风雨沧桑 50 年：中国卫星通信的发展历史（下）

  小枣君：今天这篇文章，是《风雨沧桑 50 年：中国卫星通信的发展历史》系列文章的最后一篇（下篇），阅读：（上）（中）。

  最近十年以来，整个社会对卫星通信的关注度不断的提高，各种新闻报道层出不穷。

  究其原因，有两个方面。一，来自市场和用户对卫星通信的旺盛需求；二，卫星通信技术发生演进，让以前不可能的事情，变成了可能。

  上世纪 70-80 年代，卫星通信刚刚诞生的时候，大多数都用在电视和广播信号转播，还有一些电话、电报和传真需求。

  那时候，国际互联网（Internet）都还没有成型，所以，也没什么卫星上网的概念。

  80 年代末 90 年代初，美国摩托罗拉开始搞铱星计划，就是卫星电线Kbps（铱星一代）。这种速率，根本谈不上什么使用者真实的体验，能听清楚对方说话就不错了。

  我们国家卫星通信起步较晚。如前篇文章所说，1984 年，我们才发射了第一颗有实用价值的通信卫星（东方红 2 号）。1986 年，我们建成了第一张卫星公用传输网（主要基于国外购买的设备）。

  最早的时候，卫星通信所使用的技术，以 SCPC（单路单载波）、FDM / FM（频分复用 / 频率调制）为主，都是模拟通信技术。

  随着 80 年代国内程控电线 年代初国内开始接触互联网，行业专家们发现：当时卫星通信采用的模拟技术，没办法适应地面公共通信网络的数字通信技术升级，落伍了。

  IDR 业务是由 Intelsat 在 1980 年代中期提供的一种新型数据通信业务。相对于传统的 FDM / FM，IDR 是一种数字制式升级，属于 TDM / FDMA（时分复用 / 频分多址）体制。

  IDR 有 1.544、2.048、6.312 和 8.448Mbps 四种信息速率。它与 DCME（数字电路倍增设备）组合使用，可将卫星专线传输能力提高到原来的 5 倍。例如，8.448Mbps 电路可传 600 路线 月，原邮电部引进加拿大 Spar 公司的 IDR 设备，对国内各地的卫星地面站进行升级和新建。

  尽管 IDR 实现了数字信号升级，也提升了带宽，但对于日渐增长的客户的真实需求来说，还是杯水车薪。

  一套完整的 VSAT 系统，由通信卫星上的转发器、地面大口径主站（中枢站）以及众多小口径的小站共同构成。

  首先是地面站的小型化。所谓的“甚小孔径”，到底有多小？0.3-2.4 米。这就很轻便了，一个人都能背着到处走。稍微大一点的，也可以车载，开着车到处走。

  除了轻便之外，VSAT 还有组网灵活、成本低、应用多、安装简单易操作等特点，非常有利于卫星通信的普及。

  1984 年，Intelsat 首次开设了 VSAT 业务。我国很快跟进，1988 年，原中国通信广播卫星公司引进国外通信设施，建成我国第一个 VSAT 通信网。它包括 1 个主站和 35 个端站，为我国铁道部、能源部、地震局、海洋局、民航局、海关总署、经济信息中心和农业银行等 8 个行业部门提供通信服务。

  后来，我们的祖国建设无线寻呼网、证券信息广播、村村通 / 户户通工程，都大量采用了 VSAT。还有很多远洋船用通信、飞机通信、企业和政府专网，也采用了 VSAT。

  2008 年汶川地震之后，电信运营商为了应对自然灾害，引进了大量的 VSAT 设备，作为地面光纤网络的备份，以及应急通信的工具。

  很多读者听说过三种轨道：GEO（地球同步轨道）、MEO（中地球轨道）、LEO（低地球轨道）。

  高轨道卫星，虽然覆盖面积大，但距离远，通信就更困难。当时，通信技术也不是很成熟，所以，无线信道的带宽比较低，通信速率比较慢。

  后来，卫星通信技术开始逐渐升级，终于慢慢的出现了新一代通信卫星，那就是 ——

  （HTS，High Throughput Satellite）。所谓“高通量”，是指这种卫星的带宽能力比传统卫星（低通量，1-2Gbps 以内）多了几倍甚至几十倍。

  传统卫星广泛使用 4-8GHz 的 C 波段，频率较低且太过拥挤。而高通量通信卫星，普遍的使用 Ku 波段（12-18GHz）和 Ka 波段（27-40GHz）。频率资源丰富，带宽也就跟着上去了。

  就像我们前篇介绍的东 3、东 4、东 5，卫星平台体积慢慢的变大，负载能力越来越强，而且升级了供电技术（电推动加化学推动，混合动力），使得电能上能够保证大带宽所需要的大功耗。

  这个也是平台负载能力升级带来的好处。信号转发器的数量直线上升，意味着车道增加，带宽也跟着增加。

  天线技术提升，尤其是采用点波束，也能加强信号能力。这相当于把光“聚焦”，不覆盖大面积，集中覆盖小面积，有利于速率提升。

  通信卫星，号称是世界上第一颗高通量卫星。这颗卫星由美国劳拉公司研制，重约 6.5 吨，功率 14 千瓦，是当时世界上最大的商业通信卫星，大到必须要由一枚法国阿丽亚娜 5 型火箭才能将它送入轨道。

  Thaicom 4 卫星的总带宽高达 45Gbps，可为用户更好的提供上行链接速度 4Mbps，下行速度 2Mbps 的数据服务。

  （一开始叫实践十三，后来改名中星 16）。这颗卫星采用 Ka 频段多波束宽带通信系统，总容量达 20Gbps。

  ，这是中国首颗 Ku 频段高通量宽带卫星，通信总容量达到 50Gbps，单波束容量可达 1Gbps 以上。据悉，我国首颗超百 Gbps 容量的高通量卫星 ——

  ，将于 2023 年初发射。目前，世界最强的高通量卫星，应该是美国 Viasat 公司的

  道理很简单：轨道低了，虽然覆盖范围小了，但是我们大家可以用数量来弥补覆盖。就像蜂窝小区一样，用大量的卫星，密集覆盖。

  第一个阶段，是 80-90 年代，以铱星为代表。当时，卫星通信的自我定位有一定的问题。他们试图用卫星替代基站，步子迈得太大，很快就纷纷破产失败了。

  2000 年以后，是第二个阶段。这次，他们的想法比较务实，就是打算“吃剩饭”。

  他们把自己定位为地面通信系统的补充，专门为海上、偏远地区等地方的用户，提供网络服务。虽然看上去比较边缘，但实际上蛋糕也很大。

  。2007 年，格雷格・怀勒（Greg Wyler）创立了 O3b Networks 卫星公司。他们通过与电信运营商合作，为岛屿或船舶提供宽带卫星通信服务。

  来部署卫星。他们运营的卫星星群在赤道上空，距地球约 8000 公里。这个距离，使得 O3b 的地面站拥有更高的传输速率，更低的时延。2009 年，O3b 获得了 SES（欧洲卫星公司）、谷歌、汇丰银行的投资。2013 年，O3b 经过多年努力，终于拥有了 12 颗卫星，真正开始启动服务。很快，他们就实现了盈利目标。后来，2016 年 8 月，SES 整体收购了 O3b。

  格雷格・怀勒并没有停止折腾，早在 2012 年的时候，他就成立了另外一家英国公司，名字叫 WorldVU Satellite。后来，此公司的名字改成

  除了格雷格・怀勒之外，另一位大佬也看中了互联互联网的潜力，决定入局，那就是大家都熟知的当代“钢铁侠”——

  。2014 年初，马斯克和格雷格・怀勒曾经共同规划过 WorldVu 的星座计划。结果，几个月后，他就退出了，决定单干。

  星链项目最初计划发射 4425 颗卫星，2018 年 11 月增加 7518 颗，合计 1.2 万颗。2019 年 10 月，SpaceX 又增加 3 万颗，总数达 4.2 万颗。

  按照马斯克的规划，这些卫星将为全世界内的客户，提供高速宽带互联网服务。

  星链的出现，标志着卫星互联网进入了第三个阶段，也就是低轨宽带卫星互联网时代。

  2020 年 3 月 30 日，OneWeb 申请破产保护。而马斯克的星链这边，目前进展还算顺利。截至 2022 年 9 月，SpaceX 已拥有超过 2300 颗星链卫星在轨运行，激活用户超过 50 万。

  OneWeb 之所以玩砸了，是因为无法在长期资金市场募集到足够多的钱。而星链之所以成功，是因为 SpaceX 拥有能回收的猎鹰火箭，同时借助一箭多星技术，能够大幅度降低了发射成本。（OneWeb 不具备卫星发射能力，之前让某国帮忙发射，就出现了对方拒绝发射的问题。马斯克的个人光环，也帮助星链搞到了更多的钱，可以放心烧。）

  除了星链和 OneWeb 之外，其实国外还有很多公司在搞低轨星座项目，例如韩国三星的太空互联网项目，亚马逊的 Kuiper 项目，Telesat 的 Telesat LEO 项目等。

  众所周知，我们的祖国通信基础设施很强大，光纤、移动通信覆盖广泛，速率和带宽全球领先，能够很好的满足绝大部分用户的需求。

  首先，我们的祖国幅员辽阔，很多偏远地区还是存在覆盖盲区。运营商所说的网络覆盖率达到 99%，指的是“人口覆盖率”。而“国土覆盖率”，仅有 30% 左右。也就是说，大量的深山、沙漠、戈壁无人区等地区，是没有手机信号的。

  对于资源勘探、森林防火、抢险救灾、探险旅游、野生动物保护等用途，卫星是重要的通信手段，也是救命手段。

  这几年很火的物联网，也开始有卫星方面的需求，大多数都用在资产管理、地质灾害监测等。

  除了陆地之外，卫星通信的两个重要应用领域，就是船用通信和机载通信（飞机通信）。这些需求数量是极为庞大的，而且，都是高价值客户，愿意掏钱。

  如果没有自己的卫星互联网，我们不仅要把市场占有率拱手让人，还可能在特殊情况下，受制于人。

  2008 年汶川地震，个人会使用的就是国外的卫星电话。结果，莫名其妙还中断服务了十多个小时。自那之后，国内就开始发力搞自己的卫星互联网系统。

  的因素。根据赛迪顾问研究报告数据，地球近地轨道可容纳约 6 万颗卫星。据预测，到 2029 年，地球近地轨道将部署总计 5.7 万颗低轨卫星。所以，再不抢，空间轨道资源就没了。

  ，我们还要抢频段资源。空间通信频段这样的一个东西，国际原则是“要打先申请、先申请先用”。低轨卫星的主要通信频段（Ku 和 Ka）逐渐趋于饱和，这也是要赶紧下手的。

  和“虹云工程”低轨卫星通信星座计划。前者计划发射 300 颗低轨通信卫星，组建国内首套宽窄带结合的太空通信网。

  后者计划发射 156 颗卫星（距离地面 1000 公里），也建一个星载宽带全球移动互联网络，致力满足单颗卫星 4Gbps 的高速接入需求。

  2020 年 4 月 20 日，国家发改委首次将卫星互联网和 5G、工业互联网等一起，列入信息基础设施，明确了建设卫星互联网的重大战略意义。

  在雄安新区注册成立。行业一致认为，这个新成立的大型央企，将会重新整合资源，致力于建设一个更加庞大的低轨卫星移动通信与空间互联网系统。国内非公有制企业这边，也有所行动。

  2020 年 1 月 16 日 11 时 02 分，民营公司银河航天成功发射了首颗低轨宽带通信卫星。执行本次发射任务的火箭，是快舟一号甲运载火箭。

  该卫星是全球首颗 Q / V 频段的低轨宽带卫星。卫星升空运行后，可提供 10Gbps 带宽通讯能力，覆盖 30 万平方公里，相当于大约 50 个上海市的面积。

  。2018 年 3 月，工信部向中国卫通颁发了基础电信业务经营许可，批准中国卫通在全国范围内经营卫星移动通信业务和卫星固定通信业务。这在某种程度上预示着，中国卫通成了“第五大运营商”。

  除了前面提到的高通量卫星中星 16 和 26 之外，中国卫通在卫星网络上还有很多积极布局。

  海洋互联网方面，中国卫通的“海星通”，已经为 6000 艘中国船舶和海上平台提供了服务，覆盖了全球 95% 以上的航线。

  。2008 年，中国电信把中国卫通给了航天科技集团之后，并没放弃对卫星通信的追求。2009 年 4 月 21 日，中国电信集团有限公司设立卫星通信有限公司。2017 年 12 月 15 日，中国电信股份有限公司设立了卫星通信分公司（以下简称中国电信卫星分公司），专门从事卫星通信业务。

  。2016 年 8 月 6 日，天通一号 01 星发射升空，是项目的首星。目前，已经发射了 3 颗，分别是 01、02、03 星。2018 年 5 月，中国电信的自主卫星电话实现商用放号，号段为 1740。

  天通一号的手机大家在网上都能买到，便宜点的也就 5000 块一个。在近几年的重大自然灾害中，天通一号均有不错的表现。

  我在前几篇就介绍过，中信集团在 1980 年代参与组建了亚洲卫星，后来一直是亚洲卫星的股东。

  为了便于在我国境内合法合规地开展卫星通信业务，根据有关部门的要求，中信集团把亚洲卫星在中国的业务移交给中信网络有限公司，并专门组建了中信卫星（中信网络有限公司北京卫星通信分公司）。

  中信卫星的卫星数量不多，只有几颗，但也覆盖了亚洲、大洋洲、中东、俄罗斯以及非洲东北部地区，具备较强的卫星通信服务能力。

  正如本文开头所说，全社会对卫星通信的关注度慢慢的升高，手机生产厂商也开始打卫星通信的主意。也许不久后，我们的手机就能支持直接卫星通信，这也不是完全不可能。

  未来 6G，对卫星通信也有规划布局。不过，主要是集中在空天一体化方面，研究怎么样让卫星和地面通信系统来进行协作，并不是让卫星来取代地面基站。相信随 5G-Advanced 的推进，后续会有更多的研究进展公布。

  总而言之，卫星通信的发展前途广阔。卫星互联网只是一个过程。人类的目标，是建设一个空天一体化的立体全维度网络站点平台，让通信真正的完成无处不在。

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