中国商业航天视角下卫星互联网产业发展探析

科技 2024-11-19 18:08 北京

随着全球信息化的深入推进，互联网已成为社会经济发展的重要引擎。面对传统地面网络在偏远和海洋等区域的覆盖局限性，卫星互联网凭借其能力实现全球无缝通信覆盖，并可支持卫星广播电视、卫星宽带接入、卫星移动通信和卫星物联网，为解决“最后一公里”的通信难题提供了创新的解决方案。特别是在我国，借助国家政策的大力支持和技术创新的推动，商业航天领域及其卫星互联网技术迎来了空前的发展机遇。2024年“商业航天”首次被纳入政府工作报告，进一步凸显了其作为国家经济新增长引擎的地位。商业航天的发展不仅加速了卫星互联网技术的进步，也推动了相关产业链的完善与升级，使得卫星互联网在全球通信中的地位日益重要。

行业发展背景

1．全球卫星互联网迅速发展

近年来，国内外多家企业提出卫星互联网计划，主要有SpaceX、OneWeb、Telesat等公司，在卫星互联网领域取得显著成就。SpaceX公司的Starlink项目已成功发射超过7000颗低轨卫星，覆盖了200个国家和地区，并已在全球范围内提供商业服务，这一项目不仅提供了快速互联网服务，还通过在偏远地区提供连接，改善了全球数字包容性。OneWeb专注于中轨卫星的部署，旨在建设全球覆盖的宽带通信网络。此外，美国亚马逊公司和加拿大的Telesat公司也在积极推动其卫星互联网计划，亚马逊的Kuiper计划旨在利用多达3000颗卫星来覆盖全球各地，提供高速互联网服务，特别是在人口稠密的城市和偏远地区。

2．我国卫星互联网突破性发展

自20世纪末以来，我国在卫星互联网领域的探索与实践不断取得进展与成就，不仅彰显了我国在航天技术领域的深厚底蕴，也预示着全球通信格局的深刻变革。特别是在2020年，国家发展和改革委员会将卫星互联网正式纳入“新型基础设施建设”（以下简称新基建）的范畴，这一里程碑式的决策不仅确立了卫星互联网在国家发展战略中的核心地位，也为后续产业的蓬勃发展奠定了坚实基础。进入2024年，随着政府工作报告中对商业航天战略地位的进一步强化，我国卫星互联网的发展迎来了前所未有的历史机遇。低轨卫星星座的部署成为行业热点，其低时延、广覆盖、低成本等优势，为实现全球无缝覆盖、提升通信效率提供了有力保障。作为该领域的领军企业，中国卫通集团股份有限公司凭借其在商用通信广播卫星领域的深厚积累，已拥有并运营18颗卫星，持续为国内外用户提供高质量的卫星通信服务。此外，以中国卫星网络集团有限公司（正积极规划发射更多卫星）、上海垣信卫星（致力于G60星座计划）以及长光卫星等为代表的新兴企业，正以前所未有的速度推动着我国卫星互联网产业链的完善与升级，为中上游企业构建了一个充满活力的商业闭环生态系统。

政策支持与产业环境

1．国家政策的推动

我国对卫星互联网行业的快速发展提供了坚实的政策支持。2020年，国家发展和改革委员会正式将卫星互联网纳入新基建范畴，强调其在全国经济和社会发展战略中的核心作用，不仅明确了卫星互联网在国家战略中的关键地位，还于同年9月向国际电信联盟（ITU）提交了卫星频谱分配申请，涵盖高达12992颗卫星的频率使用权，这一举措标志着我国在全球卫星通信领域的积极布局。

2014年11月，国务院发布《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》，首次提出“鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设”。2015年，国家发展和改革委员会、财政部、国防科工局等部门联合发布了《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015—2025年）》，鼓励民营企业发展商业航天。在商业航天大背景下，国家在近期出台了一系列政策措施，旨在鼓励卫星互联网的技术创新和产业应用。例如，2023年11月，工信部发布《关于电信设备进网许可制度若干改革举措的通告》，将卫星互联网设备纳入进网许可管理。国家科技部推出了特别资金支持计划，专门用于商业航天企业的研发和技术创新，尤其是在卫星设计、制造及发射服务领域。这些政策不仅优化了商业航天和卫星互联网产业的政策环境，还有效推动了行业的技术进步和市场扩展。2024年，“商业航天”首次写入政府工作报告，进一步升级了该行业在国家发展中的战略地位。

2．资本的注入

社会资本的积极参与显著加速了我国卫星互联网产业的发展。随着越来越多的企业和投资者进入这一领域，实现了技术创新和商业模式的迅速多样化。2023年2月，上海垣信卫星公司成功完成了67亿元人民币的A轮融资，而东方空间公司则完成了近6亿元人民币的B轮融资，这些资金的注入极大提升了这些公司的研发和市场扩张能力。进入2024年，中国商业航天企业的融资活动更加活跃。例如，北京星际荣耀公司在3月完成了一笔达80亿元人民币的C轮融资，主要投资者包括国家大型基础设施投资基金和多家国际知名风险投资公司。此外，深圳市天链通信技术有限公司也在2024年上半年完成了45亿元人民币的融资，用以扩大其卫星生产线和开发新一代通信技术。

风险投资和产业基金的大力参与不仅极大地增强了企业的研发能力，也加快了卫星互联网技术的商业化步伐。资本市场的活跃为整个产业带来了新的活力和增长动力，推动了行业的快速增长和市场的广泛扩展。

卫星互联网发展实践

1．卫星通信基础

卫星互联网利用卫星作为通信节点，实现数据的双向传输，这一过程主要通过卫星与地面用户终端之间的无线电波完成。根据其轨道高度，卫星可分为地球同步轨道卫星（GEO）、高轨道卫星（HEO）、中轨道卫星（MEO）以及低轨道卫星（LEO）。多项卫星通信技术的发展为卫星互联网的发展打下了基础。

低轨卫星技术：低轨卫星以其较小的传输时延、低链路损耗和发射灵活性成为组网的首选。我国在低轨卫星制造和发射技术方面取得显著进展，并已成功发射一系列商业低轨宽带卫星，大幅提升了卫星互联网的覆盖能力和服务质量。

高通量卫星（HTS）技术：利用多点波束和频率复用技术，显著增强了通信卫星的容量和效率。中国在高通量卫星的研发和应用方面取得重要突破，为提供高质量的卫星互联网服务奠定了坚实的技术基础。

星间链路技术：包括激光链路和微波链路，这些技术支持卫星之间的数据传输和交换，为大规模卫星组网提供了技术可能。

智能卫星技术：智能卫星具备自我管理和自我修复功能，显著提高了卫星运行的效率和可靠性。我国在智能卫星技术研究方面取得显著成果，为卫星互联网的持续发展提供了强大支撑。

随着技术的成熟，星间链路（包括激光链路和微波链路）的发展为大规模卫星组网提供了技术基础。卫星制造和发射技术方面取得的进展，降低了卫星的生产成本，提高了生产效率，这些都为大规模卫星互联网的组网提供了坚实的基础。

2．卫星互联网系统架构

卫星互联网系统主要由卫星星座、地面站和用户终端三大部分构成（图1）。卫星星座由多颗卫星组成，通过星间链路实现数据的传输和交换；地面站负责卫星与地面互联网的连接；用户终端则是用户接入卫星互联网的接口设备。

图1 卫星互联网系统构成

3．“通导遥一体化”技术的应用

“通导遥一体化”技术集成了高分多模遥感、双向物联通信和星基导航增强等多功能于一体，极大提高了信息的获取和利用效率，是我国卫星互联网技术研究的重要成果之一。该技术的成熟推动了太空信息资源向智能化大众服务的转化，加速了卫星互联网技术的广泛应用。

4．手机直连卫星

卫星通信技术的最新突破极大地推动了卫星互联网的应用范围，尤其是在直连卫星通信技术领域。2024年，这一技术领域取得了显著进展。例如，华为推出的最新款手机集成了其自主研发的“天链”卫星通信模块，该模块不仅支持紧急通信，还能进行常规的数据传输和接收，这在远程地区和灾难响应中尤为重要。小米公司发布了配备卫星通信技术的旗舰手机，该技术支持全球定位服务与短消息传输，即便是在极端环境下也能保持稳定连接。

此外，卫星通信技术在汽车行业的应用也取得了显著进展。例如，长安汽车展示了其首款搭载“车载卫星通信”技术的原型车，该技术能够在无网络覆盖的地区为车辆提供不间断的通信服务，为驾驶者和乘客提供了更加安全可靠的通信保障。同时，中国卫通集团股份有限公司，银河航天、中科睿格、北京华力创通等企业，也致力于开发手机直连技术，这标志着卫星通信技术从个人电子设备向更广泛的运用领域扩展。

5．发展实践

在我国卫星互联网领域，尤其是低轨卫星互联网系统，已经涌现了多个重要的星座项目。先期规划了虹云工程和鸿雁星座。之后启动了GW星座，也称为国网星座，该计划预计发射的卫星总数量达到1.3万颗。上海市政府支持的G60星座，到2027年计划建成一个能够全球竞争的完整产业链，每年生产300颗卫星，总数达到1.2万颗，实现覆盖全球的宽带网络需求，目前首批18颗组网卫星已发射升空。同时吉利未来出行星座、天启星座等的建设，都显示了全球航天领域在低轨卫星互联网技术上的快速发展和竞争态势。智慧天网天基网络解决方案规划了覆盖全球的通信星座，智慧天网一号01星作为我国首颗中轨宽带通信卫星，采用了先进的宽带通信技术，展现出高带宽、低时延及广泛的覆盖范围，进一步加强了全球通信网络的建设能力。此外，智慧天网一号01星的发射有效降低了低轨道卫星的申请和使用冲突，通过实现更高效的星地通信和星间通信，推动我国在全球卫星互联网领域的技术进步和应用前景。

市场潜力与产业发展措施

1．卫星互联网市场潜力巨大

卫星互联网面临巨大的市场需求，其驱动因素主要包括：首先，地面网络的有限覆盖范围，尤其是在偏远地区和海洋等区域，难以满足基本通信需求。卫星互联网通过实现全球范围内的无缝覆盖，有效解决了“最后一公里”通信难题。其次，应急通信需求日益增加，在自然灾害和突发事件中，卫星互联网能提供稳定可靠的通信保障，保证应急救援工作的顺利进行。此外，公共安全领域对实时数据传输和监控服务的需求也促使卫星互联网在国家安全、边防巡逻、海洋监控等领域发挥重要作用。最后，随着卫星制造和发射技术的持续进步，卫星互联网的成本不断降低，使其商业化应用变得更加可行。

在消费电子与汽车市场，支持卫星通信业务的智能手机和汽车品牌数量不断增加。华为、荣耀、小米、OPPO等品牌已经推出支持卫星通信的手机机型。在汽车领域，长安汽车、极氪、吉利、比亚迪等品牌也纷纷推出搭载卫星通信技术的车型，这些技术的应用不仅提高了汽车的智能化水平，还提升了公众对卫星互联网的认知和接受度。例如，车载卫星通信系统能在无地面网络覆盖的偏远地区提供关键通信服务，保障驾驶员和乘客的安全。同时，卫星导航系统的精准定位功能极大提高了汽车导航的准确性，优化了驾驶体验。

随着卫星技术的不断进步和市场适应性的提升，卫星互联网预计将在全球范围内实现更广泛的技术渗透和应用普及，进一步加强其在全球信息社会中的核心地位（图2）。预计到2025年，我国卫星互联网市场规模将突破450亿元。此外，随着6G时代的来临，卫星互联网不仅将成为通信手段，更将与人工智能、算力及空天地一体化感智技术融合，构建出一个多功能的空天地立体网络通信系统。

图2 卫星互联网应用普及

2．加快产业发展的相关问题及发展建议

（1）面临的挑战

一是技术差距。与国际领先企业相比，我国在卫星互联网技术方面仍存在一定差距，尤其是在低轨卫星制造、星间链路技术等关键领域。需要进一步提升自主创新能力，以缩小与国际水平的差距。

二是产业链的完善。当前，我国卫星互联网产业链尚未完全成熟，各环节的协同发展亟待加强，提高生产效率和降低成本是关键。三是市场竞争。国际市场竞争激烈，我国需要在技术和市场上实现双重突破，确保在全球卫星互联网领域的竞争优势。四是国内火箭发射资源稀缺、成本偏高、运载能力有限也会对行业的发展带来一定影响。

（2）发展建议

降低成本。高成本一直是制约卫星互联网普及的主要因素，通过技术创新和规模化生产，可以显著降低卫星制造和发射成本。例如商业航天企业时空道宇实施了创新的量产AIT模式，每日生产一颗卫星，使生产成本下降了45%。中科光启联合中科睿格等打造“共享式AIT”生产模式，实现了卫星成本的批量化降低。此外，中国电信推出的多档资费标准有效降低了卫星通信的使用成本，增加了其市场接受度。这些努力不仅推动了卫星互联网的普及，也实现了广泛的商业化应用。

加强技术创新。持续的技术创新是卫星互联网产业发展的核心，强化对卫星制造和发射技术的研发投入，提升自主创新能力，是缩小与国际先进水平差距的关键。在低轨卫星制造和星间链路技术等关键领域尤需重视。同时，应积极探索智能卫星技术，提高卫星的运维控制和自我修复能力，从而提升系统的运行效率和可靠性，通过技术创新，不断提高卫星互联网的服务质量和用户体验。

通导遥一体化融合。为了提升卫星互联网的综合服务能力，需要推动其与5G、物联网（IoT）、人工智能（AI）等新兴技术的深度融合。这包括加强卫星通信、导航和遥感技术的研发，并推动“通导遥一体化”技术的进一步发展。积极探索卫星与6G天基一体化技术的融合，提升卫星互联网的综合服务能力，为用户提供更加智能化、多样化的服务。

例如，通过与5G技术的结合，卫星互联网可以在全球范围内提供高速、低延时的通信服务；通过与物联网的结合，卫星互联网可以实现大规模物联网设备的连接与管理；通过与人工智能的结合，卫星互联网可以提供智能化的数据分析和应用服务。

完善产业链。卫星互联网产业链包括整星制造、卫星发射、卫星运营三大环节，构建一个完善的产业链是提高生产效率和降低成本的关键。需要加强卫星制造、发射服务、组网运营等环节的协同发展，形成一个完整的产业链。

拓展市场应用。积极开拓卫星互联网在应急通信、公共安全、海洋科考等领域的应用，满足多样化的市场需求。特别是要加强与相关行业的合作，推动卫星互联网在更多领域的应用。例如，可以与交通、农业、城市管理等领域的企业合作，开发基于卫星互联网的应用解决方案，提高生产效率和管理水平。同时，推动卫星互联网在消费电子、汽车等领域的应用，提升公众对卫星互联网的认知和接受度。

加强国际合作。通过与国际商业航天企业的合作与交流，可以借鉴先进经验，加速我国卫星互联网产业的发展。积极参与国际标准的制定和技术交流是提升我国在全球卫星互联网领域影响力的关键。这样的国际合作不仅可以拓宽我国卫星互联网的市场应用，实现全球覆盖，还可以通过国际合作平台，推动我国卫星互联网技术和产品的出口，增强全球竞争力。

政策与资本。推动政府对卫星互联网的政策支持，优化产业发展的政策环境，尤其是通过资金、税收优惠等措施加强对卫星互联网企业的支持。建立健全的相关法规和标准，确保卫星互联网的安全和可持续发展。同时，引导社会资本，特别是风险投资和产业基金等，投入到卫星互联网产业中，支持初创企业的成长和发展。通过资本的合理配置和监管，防止过度投资和投机行为，确保产业的健康发展。随着全球对高效、可靠通信需求的不断增长，卫星互联网技术的进一步完善和普及将持续推动其成为未来通信技术发展的重要动力。

总的来说，通过中国商业航天的快速发展，卫星互联网技术已证明其在全球通信网络中的关键作用，并作为一种创新的通信方式，展现出广阔的发展前景。随着技术的不断进步和市场需求的增加，特别是在偏远地区通信、应急通信及公共安全服务方面，卫星互联网的重要性日益凸显。预计，随着更多的技术创新和卫星发射及组网成本的进一步降低，卫星互联网的应用将更加广泛，推动全球通信网络向更高效率和更广覆盖的方向发展。在国家政策的支持和技术创新的推动下，中国卫星互联网产业正迎来快速发展的黄金时期，需要继续加强技术创新，完善产业链，拓展市场应用，推动卫星互联网实现高质量发展。

来源 | 《卫星应用》2024年第10期

作者 | 蒋鹏飞刘辉贾方圆

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