當前，衛星通信系統由于其廣域覆蓋、高可靠等優勢，在社會發展、國民生活各方面發揮著越來越重要的作用，而衛星通信系統與互聯網的深度融合成為近幾年的熱點。尤其是馬斯克“星鏈”系統的快速布置，引起了國際廣泛關注，掀起了新一輪衛星互聯網技術應用討論熱潮。針對衛星互聯網發展現狀、趨勢及“星鏈”系統等熱點話題，近日《人民郵電》報記者采訪了國家無線電頻譜管理中心副主任黃穎。
記者：衛星與互聯網的結合成為近幾年的熱點，能否請您首先介紹一下國際衛星互聯網發展的背景與現狀？
黃穎：衛星互聯網并非新鮮事物，通過對地靜止軌道或中高軌道衛星提供的高通量衛星，一顆衛星就可以為地球表面較大面積上的用戶提供互聯網服務，通過多顆衛星組網可以實現全球衛星互聯網的應用需求。以銥星系統為代表的衛星移動系統則是通過多顆低軌星座組網提供低速率的通信連接，也可以視為初期的衛星互聯網系統。當前的熱點在于將兩者結合起來，用較大規模的星座系統（包括純低軌衛星星座，也包括高低軌結合星座）提供不依賴于地面連接的衛星互聯網服務。
衛星通信的發展緊跟地面通信的發展,既因技術也因需求驅動。地面通信網絡從固定通信發展到移動通信，后又將互聯網大容量數據通信作為應用的不斷拓展，現已非常成熟。衛星通信網絡也是從固定通信發展至移動通信，如動中通和衛星移動通信系統，當前也進一步將互聯網大容量數據傳輸的需求作為主要應用驅動因素。
早在1987年，美國摩托羅拉公司就已提出銥星計劃。銥星系統設計在 6個軌道面部署66顆衛星構建系統星座，向全球商業用戶提供移動通信業務，業務應用中既有話音也有數據、圖像，存在一定的互聯網因素，只是系統能夠提供的數據傳輸帶寬依然較窄。銥星系統在項目運行一年后，因相關技術不完善、國際市場響應平淡及運維成本過高等原因宣告破產。
我國在衛星互聯網領域選擇了先發展對地靜止軌道衛星的方式。2017年4月發射的中星16號高通量通信衛星，首次應用Ka頻段實現多波束寬帶通信，可覆蓋中國及東南亞地區，提供區域衛星互聯網服務。較傳統對地靜止軌道衛星，該衛星不僅可以服務廣播電視、骨干網政府用戶、企業用戶、大用戶，也可以服務于普通個人用戶。目前在軌的還有亞太6D等衛星，近幾年還將陸續發射幾顆對地靜止軌道高通量衛星。
記者：馬斯克的“星鏈”受到廣泛關注。能否請您介紹一下“星鏈”系統？星鏈系統所使用的衛星軌道與頻率資源是否有限？能否支撐多個巨型星座系統？
黃穎：近年來迅速推進的Starlink、OneWeb 等大規模衛星星座系統都是衛星互聯網的典型代表。2015 年，美國太空探索技術公司 （SpaceX） 提出低軌衛星互聯網計劃—Starlink，即“星鏈”系統，一個巨型對地非靜止低軌道高通量衛星星座?！靶擎湣毕到y預計共部署42000余顆衛星，按照目前SpaceX每月部署2-3批衛星的速度，預計部署周期為9年。
無線電頻率資源是有限的自然資源，具有排他性，在一定的時間和空間范圍內，一旦某個無線電系統使用了某段無線電頻率，那么其他無線電系統就不能以相同的技術體制使用該段頻率?！靶擎湣毕到y申報的Ku、Ka、Q/V和E頻段，基本囊括了未來衛星互聯網的主流頻段，由于其星座系統規模巨大并對地球進行多重覆蓋，其他星座系統幾乎不可能與“星鏈”系統在沒有有害干擾的情況下共用頻率。
在衛星頻率和軌道方面也是如此，太空看起來廣袤無垠，但實際上可利用、“好用”的軌道有限，這些軌道上價值較高的“點位”更是緊缺。且衛星在太空中是不斷運轉的，為保證無線電頻率和空間上的隔離，衛星之間必須保持一定的安全距離?！靶擎湣毕到y的部署密度遠超其他衛星系統，軌道高度又是極低地球軌道和低地球軌道，增加了同樣運行在低地球軌道的衛星間的碰撞風險，以及在“穿行”時（如衛星發射到更高軌道的過程中）的碰撞風險。一旦碰撞，會產生大量空間碎片，進一步威脅到其他航天器的安全。近年來，關于各國衛星險遭“星鏈”衛星碰撞的新聞屢見報端。
世界各國要使用衛星頻率和軌道資源需先向國際電信聯盟申報衛星網絡資料，其采用的原則是先占先得、協調共用。據不完全統計，國際電信聯盟公布的世界各國申報的衛星網絡資料中，中國、美國、英國、法國、德國等國家的主管部門申報了130余個由數十顆至數萬顆非對地靜止軌道衛星組成的星座，其中萬顆以上衛星數量的巨型星座就有18個，頻段覆蓋國際電信聯盟劃分用于衛星固定業務和衛星移動業務的EHF以下幾乎所有頻段。其中，“星鏈”、一網、O3B等屬其中翹楚，均已進入實際部署階段。隨著實際布置的衛星越來越多，無線電干擾隱患和碰撞風險也急劇增大，實際上可用衛星頻軌資源支撐多個巨型星座的能力有限。4.2萬顆星鏈系統布置完畢，其他類似如此大規模的星座系統是無法再部署成功的。
記者：“星鏈”系統發展非常迅猛，未來它能否實現手機通信或支持普通用戶上網？其商業前景如何？
黃穎：從“星鏈”已經發布的兩代終端來看，均帶有直徑0.48米的碟形天線，最高可以近300Mbps的速率支持普通用戶上網。但“星鏈”暫時還不具備與普通手機直接通信的功能。
星地通信需要高發射功率和高增益天線，普通手機終端并不具備。目前已在軌運行的“星鏈”衛星使用的是12GHz以上的Ku和Ka頻段，而普通的手機終端使用的是4GHz以下的頻率，兩者之間不能直接通信。未來，“星鏈”系統需要像銥星、海事衛星那樣研制生產專用的手機終端，或者在普通手機終端上加裝特殊的模塊，才能實現與“手機終端”的直接通信。
“星鏈”的商業前景目標明朗，可認為是瞄準成為替代銥星的第一個寬帶衛星專網。SpaceX公司具有自研的獵鷹系列運載火箭、大批量衛星生產能力和“一箭 60 星”的發射技術，已經形成了“火箭研制+衛星研制+發射服務”的垂直整合商業模式，與其他衛星互聯網系統相比，具有較為明顯的成本和速度優勢?！靶擎湣眴晤w衛星的發射和制造成本非常低，約是 “一網”（OneWeb） 的 46%，未來隨著二級火箭再回收、衛星的輕量化生產，預計還能下降 30%以上。此外，Space X公司的垂直整合商業模式，提高了衛星研制與發射組網的速度與靈活性，有助于其不斷擴大與主要競爭對手在時間上的優勢。
記者：在當前國際衛星互聯網快速發展的形勢下，請問您對商業航天發展有哪些建議？
黃穎：衛星互聯網的熱度使得國內無論是傳統衛星公司還是新興的商業衛星公司都有興趣研究和參與到這個發展過程中，但許多衛星公司既不了解需要履行的衛星頻率和軌道資源的國際申報、協調和維護規則義務，又缺乏在國內與其他衛星系統、地面業務系統開展必要協調的能力，需加強相關能力建設。我國相關部門還需統籌國內各方面力量，加強對衛星網絡申報、使用工作的指導，強化完善衛星頻率和軌道資源可行性論證和風險評估，促進商業航天蓬勃發展。
專家簡介
黃穎，國家無線電頻譜管理中心副主任，高級工程師。從事無線電管理行政和技術工作30余年，曾參加我國無線電管理法律法規制修訂工作、我國多個航天工程頻率和軌道使用論證工作，多次參加國際電信聯盟各類工作會議、與其他國家無線電主管部門的雙/多邊頻率協調會談。
文章來源：人民郵電報 作者：張金然
