全球卫星互联网发展呈现出特有特有的技术特点及应用方向分析

卫星通信广泛应用于陆、海、空领域，并逐步与地面通信融合发展。随着通信技术的快速发展，通信系统成为保证社会生产和人民生活的信息基础设施，通信应用形式极大丰富，智能手机、移动互联网的出现，给人们的工作、生活、学习、娱乐带来了诸多便利。进入数字经济时代，工业互联网、云计算、大数据、人工智能等数字技术深度渗透到实体经济中，加速推动数字产业化、产业数字化发展。面向全球泛在互联、高速率、低时延的通信需求，高轨高通量卫星系统大量部署，巨型低轨互联网星座飞速发展，打破了卫星应用领域长达数十年的传统竞争格局，大带宽、高通量、随遇接入等通信需求给产业应用发展带来巨大空间和机会。卫星通信与信息产业加速融合，迈入卫星互联网新时代，加速向传媒、公共服务、能源、交通运输等产业下游应用服务延伸。全球卫星互联网发展呈现出特有的技术特点及应用方向，对我国卫星互联网建设具有重大借鉴意义。

一、全球卫星互联网技术特点 #

卫星互联网是基于高通量卫星（HTS）发展的新一代卫星通信网络，是为地面、海上和空中用户提供宽带互联网接入等通信服务的新型网络。从系统架构组成来看，卫星互联网可以划分为空间段、地面段和用户段三个部分，且正向着空间段载荷高通量化、地面段系统灵活化、用户段终端融合化方向发展。

1．空间段载荷高通量化 #

卫星互联网的空间段部分指在轨运行的卫星，一般分为在多任务卫星上搭载的HTS载荷，地球静止轨道高通量卫星（GEO-HTS）系统和非地球静止轨道（NGSO）星座三类。随着高轨高通量卫星单星容量从数十Gbps突破至Tbps量级，卫星互联网系统单位比特建设成本不断下降。、等低轨互联网星座投入商用，预示着NGSO星座即将成为卫星互联网空间段资源新的主要供应方。星地技术性能的不断提升、单位带宽/容量建设成本的持续降低、资源供求关系的逐步失衡、未来市场预期供大于求等因素，加速卫星带宽/容量价格不断下降。 #

典型搭载HTS载荷的卫星有SES 12、-172B以及 Epic系列卫星，此类卫星通过宽波束和高通量多点波束的混合使用，既可以兼顾传统通信卫星的广播传输、跨域通信等应用服务，也可以面向重点地区提供大容量、高速率的卫星互联网服务。目前全球大部分高通量卫星为搭载HTS载荷的多任务卫星，主要由于频轨资源稀缺和既得利益的缘故，大部分卫星通信运营商选择以接替星的形式进行资源的升级换代。一方面在成熟市场补充紧张的宽波束卫星资源；另一方面在新兴市场利用高通量卫星开拓新兴卫星互联网业务，兼顾广播电视等传统业务与宽带接入以及航空、海洋等新兴业务发展。 #

典型GEO-HTS系统如-2、-1/-2 配置近100个点波束，单星容量可达数百Gbps。高轨卫星广播和区域宽带覆盖能力突出，但在高纬度地区和两极地区覆盖能力不足，时延相对较大。运营商通过建立全球化的高通量卫星互联网，能够抢占消费宽带接入、移动互联网等新兴互联网市场先机。

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NGSO高通量卫星星座具有可实现全球漫游、低时延等优点，但网络架构也更为复杂，运营管理的复杂程度和费用也远高于高轨卫星，而且由于需要全球或在主要区域利用多个轨道面组网方可实现运营，其资源有效利用率相对不足和巨大的投资规模成为其劣势所在。目前典型的NGSO高通量卫星星座有、、和。

2．地面段系统灵活化

地面段部分包括信关站、测控站等功能实体，以及开展业务所必须的网络运营中心。为了支持更高速率的卫星通信、更大规模的星座系统部署以及更复杂的星地融合系统架构，卫星互联网地面段需要更加灵活、智能和可扩展，以实现网络资源按需配置和高效运营，提高系统的整体应用效能。 #

一是地面系统可实现与卫星资源的灵活适配。地面系统可实现与卫星资源管理系统紧密配合，协同完成对卫星资源的适配。面向航空、海事等移动性应用领域，由于用户终端的位置和需求会实时变化，以邮轮旅游为例，作为对气候和自然条件敏感的旅游产业，邮轮旅游具有明显的季节性，热门目的地会随着不同的季节变化，在冬季由于气候寒冷，邮轮活动也将明显减少。因此需要根据用户的需求，适时将卫星资源集中到密集航线区域，以此提升资源的综合利用效率。

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二是满足大规模地面系统的灵活部署与智能管理。高通量卫星系统需要大量地面信关站支持，采用分布式的站网布局结合小型化信关站天线，解决卫星运营商大型地面站选址困难的问题，大幅提升地面系统的抗失效、抗雨衰能力。随着卫星互联网星座系统规模的扩大，地面系统状态（故障、配置、性能和安全）的监控也变得愈发重要和繁杂，需要更为智能的地面系统予以支撑。今年休斯推出了基于SD-WAN的网络托管服务，通过提取在网设备状态信息，并上传到云端，利用人工智能和机器学习等技术，对设备的性能数据进行分析，从而帮助用户发觉潜在系统风险。 #

三是支持异构网络的灵活互联。由于5G、6G 时代卫星互联网应用场景和用户需求愈加丰富，以及星地网结合通信的需求，卫星互联网的地面系统亟需解决不同通信体制、不同架构通信系统之间不互通、资源无法灵活分配的问题。软件定义网络（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）等信息技术的应用能够实现卫星互联网地面系统控制层与数据层的解耦，硬件板卡和软件功能的解耦，从而实现业务、运营控制和网络基础设施的分层管理，卫星运营商能够基于多种异构网络和基带系统实现全网资源的统一配置与优化，提高了卫星运营商的资源利用效率和业务响应速度。

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3．用户段终端融合化 #

用户段包括各类用户终端设备及应用场景的支撑设施。当前，卫星通信终端正在发生革命性变化，由抛物面天线向平板天线、机械控制向电控制转变，并与应用载体（如汽车、无人机、导弹等）共型赋型。电子天线由于具有跟踪捕获速度快、体积小、重量轻、同时支持多星通信等优点，近年来得到了快速发展。随着卫星互联网在能源、电力、水利等领域助力传统产业数字化转型升级程度加深，卫星通信终端的经济性、兼容性逐渐成为卫星互联网融入千行百业的关键。

今年，专攻超材料电子波束成型天线的公司，推出了 U7天线系统模块，能够集成到汽车、船舶等移动体上，开创了商用卫星通信终端集成应用的先河。同年，联合推出卫星互联网服务，用户能够在购买或租用 U7终端的同时，通过内嵌程序在几分钟内开通 One 全球卫星互联网通信服务，像购买手机流量套餐一样便捷。集成化的终端形态所带来的兼容性和低成本，与便利的服务开通模式所带来的亲和力及低门槛相结合，为卫星通信服务拓展行业应用市场提供了更大优势和更多机会。 #

虽然低轨互联网星座还未大规模投入商用，但是兼容高中低轨卫星通信的终端已经面世。今年，天线制造商推出的天线，兼容高、中、低三种轨道、C/Ku/Ka三种频段，尺寸为2.4m，最高能够提供3Gbps的通信速率。此款天线的推出使得用户能够以更为经济、高效的方式选择卫星通信服务。目前已经被SES公司应用到海事业务中，能够通过其高中轨混合网络提供海事宽带通信服务。

二、全球卫星互联网应用方向 #

据SIA统计数据，近二十年来卫星运营服务业一直是拉动全球卫星产业发展的主要力量，收入占全球卫星产业总收入的60%以上。今年以来，伴随着高通量卫星资源的大量投放、地面通信网络加快建设、卫星地面设备制造业向生产性服务业升级发展，卫星通信运营商面临着由市场供求关系转变、整体价格持续走低、新频段新技术发展、地面通信替代压力、卫星产业链内部的行业融合等带来的更加严峻的竞争，卫星运营服务业收入也从十年（2006—今年）翻一番的成熟期进入转型期互联网及其应用，近五年收入下降7%。 #

在全媒体和万物互联的时代背景下，卫星运营商正逐步走向以天地一体化网络和数字化设施为基础、建设开放融合的服务平台、面向行业应用和智慧领域的新转变。卫星互联网应用服务按照其体系架构亦可划分为卫星网络即服务（ as a ）、地面设施即服务（ as a ）和应用平台即服务（ as a ）。 #

1．卫星网络即服务 #

以往，租售空间段资源是卫星运营商的传统主营业务，空间段资源的稀缺或独特程度以及卫星质量成本的优劣（也可称性价比或费效比）直接决定了卫星通信运营商的竞争力。随着卫星带宽/容量的迅速“贬值”，单纯依靠空间段资源已经不足以支撑卫星运营商的可持续发展。为了避免深陷同质化竞争的价格战之中，“卫星网络即服务”模式便由此产生。“网络即服务”的概念源于地面通信服务，是指用户无需自建网络基础设施，通过运营商提供的网络传输服务，自主定义其网络属性开展业务，减免了基础设施建设和运维的高昂成本。对于卫星运营商来说，则意味着其主要业务形式由租售资源向提供端到端网络托管服务转变，降低了用户采购卫星通信服务的价格和专业门槛，使卫星通信更容易、更广泛地被行业集成和利用，提升了资源利用效能。此外，也有利于通过多样化的增值服务逆转主营业务萎缩的困境。 #

卫星运营商想要提供优质的端到端托管服务的基础有两点，一是网络基础设施的虚拟化，以便于用户自定义网络属性；二是动态资源管控能力，以高效实现卫星资源的按需交付。这两项能力都离不开云基础架构的支持，目前、SES和公司都已经推出了基于云基础架构的网络托管服务。例如，推出了基于云架构的卫星即服务平台托管网络服务，为用户提供API接口，方便能源、建筑、金融等众多行业用户根据自身需求特性自主定义网络属性。 #

2．地面设施即服务 #

地面设施即服务是指不同卫星运营商共享地面站基础设施与运营服务。此项服务最早可追溯到20世纪90年代，当时的全球定位系统供应商（如SSC、KSAT）利用地面站的“空白空间”（即备用容量）为国际卫星通信运营商提供了第一批共享天线。随着卫星互联网地面系统规模的扩大，新兴卫星运营服务商面临着地面系统建设及运维成本高、监管限制等诸多问题，“地面设施即服务”应用需求日益迫切。地面设施即服务的产生机理，一方面是因为卫星产业的专业分工协作程度不断提高，卫星运营商把内部服务通过合约转移给外部专业优势资源，有利于在降低成本提高效率的同时专注于核心业务，给予了这种服务模式的诞生机会；另一方面也是由于小卫星运营商或行业新进入者的资源规模相对较小，难以取得大公司那样的地面设施规模经济效应，通过业务外包服务寻找压降成本新空间的潜在需求大，给予了这种服务模式持续的生存空间；当然，也有一部分国家运营商在考虑地面设施配置时把自主可控、安全可靠摆在首位，是否经济不是其权衡的要素，需另当别论。 #

目前软件即服务（GSaaS）主要应用在遥感领域，但是在通信领域卫星通信运营商与GSaaS服务商的合作也日益频繁。比如微软、、KSAT合作共建地面站，在挪威地区的天线由KSAT 托管。今年将卫星通信地面设施（射频天线、基带系统）与云计算基础设施相结合，推出了AWS地面站服务。用户能够利用AWS地面站控制卫星、下载数据，并在弹性计算云服务（ EC2）实例中进行数据处理，处理结果可以存储到简单存储服务（ S3）中，然后利用AWS分析和机器学习服务进行深层次的数据分析。用户不需要建设地面基础设施，仅需要按分钟支付天线接入费用即可使用遍布全球的AWS 基础设施（包括其光纤网络），可以节省高达80%的地面站成本。

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3．应用平台即服务 #

应用平台即服务是指卫星运营商通过搭建面向垂直行业的服务平台，基于行业特色应用需求，开展增值服务。例如，随着视频内容消费方式向着多终端移动接收、多向交互、智能应用的方向转变，广播电视与传媒公司亟需改变其内容交付方式，采用卫星通信、地面通信、互联网等多个渠道将内容分发到电视、手机APP等多种终端上。例如，为了减轻传媒公司多渠道重复分发压力，SES公司以其传统卫星直播到户（DTH）业务系统为基础，通过整合并购下游的内容平台、技术支持和客户渠道能力，建立了基于云平台的视频分发服务生态系统。广播电视与传媒公司不仅可以采用混合卫星、光纤、IP等多种传输手段进行内容的分发，还能够在其服务平台上开展内容管理、节目编排和增值服务等多项应用，完成了视频服务交付方式的转变，卫星运营商提供服务的形式也由提供通道资源变成了基于平台的整体解决方案。 #

除了转变传统业务模式，基于应用平台的集成服务还能够帮助运营商进一步凝聚产业链上下游力量，共同面向垂直行业需求提出丰富的解决方案。在这一方面，已经走在了产业前列。 Fleet 船舶通信服务能够为货轮、邮轮、渔船等多种类型船舶提供高速通信服务互联网及其应用，实现船舶在海上航运过程中的实时数据（船舶状态监测数据、交易数据等）交互。随着海运行业数字化转型进程的加深，船舶数字化需求愈发迫切，数字通信解决方案在其中的重要地位也日益提升。 #

公司今年年初推出了Fleet Data通信数据集成服务平台，该平台与 Fleet 服务绑定，上面聚集了40多家认证服务提供商，用户通过购买Fleet 服务可以访问该平台上的增值数据服务。 #