无线电专家权威解读卫星互联网热点话题

目前，卫星通信系统以其覆盖范围广、可靠性高等优势，在社会发展和国民生活中发挥着越来越重要的作用，卫星通信系统与互联网的深度融合成为近年来的热点。尤其是马斯克“星链”系统的快速部署，引起了国际上的广泛关注，掀起了新一轮卫星互联网技术应用的讨论。针对卫星互联网发展的现状和趋势以及“星链”系统等热点话题，《人民邮电》记者近日专访了国家无线电频谱管理中心副主任黄英。

记者：卫星与互联网的结合已经成为近年来的热点。能否先介绍一下国际卫星互联网发展的背景和现状？

黄英：卫星互联网不是什么新鲜事。通过地球静止轨道或中高轨道卫星提供的高通量卫星，一颗卫星可以为地球表面大面积的用户提供互联网服务，通过多颗卫星组网可以满足全球卫星互联网的应用需求。以铱星系统为代表的卫星移动系统，通过多个低轨星座组网提供低速通信连接，也可以看作是最初的卫星互联网系统。目前的热点是将两者结合起来，利用大型星座系统(包括纯低轨卫星星座和高低轨组合星座)，提供独立于地面连接的卫星互联网服务。

卫星通信的发展紧跟地面通信的发展，地面通信的发展受到技术和需求的双重驱动。地面通信网络从固定通信发展到移动通信，再扩展到互联网大容量数据通信作为应用，现在已经非常成熟。卫星通信网络也在从固定通信向移动通信发展，如移动通信系统和卫星移动通信系统。目前，互联网上对大容量数据传输的需求进一步成为主要的应用驱动因素。

早在1987年，美国摩托罗拉公司就提出了铱星计划。铱星卫星系统旨在将66颗卫星部署在6个轨道平面上，构建系统星座，为全球商业用户提供移动通信服务。业务应用中有语音、数据、图像，也有一些互联网因素，但是系统能提供的数据传输带宽还是比较窄的。铱星系统在项目投产一年后宣布破产，原因是相关技术不完善，国际市场反应平淡，运维成本高。

在卫星互联网领域，中国选择了首先发展地球静止轨道卫星。2017年4月发射的高通量通信卫星中星16号首次应用Ka频段，实现多波束宽带通信，可覆盖中国和东南亚地区，提供区域卫星互联网服务。与传统的静止轨道卫星相比，该卫星不仅可以服务于广电、骨干网政府用户、企业用户、大用户，还可以服务于普通个人用户。目前在轨有亚太6D卫星，未来几年还将发射几颗地球静止轨道高通量卫星。

记者：马斯克的“星链”受到广泛关注。可以请你介绍一下“星链”系统吗？「星链」系统使用的卫星轨道和频率资源是否有限？能否支持多个巨型星座系统？

黄英：近年来，Starlink、OneWeb等大型卫星星座系统是卫星互联网的典型代表。2015年，SpaceX提出了低轨道卫星互联网计划——Starlink，即“星链”系统，这是一个巨型的地球静止低轨道高通量卫星星座。“星链”系统预计将总共部署42，000多颗卫星。按照目前SpaceX每月部署2-3批卫星的速度，预计部署周期为9年。

无线电频率资源是有限的自然资源，具有排他性。在一定的时间和空间内，一旦某个无线电系统使用了某个无线电频率，其他无线电系统就不能以相同的技术体制使用相同的无线电频率。“星链”系统申报的Ku、Ka、Q/V、E频段基本包含了未来卫星互联网的主流频段。由于其巨大的规模和对地球的多重覆盖，其他星座系统几乎不可能与“星链”系统共享频率而不产生有害干扰。

卫星频率和轨道也是如此。太空看似浩瀚无垠，实际上可用的、“好用”的轨道有限，这些轨道上的高价值“点”更是供不应求。卫星在太空中不停地运行。为了保证无线电频率和空间的隔离，卫星之间必须保持一定的安全距离。“星链”系统的部署密度远高于其他卫星系统，其轨道高度为极低地球轨道和近地轨道，增加了同样运行在近地轨道的卫星之间的碰撞风险，以及“穿越”期间(例如卫星发射到更高轨道期间)的碰撞风险。一旦发生碰撞，将产生大量的空间碎片，进一步威胁其他航天器的安全。近年来，关于“星链”卫星撞上各国卫星的新闻屡见报端。

世界各国在使用卫星频率和轨道资源之前，都需要向国际电信联盟申报卫星网络信息，采取的原则是先到先得，协调共享。据不完全统计，在国际电信联盟公布的世界各国申报的卫星网络数据中，中、美、英、法、德等国主管部门已申报了由数万至数万颗非静止轨道卫星组成的130多个星座，其中万颗以上的巨型星座有18个，几乎覆盖了国际电信联盟为卫星固定业务和卫星移动业务划分的EHF以下所有频段。其中有“星链”、一网、O3B等。都是其中的佼佼者，都已经进入实战部署阶段。随着越来越多卫星的实际部署，无线电干扰的隐患和碰撞风险也急剧增加。事实上，卫星频率轨道资源支持多个巨型星座的能力是有限的。已经部署了42000个“星链”系统，其他如此大规模的星座系统无法成功部署。

记者：“星链”系统发展非常迅速。以后能不能实现手机通讯或者支持普通用户上网？其商业前景如何？

黄英：从“星链”发布的两代终端来看，都有直径为0.48米的碟形天线，最高可以支持普通用户以近300Mbps的速度上网。但“星链”还不具备与普通手机直接通讯的功能。

星地通信需要高发射功率和高增益天线，这是普通移动终端所不具备的。目前在轨“星链”卫星使用的是12GHz以上的Ku和Ka频段，而常见的手机终端使用的是4GHz以下的频率，两者没有直接关系。

“星链”的商业前景目标明朗，可认为是瞄准成为替代铱星的第一个宽带卫星专网。SpaceX公司具有自研的猎鹰系列运载火箭、大批量卫星生产能力和“一箭60星”的发射技术，已经形成了“火箭研制﹢卫星研制﹢发射服务”的垂直整合商业模式，与其他卫星互联网系统相比，具有较为明显的成本和速度优势。“星链”单颗卫星的发射和制造成本非常低，约是一网（OneWeb）的46%，未来随着二级火箭再回收、卫星的轻量化生产，预计还能下降30%以上。此外，SpaceX公司的垂直整合商业模式提高了卫星研制和发射组网的速度与灵活性，有助于其不断扩大与主要竞争对手在时间上的优势。

记者：在当前国际卫星互联网快速发展的形势下，请问您对商业航天发展有哪些建议？

黄颖：卫星互联网的热度使得国内无论是传统卫星公司还是新兴的商业卫星公司都有兴趣研究和参与到这个发展过程中，但许多卫星公司既不了解需要履行的卫星频率和轨道资源的国际申报、协调与维护规则义务，又缺乏在国内与其他卫星系统、地面业务系统进行必要协调的能力，需加强相关能力建设。我国相关部门还需统筹国内各方面力量，加强对卫星网络申报、使用工作的指导，完善卫星频率和轨道资源可行性论证与风险评估，促进商业航天蓬勃发展。

专家简介：黄颖，国家无线电频谱管理中心副主任、高级工程师，从事无线电管理行政和技术工作30余年，曾参加我国无线电管理法律法规制修订工作、我国多个航天工程频率和轨道使用论证工作，多次参加国际电信联盟各类工作会议、与其他国家无线电主管部门的双/多边频率协调会谈。