最近十年以來，整個社會對衛星通信的關注度不斷提升，各種新聞報道層出不窮。

究其原因，有兩個方面。一，來自市場和用戶對衛星通信的旺盛需求；二，衛星通信技術發生演進，讓以前不可能的事情，變成了可能。

今天這篇文章，我們就詳細了解一下，衛星互聯網的那些事兒。

衛星通信的技術演進

上世紀70-80年代，衛星通信剛剛誕生的時候，主要用于電視和廣播信號轉播，還有一些電話、電報和傳真需求。

那時候，國際互聯網（Internet）都還沒有成型，所以，也沒有什么衛星上網的概念。

80年代末90年代初，美國摩托羅拉開始搞銥星計劃，就是衛星電話為主，業務速率僅有2.4Kbps（銥星一代）。這種速率，根本談不上什么用戶體驗，能聽清楚對方說話就不錯了。

銥星一代和二代的速率參數對比

我們國家衛星通信起步較晚。如前篇文章所說，1984年，我們才發射了第一顆有實用價值的通信衛星（東方紅2號）。1986年，我們建成了第一張衛星公用傳輸網（主要基于國外購買的設備）。

最早的時候，衛星通信所使用的技術，以SCPC（單路單載波）、FDM/FM（頻分復用/頻率調制）為主，都是模擬通信技術。

隨著80年代國內程控電話業務大爆發，加上90年代初國內開始接觸互聯網，行業專家們發現：當時衛星通信采用的模擬技術，沒辦法適應地面公共通信網絡的數字通信技術升級，落伍了。

于是，衛星通信，開始轉向了IDR（中速數據速率）技術。

IDR業務是由Intelsat在1980年代中期提供的一種新型數據通信業務。相對于傳統的FDM/FM，IDR是一種數字制式升級，屬于TDM/FDMA（時分復用/頻分多址）體制。

IDR有1.544、2.048、6.312和8.448Mbps四種信息速率。它與DCME（數字電路倍增設備）組合使用，可將衛星專線傳輸能力提高到原來的5倍。例如，8.448Mbps電路可傳600路話音。

1993年5月，原郵電部引進加拿大Spar公司的IDR設備，對國內各地的衛星地面站進行升級和新建。

盡管IDR實現了數字信號升級，也提升了帶寬，但對于日益增長的用戶需求來說，還是杯水車薪。

于是，一種新型技術開始崛起并迅速普及，那就是大名鼎鼎的VSAT。

VSAT，全名叫做Very Small Aperture Terminal，甚小孔徑終端。請注意，VSAT通常是指系統，并不僅僅是一個終端。

一套完整的VSAT系統，由通信衛星上的轉發器、地面大口徑主站（中樞站）以及眾多小口徑的小站共同構成。

VSAT的基本架構

VSAT解決的是衛星通信“平民化”的問題。

首先是地面站的小型化。所謂的“甚小孔徑”，到底有多小？0.3-2.4米。這就很輕便了，一個人都能背著到處走。稍微大一點的，也可以車載，開著車到處走。

除了輕便之外，VSAT還有組網靈活、成本低、應用多、安裝操作簡單等特點，非常有利于衛星通信的普及。

1984年，Intelsat首次開設了VSAT業務。我國很快跟進，1988年，原中國通信廣播衛星公司引進國外通信設備，建成我國第一個VSAT通信網。它包括1個主站和35個端站，為我國鐵道部、能源部、地震局、海洋局、民航局、海關總署、經濟信息中心和農業銀行等8個行業部門提供通信服務。

后來，我們國家建設無線尋呼網、證券信息廣播、村村通/戶戶通工程，都大量采用了VSAT。還有很多遠洋船用通信、飛機通信、企業和政府專網，也采用了VSAT。

2008年汶川地震之后，電信運營商為了應對自然災害，引進了大量的VSAT設備，作為地面光纖網絡的備份，以及應急通信的工具。

高通量通信衛星

進入21世紀后，Internet互聯網繼續蓬勃發展。無處不在的網絡連接需求，刺激了衛星互聯網的能力演進。衛星通信星想要發展，就必須像地面蜂窩移動通信網絡一樣，進行帶寬容量升級。

很多讀者聽說過三種軌道：GEO（地球同步軌道）、MEO（中地球軌道）、LEO（低地球軌道）。

通信衛星主要在前三個軌道

以前，發射衛星的成本極高。所以，就希望一顆衛星能覆蓋很大的范圍。想要覆蓋范圍大，就必須把衛星放得更高，也就是GEO高地球軌道。 ? 如下圖所示，三顆就能覆蓋整個地球： ?

高軌道衛星，雖然覆蓋面積大，但距離遠，通信就更困難。那個時候，通信技術也不是很成熟，所以，無線信道的帶寬比較低，通信速率比較慢。 ? 后來，衛星通信技術開始逐漸升級，終于開始出現了新一代通信衛星，那就是——高通量通信衛星（HTS，High Throughput Satellite）。 ? 所謂“高通量”，是指這種衛星的帶寬能力比傳統衛星（低通量，1-2Gbps以內）多了幾倍甚至幾十倍。 ? 它是如何做到的呢？ ? 首先，使用了更高的頻段。 ? 傳統衛星普遍使用4-8GHz的C波段，頻率較低且太過擁擠。而高通量通信衛星，廣泛使用Ku波段（12-18GHz）和Ka波段（27-40GHz）。頻率資源豐富，帶寬也就跟著上去了。 ?

? 其次，衛星平臺的升級。 ? 就像我們前篇介紹的東3、東4、東5，衛星平臺體積越來越大，負載能力越來越強，而且升級了供電技術（電推動加化學推動，混合動力），使得電能上可以保證大帶寬所需要的大功耗。 ?

第三，轉發器數量的增加。 ? 這個也是平臺負載能力升級帶來的好處。信號轉發器的數量直線上升，意味著車道增加，帶寬也跟著增加。 ? 第四，天線波束技術的升級。 ? 天線技術提升，尤其是采用點波束，也可以增強信號能力。這相當于把光“聚焦”，不覆蓋大面積，集中覆蓋小面積，有利于速率提升。 ? 2005年8月11日發射的泰國Thaicom 4（又名IPSTAR）通信衛星，號稱是世界上第一顆高通量衛星。

? 這顆衛星由美國勞拉公司研制，重約6.5噸，功率14千瓦，是當時世界上最大的商業通信衛星，大到必須要由一枚法國阿麗亞娜5型火箭才能將它送入軌道。 ? Thaicom 4 衛星的總帶寬高達45Gbps，可為用戶提供上行鏈接速度4Mbps，下行速度2Mbps的數據服務。 ? 我們國家的第一顆高通量衛星，是2017年4月12日發射的中星16（一開始叫實踐十三，后來改名中星16）。這顆衛星采用Ka頻段多波束寬帶通信系統，總容量達20Gbps。 ?

中星16

2019年，我們發射了中星18號，不過失敗了。2020年7月9日，我們成功發射了“亞太6D”，這是中國首顆Ku頻段高通量寬帶衛星，通信總容量達到50Gbps，單波束容量可達1Gbps以上。 ? 據悉，我國首顆超百Gbps容量的高通量衛星——中星26號，將于2023年初發射。 ? 目前，世界最強的高通量衛星，應該是美國Viasat公司的Viasat-3，據說通量達到Tbps級別，不過發射時間好像一直在延期。 ?

? 低軌通信衛星的崛起

? 除了提升衛星通量之外，行業發現，隨著衛星發射成本的逐步下降，我們還有另外一種提升衛星數據傳輸能力的途徑——那就是向中軌和低軌發展。 ? 道理很簡單：軌道低了，雖然覆蓋范圍小了，但是我們可以用數量來彌補覆蓋。就像蜂窩小區一樣，用大量的衛星，密集覆蓋。 ? 對于衛星互聯網，行業一般將其發展分為三個階段。 ? 第一個階段，是80-90年代，以銥星為代表。當時，衛星通信的自我定位存在問題。他們試圖用衛星替代基站，步子邁得太大，很快就紛紛破產失敗了。 ? 2000年以后，是第二個階段。這次，他們的想法比較務實，就是打算“吃剩飯”。 ? 他們把自己定位為地面通信系統的補充，專門為海上、偏遠地區等地方的用戶，提供網絡服務。雖然看上去比較邊緣，但實際上蛋糕也很大。 ? 其中最具代表性的企業，是O3b。

2007年，格雷格·懷勒（Greg Wyler）創立了O3b Networks衛星公司。他們通過與電信運營商合作，為島嶼或船舶提供寬帶衛星通信服務。 ?

格雷格·懷勒

為了平衡成本和服務體驗，O3b Networks選擇了中軌道（MEO）來部署衛星。他們運營的衛星星群在赤道上空，距地球約8000公里。這個距離，使得O3b的地面站擁有更高的傳輸速率，更低的時延。 ? 2009年，O3b獲得了SES（歐洲衛星公司）、谷歌、匯豐銀行的投資。2013年，O3b經過多年努力，終于擁有了12顆衛星，正式啟動服務。很快，他們就實現了盈利目標。后來，2016年8月，SES整體收購了O3b。 ? 格雷格·懷勒并沒有停止折騰，早在2012年的時候，他就成立了另外一家英國公司，名字叫WorldVU Satellite。后來，這家公司的名字改成OneWeb。 ?

除了格雷格·懷勒之外，另一位大佬也看中了互聯互聯網的潛力，決定入局，那就是大家都熟知的當代“鋼鐵俠”——埃隆·馬斯克（Elon?Musk）。 ? 2014年初，馬斯克和格雷格·懷勒曾經共同規劃過WorldVu的星座計劃。結果，幾個月后，他就退出了，決定單干。 ? 2015年，他基于自己的太空探索技術公司 （SpaceX），正式提出了星鏈（Starlink）項目。 ?

星鏈項目最初計劃發射4425顆衛星，2018年11月增加7518顆，合計1.2萬顆。2019年10月，SpaceX又增加3萬顆，總數達4.2萬顆。 ? 按照馬斯克的規劃，這些衛星將為全球范圍內的客戶，提供高速寬帶互聯網服務。 ? 星鏈的出現，標志著衛星互聯網進入了第三個階段，也就是低軌寬帶衛星互聯網時代。

? 2020年3月30日，OneWeb申請破產保護。而馬斯克的星鏈這邊，目前進展還算順利。截至2022年9月，SpaceX已經擁有超過2300顆星鏈衛星在軌運行，激活用戶超過50萬。 ? OneWeb之所以玩砸了，是因為無法在資本市場募集到足夠多的錢。而星鏈之所以成功，是因為SpaceX擁有可以回收的獵鷹火箭，同時借助一箭多星技術，能夠大幅降低了發射成本。（OneWeb不具備衛星發射能力，之前讓某國幫忙發射，就出現了對方拒絕發射的問題。馬斯克的個人光環，也幫助星鏈搞到了更多的錢，可以放心燒。） ? 除了星鏈和OneWeb之外，其實國外還有很多公司在搞低軌星座項目，例如韓國三星的太空互聯網項目，亞馬遜的Kuiper項目，Telesat的Telesat LEO項目等。 ? ?

國內的衛星互聯網項目進展

? 國外低軌衛星互聯網項目搞得風生水起，我們自然也不能缺席。 ?

眾所周知，我們國家通信基礎設施非常強大，光纖、移動通信覆蓋廣泛，速率和帶寬全球領先，能夠滿足絕大部分用戶的需求。 ? 但是，我們仍然需要發展衛星通信。因為它非常、非常、非常重要。 ? 首先，我們國家幅員遼闊，很多偏遠地區還是存在覆蓋盲區。運營商所說的網絡覆蓋率達到99%，指的是“人口覆蓋率”。而“國土覆蓋率”，僅有30%左右。也就是說，大量的深山、沙漠、戈壁無人區等地區，是沒有手機信號的。 ? 對于資源勘探、森林防火、搶險救災、探險旅游、野生動物保護等用途，衛星是重要的通信手段，也是救命手段。 ? 這幾年很火的物聯網，也開始有衛星方面的需求，主要用于資產管理、地質災害監測等。 ? 除了陸地之外，衛星通信的兩個重要應用領域，就是船用通信和機載通信（飛機通信）。這些需求數量是極為龐大的，而且，都是高價值客戶，愿意掏錢。 ? 如果沒有自己的衛星互聯網，我們不僅要把市場份額拱手讓人，還可能在特殊情況下，受制于人。 ? 2008年汶川地震，我們使用的就是國外的衛星電話。結果，莫名其妙還中斷服務了十多個小時。自那之后，國內就開始發力搞自己的衛星互聯網系統。

? 除了上述原因之外，我們要搞衛星互聯網，尤其是低軌LEO衛星，還有資源搶占的因素。 ? 根據賽迪顧問研究報告數據，地球近地軌道可容納約6萬顆衛星。據預測，到2029年，地球近地軌道將部署總計5.7萬顆低軌衛星。所以，再不搶，空間軌道資源就沒了。 ?
除了空間軌道資源，我們還要搶頻段資源。 ? 空間通信頻段這個東西，國際原則是“要打先申請、先申請先用”。低軌衛星的主要通信頻段（Ku 和 Ka）逐漸趨于飽和，這也是要趕緊下手的。 ?

接下來，我們看看，國內在低軌衛星互聯網方面的進展。 ? 首先看國家隊。 ? 星鏈計劃推出不久后，我們國家的中國航天科技和航天科工集團，就分別提出了“鴻雁工程”和“虹云工程”低軌衛星通信星座計劃。 ? 前者計劃發射300顆低軌通信衛星，組建國內首套寬窄帶結合的太空通信網。 ? 后者計劃發射156顆衛星（距離地面1000公里），也建一個星載寬帶全球移動互聯網絡，致力滿足單顆衛星4Gbps的高速接入需求。 ? 兩大計劃公布后，都已發射了試驗衛星。 ? 后來，情況有了一些變化。 ? 2020年4月20日，國家發改委首次將衛星互聯網和5G、工業互聯網等一起，列入信息基礎設施，明確了建設衛星互聯網的重大戰略意義。

? 2021年4月26日，中國衛星網絡集團有限公司（星網集團）在雄安新區注冊成立。行業普遍認為，這個新成立的大型央企，將會重新整合資源，致力于建設一個更加龐大的低軌衛星移動通信與空間互聯網系統。 ? 國內民營企業這邊，也有所行動。 ? 2020年1月16日11時02分，民營公司銀河航天成功發射了首顆低軌寬帶通信衛星。執行本次發射任務的火箭，是快舟一號甲運載火箭。 ? ? ? 該衛星是全球首顆Q/V頻段的低軌寬帶衛星。衛星升空運行后，可提供10Gbps帶寬通訊能力，覆蓋30萬平方公里，相當于大約50個上海市的面積。 ? 除了低軌，我們也沒有放棄高軌和中軌。

? 前幾篇里提到了中國衛通。 ? 2018年3月，工信部向中國衛通頒發了基礎電信業務經營許可，批準中國衛通在全國范圍內經營衛星移動通信業務和衛星固定通信業務。這意味著，中國衛通成了“第五大運營商”。 ? 這一變化，和國內外衛星互聯網的蓬勃發展趨勢密不可分。 ? 除了前面提到的高通量衛星中星16和26之外，中國衛通在衛星互聯網上還有很多積極布局。 ? 海洋互聯網方面，中國衛通的“海星通”，已經為6000艘中國船舶和海上平臺提供了服務，覆蓋了全球95%以上的航線。 ?

海星通 ? 航空互聯網方面，中國衛通也于2020年成立了星航互聯，完成國產Ka寬帶飛機商用首飛。 ?

目前，中國衛通在沿著國際主要航線，不斷擴大自己的覆蓋范圍。

另外一家在高軌和中軌布局的，是中國電信。?

2008年，中國電信把中國衛通給了航天科技集團之后，并沒有放棄對衛星通信的追求。2009年4月21日，中國電信集團有限公司設立衛星通信有限公司。2017年12月15日，中國電信股份有限公司設立了衛星通信分公司（以下簡稱中國電信衛星分公司），專門從事衛星通信業務。

中國電信自己搞的衛星通信項目，叫做“天通一號”。

2016年8月6日，天通一號01星發射升空，是項目的首星。目前，已經發射了3顆，分別是01、02、03星。2018年5月，中國電信的自主衛星電話實現商用放號，號段為1740。

天通一號的終端

根據規劃，天通一號覆蓋的范圍包括中國全境及領海、中國周邊區域、中東、非洲等相關地區，以及太平洋、印度洋大部分海域。

天通一號的手機大家在網上都能買到，便宜點的也就5000塊一個。?在近幾年的重大自然災害中，天通一號均有不錯的表現。

最后一個要介紹的是中信衛星。

我在前幾篇就介紹過，中信集團在1980年代參與組建了亞洲衛星，后來一直是亞洲衛星的股東。

為了便于在我國境內合法合規地開展衛星通信業務，根據有關部門的要求，中信集團把亞洲衛星在中國的業務移交給中信網絡有限公司，并專門組建了中信衛星（中信網絡有限公司北京衛星通信分公司）。

中信衛星的衛星數量不多，只有幾顆，但也覆蓋了亞洲、大洋洲、中東、俄羅斯以及非洲東北部地區，具備較強的衛星通信服務能力。

結語

好啦，洋洋灑灑說了那么多，該介紹的都介紹了。

正如本文開頭所說，全社會對衛星通信的關注度越來越高，手機廠商也開始打衛星通信的主意。也許不久后，我們的手機就能支持直接衛星通信，這也不是完全不可能。

未來6G，對衛星通信也有規劃布局。不過，主要是集中在空天一體化方面，研究如何讓衛星和地面通信系統進行協作，并不是讓衛星來取代地面基站。相信隨著5G-Advanced的推進，后續會有更多的研究進展公布。

總而言之，衛星通信的發展前景廣闊。衛星互聯網只是一個過程。人類的目標，是建設一個空天一體化的立體全維度網絡平臺，讓通信真正實現無處不在。

讓我們期待這一天早日到來。

參考文獻：

1、《我國衛星通信系統研制工作的歷史回顧》，魏學興；

2、《70年70人“話”通信 | 閔士權：天上一顆星，人間幾十載》，閔士權；

3、《中國衛星通信產業發展白皮書》，賽迪智庫；

4、《衛星通信 見證中美邦交正常化》，人民郵電報；

5、《中國衛星事業發展史》，陳筠力；

6、《中國衛星通信新紀元的開辟》，汪春霆；

7、《中國通信衛星發展歷程》，B站，文曜星河；

8、《通天蓋地45年·中國衛星通信事業發展的偉大征程》，郭浩然 張鈺偉 郭新哲 尹曙明；

9、《衛星通信應用的歷史回顧和未來展望》，沈永言，衛星與網絡；

10、《中國衛星互聯網產業深度研究報告：浩瀚宇宙中的投資“藍海”》，中航證券，張超、王宏濤；

11、《中國衛星通信產業發展白皮書》，賽迪智庫；

12、《馬斯克顛覆得了5G？回溯“衛星互聯網”15年史》，戴輝。

編輯：黃飛

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