2017年，中星16號（實踐13）衛(wèi)星的發(fā)射拉開了我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的序幕，運營商基于該實驗星開展了大量技術驗證與應用推廣工作。
2023年初，我國首顆超百Gbps容量的高通量衛(wèi)星——中星26號即將發(fā)射，該星是我國第一顆系統(tǒng)設計和運營服務整體性能匹及國際水平的高通量衛(wèi)星，它的發(fā)射將全面開啟我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應用服務新時代。
一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的內涵
1、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的定義
2005年，休斯網(wǎng)絡（HughesNet）公司提出要在美國為家庭用戶提供寬帶上網(wǎng)服務，這是衛(wèi)星運營商首次推出以“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”命名的服務。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市場和眾多細分行業(yè)應用提供經(jīng)濟實惠的衛(wèi)星寬帶通信服務的代名詞。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是以衛(wèi)星網(wǎng)絡作為接入網(wǎng)絡的互聯(lián)網(wǎng)及服務，是衛(wèi)星通信技術與互聯(lián)網(wǎng)技術、平臺、應用和商業(yè)模式結合的產物?！靶l(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)務的簡單復制，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業(yè)形態(tài)、業(yè)務形態(tài)和商業(yè)模式。
圖1 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的三種應用場景
根據(jù)服務對象和商業(yè)模式不同，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)有三種應用場景：
1.手機或者計算機通過衛(wèi)星熱點（衛(wèi)星終端+Wifi或網(wǎng)線）接入互聯(lián)網(wǎng)。衛(wèi)星運營商直接面向最終用戶提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務；
2.手機用戶通過衛(wèi)星基站（衛(wèi)星終端+基站）接入運營商的移動互聯(lián)網(wǎng)。衛(wèi)星運營商和地面運營商合作向地面手機用戶提供泛在的移動互聯(lián)網(wǎng)接入服務；
3.行業(yè)用戶在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)上構建虛擬專網(wǎng)。衛(wèi)星運營商向大客戶提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)專線服務。
根據(jù)成熟度，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)有三類業(yè)務：
1.地面互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務向衛(wèi)星網(wǎng)的復制；
2.傳統(tǒng)衛(wèi)星通信業(yè)務的互聯(lián)網(wǎng)化；
3.衛(wèi)星通信廣域、大連接特性與互聯(lián)網(wǎng)應用相結合的創(chuàng)新業(yè)務。
第一類業(yè)務是當前衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的基礎，第二類和第三類是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務發(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)應用發(fā)展的三個時期。上世紀60-80年代，衛(wèi)星通信主要用于跨洋電視轉播和長途電話，屬于點到點通信為主的專線時代；1980年代中期，高功率轉發(fā)器和地面電子信息技術進步共同推動VSAT技術成熟，用戶終端天線口徑從十幾米降低到幾米左右，衛(wèi)星通信使用門檻大幅降低，中小企業(yè)用戶也能租用轉發(fā)器構建專用網(wǎng)絡，滿足內部通信需要，衛(wèi)星通信進入專網(wǎng)時代。至今專網(wǎng)仍然是衛(wèi)星通信的主要應用方式之一。進入二十一世紀，采用多點波束和頻率復用技術的高通量衛(wèi)星出現(xiàn)，通信速率和系統(tǒng)容量均大幅增加，開啟了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應用時代。
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。衛(wèi)星網(wǎng)絡的總容量和通信速率要滿足ITU對寬帶接入的基本要求，這是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應用的前提。Wildblue等早期衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務發(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、價格親民的終端。易于安裝和使用、性價比高的終端是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務千行百業(yè)、走進千家萬戶的必要條件。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用戶增長。
三是大帶寬需求的殺手锏應用。高清視頻回傳、流媒體等大帶寬業(yè)務需求是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的基礎。隨著人們對泛在高速互聯(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)和普遍服務等業(yè)務成為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要推動力。
四是開放的互聯(lián)網(wǎng)運營模式。從專網(wǎng)向公網(wǎng)和平臺化運營轉變是衛(wèi)星通信從管道向互聯(lián)網(wǎng)運營的必由之路。公網(wǎng)相比專網(wǎng)具有更大的規(guī)模效益和網(wǎng)絡外部效益，推動衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)規(guī)?；彤a業(yè)化發(fā)展。
二、國際衛(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)星開始使用窄點波束和頻率復用技術，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)星大量使用窄點波束和頻率復用技術，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)百個更窄點波束，吞吐量超過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)字波束成型復用技術將進一步提升在軌可重構的軟件定義能力，支持按需動態(tài)容量生成和使用，同時單星容量將超過500Gbps，甚至可達到Tbps級別，將進一步提升衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的承載能力和服務質量。
根據(jù)產業(yè)規(guī)模、承載業(yè)務類型和網(wǎng)絡服務水平，可將全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展分為三個階段：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，是衡量網(wǎng)絡服務水平的重要標志。設備商傾向將理想條件下的最高測試速率作為宣傳設備性能的指標，而運營商面臨達不到承諾速率會被用戶投訴的風險，因此采用更加保守的承諾信息速率（CIR）衡量網(wǎng)絡服務能力。下文提到的各運營商的服務速率均為CIR。
圖2 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)發(fā)展階段
表 2 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)發(fā)展階段特點
培育階段（2010年以前）：
全球絕大部分衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務集中在美國，以家庭互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務為主，美國WildBlue公司（后被衛(wèi)訊公司收購）利用Anik F2和WildBlue-1號衛(wèi)星為美國家庭提供Ka寬帶上網(wǎng)業(yè)務，受限于系統(tǒng)總容量，僅為用戶提供512kbps的下行速率。休斯網(wǎng)絡公司2008年利用Spaceway-3衛(wèi)星推出Gen3產品，向美國家庭用戶提供Ka上網(wǎng)業(yè)務，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400Gbps，提供家庭寬帶服務的速率有了明顯提升，從視頻傳輸質量上來看，逐步實現(xiàn)了對小屏（12Mbps/360p）、標清（25Mbps/
480p）、高清（50Mbps/720p）、全高清（100Mbps/1080p）的支持。
表 3 Viasat公司服務套餐
隨著Jupiter-1和Jupiter-2衛(wèi)星的發(fā)射，休斯網(wǎng)絡公司在軌容量超過300Gbps，相繼推出Gen4和Gen5服務，為用戶提供更高的服務速率。
表 4 HughesNet公司服務套餐
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，運營商能為用戶提供更高的上下行速率，將推動衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務進入新的發(fā)展階段。能夠為大型民航飛機、游輪提供高速接入能力。
通過對歐美高通量衛(wèi)星發(fā)展歷程和主要衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)運營商服務情況的分析，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調制編碼等抗雨衰技術的不斷進步，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)星是運營商向用戶提供優(yōu)質服務的基礎。系統(tǒng)總容量有限時，運營商只能限制用戶體驗速率，并控制用戶規(guī)模。一旦容量擴大，運營商立即推出更高速的流量套餐，為用戶提供更優(yōu)質的服務。衛(wèi)訊和休斯每次的套餐升級都與新衛(wèi)星運行同步推出。
3、運營商擁有的系統(tǒng)容量越大競爭力越強。衛(wèi)訊公司擁有更多的系統(tǒng)容量，在激烈的市場競爭中比休斯網(wǎng)絡公司更有主動權。衛(wèi)訊在同等價位下可提供更高的速率，或者在同等速率下價格更低。
三、我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況
1、我國高通量衛(wèi)星資源布局情況
2017年，我國首顆高通量衛(wèi)星——中星16號衛(wèi)星的成功發(fā)射拉開了我國衛(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、26號高通量衛(wèi)星發(fā)射后，將建成首張完整覆蓋國土全境及“一帶一路”重點地區(qū)的Ka頻段高軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，推動我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)走向大規(guī)模實用階段。
中星16號主要覆蓋了我國人口密集地區(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，服務航空互聯(lián)網(wǎng)。中星16、中星19和亞太6D由于容量較低，對照國外高通量衛(wèi)星發(fā)展水平，均屬于初期高通量試驗衛(wèi)星。中星26號衛(wèi)星使用Ka全頻帶提供饋電傳輸以及用戶鏈路通信，創(chuàng)新性設計星地一體備份環(huán)機制，為用戶提供高更可靠的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入，服務水平相當于第二代高通量衛(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200Mbps，下行最大可達450Mbps的通信能力。
當前，中國衛(wèi)通正在積極開展我國第三代高通量衛(wèi)星的論證，該衛(wèi)星容量超過300Gbps，覆蓋我國國土及“一帶一路”區(qū)域，將大幅提高我國高通量衛(wèi)星容量，并推動我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的國際化工作進入新階段。
圖3 我國Ka衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)覆蓋圖
（中星16號、中星19號和中星26號衛(wèi)星覆蓋示意圖）
表 7 我國高通量衛(wèi)星
2、我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場培育情況
我國高通量衛(wèi)星在容量和靈活性方面相比國外仍有差距，但在應用方面高起點與高標準，與國外主流服務產品能力相當，在上行速率方面甚至還有明顯的優(yōu)勢?？梢哉f用第一代衛(wèi)星提供了國外第二代衛(wèi)星的服務水平。
經(jīng)過多年努力，我國高軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已在航空、海事、普遍服務、應急、自然資源等多個領域實現(xiàn)了應用推廣。
在海洋互聯(lián)網(wǎng)領域，面向海上運輸、漁業(yè)、資源開發(fā)、環(huán)境保護、海洋執(zhí)法等應用需求，強化信息感知、平臺資源共享服務能力，為海上應用提供遠程監(jiān)控、視頻會議、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确铡?/p>
在航空互聯(lián)網(wǎng)領域，協(xié)同民航總局、各航司以及網(wǎng)絡設備供應商，加速航空互聯(lián)網(wǎng)產品、技術、服務模式創(chuàng)新。2020年7月，利用中星16號衛(wèi)星，我國首架Ka寬帶高速衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)飛機首航，實現(xiàn)了150Mbps的互聯(lián)網(wǎng)接入能力，為單個乘客提供類似4G效果的空中上網(wǎng)體驗。自首飛以來，累計服務航班1784架次，為近2萬名旅客提供上網(wǎng)服務。隨著我國航空互聯(lián)網(wǎng)服務從試飛走向運營，已有青島航空、國航、川航等多家航空公司正在穩(wěn)步推進Ka高通量系統(tǒng)裝機。
在普遍服務領域，利用高通量衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務偏遠地區(qū)生產生活，搭建遠程教育、遠程醫(yī)療通道，實現(xiàn)城鄉(xiāng)優(yōu)質資源共享。在西藏林芝地區(qū)，開通了高通量衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務，為當?shù)靥峁﹥?yōu)質網(wǎng)課和豐富的教育資源。
在應急通信領域，提供語音通信、視頻會議、視頻回傳等必要的應急通信保障。在應急救援方面，為無人機、應急通信車提供穩(wěn)定可靠、大帶寬高速通信鏈路，在防災減災領域，構建“全面要素感知+多通信手段傳輸”的集成網(wǎng)絡，搭建“端系統(tǒng)+平臺+網(wǎng)絡”整體解決方案。
在自然資源監(jiān)測領域，為地處偏遠、地形復雜的林牧地區(qū)提供高速率、高質量的視頻監(jiān)控與傳輸服務。利用寬帶與窄帶衛(wèi)星鏈路相結合的方式為北京松山、四川臥龍等自然保護區(qū)提供數(shù)據(jù)獲取和外界綜合通信服務。2022年，與國家林草局聯(lián)合開展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在智慧林草領域的創(chuàng)新應用。
四、我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)即將邁入新時代
進入數(shù)字經(jīng)濟時代，衛(wèi)星通信應用進一步融入經(jīng)濟社會民生的各領域、全過程。應用需求日趨多樣化、場景化，從話音、數(shù)據(jù)、流量等基本需求到面向應急、自然資源、電信普遍服務等行業(yè)解決方案，并向著為航空互聯(lián)網(wǎng)、海洋互聯(lián)網(wǎng)等領域提供綜合信息服務方向發(fā)展。新場景、新應用與新模式的探索發(fā)展將進一步打開我國衛(wèi)星通信產業(yè)發(fā)展空間。
中國衛(wèi)通近幾年持續(xù)圍繞“網(wǎng)絡、平臺和終端”打造衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)全鏈路核心能力，構建一張高速泛在、天地一體、公專結合的衛(wèi)星網(wǎng)絡，開發(fā)兼具電信和互聯(lián)網(wǎng)特色的基礎運營和應用平臺，帶動終端廠商研制各種型譜的終端，聯(lián)合合作伙伴和用戶結合具體用戶場景實現(xiàn)業(yè)務全鏈條打通和閉環(huán)，初步構建了以平臺為核心的Ka衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)運營生態(tài)，為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務全面鋪開做好充分的準備工作。
推動我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)健康持續(xù)發(fā)展是包括運營商、制造商、集成商，甚至用戶在內的所有人的共同責任，讓我們攜起手來，團結協(xié)作，共同期待中星26的成功發(fā)射，全面開啟我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新時代。
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