ADSL是指什么

【文/观察者网 吕栋 编辑/周远方】

俄乌冲突中，特斯拉及SpaceX CEO马斯克响应乌克兰要求，用“星链”（Starlink）支持在乌启动卫星互联网服务。去年12月，两颗星链卫星靠近中国空间站，后者不得不进行了紧急规避以避免灾难性碰撞。两件事再度引发外界舆论对卫星互联网技术的关注。

“不发展是最大的不安全”，未来智库专家胡延平对观察者网指出，先到先得、谁占谁用的原则，使得相关资源争夺的紧迫性空前凸显。

近地轨道可容纳的卫星数量大约6万颗，预计到2029年，地球近地轨道就将部署大约57000颗卫星。全球处于组网、试验、立项等不同状态的星座计划，正在展开一场前所未有、势在必得、不容有失的竞赛。频谱资源的紧迫性高于轨道资源，目前已经到了刻不容缓的程度。只有快速组网、形成规模，才可能有一席之地。有观点指出，“星链”计划的4.2万颗卫星部署成功实施后，将对于我国卫星互联网形成重大竞争和挑战，威胁到我国空间安全乃至国防安全。

中国航天领域早已重视，2020年，中国将卫星互联网纳入“新基建”范畴，同时将其提升为国家战略性工程。

3月5日，西昌卫星发射中心用长征二号丙运载火箭成功将银河航天02批六颗低轨宽带通信卫星送入预定轨道，该任务还搭载一颗遥感卫星。随着2022年卫星互联网在全球进入加速发展期，外界也十分好奇中国的卫星互联网有何进展。这个问题，或许可在本月初银河航天02批卫星的星座验证组网中找到一些答案。

胡延平向观察者网分享了他的观察与分析：通过02批卫星的组网试验星座与Starlink的分析对比，以及该领域下一步各种动向与趋向的分析，可以清晰观察到中国卫星互联网技术的发展现状。结合相关技术走势，也可以对该领域未来多种可能性有所预见。

除银河航天这类商业航天公司之外，“十三五”期间中国以航天科技、航天科工为首的央企也分别提出了自己的卫星互联网计划，并发射了试验星。从目前国内已发布的卫星星座项目来看，卫星发射将集中在2022-2025年；从建设进展来看，目前已发射的多为试验星，尚未实现星座组网，典型代表有“鸿雁”星座、“虹云”工程、“行云”工程等项目。

银河航天批量研制的低轨宽带通信卫星 图源：银河航天（下同）

单星通信容量与星链相当

银河航天本次发射的02批卫星将在轨与首发星共同组成我国首个低轨宽带通信试验星座，并构建星地融合5G试验网络“小蜘蛛网”，具备单次30分钟左右的不间断、低时延宽带通信服务能力，将用于天地一体、天基互联等网络技术验证。这次任务对于推动我国6G通信技术发展也具有积极意义。

作为一家商业卫星公司，银河航天成立的时间不长。2018年，哈工大毕业的徐鸣辞去猎豹移动总裁职务创办银河航天。成立2年后，该公司完成B+轮融资，投后估值近80亿。

在卫星互联网建设过程中，通信容量是一项关键技术。2020年1月，银河航天首发星在酒泉卫星发射中心发射成功，成为中国首颗通信能力达48Gbps的低轨宽带通信卫星，也是全球首颗低轨高频毫米波卫星。

银河航天向观察者网透露，02批卫星单星设计通信容量超过40Gbps，该批卫星主要用于技术验证，用于低轨卫星通信网络新体制、新架构的探索及各类场景服务的验证，为日后大规模组网应用积累经验。

“银河航天所说的容量是指对地面用户终端也就是对多用户上传加下载的总体能力，Starlink的指标是单星平均20Gbps，当然也有可能银河的40Gbps指的是双向‘卫星对地面用户终端+卫星对信关站’的通信容量总和”，胡延平对观察者网分析，“考虑到之前银河01首发星对信关站的最大通信能力达到48Gbps的后续公开信息，02批次单星通信容量即使用这种算法，也已经达到了与Starlink总体相当或实际高于Starlink的水平”。

Starlink今年可能会发布单星通信容量80Gbps的Gen2也就是第二期卫星（此前有申请披露），但其实际发射可能要等到Gen1也就是第一期一万多颗星组网完成，最快也要两三年以后，由星舰发射到比目前高不少的上层近地轨道。

事实上，卫星互联网的发展历史最早可以追溯到上世纪80年代，在这一过程中，卫星的多用户服务能力一直是重点和痛点，只有覆盖更多的用户，才能实现规模效应。据银河航天透露，此次验证组网的星座具备同时给几千个用户提供通信服务的能力。

Starlink单星可同时接入用户数量在100-200之间，银河航天则称，此次验证组网的星座“具备同时给几千个用户提供通信服务的能力”，在胡延平看来，这可能是02批卫星取得的主要进展之一。

“即使按照‘几千’的最低值2000计算，单星服务多用户的能力也比Starlink高不少”，胡延平分析，“当然几千个用户也有可能指的是天地一体、卫星通信与5G融合的情况下，透明转发、5G回传，星座直接间接服务到几千个地面用户。个人认为大概率可能是卫星对地面用户终端的直接服务。”

天线技术与可接入用户数直接相关。与Starlink对比来看，如果银河航天02批卫星直接接入用户的确可以达到数千，就有理由猜测这批卫星上采用了与01星不同的星载天线技术，或者采用了低轨宽带卫星侧相控阵天线技术，但这一点目前还没有得到证实。

胡延平指出，相控阵天线以“平板天线”的体积和净重，以波束赋形、波束定向的多点波束技术，结合频率复用，可以在快速移动中支持单星同时接入较高数量级的地面用户，且平均功耗低、信号增益高。但LEO低轨道宽带卫星在总质量只有200公斤左右的迷你体积下，所需相控阵天线技术难度，与GEO同步轨道、HEO高椭圆轨道、MEO中轨道等大型卫星天线的集成度/通信密度不可同日而语。Starlink已经全面相控阵化，银河航天卫星与信关站之间可能还是抛物面天线。

规模化组网，要多少轨道和卫星？

除了单颗卫星的天线技术外，卫星互联网要想服务更多用户，大规模组网就必不可少。

2018年，马斯克的Starlink通过美国联邦通讯委员会（FCC）批准，获批发射11943颗互联网卫星。2

在银河航天草创阶段，常见于卫星通信的Ku/Ka频段资源日渐饱和，随着频率协调愈加艰难，全球商业通信卫星正逐渐向更高的频段迈进。基于此背景，银河航天在其首发卫星中采用技术难度较高的Q/V/Ka等频段，这些频段作为毫米波频段中最适用于开展卫星通信业务的频带，拥有更辽阔的带宽。

银河航天董事长徐鸣公开表示，倘若把借助毫米波传输的信息视作路上的车流，那么运用Q/V/Ka等频段的带宽便意味着车辆更为疾速、道路更宽敞、车流量更大，这同时代表着需要更精湛的筑路技巧。2020年2月，银河航天首发卫星入轨30天后成功开展通信能力试验，在全球范围首次验证了低轨Q/V/Ka等频段通信的可能。

胡延平认为，银河航天02批产星对地面用户终端和01首发星一样，活跃在Ka频段，卫星与信关站的通信也和01星一样在Q/V波段，此举的益处在于地面用户终端与卫星之间的电磁波对云雨雾的穿透力较强，技术更为成熟稳定可靠，同时兼具较高的带宽。

Starlink与之不同，它对地面用户终端主要活跃在Ku波段，对信关站主要活跃在Ka波段，不过也有早期和中后期之别，早期Ku，后期Ka，Ka波段相较于Ku波段能够承载更高的带宽，随后Starlink开始实验V波段，结合Gen2也向FCC申请E波段。从轨道比最初规划大幅降低、波段频率不断升高的变更过程可见，Starlink也经历了颇为漫长的探索、调整过程。

胡延平认为，银河航天有“一步到位”的意向。根据01星实测结果，银河在V波段对信关站的单天线最大通信能力为双向共48Gbps，Starlink卫星对地面关口站的下行通信容量尚未得知，若进行测算，地面关口站8副天线对卫星的数据发送能力最高21.46Gbps，倘若简单加减乘除，银河01信关站的单天线通信能力是Starlink的将近9倍。

至于卫星与地面用户终端的通信测试，Starlink的单终端/波束的速率仿真结果最高为674.3Mbps（波束边缘处），Speedtest和用户实感数据主要在60-100Mbps，银河01星经过优化的5G信号体制下单终端峰值通信速率为900Mbps，5G回传测试中，回传链路数据达到500Mbps以上，02星的数据测试或许一段时间后会有公布，与01星相当还是会更高尚不得而知。

“中国一箭百星只是时间问题”

本次银河航天发射的02批卫星，一个重大的意义在于中国首次实现了卫星批量生产。依据商业卫星的发展趋势，卫星星座是商业航天发展的不二选择，而卫星批产是直接解决星座卫星制造需求与产能脱节的最优方案，亦或是唯一方案。

银河航天方面告知观察者网，卫星批产能够降低成本、大幅提升生产效率，是构建大规模星座所必不可少的根基条件。与此批量生产可以使供应链稳定，提升单机、零部件的一致性。批产还有益于卫星生产工艺优化迭代，助益产品质量。

单个卫星重量的减轻，则是实现一箭多星的关键条件。

胡延平分析指出，银河航天02批卫星的单星重量190公斤，比首发试验星轻了30公斤，研发制造成本比首发试验星低了一半；采用一箭多星发射之后，单星发射成本估计也比01星有显著降低。我国近地轨道发射能力已达25吨以上，理论上一箭百星只是时间问题，降低发射成本的关键在于实现重复利用的火箭回收技术，这方面多型火箭已在进行相关试验，这方面未来必定可以克服难关。

在01星各类5G实验基础上，银河航天02批产星更侧重于构建天地一体的5G融合试验网络。

胡延平告知观察者网，地面5G/6G网络融合是卫星互联网未来发展的必然趋势，3GPP面向5G的标准当中涉及卫星与地面网络融合的部分，至目前为止所有国家中中国落地最快。未来卫星互联网与地面网络之间势必是合作、融合、互补关系，而不是竞争替代关系。这是银河航天02批产卫星试验星座与Starlink基本取向的显著区别。

他认为，Starlink从本质上仅仅是利用电信运营商帮助其完成网络覆盖。银河所提供的构筑式星座未来也将服务于各类通信业者，相关星座不仅可用于5G回传，也能为5G覆盖提供网络支持，未来会有充满想象力的应用场景。譬如运营商想要对某个偏远地区进行5G覆盖，只需用卫星在骨干网和接入网之间进行远程“中继”，卫星信号落地后提供给5G基站，以5G基站实现当地用户的覆盖，形成架构创新的移动通信网络。

本次银河航天02批卫星还搭载了遥感载荷，可以实现对地成像观测，拍照/视频皆可，这是Starlink目前所不具备的功能。

胡延平分析指出，联想到长光辰芯日前宣布两款国产8K图像传感器（CMOS）国家重大专项开发取得成功的消息，银河航天02批卫星未必装载了这款8K CMOS，不过以银河航天试验星座500公里的轨道高度，对地遥感应当会比将近3.6万公里轨道高度的地球同步卫星更加清晰。可以预见，通信-遥感-导航一体化的近地轨道星座，在不久的将来会变为现实，这方面无非是哪个星座先迈出实质性一步的问题。Starlink已经联合有关合作方展开了这方面的探索实验。

“不发展是最大的不安全”

考虑到卫星互联网的诸多优势，在该技术被政府纳入“新基建”范畴后，诸多机构认为这会给中国商业航天领域带来许多发展机缘，未来蓝海一片。根据SIA预测，到2023年中国卫星互联网制造和发射领域将超过60亿美元规模，地面设备制造和卫星运营及服务领域2030年合计将达到693亿美元规模。

然则，对于卫星互联网而言，迎来的不仅仅是欢呼声。

迄今为止，外界对卫星互联网的质疑主要集中在三点：一是时延，二是多用户服务能力，三是安全。

在时延方面，胡延平认为，卫星互联网15ms～40ms的时延，足以满足绝大部分场景的应用需求，光信号在光纤中传输，速度比光在真空中的传输速度低40%，这说明通信距离越长，卫星互联网反倒比地面固网、移动通信的时延要少。

在多用户服务能力方面，胡延平指出，地球上尚有80%的地方没有互联网覆盖，40%以上的人口未曾接入过互联网服务。解决数字鸿沟、数字普惠问题，将主要取决于卫星互联网的发展。金融、航空、航海、地质、林业、能源、制造等行业，物联网、车联网、云计算等领域，卫星互联网都将发挥重要作用。对于想要形成海外覆盖、构建国际网络的力量来说，只有卫星互联网这条路

胡延平指出，构建一张全球范围的卫星互联网网络所需投资，远低于中国当初建立 TD 移动网络所需要的费用，更远低于 5G 组网的投入。而正在蓬勃发展的卫星互联网，必定是下一代互联网和数字基础设施不可或缺的组成部分，甚至可能成为未来具有关键意义的新型数字基础设施。

一个好消息是，我国首个数字经济国家级发展规划《数字经济发展十四五规划》明确提出，要加快发展卫星互联网产业。2035 远景目标也明确指出，要打造全球覆盖、高效运行的通信/导航/遥感空间基础设施体系。而去年中国卫星网络集团有限公司的正式成立，意味着中国已正式开启了卫星互联网的建设。

展望 2030 年，胡延平表示，对于卫星互联网的第一梯队，业内普遍看好两大网络：一是 Starlink，另一则是奋起直追、具备中国背景的卫星互联网星座。第二梯队看好亚马逊的 Kuiper 和欧盟投资 60 亿欧元的卫星计划，第三梯队则是 OneWeb、Telesat、波音以及其他相关的项目，这些项目要么定位为过渡方案，要么定位为补充方案。其余卫星星座要么发展蓝图不明朗，要么规模较小，要么技术路线不够彻底，虽然存在，但并不重要。低轨道宽带卫星互联网的技术方向、发展路径、市场前景和未来格局已经非常明确，在这个关键时刻，最关键的是采取果断行动。科技产业战略制高点的争夺、下一代数字基础设施的创新构建与战略布局，中国不能缺席，更不能被时间抛在身后。

截至 2020 年 12 月，中国卫星互联网重点代表性计划