卫星互联网的现状、机遇及若干问题
发布于：2020-09-10
不久前，亚马逊“柯伊伯”低地球轨道宽带星座被美国联邦通信委员会(FCC)正式授权使用FSS Ka频段。根据FCC的批准文件，该星座计划总共部署3236颗卫星。随后，亚马逊还宣布将投资100亿美元建设“低地球轨道通信卫星星座”。一方面，卫星互联网已经到来，各国加快了空间战略资源的部署。中国卫星互联网也迎来了重大战略机遇期；另一方面，频率轨道原本是一种稀缺的战略资源，围绕它的竞争越来越激烈，因此中国卫星互联网的发展必须加快。
以下是张世杰教授对全球卫星互联网现状和卫星互联网在中国的机遇的见解
一、卫星互联网的发展现状
在说明卫星互联网的市场需求之前，有必要回顾一下地面网络的现状。2005年，全球宽带网络普及率仅为16.8%。2019年，全球宽带网络普及率过半，为53.6%。在过去的十五年里，互联网以10%的增长率将全球人口连接到网络上。而现在，增长率急剧下降，这个增长曲线趋于平缓，达到瓶颈。目前，世界上仍有30多亿人尚未接入互联网，这造成了新的数字鸿沟和信息贫困。
图1:全球互联网普及率增速达到瓶颈
原因是什么？目前接入网络有两种方式：埋地光纤和电波，即利用移动通信基站把人连接到网络上。正因为他们都是以访问53.6%的人口后，世界上其他30亿人越来越难以访问为由。要接触其他30亿人，我们只能依靠卫星在未来将这种手段推向太空。
进一步分析，这30亿人在哪里？它们分布在地面网络难以到达的地区，或者到达成本非常高的地区。因此，作为第三种接入方式，空间互联网备受人们的期待。
我们对太空互联网或卫星互联网并不陌生。以前使用的卫星电话和我们现在观看的电视广播都使用卫星。近年来，随着低轨宽带卫星通信的发展，卫星互联网进入了人们的视野，带来了人们对宽带互联网的期望。
低轨宽带互联网能带来什么？或者说，我们希望通过卫星互联网实现什么？首先人要会上网，然后网速要够快，体验要够好，要够便宜。从这个角度来看，与目前的地球同步轨道卫星相比，低轨宽带通信卫星离地面非常近，具有低延迟、高通量和低成本的特点。因此，近年来，尤其是2010年以后，低轨宽带通信星座越来越受到人们的关注。图2:低地球轨道宽带通信星座的优势
事实上，卫星通信作为一种人们的通信手段，从20世纪60年代就已经进入人们的生活，卫星通信是当时唯一可以在各大洲之间提供的通信手段。当时，海外电话和海底电缆还不够成熟，只能依靠卫星。随着地面通信的发展，卫星通信已经被边缘化。
在4G时代，我们很少听到卫星的声音，而这个时候，网络基本上是借助地面来实现的。现在5G时代已经到来，地面的光纤和电波已经不能满足人们的需求，人们对天空的使用手段提出了需求。英国也有学者提出，卫星5G等于6G，是对天基互联网或卫星互联网的期待。空间-空间一体化卫星互联网将成为5G/6G的重要解决方案。
在未来的网络中，首先对通信容量的要求越来越高，其次对覆盖容量的要求也越来越高。对于地面网络，覆盖越靠近市区，覆盖越好，离市区越远，覆盖越成问题。借助空间，互联网解决方案可以低成本覆盖更大的区域，同时提供更强的服务能力和更大的服务容量，可以作为地面的协同和补充。