，若附近有树木或建筑物遮挡，实际性能体验或受到影响。

其次通过转动手机进行“搜星”后，即可发送特定的短信。这其中iPhone 14采用的是预先加载重要的问题评估选项，譬如车辆事故、犯罪、火灾等；而Mate 50从预置的几十条模板中选择一条发送，这些短信息都包括定位信息，用户也可以在预置信息之外手动输入十几个字的消息。不过两者都无法提供数据业务，无法看图片，更无法打电话或者看视频。

卫星会把接收到的短信转发给运营商的卫星地面站，然后通过运营商的网络发送给收信人。不论收信人是否使用华为的手机还是APP，都可以正常接收。

而Mate 50与iPhone 14不同的是，其实现服务背后选择卫星服务商不同，Mate 50选择我国北斗卫星进行通信，而iPhone 14与美国Globalstar合作，这意味着国内iPhone 14用户无缘这项卫星通讯技术。

早在华为新机发布前，华为公司常务董事、终端业务部门CEO余承东就曾预热表示：Mate 50将具有一项“捅破天”的技术。然而真正发布后，不管是苹果还是华为，重点依旧是“老三样”，相比起来卫星通讯更像是一个点缀。

但从另一个方面来看，这次新功能更像是卫星通讯运营商尝试拓展普通3C消费品类市场的第一步，那么对于消费者或者手机市场而言，卫星通讯会是一个必要选项吗？

任何无线通信系统都基于无线电磁波，而卫星通信属于空间无线电通信，已经超出了一个主权国家的无线电管理能力。因此，对卫星通信工作频率资源的使用，要向国际电联（ITU-R）进行申请。

由于卫星通信频段和运营商蜂窝通信频段是不同的。因此目前在市场上售卖的普通手机，不支持通信卫星的无线工作频率，自然就无法和卫星进行通信。只有卫星通信服务商提供的专用卫星电话，才能和这些通信卫星建立连接。而这些卫星电话的话费，也需要充值给对应卫星电话服务商。

三、卫星通信是轨道资源的竞争

和我们日常接触的4G、5G网络不同，卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站转发或发射无线电波，实现两个或多个地球站之间或地球站与航天器之间通信的一种通信手段。因为覆盖面大、部署快，而且不受地面情况的影响，所以卫星通信一直都被认为是特殊地理位置和特殊场合的唯一通信手段。

从卫星通信到卫星互联网需要一个必要条件，那就是以高频段（Ku、Ka 等）、大容量、高通量为特点的宽带通信技术。而可分布于地球表面500-2000 公里的范围的低轨卫星就像一个个太空中的基站，成为提供卫星通信服务的载体。

虽然不如4G、5G接地气，但低轨卫星通信网络在全球通信和互联网接入、5G、物联网、太空军事能力应用等方面的巨大潜力却是无法忽视的，而由于卫星轨道和频谱资源十分有限，国际原则先到先得，所以这也是商业航天技术和主要大国太空和军事战略博弈的必争之地。

这种对低轨卫星的争夺，从马首富的“星链”计划为代表的各国的星座部署计划就能一目了然。

中国虽然起步晚，但发展势头强劲。航天科工集团推出的“虹云计划”，计划发射 156 颗低轨卫星。航天科技集团推出的“鸿雁计划”，计划发射 324 颗低轨卫星。银河航天提出的“银河 Galaxy”卫星星座则是国内规模最大的卫星星座计划，计划到 2025 年前发射约 1000 颗卫星。其首颗试验星已于 2020 年 1 月发射成功，通信能力达 10Gbps，成为我国通信能力最强的低轨宽带卫星。

四、宽带卫星通信网络技术发展趋势

1 愿景与方向

卫星通信宽带网络化发展、天地通信手段的深度融合，是业界对卫星通信发展的重要共识。预期到2030年，宽带卫星通信网络将全面链接陆海空天、延伸至地月空间。地面和太空用户随遇无感接入智能至简的宽带网络，跨轨道自适应混合组网，形成与地面平行又业务高度耦合的信息高速公路。用户密度达到全球数百万个实时高速连接和10亿个低速连接，可获得网络连接通信速率提升1个数量级。网络与智能结合支撑服务于人和服务于物的全业务多场景承载，智能化水平的提升满足空间信息的在线实时处理与响应，最终形成“卫星网络即服务”的跨域多维、信息融合的宽带卫星网络体系。

面向上述愿景，网络技术发展的范式将进一步变化，主要体现在：①“地为天用，技术融合”，提升卫星网络效能；②从“通信”向“网络+智能”转变的卫星网络服务。

2 天地协同技术融合的宽带卫星网络

卫星与地面移动通信融合是产业界历经探索与实践逐步确立的技术发展方向。早在2000年前后，欧洲电信标准化协会制定了基于2G/3G技术的地球同步轨道移动无线接口（GEO Mobile Radio, GMR）系列标准，并获得瑟拉亚（Thuraya）等移动通信卫星系统应用。近年3GPP正在开展5G非地面网络（Non-Terrestrial Networks, NTN）的标准制定，其全球参与者已超过70余家，包括电信运营商、卫星公司以及半导体器件和解决方案供应商等。2021年IMT-2030（6G）推进组发布《6G网络架构愿景与关键技术展望》白皮书，认为6G时代天基、空基等网络将与地基网络深度融合组成一张空天地一体化网络。

卫星与地面移动通信融合是宽带卫星网络全球化发展的重大机遇。以5G技术应用于卫星网络为例，可以从两个视角看待。

1）技术发展路径视角

以5G技术为基础的宽带卫星网络技术体制是对宽带卫星网络的全新定义。陈山枝认为存在两个阶段：一是与5G兼容，利用和分享5G的规模经济与技术；二是到6G融合，实现地面与高轨道卫星、中轨道卫星、低轨道卫星的有机融合。华为6G白皮书认为，伴随众多低轨道卫星或超低轨道卫星应用于非地面网络，大型低轨道卫星星座极有可能成为6G的重要组成部分。

将5G的相关技术引进到宽带卫星通信网络，可以将5G特性贯穿网络架构、空中接口、运行管理等各级要素，实现对5G网络特性以及卓越性能的最大化继承。5G网络架构的可编程特点有利于随不同应用需求灵活调整宽带卫星网络架构。采用基于循环前缀的正交频分复用（Cyclic Prefix Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, CP-OFDM）作为空中接口波形，其频谱效率高于传统卫星通信采用的频分复用时分多址体制。核心网支持用户平面功能（User Plane Function, UPF）等网元功能按需配置，可提高卫星落地部署的灵活性和可扩展性。无线接入网共享等技术的应用，实现在单一物理网络上部署多个逻辑网络。网络切片技术、安全技术的融合实现资源共享下的最大化安全隔离。

2）产业发展视角

目前在轨卫星宽带通信体制多为定制化的私有体制，缺少开放性。各自卫星终端仅能在本系统中应用，并且受限于国家、地域等因素，不具备全球化合作和发展的基础。而地面移动通信系统具备天然的全球化属性。一方面，5G系统具备内生的对外部网络的开放性以及对网络技术的前向、后向兼容性。宽带卫星网络可随5G网络一同演进，在保持技术先进性的同时降低技术更替成本，从而为长远发展奠定坚实的基础。另一方面，可以大量继承地面移动通信的技术基础，获得广泛的潜在半导体器件、组件和解决方案供应商支持，有效降低系统建设维护成本，增强产业活力。

3 “智能+网络”的未来卫星网络

以低轨道巨型星座和混合网络架构为特征的卫星网络呈现快速发展趋势，正在实现从“天星地网”向“天基组网”的演进。传统天基网络技术已基本成熟，包括国际空间数据系统咨询委员会（CCSDS）、时延容忍网络（Delay Tolerant Network, DTN）在内的传统空间网络体制协议均已完成标准化。同时，地面网络技术向太空网络的辐射和带动作用日益凸显。学术界正在探索软件定义网络（Software Defined Network, SDN）、信息中心网络（Information Centric Networking, ICN）等新兴网络技术在巨型星座组网中的应用，以提供更为便捷的复杂网络管理和多业务承载。

智能所带来的赋能效果，源于卫星宽带通信网络的复杂化与泛在性，也在于从网络到信息再到智能的结合。从美国太空发展局的规划中可以看到智能、信息和网络结合的优势所在。其定义的跟踪层（Tracking Layer）将接入到传输层（Transport Layer），在战斗管理层（Battle Management Layer）的支持下，利用网络能力实现新质作战能力的生成。为支持这一能力的实现，DARPA在Blackjack项目中的成果也被纳入美国国防太空架构（National Deferse Space Architectture, NDSA）的范畴，即通过被称之为PitBoss的产品，实现空间智能处理在轨应用与任务自主调度，支持先进战场管理等技术验证。

融入智能后，未来卫星宽带通信网络特征体现在以下两方面。

一是智能化的天基网络。体现在支持网络的随遇接入、跨域互联、高度网络鲁棒，以及面向业务的自主优化，大幅降低复杂天基网络使用和管理的复杂度，并可以通过对业务的感知，提供满足特定业务需求的服务。简而言之，天基网络智能化体现在①网络服务智能：识别业务类型，推断用户意图，随时调整天基网络资源，满足信息传输需求；②网络运维智能：利用天基网络的可预测性，优化能源及带宽使用，实现网络自动部署与故障快速恢复。

二是智能化的天基信息处理。结合天基信息数据的特点，发掘感知数据时间和空间相关性特点，利用智能化手段产生用户需要的情报或态势，并将结果实时反馈给网络，调整资源以期产生更有价值的数据。当前亚马逊和微软都在利用其卫星地面站和云服务设施，为卫星网络运营商提供信息云服务，包括对海量对地观测数据的实时处理等。

文章来源： 英才商业，前瞻科技杂志，文娱眼