航天城科普 | 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)——讓你與世界“永不失聯(lián)”

近期，中國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭，成功將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)話題引發(fā)部分網(wǎng)民關(guān)注。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是什么？我們所使用的傳統(tǒng)衛(wèi)星，多數(shù)是指通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星等，而新興的“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”，則是指可以提供寬帶接入業(yè)務(wù)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

圖源：新華社

有了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，就意味著天上成百上千顆衛(wèi)星，能時(shí)刻與地球上的手機(jī)、輪船、飛機(jī)、汽車等交換信息——身處大山里，也不必發(fā)愁沒信號(hào)，仍然可以盡情地網(wǎng)上“沖浪”……隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，未來(lái)，不論何時(shí)、你身在何處，都能與世界“永不失聯(lián)”。

航天領(lǐng)域“明珠”

各國(guó)爭(zhēng)相布局衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)其發(fā)展歷史可以追溯到上世紀(jì)80年代。它是基于衛(wèi)星通信技術(shù)，通過(guò)發(fā)射特定數(shù)量的衛(wèi)星形成規(guī)模組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全球范圍輻射，向地面和空中終端提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入等通信服務(wù)的新型網(wǎng)絡(luò)。

由于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可能帶來(lái)顛覆性應(yīng)用，使得這一領(lǐng)域已成為國(guó)際上角逐的重要方向之一，而其大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用所存在的星座技術(shù)難度與系統(tǒng)實(shí)施難度，也讓它逐漸成為航天領(lǐng)域關(guān)注的“明珠”。

根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）的規(guī)定，衛(wèi)星的頻率及軌道使用權(quán)采用“先登先占”的競(jìng)爭(zhēng)方式來(lái)獲取，而地球近地軌道最多可以容納大約6萬(wàn)顆衛(wèi)星。印度使用GSLV MK3火箭成功發(fā)射OneWeb第一代互聯(lián)網(wǎng)星座的最后36顆衛(wèi)星，使該星座在軌衛(wèi)星達(dá)到618顆，工作軌道1200公里……

圖源：維特

近年來(lái)，中國(guó)低軌通信衛(wèi)星發(fā)展布局呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)。2020年4月，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)首次納入“新基建”范圍，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略性工程，成為中國(guó)空天地一體化信息系統(tǒng)的重要組成部分。

圖源：人民網(wǎng)

據(jù)《光明日?qǐng)?bào)》報(bào)道，目前，中國(guó)北京、上海、深圳等多地均出臺(tái)政策支持衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國(guó)在衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)和衛(wèi)星終端研制及創(chuàng)新應(yīng)用等多個(gè)方向，向衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)全面推進(jìn)。

今年2月，歐洲議會(huì)通過(guò)關(guān)于安全連接計(jì)劃（IRIS2）提案，旨在到2027年部署一個(gè)歐盟擁有的通信衛(wèi)星群。

據(jù)美國(guó)投行摩根士丹利發(fā)布的《太空：投資“終極疆域”》報(bào)告，預(yù)計(jì)到2040年全球太空經(jīng)濟(jì)的價(jià)值將達(dá)到1萬(wàn)億美元，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將占市場(chǎng)增長(zhǎng)的50%。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)

有助破解“數(shù)字鴻溝”

在中國(guó)云南省麗江市玉龍納西族自治縣的大山深處，沒有地面運(yùn)營(yíng)商通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋，電網(wǎng)檢修人員如何將數(shù)據(jù)傳回？

據(jù)新華社報(bào)道，電網(wǎng)公司工作人員通過(guò)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，可以把電網(wǎng)設(shè)備信息、現(xiàn)場(chǎng)視頻和電力控制指令等，實(shí)時(shí)、穩(wěn)定地傳回了遠(yuǎn)在500公里外的監(jiān)控中心。

作為地面通信的重要補(bǔ)充，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)具有低延時(shí)、低成本、廣覆蓋、寬帶化等優(yōu)點(diǎn)。

圖源：新華網(wǎng)

低時(shí)延：5G典型端到端時(shí)延為5-10ms左右，低軌衛(wèi)星距離地表較近，按最高3000km計(jì)算，時(shí)延約20ms，相比傳統(tǒng)高軌衛(wèi)星的時(shí)延有顯著降低。

低成本：相比于地面5G基礎(chǔ)設(shè)施及海洋光纖光纜建設(shè)，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)成本更低，且隨著研制集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、平臺(tái)化技術(shù)的持續(xù)推進(jìn)，未來(lái)衛(wèi)星制造及發(fā)射成本將持續(xù)下降。

廣覆蓋：目前，地面網(wǎng)絡(luò)只覆蓋陸地面積的20%、地球表面的5%，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)容量大、不受地域影響，可實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋，解決偏遠(yuǎn)地區(qū)、海上、空中用戶的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需求。

寬帶化：高通量技術(shù)的成熟提升單星容量，降低單位帶寬成本，能滿足高信息速率業(yè)務(wù)的需求，打開下游應(yīng)用藍(lán)海。

更為重要的是，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的使用，可以解決全球很多地區(qū)用戶的上網(wǎng)問題，彌合數(shù)字鴻溝。

根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布的統(tǒng)計(jì)顯示，目前全球有近30億人沒有接入互聯(lián)網(wǎng)，其中大多數(shù)來(lái)自發(fā)展中國(guó)家和貧困農(nóng)村地區(qū)。

國(guó)盛證券研報(bào)也同樣指出，目前地球上超過(guò)70%的地理空間，涉及30億人口未能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)覆蓋，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是解決地球“無(wú)互聯(lián)網(wǎng)”人口數(shù)字鴻溝的重要手段之一。

圖源：聯(lián)合國(guó)官網(wǎng)

此外，在野外科考、應(yīng)急救援等場(chǎng)景下，航海、航空等區(qū)域有強(qiáng)烈的網(wǎng)絡(luò)接入需求。傳統(tǒng)地面通信骨干網(wǎng)在海洋、沙漠及山區(qū)偏遠(yuǎn)地區(qū)等苛刻環(huán)境下，鋪設(shè)難度大且運(yùn)營(yíng)成本高，需要通過(guò)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)

實(shí)際就在我們“手”上

我們距離衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)并不遠(yuǎn)。

在MWC2023上，許多手機(jī)廠商、芯片廠商、運(yùn)營(yíng)商都在這次大會(huì)上專門介紹了衛(wèi)星直連的相關(guān)產(chǎn)品和進(jìn)展。衛(wèi)星短信將成接下來(lái)一段時(shí)間各大手機(jī)的標(biāo)配，預(yù)計(jì)今明兩年，智能手機(jī)直連衛(wèi)星將會(huì)爆發(fā)。

圖源：新華社

高通在現(xiàn)場(chǎng)展示了Snapdragon Satellite技術(shù)，它能基于衛(wèi)星為智能手機(jī)提供雙向消息通信，可以利用移動(dòng)消息服務(wù)提供全球連接。

聯(lián)發(fā)科發(fā)布了基于3GPP NTN標(biāo)準(zhǔn)的MT6825芯片組。其在雙向衛(wèi)星短信的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)突破，終端能全天候自動(dòng)接收衛(wèi)星發(fā)送的信息，同時(shí)也解決了能耗高的問題，甚至能實(shí)現(xiàn)視頻通話。

布局衛(wèi)星通信，并不會(huì)止步于手機(jī)。去年，馬斯克發(fā)了一條推特，官宣即將推出的第二代“星鏈”衛(wèi)星可以直連手機(jī)。他在推特上回應(yīng)了關(guān)于這些連接是否能跟特斯拉的電動(dòng)汽車一起使用的問題。按照馬斯克的說(shuō)法，答案是肯定的。

如今，數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重心正在從消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)移。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)正在為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供算力支撐，推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的快速發(fā)展。

來(lái)源：光明網(wǎng)