（一）卫星互联网行业研究：空天地一体，蓄势待发

来源：未来智库（报告出品方/作者：信达证券，蒋颖）

一、卫星互联网：天地互联，渐行渐近

1、卫星互联网：基于通信卫星组网，有望成为主流通信方式之一

卫星互联网是基于卫星通信的互联网，是对传统地面通信的重要补充之一。根据《“新基 建”之中国卫星互联网产业发展研究白皮书》，卫星互联网通过一定数量的卫星形成规模组 网，从而辐射全球，构建具备实时信息处理能力的大卫星系统，是一种能够完成向地面和 空中终端提供宽带互联网接入服务的新兴网络。卫星互联网具有覆盖面积广、低延时、低 成本等优点，尤其适用于无基站覆盖的海洋、沙漠及山区等偏远地区，可作为传统地面通 信的重要补充，未来有望成为主流的通信方式之一。

从构成上来看，卫星互联网一般由空间段、地面段和用户段构成： 空间段：以通信卫星为主体，接收和转发卫星信号，提供用户链路承载功能。本段提供信 息中继服务的卫星星座，包含一或多颗卫星，这些卫星可以工作在 GEO、MEO 或 LEO 轨 道，也可以同时包括 2 种或 2 种以上轨道类型的卫星，卫星之间可以有或没有星间链路； 地面段：一般包括卫星测控中心及相应的卫星测控网络、系统控制中心及各类信关站 （Gateway）等，提供馈电链路，起到连接地面核心网的作用，实现卫星互联网与公共通 信网的业务交互功能。其中卫星测控中心及相应的测控网络负责保持、监视和管理卫星的 轨道位置和姿态、控制卫星的星历表等；系统控制中心负责处理用户登记、身份确认、计 费和其他的网络管理功能等；信关站负责呼叫处理、交换及与地面通信网的接口等； 用户段：包括各类用户终端设备及应用场景的支持设施，如供用户使用的手持机、便携站、 机（船、车）载站等各种陆海空天通信终端。

从卫星互联网的组网方式来看，在目前的非地面网络（NTN）相关协议中，根据星上载荷 的不同，可以分为“透明载荷”的透明转发工作模式和“可再生载荷”的星上处理转发工 作模式： 透明载荷：也称作透明转发，实际上把卫星仅当作信号中继的链路。用户终端只能通过卫 星一跳与信关站建立连接，再经信关站连接到地面互联网。这种组网方式要求系统中设置 非常多的信关站，各信关站可以独立工作，没有信关站覆盖的地方，用户终端无法接入互 联网，因此透明载荷架构可以利用已有卫星，技术上实现起来较为容易，成本也低，但卫 星和基站之间的路径长，时延大，不支持星间协作，需部署大量信关站； 可再生载荷：又称作基站上星，卫星具备星上处理和交换能力及星间通信能力。系统中不 需要部署很多的信关站，用户终端可通过多颗卫星的中继建立与信关站的连接，从而访问 地面互联网，但可再生载荷这种架构必须改造并新发射卫星，技术复杂，成本高，优点是 终端和卫星基站之间的时延短，且由于有星间链路的存在，可以减少一些信关站的部署。 卫星互联网的工作过程为：用户终端开机后首先进行注册申请，注册成功后，如果用户有 通信要求，就通过控制信道申请建立连接；如果连接申请被接受，系统就通过控制信道向 用户终端分配资源，包括使用的卫星和信关站标识码、上下行点波束号、时隙、频率或码 字信息等；收到资源分配命令后用户终端即可建立连接；由于用户和卫星都可能是移动的， 通信过程中还需要进行星间或波束间切换；连接结束后，用户终端释放信道，系统收回分 配的网络资源。

从产业链结构来看，卫星互联网主要由基础设施建设、卫星互联网运营以及终端用户三大 部分组成，其中最为核心的为卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务四大环节。 卫星互联网与传统卫星通信产业类似，可以划分为上游、中游、下游，产业链上游包括卫 星制造、卫星发射、地面基础设施等环节，构建了卫星通信的基础设施，达到卫星通信的 基本条件；产业链中游是卫星通信运营商，提出卫星方案服务、资源服务、产品服务等， 旨在实现客户卫星通信需求；产业链下游为卫星互联网的终端用户。

1）基础设施又可以分为空间段和地面段： 基础设施的空间段包括卫星制造和卫星发射： 卫星制造环节主要包括卫星平台、卫星载荷。卫星平台包含结构系统、供电系统、推进系 统、遥感测控系统、姿轨控制系统、热控系统以及数据管理系统等；卫星载荷环节包括天 线分系统、转发器分系统以及其它金属/非金属材料和电子元器件等； 卫星发射环节包括火箭制造以及发射服务； 基础设施的地面段包括地面基础设施和用户终端： 地面基础设施包括固定地面站、移动式地面站（静中通、动中通等）：固定地面站包括天线 系统、发射系统、接收系统、信道终端系统、控制分系统、电源系统以及卫星测控站和卫 星运控中心等；移动站主要由集成式天线、调制解调器和其它设备构成； 用户终端包含设备上游关键零部件及下游终端设备； 2）卫星运营及服务主要包含卫星移动通信服务、宽带广播服务以及卫星固定服务等； 3）终端用户可以分为特殊领域和民用领域，按照客户类型可以划分为海上用户、航空用 户、陆地用户等。

2、卫星互联网发展：步入高速率宽带互联网阶段

卫星互联网属于卫星产业中卫星通信的重要组成部分，按技术领域和服务方式进行分类， 卫星产业主要包括卫星通信、卫星导航、卫星遥感以及卫星综合应用等，随着航天技术的 发展，与卫星产业相关的产品和服务已经广泛应用于各个行业： 卫星通信：是利用卫星中的转发器作为中继站，通过反射或转发无线电信号，实现两个或 多个地球站之间的通信，是现代通信技术与航天技术的结合，并用计算机对其进行控制的 先进通信方式，是目前卫星技术最具产业化的应用方向之一，构成了卫星产业的最主要组 成部分。卫星通信广泛应用于通信广播、数据传输、政府应急保障等方面，是信息化社会 重要的基础设施； 卫星导航：产品和服务在车辆监控和导航、海上运输和渔业、大地测量（测绘、勘探）等 领域具有广泛应用，导航卫星包括沿着地球静止轨道运行的卫星，也包括沿着倾斜地球同 步轨道和中圆地球轨道运行的卫星； 卫星遥感：在国土资源监测、气象监测、防灾减灾等社会公益性服务方面提供了不可或缺 的重要技术支持，遥感卫星通常是沿着地球同步轨道运行的。

根据赛迪顾问的《“新基建”之中国卫星互联网产业发展研究白皮书》，从发展历程来看， 卫星互联网相对地面通信，历经近 40 年发展经历了三个阶段： 与地面通信网络竞争阶段(20 世纪 80 年代~2000 年)：以摩托罗拉公司“铱星”星座为代表的 多个卫星星座计划提出，“依星”星座通过 66 颗低轨卫星构建一个全球覆盖的卫星通信网。 这个阶段主要以提供语音、低速数据、物联网等服务为主。随着地面通信系统快速发展， 其通信质量、资费价格等方面对卫星通信全面占优，卫星通信网在与地面通信网络的竞争 中宣告失败； 对地面通信网络补充阶段(2000~2014 年)：以新铱星、全球星和轨道通信公司为代表，定 位主要是对地面通信系统的补充和延伸； 与地面通信网络融合阶段(2014 年至今)：以一网公司(OneWeb)、太空探索公司(SpaceX)等为代表的企业开始主导新型卫星互联网星座建设。卫星互联网与地面通信系统进行更多 的互补合作、融合发展。卫星工作频段进一步提高，向着高通量方向持续发展，卫星互联 网建设逐渐步入宽带互联网时期。

3、卫星互联网技术持续升级，有望成为 6G 主流发展方向之一

我们认为当前卫星互联网主要集中在空间段及地面段的基础设施建设，上游卫星制造、卫 星发射及地面设备中的地面站建设成为关注的焦点： 卫星制造方面：面临多项基础技术攻关，包括星载/地面相控阵天线、长时稳定高速星间激 光载荷、高精稳长寿命卫星平台，以及多层星座构型保持、复杂星座组网控制等，总的来 说卫星互联网的通信卫星正向着低轨化、宽带化、星间组网、星地一体化的方向发展； 卫星发射方面：由于星座组网阶段需要大量发射，国内互联网卫星的运载能力也存在瓶颈， 发射频次、成本、运力成为关键，一箭多星和可重复使用的液体火箭的技术发展备受关注； 地面设备中：重视信关站、采用相控阵天线的高性能终端、采用平板/反射面天线的低成本 终端、无人值守边境综合监测站等的建设。

3.1 低轨卫星互联网加速发展

相较于传统高轨通信卫星，低轨卫星星座成为卫星互联网行业发展选择。在卫星通信系统 中，卫星运行的轨道分为低轨、中轨和高轨（静止轨道）三类。由于高轨卫星相对地面静 止，且覆盖区大，三颗经度差约 120°的卫星能够覆盖除南、北极以外的全球范围，因此目 前卫星通信系统大多采用静止轨道卫星。另外卫星通信系统也可采用低轨或中轨等非静止 轨道卫星，但由于非静止轨道卫星与地球上的观察点有相对运动，为了保证对全球或特定 地区的连续覆盖，以支持服务区内用户的实时通信，需要用多颗卫星组成特定的星座，低 轨卫星由于传输时延小、链路损耗低、发射灵活、应用场景丰富、整体制造成本低，适宜 卫星互联网业务的发展。

发射数量上，全球 LEO 轨道通信卫星数量实现快速增长。自 2001 年至 2021 年，低地球 轨道（LEO）卫星在年度发射航天器数量占比从 57% 迅速攀升至 97%，截至 2021 年 12 月，全球在轨卫星已突破 5000 颗，其中，LEO 轨道卫星占比超过 83%。LEO 在轨卫星中， 通信卫星占比达 66.80%，同时在巨型星座刺激下，相比 2001 -2005 年、2016 -2020 年， LEO 轨道通信卫星数量增长了近 40 倍。

代表星座上，低轨卫星星座向着规模化发展。根据《低轨巨型星座网络：组网技术与研究 现状》，其中认为：传统的低轨星座系统一般包含数十颗卫星，但新兴的低轨星座网络为满 足系统容量的需求，将卫星数目扩增至上万颗。庞大的星座规模提高了地面终端通信仰角， 减小了地面反射和多径衰落影响，也使系统具有更强的冗余性和抗毁性。 自 2015 年起，大批低轨巨型星座计划被提出，如 Starlink、OneWeb 和 Kuiper 等代表性 计划，其中，Starlink 计划由 SpaceX 公司提出，受益于批量化卫星制造、火箭重复利用、 一箭多星发射等领先技术，Starlink 已成为新兴低轨星座中的佼佼者，截至 2021 年年底， Starlink 已部署超过 1900 颗卫星，完成了 550 km 轨道层星座部署，其完整版 Starlink 计 划的卫星总数将达到 12000 颗、远期规划达 42000 颗；OneWeb 计划发射 716 颗轨道高 度为 1 200 km 的卫星，构成极轨道/倾斜轨道混合星座提供宽带网络接入服务。截至 2021 年年底，OneWeb 已部署近 400 颗卫星，且未来计划将星座扩充至 6 372 颗卫星，以提高 中低纬度地区的覆盖密度；Kuiper 计划由亚马逊公司于 2019 年提出，旨在提供低成本的 消费级和企业级宽带业务以及无线数据回程业务。星座包括工作在 590~630 km 高度的 3236 颗倾斜轨道卫星。系统将在全球部署大量地面站，可与亚马逊网络服务（AWS, Amazon Web service）系统和计算基础设施联合，构建亚马逊公司的全球云服务智能网络 系统。

关键技术上，目前低轨卫星互联网关键技术聚焦在超大容量、组网优化、多网融合、高效 运控方面。低轨卫星关键技术主要包括切换接入技术、星上转发器技术、星间链路技术、 与地面技术融合等。其中切换接入技术主要针对低轨卫星移动速度较快，为保证卫星通信 过程的连续性，需频繁地进行波束切换；星上转发器技术目的是实现低轨卫星间的双向通 信，包括波束间、子信道间以及用户间的便捷通信；星间链路技术主要用于低轨卫星之间 通信的链路，可促使多星互联，实现星间的信息传输和交换；与地面技术融合是利用低轨 卫星的全球覆盖特性，弥补地面通信网络覆盖的不足。

3.2 高通量卫星+低轨星座实现高容量卫星通信

为实现卫星互联网的大容量需求，主要有高轨高通量卫星和低轨星座两种实现思路： 高通量卫星（High Throughput Satellite，HTS），也称高吞吐量通信卫星，2008 年由美国 北方天空研究所提出并定义，即采用多点波束技术和频率复用技术，在相同的频率资源下， 整颗卫星的通信容量是传统卫星通信容量的数倍。为了实现通信容量的提升，高通量卫星 在技术设计、使用频段和卫星轨道上具有显著优势： 在技术设计上，高通量卫星采用多点波束和频率复用技术。利用大量能量集中的高功率点 波束实现广域范围覆盖，同时将卫星可用频带划分为若干子波段，大量的点波束之间可以 实现子波段复用，从而提高了频谱利用率和卫星系统的容量。例如美国卫讯公司计划发射 的 ViaSat-3 卫星单颗通信容量将达到 1Tbit/s。2023 年 2 月 23 日，我国发射首颗通信容量 超过 100Gbps 的高通量卫星。 使用频段上，从 C/Ku 频段向频率更高的 Ka 频段扩展，未来高通量卫星将逐渐向更高的通 信频段（Q/V 频段）发展，与地面宽带紧密融合。 轨道资源上，从以静止轨道卫星为主导，到开始向中低轨道拓展。

低轨星座通过发射数百上千颗小卫星，形成一个大规模星座来实现全球范围内的高容量。 低轨星座通常采用轻量级卫星，由于波束数目和功率的限制，单星容量比高轨卫星要低， 低轨典型代表 StarLink 的单星容量约 21.6Gbit/s。但受益于其庞大的星座数量，低轨星座 整体的系统容量可以达到很高的量级，例如 StarLink 的系统总容量可达 94 Tbit / s。 相比 GEO-HTS 系统，低轨星座系统在传输时延、路径损耗、入轨成本方面有优势。根据 《卫星互联网若干关键技术研究》，GEO-HTS 系统往返时延约为 480 ms，而低轨星座系 统一般只需 30 ms 左右，GEO-HTS 系统的路径损耗约为 210 dB，低轨星座系统只需 180 dB 左右；另外，低轨卫星单位质量入轨成本大概只有 GEO-HTS 的 1/10～1/5。但是在卫 星寿命、地面终端和容量利用效率等方面，低轨星座系统的性能就不如 GEO-HTS 系统， GEO-HTS 系统的使用寿命一般为 15 年，而低轨星座系统受大气阻力等影响使用寿命为 5～8 年；同时低轨卫星的地面终端必须使用自动跟踪天线，制造成本高，并且地球表面 70%以上为海洋和荒野等无人区域，低轨卫星全球覆盖的特点造成系统容量利用效率较低， 反观 GEO-HTS 系统，其可通过对覆盖区域进行预先设计，容量利用效率较高。

高通量卫星采用多波束天线（MBA），多波束天线具有透镜式、反射面式和相控阵式三种 基本类型。对于 GEO通信卫星，由于所处轨道高，传输路径长，路径损耗大，要求用更窄 波束来提高星载天线增益，所以一般采用反射面方案，但也有少数军用通信卫星开始采用 相控阵天线配置。 LEO 通信卫星多采用相控阵多波束天线方案。根据《通信卫星多波束天线的发展现状及建 议》，对于 LEO 通信卫星，由于轨道低，星上的用户端天线传输距离短，具有比 GEO 卫星 更小的自由空间损耗，因此，从增益上来讲，反射面和相控阵配置都适合该轨道卫星，但 由于卫星轨道太低，视角宽，要求天线具备较大扫描角，而反射面天线在这方面难以胜任， 因此，该轨道上的卫星一般都采用相控阵配置，如处于 LEO 上的美国 Iridium/-NEXT 星座， 其每颗卫星上都安装有三块工作于 L 频段的有源相控阵天线，每块相控阵均能产生 16 个波 束。

3.3 Ka 等高频段成各国布局和竞争重点

Ka 频段成卫星互联网发展重点，并向高频 Q/V 发展。卫星通信业界常将特高频以上频段 大致划分为 L（1-2GHz）、 S（2-4GHz）、C（4-7GHz）、 X（7-12GHz）、 Ku（12- 18GHz）、 Ka（26.5-40GHz）等频段。 频段越高，其带宽资源越多，能支持的业务容量也越多。低于 2.5GHz 的 L 和 S 频段主要 用于卫星移动通信、卫星无线电测定、卫星测控链路等应用；C 和 Ku 频段主要用于卫星 固定业务通信且已近饱和。 Ka 频段可用带宽达 3.5GHz，由于 Ka 波段的波长与雨滴直径相近，相比 Ku 频段更易受天 气影响，雨衰最严重，但其更大的工作带宽，更高的信号强度、更小的天线口径、更好的 指向性及增益效果等优点，使其可为高速卫星通信、千兆比特级宽带数字传输、高清晰度 电视(HDTV)、卫星新闻采集(SNG)、VSAT业务、直接到户(DTH)业务及个人卫星通信等新 业务提供一种崭新的手段。目前与多点波束组合应用，已成为高通量卫星的首选频段，且 资源日益紧张。 为了满足日益增加的频率轨道资源需求，目前行业已着手开发 Q（36-46GHz）、 V（46- 56GHz）等更高的频段资源。“Starlink”“OneWeb”等系统均有 Q、V 频段星座规划。

低轨卫星空轨和频谱资源具有战略稀缺性，欧美多企业领跑卫星部署。国际电信联盟(ITU) 对卫星轨道/频率的分配有规划和登记两种方法。对于非规划的卫星轨道/频率，遵循“先登 先占”原则，即先申报、先登记者有优先权。根据《“新基建”之中国卫星互联网产业发展 研究白皮书》，地球近地轨道可容纳约 6 万颗卫星，而低轨卫星所主要采用的 Ku 及 Ka 通 信频段资源也逐渐趋于饱和状态。到 2029 年，地球近地轨道将部署总计约 57000 颗低轨 卫星，轨位可用空间将所剩无几。空间轨道和频段作为能够满足通信卫星正常运行的先决 条件，已经成为各国卫星企业争相抢占的重点资源。 全球范围内，SpaceX（美国）、OneWeb（英国）、亚马逊（美国）、Telesat（加拿大）、 O3b（欧洲）、Viasat（美国）等多家欧美企业相继提出 Starlink、OneWeb、Project Kuiper、Lightspeed、O3b、Viasat 卫星互联网星座计划，使用频段主要集中于 Ku/Ka 频 段。 我国卫星互联网虽起步较晚但发展迅速，自 2017年以来多个近地轨道卫星星座计划相继启 动，主要包括行云工程、鸿雁星座、虹云工程、天象星座等。据国际电信联盟（ITU）披 露，2020 年 9 月，中国以“GW”为代号申报了两个低轨卫星星座，共计 12992 颗卫星，分 布在距地面 590 公里至 1145 公里的低轨轨道，频段为 37.5GHz—42.5 GHz 及 47.2GHz— 51.4GHz。2021 年 4 月底，中国卫星网络集团有限公司（简称“星网”）成立，有望以“国 家队”身份进行统筹、规划及运营我国卫星互联网，加速我国卫星互联网产业链上下游协 同发展。

3.4 星上处理+星间链路促进星间组网逐渐普及

目前新兴巨型星座大多具有星上处理能力，可对接收的数据包进行解析、存储和转发，而 不局限于透明转发的工作模式。卫星间可建立微波或激光链路，并且在运动过程中保持连 接，实现数据包在卫星间的转发；星上处理和星间链路使系统可工作在天网地网架构中， 增强了系统独立性和灵活性；半导体技术的进步使卫星具有更强的星上处理和存储能力， 而激光星间链路技术可大幅提升星间通信速率，适应宽带业务需求。 星载转发器是星上信号处理和交换技术中的核心模块，也是宽带卫星通信网络中的关键技 术，其性能的优劣决定了整个通信系统的性能。星载转发器通过控制信号的发送、处理和 接收方式，直接影响整个通信卫星系统的可靠性、容量、重量、体积、功耗等关键参数。 对应透明载荷和可再生载荷，星载转发器可分为透明转发器和再生式转发器两种。

透明转发器的主要部件是高功率放大器，容量大且结构简单，它具有完整的上行链路和下 行链路，由终端来决定频带的划分，但是它的抗干扰能力弱，终端与终端之间的信息传输 需要两跳来完成。 再生式转发器采用了再生式星上处理技术即对所有需要处理的用户信号进行解调译码，交 换后再重新进行编码调制。与透明转发器相比，它的上行链路和下行链路分开设计，并且 通过解调译码的操作，消除了噪声积累，具有较强的抗干扰能力、较高的频谱利用率和通 信质量等优点。具有代表性的再生式转发器主要有北美地区 SpaceMux、欧洲的 Skyplex 以及日本研制的 WINDS。

在卫星互联网中，卫星之间的链路叫做星间链路（Inter-Satellite Link，ISL）；卫星和用 户之间的链路叫做服务链路（Service Link）；卫星和信关站之间的链路叫做馈电链路 （Feeder Link）。星间链路包括四个子系统：接收机、发射机、捕获跟踪子系统以及天线 子系统。 我们认为星间链路的引入具备以下的优点：1）扩大了系统的覆盖范围；2）减少传输时延， 满足多媒体实时业务的 QoS 要求；3）使得低轨卫星移动通信系统能够更少地依赖于地面 网络，能够更为灵活方便地进行路由选择和网络管理；4）减少了地面信关的数目，可大大 降低地面段的复杂度和投资；5）可以独立组网，卫星网不依赖于地面网提供通信业务，作为地面网的备份；6）可以在一定程度上解决地面蜂窝网的漫游问题。

为满足卫星移动通信系统大业务量，星间链路势必采用较高的工作频段或采用激光星际链 路。目前多个主流低轨星座系统均提出发展星间链路能力，同时激光星间链路技术不断成 熟，促进传输延迟降低，传输效率和数据安全性提升，根据王韵涵等的《国外低轨卫星互 联网发展最新态势研判》，10Gbit/s 星间传输能力成为标配，远景目标将达到 100Gbit/s。 中国的“星网”、“鸿雁”、“虹云”、“行云”以及“天地一体化”星座和国外的“Kuiper”、 “Telesat”、“Starlink”网络等已经将激光星间链路作为其核心传输链路的方式之一。我国于 2020 年 8 月 13 日在“行云二号”双星搭载的激光通信载荷技术得到成功验证，已实现卫 星物联网星座实现星间激光通信的突破。 激光通信具备高信道吞吐率、高传输带宽、强抗干扰能力、高保密性和安全性等优点。对 比传统基于无线电波的卫星通信，卫星激光通信具有频率更高且方向性更强的特点，因此 可以实现更快、更高体量的数据传输。其次，星间激光通信不需要向国际电联申请特定频 段，使得频道使用更加便捷。此外，卫星激光通信频谱属于不可见光频段，通信时不易被 发现，其波束比微波更窄，发散角更小，指向性好，从而使得通信获得很好的抗干扰能力 和抗截获能力，提供了更高的安全性和可靠性。最后，星间激光通信具有很高的能量集中 度，当需要很高的链路通信速率时，激光通信终端在体积，重量和功耗方面的优势便可以 体现，而这也符合当今卫星平台对有效载荷的要求。目前卫星激光通信的正向着标准化、 兼容化、网络化和商业化发展趋势；激光终端产品向着弹性化和模块化方向发展。

3.5 高低轨异构星座趋向融合

随着低轨星座快速发展和普及应用，高中低轨竞争、联合并存的新业态正在逐步形成。 除了前文提到的覆盖范围、系统容量、传输时延、路径损耗、入轨成本方面的区别外；在 终端方面，GEO 卫星相对地面静止，地面终端实现相对简单，可以使用静态抛物面天线或 机械调向抛物面天线，目前已经发展较为成熟且达到消费级价格，而低轨卫星相对于地球 表面高速运动，对用户终端的波束跟踪性能要求更高，其地面终端一般要采用相控阵平板 天线，目前生产成本还比较高。在空口体制协议方面，目前 GEO 卫星主要采用 DVB-S2X/ DVB-RCS2 协议标准，LEO 卫星对动态性、移动性管理要求较高，可采用 DVB 协议或借 鉴地面移动通信的 3GPP 协议。虽然高低轨卫星系统在覆盖范围、系统容量、时延、终端 等方面存在差异，但 GEO 高通量卫星和低轨互联网星座的网络架构基本相同，具备融合 的基础。

结合当前行业发展情况和卫星/地面应用系统、应用终端等方面的技术发展趋势，高低轨卫 星网络融合主要针对终端应用融合、网络管控融合、体制协议融合。 终端应用融合主要通过多模终端的方式进行，通过在用户终端进行集成或一体化设计，兼 容 GEO 和 LEO 多体制、多协议的方式，实现多模终端与 GEO 网络或 LEO 网络的互联互 通。在此种模式下，高、低轨卫星网络可以进行独立的建设与运营； 网络管控融合是在终端应用融合的基础上，GEO 和 LEO 网络通过运营中心进行互联互通 或统一实现管控结合； 体制协议体系融合是指考虑到未来 GEO 和 LEO 的通信协议很可能会趋同，可以通过设备 虚拟化技术实现信关站基带池化(基带设备高度通用)。GEO 和 LEO 按照新的协议标准开展 网络架构设计，接入网、核心网进行深度融合，实现卫星网络资源的高效管控。体制协议 体系融合可确保网络的灵活拓展性，在站网、设施层面实现资源共用与统筹，运行管理能 力衔接。通过统一的运营管理、网络架构和技术体制，可实现天地融合一张网络、星地资 源一体化统筹管理、用户动态优化接入。此种融合方式的可实施性取决于空间段、地面段 和用户段的整体路线选择，融合难度最大，需要较长实施时间。但此技术路线的用户体验 和后期的运营商管理体验最好，是高低轨融合的根本目标。

高轨卫星与低轨星座按需协同发展。另外考虑到地球表面 70%以上为海洋和荒野，这些区 域对信息容量的需求十分有限，若低轨星座按照热点区域的峰值容量需求来规划和建设,则 会造成整体系统容量的利用效率较低，产生极大的资源浪费。未来有望实现高轨卫星与低 轨星座协调发展，采用按需建设的方式，发挥高轨系统和低轨系统在覆盖、容量等方面的 互补优势。 在覆盖内容方面，利用高轨来覆盖深耕国内及周边等重点区域，用低轨来实现全球均匀覆 盖，重点聚焦国际市场。高轨卫星相对静止、广播优势突出，广播电视、内容分发等应用 仍然应当坚持选择高轨卫星。在机载、船载、单点互联网接入等高低轨业务重叠市场，低 轨可作为“覆盖接入层”提供广泛的接入服务，高轨可作为“容量层”提供热点区域的增强覆盖， 用户可以在高低轨卫星之间按需切换，实现机载、船载市场的“全球范围”服务能力；

在建设运营方面，高、低轨卫星可独立建设运行，在运营中心的业务支撑系统互联互通， 实现对高、低轨网络资源的统一管控，形成“广域宽带覆盖+全球均匀覆盖”的优势互补网 络格局，优化整体网络的资源配置； 在业务运营方面，可以通过地面系统的平台化来集成各类网络运营系统和互联网综合信息 应用服务，用户当前可以选择高轨卫星进行应用，为将来的低轨星座培育市场，以推进高 低轨业务系统未来的协调发展。

3.6 卫星互联网与 5G/6G 加速融合

星地一体融合组网为未来移动通信网络重要发展方向之一。随着全球 5G 网络规模化商用 持续推进，星地融合演进从 5G 体制融合走向 6G 系统融合。5G 体制的卫星通信系统是星 地独立网络，卫星通信体制借鉴 5G，随着 6G 的研发演进，面向 6G 的星地融合系统将实 现星地一体，提供无感知一致服务。卫星互联网和地面移动通信网络的融合也有望从覆盖 融合、业务融合走向体制融合、系统融合。终端也在向低成本、小型化、轻量化、一体化 方向发展。 卫星互联网补充低密度用户接入场景，与 5G 取长补短互为补充。目前，5G 网络覆盖仍然 以基站为中心，在基站所未覆盖的沙漠、无人区、海洋等区域内依然存在大量通信盲区， 根据赛迪智库无线电管理研究所的《6G 概念及愿景白皮书》，预计 5G 时代仍将有 80%以 上的陆地区域和 95%以上的海洋区域无移动网络信号。同时，5G 的通信对象集中在陆地 地表 10 km 以内高度的有限空间范围，无法实现“空天海地”无缝覆盖的通信愿景。低轨卫 星通信面向特定区域、特定用户群和特定应用，对于低密度用户接入场景下的宽带互联和 通信更具优势，特别是接入点分散时的低成本优势。

万物互联应用场景：低轨卫星充分显示其低功耗、全覆盖的特征。针对沙漠与海洋等油井 和天然气井、采矿等野外作业、环境和气候监测、货运与交通长距离监测跟踪、边境和边 防的电子围栏等行业应用场景，低轨卫星具有全球覆盖和成本比较优势。面向低时延高可 靠应用场景，5G 通信具有绝对的优势。5G 的空口时延是毫秒级；而低轨卫星的空口时延 达数十毫秒，5G 通信可充分满足对于低时延、可靠性要求高的车联网、工业互联网等应用 场景的要求； 增强型移动宽带应用场景：低轨卫星和 5G 通信各有优势和侧重。以“Starlink”为代表的低 轨卫星优势主要是服务于偏远地区的住户、空中的飞机乘客、海洋与大湖中船舶的船员和 乘客、穿越荒漠的火车乘客、野外科考者等。大多数的卫星终端形态是机载、船载、车载 的客户端设备（CPE），提供 WiFi 接入； 基于 5G 的低轨卫星通信系统关键技术：主要集中于突破高动态快速切换、高多普勒频移 同步、高容量寻呼等关键技术，设计基于 5G 的低轨卫星互联网通信体制、信关站，为面 向全球的低延时、高带宽、灵活组网的低轨通信提供技术支撑。

全球推动 5G 与卫星互联网融合。国际电信联盟（ITU）、第三代合作伙伴计划（3GPP）、 欧盟 5G 系统中卫星与地面网络融合联盟（SaT5G）等标准化组织组建了专业团队对卫星 通信与 5G 融合组网相关问题进行深入研究，推动卫星互联网在 5G 融合中的角色定义。其 中：ITU 提出卫星与 5G 融合的 4 类应用场景，包括小区回传、中继到站、动中通和混合 多播场景；我国于 2021 年 11 月 16 日发布《“十四五”信息通信行业发展规划》，其中提出 加快卫星通信建设，完善高中低轨卫星网络协调布局，实现 5G 地面蜂窝通信和卫星通信 融合，初步建成覆盖全球的卫星信息网络，开展卫星通信应用开发和试点示范；2023 年 3 月 8 日，据中国通信标准化协会消息称，由中国卫星网络集团有限公司总体牵头，五大运营商已开始联手构建基于 5G 的卫星互联网技术标准体系。

6G 时代空天地一体化，卫星互联网与地面移动通信网络充分融合。6G 总体愿景是 5G 愿 景的进一步扩展和升级，其特征是全覆盖、全频谱和全应用。根据《6G 总体愿景与潜在关 键技术白皮书》，6G 将实现地面网络、不同轨道高度上的卫星（高中低轨卫星）以及不同 空域飞行器等融合而成全新的移动信息网络，通过地面网络实现城市热点常态化覆盖，利 用天基、空基网络实现偏远地区、海上和空中按需覆盖，具有组网灵活、韧性抗毁等突出 优势。星地一体的融合组网将不是卫星、飞行器与地面网络的简单互联，而是空基、天基、 地基网络的深度融合，构建包含统一终端、统一空口协议和组网协议的服务化网络架构， 在任何地点、任何时间、以任何方式提供信息服务，实现满足天基、空基、地基等各类用 户统一终端设备的接入与应用。

6G 时代星地一体组网需要多技术融合发展。通过开展星地多维立体组网架构、多维多链路 复杂环境下融合空口传输技术、星地协同的移动协议处理、天基高性能在轨计算、星载移 动基站处理载荷、星间高速激光通信等关键技术的研究，解决多层卫星、高空平台、地面 基站构成的多维立体网络的融合接入、协同覆盖、协调用频、一体化传输和统一服务等问 题。由于非地面网络的网络拓扑结构动态变化以及运行环境的不同，地面网络所采用的组 网技术不能直接应用于非地面场景，需研究空天地一体化网络中的新型组网技术，如命名/ 寻址、路由与传输、网元动态部署、移动性管理等，以及地面网络与非地面网络之间的互 操作等。天地一体化网络需要拉通卫星通信与移动通信两个领域，涉及移动通信设备、卫 星设备、终端芯片等。

各国积极战略布局 6G 技术研究。目前全球 6G 技术研究处于探索与起步阶段，技术路线尚 不明确，关键指标和应用场景还没有统一的定义，正处于“场景挖掘”和“技术寻找”阶段。尽 管如此，6G 核心技术已列入多国创新战略，成为大国科技博弈高精尖领域和全球抢占的战 略制高点。2020 年 2 月，ITU 正式启动面向 2030 及 6G 的研究工作。中国、美国、韩国、 日本和芬兰等国已启动 6G 研究。美国已发布第一份 6G 报告，欲将美国确立为 6G 理念、 开发、采用和快速商业化的全球领导者，特别在卫星互联网方面，凭借强大的卫星设计、 制造和发射能力，已经抢得不少先机。我国于 2019 年 11 月 3 日成立了国家 6G 技术研发 推进工作组和总体专家组，标志着我国 6G 技术研发工作正式启动。 国外企业包括爱立信、高通、泰雷兹、联科发，以及我国的紫光展锐、中兴通讯、中国移 动等均开展相关技术研究和测试验证，共同推动卫星移动通信业务与地面移动通信融合发 展。终端融合、无感接入的技术路线是目前卫星与地面融合发展的重点方向，也是业界关 注的焦点。