“卫星网络，把“基站”搬到太空”

卫星网络、基站以太网空 (新技术新进展⑤)

7月上旬，国内首架高速卫星联网飞机完成首航，利用高通量卫星以1万米空的速度完成100万亿以上的网络，实现了平稳空的转播。

早在今年4月，卫星网络就被确定纳入新的基础设施范围。 作为新一代新闻技术的发展而产生的新闻基础设施，从构想到组网的发射，卫星网络的蓝图正在一步步成为现实。

卫星网络是什么？ 以卫星为接入手段的网络宽带服务模型

卫星网络是指以卫星为接入手段的网络宽带服务模式，属于新基础设施的新闻基础设施。 中国航天科工集团虹云工程总设计师开恒表示，目前卫星网络多是指利用地球低轨道卫星实现的低轨道宽带卫星网络。 与高轨道卫星相比，具有低延迟、容易实现全球展望的优点。

中国航天科技集团五院世界低轨卫星移动通信和空间网络系统中心副主任黄华说，地面互联网通过基站通信，卫星网络基于卫星通信技术接入网络，将地面基站移动到太空

根据通信卫星所在的轨道，卫星网络可以分为高轨道和低轨道两类。

高轨道卫星的轨道距离地面约3.6万公里，也称为对地静止轨道。 尽管都在高速运动，但该轨道上的卫星轨道周期与地球自转周期严格一致，相对于地面是静止的，其覆盖的地区也是固定的，因此建立通信服务比较容易。 利用这一优点，可以通过高轨道卫星进行宽带通信，所需的卫星数不太多。 但是，高轨道卫星网络也有天然的局限性。 地球半径只有6378公里，通过高轨道卫星实现通信服务，相当于向距离地球表面3.6万公里的地方发送信号，加上一次信号解决等过程，延迟不小。 虽然可以接受普通通话和网页访问，但不能满足网络游戏和无人机远程操作等对实时性要求较高的应用的需求。 而且，地面上接收高轨道卫星信号的终端为了良好地接收这种远距离的信号，必须比较大。

为此，人们将眼球投入了5002000公里范围内的近地轨道。 在这条轨道上，地面与卫星之间的通信传输延迟达到毫秒，充分满足了车联网、自动驾驶等诉求，接收终端可以手持，高端智能手机也可以访问。

卫星网络的兴起，诉求和技术潜力共同推进。 黄华说，将卫星网络纳入新的基础设施，反映了数字化、新闻化带来的诉求。 随着航天和通信技术的进步，提供这种服务成为可能。

专家认为，由于快速发展趋势，数字化、新闻化将极大地改变人们的生活，手机顾客希望随时随地都能上网。 虽然地面互联网很发达，但在多个特定场景下，地面互联网覆盖成本太大，难以收回价格。 相关数据显示，目前全球仍有35亿人无法连接互联网，7亿人无通信服务。 因此，选择将基站布局在近地点太空上。 另外，与20世纪90年代的铱等窄带低速卫星网络不同，新的卫星网络必须实现与地面相似的宽带互联网服务，即低轨道宽带卫星网络。

低轨道宽带卫星网络怎么实现？ 以1000公里近地轨道为例，卫星绕地球100多分钟，成百上千颗卫星在这个轨道的高度构成星座，从而实现对世界的无缝覆盖。 对客户来说，卫星总是在运动，但卫星总是在头顶飞过，网络信号总是很稳定。

卫星网络能做什么？

无论是沙漠、海上还是飞机，都可以体验像家一样的网络

随着低轨道宽带卫星网络概念的兴起，近年来国际上出现了星链、oneweb等相应的计划。

在国内，去年12月22日，虹云工程第一颗星——技术验证卫星送入轨道，标志着中国低轨道宽带通信卫星系统的建设迈出了实质性步伐。 虹云工程是由中国航天科工集团有限企业主导开发的覆盖世界的低轨道宽带通信卫星系统，通过构建由156颗小卫星组成的卫星网络系统，实现世界无死角的自由宽带网络。 然后，年12月29日，鸿雁星座的第一颗恒星也发射升空，进入预定轨道。 大雁星座是中国航天科技集团自主建设的低轨卫星通信系统，其目标也是以太空构建四通八达、覆盖全球的新闻通道，由60颗核心骨干卫星和数百颗宽带通信卫星组成系统，实现全球任意地点的网络接入。

虹云工程技术在验证星星发射入轨道后，于2019年完成了不同气象条件、不同业务场景等多种情况下的所有功能和性能测试。 测试人员通过卫星客户端连接网络，实现网络浏览、微信发送、电子商务购物、视频聊天、高清视频点播等典型网络服务，短篇视频app也可以正常采用。 卫星在轨道上实测的所有功能和指标都符合要求，超出了预期。 这个实验星球的顾客体验率超过了10兆。

系统建成后，无论是在沙漠、大海还是飞机上，都可以享受和在家一样的网络速度和服务体验。 据开恒介绍，卫星网络可以随时随地访问互联网，特别是在高山沙漠、深海远洋等以前就没有移动通信到达的偏远地区，更具特色。

黄华认为，卫星网络的最大网速虽然比不上地面光纤，但与顾客的实际招聘体验相差不大。 卫星网络和地面互联网，例如4g通信网络是互补关系。 在大城市等地面通信发达的地区，优先采用地面互联网。 在地面互联网无法到达的地区，北极科学试验、室外探险等场景适合采用卫星网络。 卫星网络可以满足新闻基础设施坏处的诉求，填补新闻鸿沟，使互联网连接成为可能，变得方便。

卫星网络提供的服务不仅局限于宽带，还包括提高定位和授时精度的导航增强功能，可以对航空、航海、远洋货物等进行跟踪，实现物联网。 例如虹云工程是通信、导航和遥感一体化的系统，可以满足紧急通信、传感器数据采集以及工业物品的互联网、无人化设备的远程操作等实时性要求较高的应用诉求。 鸿雁星座是一个宽窄结合的系统，客户可以使用移动终端打电话，也可以上网和加强导航。

北京九天微星科技快速发展有限企业首席执行官谢涛认为，通过与5g、工业网络、物联网、大数据等紧密结合，卫星网络未来的应用场景将非常丰富。 卫星网络就像一个太空的平台，可以承载5g的负载，满足宽带通信。 通过搭载摄像头，可以进行遥感。除了增强导航功能外，还可以支持自动驾驶。

怎么使用卫星网络？

关键技术必须突破难关，产业快速发展必须实现良性循环

目前，商业宇宙正在迅速发展。 作为卫星通信和网络的组合，卫星网络，特别是低轨道宽带卫星网络描绘了令人向往的商业路线图。 但是，实际构建并实际应用系统并不容易为客户提供更好的体验。

虽然我们在一定程度上掌握了卫星和通信技术，但卫星网络建设困难重重，一蹴而就，需要进一步创新。 黄华说。

由于高轨道卫星相对于地球是静止的，所以容易捕获，而低轨道卫星以每秒7公里以上的高速围绕地球旋转，这种快速移动引起的频率变化和卫星信号的动态切换等，与地面互联网大不相同。 为了防止互联网中断，为客户提供良好的体验，需要学习多种核心技术。 另外，为了降低地面维修价格，成千上万的轨道卫星需要依靠智能化在轨道上自主运行，这也必须通过技术创新来实现。

除了应对技术难题外，专家认为卫星网络真正得到使用，被普通民众接受，即使使用方便也很重要。 这就要求卫星网络实现低价，地面终端也要实现低价，小型化。 例如，通过大量生产，卫星网络的卫星会更便宜。 通过技术难关，芯片越小，天线就从&lsquo变成砖&lsquo的一片瓦。

谢涛认为，卫星网络这许多杂系统对系统设计、技术路径选择、产业配套等要求非常高，从设计伊始就需要考虑价格、产业成熟度、地面状况、实际应用诉求等综合因素。 卫星网络嵌入新基础设施为产业高速发展注入了信心和活力，为产业链提供了更具性价比的卫星、负载和地上端终端产品，从而使全产业链降低了价值成本。

开恒说，另一方面，随着低轨道宽带卫星网络的应用，通信容量将扩大。 随着规模的增大，价格也会下降。另一方面，通过政府层面的诱惑、市场层面的实践，整合资源，通过产业化、商业化的运营降低成本效益，形成产业快速发展的良性循环。

专家预计，普通顾客要像手机一样利用卫星网络，还需要几年。

本报记者余建斌

本报记者余建斌

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