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    我國衛星互聯網尚處方案論證階段 打造中國版“星鏈”還需多方發力

    來源:科技日報     2021-09-16 22:19:13     作者:    

    2020年,國家首次將衛星互聯網納入新基建范疇,衛星互聯網建設上升至國家戰略性工程。預計到2030年,中國衛星互聯網市場總體規??蛇_到千億級別。

    日前,SpaceX首席執行官埃隆·馬斯克在西班牙巴塞羅那舉行的2021世界移動通信大會上表示,SpaceX的星鏈衛星互聯網計劃正在快速推進,預計總投資在200億至300億美元之間,未來可能在12個月內擁有超過50萬用戶。

    “截至2020年一季度,低軌通信衛星在軌數量占比58.8%。隨著低軌寬帶衛星互聯網概念的興起,人們對于衛星互聯網所能提供的服務充滿期待。”7月16日,珠海歐比特宇航科技股份有限公司董事長顏軍在接受科技日報記者采訪時表示。

    “2020年,國家首次將衛星互聯網納入新基建范疇,衛星互聯網建設上升至國家戰略性工程,遙感工程、導航工程等成為我國天地一體化信息系統的重要組成部分。預計到2030年,中國衛星互聯網市場總體規??蛇_到千億級別。”星河動力(北京)空間科技有限公司CEO劉百奇說。

    我國衛星互聯網尚處方案論證階段

    “衛星互聯網,即通過衛星為全球提供互聯網接入服務。據不完全統計,全球宣布部署衛星互聯網星座的公司近30家,計劃發射衛星達10萬顆以上。”顏軍指出。

    劉百奇介紹說,隨著以SpaceX和OneWeb為代表的商業航天公司公布數萬顆衛星發射計劃,根據美國摩根士丹利的報告顯示,至2030年全球衛星互聯網市場規模將達到約454億美元。

    “國外布局衛星互聯網的公司主要包括SpaceX、OneWeb、亞馬遜等;國內處于前期規劃階段,目前主要由中國衛星網絡集團有限公司統籌組織。星座建設方面,SpaceX已發射1737顆星鏈衛星,OneWeb已發射182顆一網衛星。”精航偉泰測控儀器(北京)有限公司董事長郝海生在接受采訪時提到。

    近年來,隨著國內多個近地軌道衛星星座計劃相繼啟動,我國衛星互聯網產業迎來快速發展機遇,多地在衛星互聯網產業領域開始積極布局。“目前華北、中南和華東地區領跑國內衛星互聯網產業發展,而西南、西北和東北地區則在產業鏈重點環節建設方面形成了鮮明特色。”顏軍說。

    不過,我國衛星互聯網目前尚處于方案論證與試驗星階段。“技術發展趨勢主要包括高中低多層衛星網絡融合組網、低軌衛星網絡為主的用戶接入、不依賴海外站星間鏈路為主的數據落地等。國內商業衛星設計體系相對落后,建立基于模型定義衛星技術的新型設計體系成為未來衛星互聯網產業發展的關鍵技術趨勢之一。”郝海生說。

    “由于低軌衛星具有廣覆蓋、低成本的優勢,因此衛星互聯網可能是連接地面基站覆蓋不到的偏遠地區的最佳選擇。”顏軍分析,預計頻率更高的Q頻段、V頻段和太赫茲頻段將成為下一代衛星互聯網布局和爭奪的焦點。

    與5G/6G的結合將帶來更多可能

    “衛星互聯網產業包括衛星制造、衛星發射、地面基礎設施建設、衛星網絡運營、終端應用等,是新型信息產業在太空的延展。”劉百奇說。

    5G技術的發展為未來太空信息產業帶來更多可能。“從需求、應用、技術等多個維度判斷,衛星互聯網與5G是互補關系。而在6G時代,移動通信走向天地一體,低軌星座將與地面移動通信系統有機融合,實現互聯網對任何人、任何地點和任何時間的無縫覆蓋。”顏軍指出,6G的應用場景基于5G,但未來更加廣闊,包括空中高速上網、全息通訊、進階智能工業、智能移動載人平臺等,都是6G在未來可能實現的應用領域。

    “5G以及未來6G與衛星互聯網的結合,將使得自動駕駛、航空WiFi、遠洋航運、野外勘探等領域迎來革命性的創新突破,創造一個新的萬億規模產業。”劉百奇說。

    在郝海生看來,除發射衛星外,國內還應開展信關站建設、采用相控陣天線的高性能終端、采用平板/反射面天線的低成本終端、建設無人值守邊境綜合監測站等。

    “受固有特性限制,5G/6G的基站鋪設密度需求遠高于傳統3G/4G網絡,全面鋪設成本過高,短期范圍內基本只能保障城市覆蓋,衛星互聯網則可實現對偏遠、海洋等地區的網絡補充覆蓋,海洋、石油、電力、農林等產業可能會出現大量新的在線業務模式,野外探險、偏遠直播等領域可能將獲得進一步發展。”郝海生說。

    打造中國版“星鏈”還需多方發力

    目前,我國發展衛星互聯網產業還有哪些難題?

    郝海生分析,衛星互聯網主要面臨多項基礎技術攻關,包括星載/地面相控陣天線、長時穩定高速星間激光載荷、高精穩長壽命衛星平臺,以及多層星座構型保持、復雜星座組網控制等。

    “總體上看,國內互聯網衛星需突破低成本批量化生產難題。此外,國內互聯網衛星的運載能力也存在瓶頸,目前的發射頻次、成本、運力難以匹配大型星座低成本、海量、高頻次的發射需求。國內商業航天綜合成本仍然較高,因此各類商業公司仍是以試驗星為主,最多小批量發射,不利于商業航天技術體系的快速驗證、試錯、迭代。”郝海生說。

    顏軍認為,未來應通過新基建推動衛星互聯網的科技創新發展,提高衛星互聯網科技產業上游的研發制造水平以及基礎原材料的供應能力;提高衛星互聯網科技產業下游用戶端的應用開發水平,以5G、人工智能等支持下游用戶端的智能應用開發。把開發智能化應用作為衛星技術突破的起點和落腳點,不斷迭代下游用戶端解決方案。

    顏軍表示,未來,通信、導航、遙感三大主流衛星系統互聯互通,必然會產生海量的通信網數據,如何擁抱衛星大數據時代,是衛星互聯網產業需要面對的關鍵問題。

    劉百奇認為,衛星互聯網產業鏈條長、保障要求高,技術創新、資金投入、發射保障、空間資源等多個環節都為巨型衛星網絡的構建帶來了嚴峻挑戰。

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    衛星互聯網也分個“高低”

    根據通信衛星所處軌道的不同,衛星互聯網可分為高軌和低軌兩類。目前衛星互聯網較多的是指利用地球低軌衛星實現的低軌寬帶衛星互聯網。相比高軌衛星,低軌衛星具有低時延、易于實現全球覆蓋的特點。

    高軌衛星的軌道距離地面約3.6萬公里,也叫作對地靜止軌道。盡管都在高速運動,但該軌道上的衛星軌道周期和地球自轉周期嚴格一致,相對地面保持“靜止”,其覆蓋的地區也是固定,因此建立通信服務比較容易。利用這個特點,可以通過高軌衛星實現寬帶通信,而且所需的衛星數量不用太多。

    但高軌衛星互聯網也存在天然的局限。地球半徑只有6378公里,用高軌衛星實現通信服務,相當于從地球表面發信號到3.6萬公里以外,一來一回,再加上信號處理等過程,導致時延不小。這種時延對于一般的通話或訪問網頁來說影響不大,但對實時性要求高的應用,如聯網游戲、無人機遙控等來說卻是“災難”。此外,地面接收高軌衛星信號的終端必須做得比較大,才能良好接收如此遠距離的信號。

    因此,人們把目光投向了500—2000公里范圍內的近地軌道。在這個軌道上,地面和衛星之間的通信傳輸時延達毫秒,足夠滿足車聯網、自動駕駛等需求,接收終端可做成手持的。

    低軌寬帶衛星互聯網如何實現?以1000公里的近地軌道為例,衛星繞地球一圈100多分鐘,通過成百上千個衛星在這個軌道高度組成星座,從而實現對全球的無縫覆蓋。對用戶來說,盡管衛星始終在運動,但每時每刻都有衛星飛過頭頂,網絡信號始終保持穩定覆蓋。(馬愛平)

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