2017年，中星16號(hào)（實(shí)踐13）衛(wèi)星的發(fā)射拉開(kāi)了我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的序幕，運(yùn)營(yíng)商基于該實(shí)驗(yàn)星開(kāi)展了大量技術(shù)驗(yàn)證與應(yīng)用推廣工作。
2023年初，我國(guó)首顆超百Gbps容量的高通量衛(wèi)星——中星26號(hào)即將發(fā)射，該星是我國(guó)第一顆系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)服務(wù)整體性能匹及國(guó)際水平的高通量衛(wèi)星，它的發(fā)射將全面開(kāi)啟我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)新時(shí)代。
一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵
1、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的定義
2005年，休斯網(wǎng)絡(luò)（HughesNet）公司提出要在美國(guó)為家庭用戶提供寬帶上網(wǎng)服務(wù)，這是衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商首次推出以“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”命名的服務(wù)。此后的十多年，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)就成為衛(wèi)星通信面向大眾消費(fèi)市場(chǎng)和眾多細(xì)分行業(yè)應(yīng)用提供經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的衛(wèi)星寬帶通信服務(wù)的代名詞。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是以衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)作為接入網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)及服務(wù)，是衛(wèi)星通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、平臺(tái)、應(yīng)用和商業(yè)模式結(jié)合的產(chǎn)物。“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”不僅是接入手段的改變，也絕不僅是地面互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)單復(fù)制，而是一種新的能力、新的思想和新的模式，并將不斷催生出新的產(chǎn)業(yè)形態(tài)、業(yè)務(wù)形態(tài)和商業(yè)模式。
圖1 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的三種應(yīng)用場(chǎng)景
根據(jù)服務(wù)對(duì)象和商業(yè)模式不同，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)有三種應(yīng)用場(chǎng)景：
1.手機(jī)或者計(jì)算機(jī)通過(guò)衛(wèi)星熱點(diǎn)（衛(wèi)星終端+Wifi或網(wǎng)線）接入互聯(lián)網(wǎng)。衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商直接面向最終用戶提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)；
2.手機(jī)用戶通過(guò)衛(wèi)星基站（衛(wèi)星終端+基站）接入運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商和地面運(yùn)營(yíng)商合作向地面手機(jī)用戶提供泛在的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)；
3.行業(yè)用戶在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)上構(gòu)建虛擬專網(wǎng)。衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商向大客戶提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)專線服務(wù)。
根據(jù)成熟度，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)有三類業(yè)務(wù)：
1.地面互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)向衛(wèi)星網(wǎng)的復(fù)制；
2.傳統(tǒng)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)化；
3.衛(wèi)星通信廣域、大連接特性與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相結(jié)合的創(chuàng)新業(yè)務(wù)。
第一類業(yè)務(wù)是當(dāng)前衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)，第二類和第三類是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展方向，尚待挖掘。
2、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的典型特征
衛(wèi)星通信經(jīng)歷了從專線、專網(wǎng)到衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展的三個(gè)時(shí)期。上世紀(jì)60-80年代，衛(wèi)星通信主要用于跨洋電視轉(zhuǎn)播和長(zhǎng)途電話，屬于點(diǎn)到點(diǎn)通信為主的專線時(shí)代；1980年代中期，高功率轉(zhuǎn)發(fā)器和地面電子信息技術(shù)進(jìn)步共同推動(dòng)VSAT技術(shù)成熟，用戶終端天線口徑從十幾米降低到幾米左右，衛(wèi)星通信使用門(mén)檻大幅降低，中小企業(yè)用戶也能租用轉(zhuǎn)發(fā)器構(gòu)建專用網(wǎng)絡(luò)，滿足內(nèi)部通信需要，衛(wèi)星通信進(jìn)入專網(wǎng)時(shí)代。至今專網(wǎng)仍然是衛(wèi)星通信的主要應(yīng)用方式之一。進(jìn)入二十一世紀(jì)，采用多點(diǎn)波束和頻率復(fù)用技術(shù)的高通量衛(wèi)星出現(xiàn)，通信速率和系統(tǒng)容量均大幅增加，開(kāi)啟了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時(shí)代。
和衛(wèi)星專網(wǎng)通信相比，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)具有以下顯著特征：
一是支持大帶寬和高速率的網(wǎng)絡(luò)。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的總?cè)萘亢屯ㄐ潘俾室獫M足ITU對(duì)寬帶接入的基本要求，這是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的前提。Wildblue等早期衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展到一定規(guī)模后由于系統(tǒng)容量太小，只能限制用戶規(guī)模和速率。
二是易用好用、價(jià)格親民的終端。易于安裝和使用、性價(jià)比高的終端是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)千行百業(yè)、走進(jìn)千家萬(wàn)戶的必要條件。用戶規(guī)模和終端成本相輔相成，用戶規(guī)模越大越能降低終端成本，終端越便宜越能促進(jìn)用戶增長(zhǎng)。
三是大帶寬需求的殺手锏應(yīng)用。高清視頻回傳、流媒體等大帶寬業(yè)務(wù)需求是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著人們對(duì)泛在高速互聯(lián)接入的迫切需求的增加，航空互聯(lián)網(wǎng)、海洋互聯(lián)網(wǎng)和普遍服務(wù)等業(yè)務(wù)成為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要推動(dòng)力。
四是開(kāi)放的互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)模式。從專網(wǎng)向公網(wǎng)和平臺(tái)化運(yùn)營(yíng)轉(zhuǎn)變是衛(wèi)星通信從管道向互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的必由之路。公網(wǎng)相比專網(wǎng)具有更大的規(guī)模效益和網(wǎng)絡(luò)外部效益，推動(dòng)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
二、國(guó)際衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展史也是高通量衛(wèi)星的應(yīng)用史。根據(jù)容量大小和靈活性，高通量衛(wèi)星可以劃分為四代。
表 1 高通量衛(wèi)星代系發(fā)展
第一代（2010年以前）：以WildBlue-1、Spaceway-3為代表的高通量衛(wèi)星開(kāi)始使用窄點(diǎn)波束和頻率復(fù)用技術(shù)，吞吐量小于10Gbps。
第二代（2017年以前）：以KA-SAT、ViaSat-1為代表的高通量衛(wèi)星大量使用窄點(diǎn)波束和頻率復(fù)用技術(shù)，吞吐量在100Gbps左右。
第三代（2023年以前）：以ViaSat-2為代表的高通量衛(wèi)星通形成數(shù)百個(gè)更窄點(diǎn)波束，吞吐量超過(guò)200Gbps，衛(wèi)星具有一定靈活性。
第四代（2023年以后）：以Viasat-3為代表的新一代高通量衛(wèi)星使用全數(shù)字波束成型復(fù)用技術(shù)將進(jìn)一步提升在軌可重構(gòu)的軟件定義能力，支持按需動(dòng)態(tài)容量生成和使用，同時(shí)單星容量將超過(guò)500Gbps，甚至可達(dá)到Tbps級(jí)別，將進(jìn)一步提升衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的承載能力和服務(wù)質(zhì)量。
根據(jù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模、承載業(yè)務(wù)類型和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平，可將全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展分為三個(gè)階段：培育階段、成熟階段、全面發(fā)展階段。
通信速率直接影響用戶體驗(yàn)，是衡量網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平的重要標(biāo)志。設(shè)備商傾向?qū)⒗硐霔l件下的最高測(cè)試速率作為宣傳設(shè)備性能的指標(biāo)，而運(yùn)營(yíng)商面臨達(dá)不到承諾速率會(huì)被用戶投訴的風(fēng)險(xiǎn)，因此采用更加保守的承諾信息速率（CIR）衡量網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力。下文提到的各運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)速率均為CIR。
圖2 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段
表 2 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段特點(diǎn)
培育階段（2010年以前）：
全球絕大部分衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)集中在美國(guó)，以家庭互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)為主，美國(guó)WildBlue公司（后被衛(wèi)訊公司收購(gòu)）利用Anik F2和WildBlue-1號(hào)衛(wèi)星為美國(guó)家庭提供Ka寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)，受限于系統(tǒng)總?cè)萘浚瑑H為用戶提供512kbps的下行速率。休斯網(wǎng)絡(luò)公司2008年利用Spaceway-3衛(wèi)星推出Gen3產(chǎn)品，向美國(guó)家庭用戶提供Ka上網(wǎng)業(yè)務(wù)，最高下行速率5Mbps。
成熟階段（2010年以后）：
隨著Viasat-1、Viasat-2兩顆高通量衛(wèi)星的發(fā)射，衛(wèi)訊公司的高通量衛(wèi)星容量超過(guò)400Gbps，提供家庭寬帶服務(wù)的速率有了明顯提升，從視頻傳輸質(zhì)量上來(lái)看，逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)小屏（12Mbps/360p）、標(biāo)清（25Mbps/
480p）、高清（50Mbps/720p）、全高清（100Mbps/1080p）的支持。
表 3 Viasat公司服務(wù)套餐
隨著Jupiter-1和Jupiter-2衛(wèi)星的發(fā)射，休斯網(wǎng)絡(luò)公司在軌容量超過(guò)300Gbps，相繼推出Gen4和Gen5服務(wù)，為用戶提供更高的服務(wù)速率。
表 4 HughesNet公司服務(wù)套餐
全面發(fā)展階段（2023年以后）：
隨著1Tbps的超大容量衛(wèi)星發(fā)射，運(yùn)營(yíng)商能為用戶提供更高的上下行速率，將推動(dòng)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)入新的發(fā)展階段。能夠?yàn)榇笮兔窈斤w機(jī)、游輪提供高速接入能力。
通過(guò)對(duì)歐美高通量衛(wèi)星發(fā)展歷程和主要衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商服務(wù)情況的分析，可以得出以下啟示：
1、Ka頻段是高通量的主要發(fā)展方向。由于Ku頻率資源有限以及自適應(yīng)調(diào)制編碼等抗雨衰技術(shù)的不斷進(jìn)步，Ka頻段已經(jīng)成為大容量高通量衛(wèi)星的主用頻率。
2、大容量衛(wèi)星是運(yùn)營(yíng)商向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)總?cè)萘坑邢迺r(shí)，運(yùn)營(yíng)商只能限制用戶體驗(yàn)速率，并控制用戶規(guī)模。一旦容量擴(kuò)大，運(yùn)營(yíng)商立即推出更高速的流量套餐，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。衛(wèi)訊和休斯每次的套餐升級(jí)都與新衛(wèi)星運(yùn)行同步推出。
3、運(yùn)營(yíng)商擁有的系統(tǒng)容量越大競(jìng)爭(zhēng)力越強(qiáng)。衛(wèi)訊公司擁有更多的系統(tǒng)容量，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中比休斯網(wǎng)絡(luò)公司更有主動(dòng)權(quán)。衛(wèi)訊在同等價(jià)位下可提供更高的速率，或者在同等速率下價(jià)格更低。
三、我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況
1、我國(guó)高通量衛(wèi)星資源布局情況
2017年，我國(guó)首顆高通量衛(wèi)星——中星16號(hào)衛(wèi)星的成功發(fā)射拉開(kāi)了我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的序幕。2020年，亞太6D衛(wèi)星發(fā)射成功。2022年末和2023初中星19號(hào)、26號(hào)高通量衛(wèi)星發(fā)射后，將建成首張完整覆蓋國(guó)土全境及“一帶一路”重點(diǎn)地區(qū)的Ka頻段高軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，推動(dòng)我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)走向大規(guī)模實(shí)用階段。
中星16號(hào)主要覆蓋了我國(guó)人口密集地區(qū)及東南沿海大部地區(qū)。中星19搭載Ka頻段高通量載荷主要覆蓋中美航線，服務(wù)航空互聯(lián)網(wǎng)。中星16、中星19和亞太6D由于容量較低，對(duì)照國(guó)外高通量衛(wèi)星發(fā)展水平，均屬于初期高通量試驗(yàn)衛(wèi)星。中星26號(hào)衛(wèi)星使用Ka全頻帶提供饋電傳輸以及用戶鏈路通信，創(chuàng)新性設(shè)計(jì)星地一體備份環(huán)機(jī)制，為用戶提供高更可靠的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入，服務(wù)水平相當(dāng)于第二代高通量衛(wèi)星，能夠支持使用最小便攜式終端天線0.45米、機(jī)載終端0.45米、船載終端0.45米等典型終端，提供上行最大可達(dá)200Mbps，下行最大可達(dá)450Mbps的通信能力。
當(dāng)前，中國(guó)衛(wèi)通正在積極開(kāi)展我國(guó)第三代高通量衛(wèi)星的論證，該衛(wèi)星容量超過(guò)300Gbps，覆蓋我國(guó)國(guó)土及“一帶一路”區(qū)域，將大幅提高我國(guó)高通量衛(wèi)星容量，并推動(dòng)我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的國(guó)際化工作進(jìn)入新階段。
圖3 我國(guó)Ka衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)覆蓋圖
（中星16號(hào)、中星19號(hào)和中星26號(hào)衛(wèi)星覆蓋示意圖）
表 7 我國(guó)高通量衛(wèi)星
2、我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)培育情況
我國(guó)高通量衛(wèi)星在容量和靈活性方面相比國(guó)外仍有差距，但在應(yīng)用方面高起點(diǎn)與高標(biāo)準(zhǔn)，與國(guó)外主流服務(wù)產(chǎn)品能力相當(dāng)，在上行速率方面甚至還有明顯的優(yōu)勢(shì)。可以說(shuō)用第一代衛(wèi)星提供了國(guó)外第二代衛(wèi)星的服務(wù)水平。
經(jīng)過(guò)多年努力，我國(guó)高軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已在航空、海事、普遍服務(wù)、應(yīng)急、自然資源等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了應(yīng)用推廣。
在海洋互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，面向海上運(yùn)輸、漁業(yè)、資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)、海洋執(zhí)法等應(yīng)用需求，強(qiáng)化信息感知、平臺(tái)資源共享服務(wù)能力，為海上應(yīng)用提供遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻會(huì)議、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确?wù)。
在航空互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，協(xié)同民航總局、各航司以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商，加速航空互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品、技術(shù)、服務(wù)模式創(chuàng)新。2020年7月，利用中星16號(hào)衛(wèi)星，我國(guó)首架Ka寬帶高速衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)飛機(jī)首航，實(shí)現(xiàn)了150Mbps的互聯(lián)網(wǎng)接入能力，為單個(gè)乘客提供類似4G效果的空中上網(wǎng)體驗(yàn)。自首飛以來(lái)，累計(jì)服務(wù)航班1784架次，為近2萬(wàn)名旅客提供上網(wǎng)服務(wù)。隨著我國(guó)航空互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)從試飛走向運(yùn)營(yíng)，已有青島航空、國(guó)航、川航等多家航空公司正在穩(wěn)步推進(jìn)Ka高通量系統(tǒng)裝機(jī)。
在普遍服務(wù)領(lǐng)域，利用高通量衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)偏遠(yuǎn)地區(qū)生產(chǎn)生活，搭建遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療通道，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)優(yōu)質(zhì)資源共享。在西藏林芝地區(qū)，開(kāi)通了高通量衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，為當(dāng)?shù)靥峁﹥?yōu)質(zhì)網(wǎng)課和豐富的教育資源。
在應(yīng)急通信領(lǐng)域，提供語(yǔ)音通信、視頻會(huì)議、視頻回傳等必要的應(yīng)急通信保障。在應(yīng)急救援方面，為無(wú)人機(jī)、應(yīng)急通信車(chē)提供穩(wěn)定可靠、大帶寬高速通信鏈路，在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域，構(gòu)建“全面要素感知+多通信手段傳輸”的集成網(wǎng)絡(luò)，搭建“端系統(tǒng)+平臺(tái)+網(wǎng)絡(luò)”整體解決方案。
在自然資源監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，為地處偏遠(yuǎn)、地形復(fù)雜的林牧地區(qū)提供高速率、高質(zhì)量的視頻監(jiān)控與傳輸服務(wù)。利用寬帶與窄帶衛(wèi)星鏈路相結(jié)合的方式為北京松山、四川臥龍等自然保護(hù)區(qū)提供數(shù)據(jù)獲取和外界綜合通信服務(wù)。2022年，與國(guó)家林草局聯(lián)合開(kāi)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在智慧林草領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。
四、我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)即將邁入新時(shí)代
進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，衛(wèi)星通信應(yīng)用進(jìn)一步融入經(jīng)濟(jì)社會(huì)民生的各領(lǐng)域、全過(guò)程。應(yīng)用需求日趨多樣化、場(chǎng)景化，從話音、數(shù)據(jù)、流量等基本需求到面向應(yīng)急、自然資源、電信普遍服務(wù)等行業(yè)解決方案，并向著為航空互聯(lián)網(wǎng)、海洋互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域提供綜合信息服務(wù)方向發(fā)展。新場(chǎng)景、新應(yīng)用與新模式的探索發(fā)展將進(jìn)一步打開(kāi)我國(guó)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間。
中國(guó)衛(wèi)通近幾年持續(xù)圍繞“網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)和終端”打造衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)全鏈路核心能力，構(gòu)建一張高速泛在、天地一體、公專結(jié)合的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)發(fā)兼具電信和互聯(lián)網(wǎng)特色的基礎(chǔ)運(yùn)營(yíng)和應(yīng)用平臺(tái)，帶動(dòng)終端廠商研制各種型譜的終端，聯(lián)合合作伙伴和用戶結(jié)合具體用戶場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)全鏈條打通和閉環(huán)，初步構(gòu)建了以平臺(tái)為核心的Ka衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)生態(tài)，為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)全面鋪開(kāi)做好充分的準(zhǔn)備工作。
推動(dòng)我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展是包括運(yùn)營(yíng)商、制造商、集成商，甚至用戶在內(nèi)的所有人的共同責(zé)任，讓我們攜起手來(lái)，團(tuán)結(jié)協(xié)作，共同期待中星26的成功發(fā)射，全面開(kāi)啟我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代。
更多信息可以來(lái)這里獲取==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<
