為契合“5A”泛用通信需求，低軌衛(wèi)星通信已然成為 6G 網(wǎng)絡(luò)中至關(guān)重要、無(wú)法或缺的一部分。大規(guī)模鋪設(shè) 5G 網(wǎng)絡(luò)所需成本極為高昂，從密集的基站布局、回傳網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，到光纜的安裝、租賃以及維護(hù)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都伴隨著巨額費(fèi)用支出。而且，地基網(wǎng)絡(luò)在覆蓋一些特殊地理區(qū)域時(shí)存在明顯局限，諸如極偏遠(yuǎn)地區(qū)、廣袤的海洋、深邃的地下、遼闊的天空乃至遙遠(yuǎn)的深空等，都難以實(shí)現(xiàn)有效覆蓋。

源起基金表示，空天地一體化網(wǎng)絡(luò)以地基網(wǎng)絡(luò)為根基，將天基網(wǎng)絡(luò)和空基網(wǎng)絡(luò)作為補(bǔ)充與延伸，旨在為廣泛區(qū)域內(nèi)的各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，提供在海、空、天域的無(wú)縫覆蓋以及陸地域的增補(bǔ)覆蓋能力。這一空天地一體化架構(gòu)，無(wú)疑是 6G 網(wǎng)絡(luò)的重要支撐，使得 6G 與以往的移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，具備了顯著差異。

超低軌衛(wèi)星系統(tǒng)不僅能夠達(dá)成全球覆蓋，還能有效解決傳統(tǒng)地球同步軌道衛(wèi)星、中軌衛(wèi)星系統(tǒng)一直以來(lái)存在的通信時(shí)延問(wèn)題，并且通過(guò)無(wú)線(xiàn)接入的方式，為地面網(wǎng)絡(luò)提供補(bǔ)充覆蓋，定位也更為精準(zhǔn)。

6G 時(shí)代的腳步日益臨近，這一趨勢(shì)正有力地推動(dòng)著星地融合移動(dòng)通信的發(fā)展。依據(jù) IMT - 2030（6G）推進(jìn)組發(fā)布的《6G 總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書(shū)》，預(yù)計(jì) 3GPP 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織會(huì)在 2025 年之后啟動(dòng) 6G 國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研制工作，大約到 2030 年實(shí)現(xiàn) 6G 的商業(yè)化應(yīng)用。

全域覆蓋是 6G 網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)關(guān)鍵特性，而低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)恰好具備諸多優(yōu)勢(shì)，如可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋、網(wǎng)絡(luò)可靠性高且靈活性強(qiáng)、時(shí)延低且容量大、對(duì)地面網(wǎng)絡(luò)的依賴(lài)程度較低，以及能夠?qū)崿F(xiàn)多種技術(shù)協(xié)同發(fā)展等。為突破傳統(tǒng)地面移動(dòng)通信在廣域覆蓋和空間覆蓋方面的困境，星地融合作為未來(lái) 6G 網(wǎng)絡(luò)重要的技術(shù)發(fā)展方向，已獲得廣泛的認(rèn)可。

低軌衛(wèi)星的技術(shù)革新

1、模擬在軌環(huán)境，化解地面測(cè)試難題

低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模龐大，建設(shè)周期通常較長(zhǎng)。在前期系統(tǒng)建設(shè)階段，尤其是在尚未批產(chǎn)定型的情況下，為確保衛(wèi)星在軌通信的正常運(yùn)行，在地面驗(yàn)證階段需要構(gòu)建一個(gè)盡可能貼近真實(shí)衛(wèi)星在軌星地信道環(huán)境的場(chǎng)景，以此來(lái)解決 LEO 復(fù)雜星地信道環(huán)境下通信系統(tǒng)地面測(cè)試的難題。

地面試驗(yàn)驗(yàn)證包含內(nèi)場(chǎng)和外場(chǎng)兩個(gè)階段。內(nèi)場(chǎng)主要是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中對(duì)系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)行驗(yàn)證；外場(chǎng)則主要是在外場(chǎng)空饋環(huán)境下開(kāi)展對(duì)系統(tǒng)功能性能的驗(yàn)證工作，是對(duì)內(nèi)場(chǎng)測(cè)試的補(bǔ)充與拓展。驗(yàn)證系統(tǒng)由被測(cè)設(shè)備和測(cè)試設(shè)備構(gòu)成。被測(cè)設(shè)備涵蓋通信載荷、信關(guān)站、用戶(hù)站以及綜合運(yùn)控中心；測(cè)試設(shè)備既包括信道模擬器、導(dǎo)航信號(hào)模擬器、平臺(tái)接口模擬器等專(zhuān)用測(cè)試設(shè)備，也有信號(hào)源、頻譜儀、示波器等通用測(cè)試儀器。具體而言：

星地信道環(huán)境模擬：借助信道模擬器，模擬星地上下行鏈路的動(dòng)態(tài)多普勒、時(shí)延、衰減等信道特性。將信道模擬器接入信關(guān)站和通信載荷之間，以及用戶(hù)站和通信載荷之間，從而使構(gòu)建的測(cè)試環(huán)境更趨近于實(shí)際的星地通信環(huán)境。

系統(tǒng)同步：低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的通信載荷、信關(guān)站、用戶(hù)站均統(tǒng)一采用 GPS/BDS 時(shí)間信息，以此保障系統(tǒng)時(shí)間同步。在地面驗(yàn)證階段，通過(guò)導(dǎo)航信號(hào)模擬器以有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的方式提供模擬導(dǎo)航信號(hào)，進(jìn)而確保整個(gè)通信系統(tǒng)的時(shí)間一致性。

衛(wèi)星平臺(tái)接口模擬：在整星環(huán)境里，衛(wèi)星平臺(tái)需為通信載荷提供機(jī)械、供電以及信息接口。然而在通信系統(tǒng)地面驗(yàn)證階段，僅有通信載荷參與，此時(shí)就需要配備相應(yīng)的平臺(tái)接口模擬器以及供電系統(tǒng)。該模擬器能夠模擬衛(wèi)星平臺(tái)與通信載荷之間的通信及控制接口，確保試驗(yàn)階段通信載荷能夠安全、正常地運(yùn)行。

2、發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星，觀(guān)測(cè)在軌性能變化

衛(wèi)星在軌測(cè)試是指利用地球站對(duì)運(yùn)行在軌道上的通信衛(wèi)星有效載荷開(kāi)展電氣性能測(cè)試。具體操作是由監(jiān)測(cè)站向通信衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，然后使用站內(nèi)設(shè)備測(cè)量收發(fā)信號(hào)的參數(shù)（例如信號(hào)的功率和頻率等）。通過(guò)專(zhuān)業(yè)算法，扣除監(jiān)測(cè)站設(shè)備性能因素、通信衛(wèi)星與監(jiān)測(cè)站之間電波傳輸路徑因素、天氣因素等對(duì)信號(hào)的影響，最終得出在軌衛(wèi)星通信設(shè)備的性能參數(shù)。之后，對(duì)獲取的性能參數(shù)進(jìn)行分析，對(duì)比發(fā)射前后的參數(shù)變化情況，或者通過(guò)定期檢測(cè)，剖析在軌運(yùn)行通信衛(wèi)星性能的變化趨勢(shì)。

源起基金依據(jù)時(shí)間段的不同，在軌驗(yàn)證可分為以下幾種類(lèi)型：

電路開(kāi)通前測(cè)試：在衛(wèi)星電路開(kāi)通之前進(jìn)行該項(xiàng)測(cè)試，將在軌測(cè)試數(shù)據(jù)與發(fā)射前在地面的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以此驗(yàn)證衛(wèi)星經(jīng)過(guò)發(fā)射進(jìn)入運(yùn)行軌道后，性能參數(shù)是否出現(xiàn)變差或偏差的情況。

電路開(kāi)通后測(cè)試：在通信衛(wèi)星正常的使用壽命期間，定期開(kāi)展檢測(cè)工作，以便了解通信設(shè)備性能變化的趨勢(shì)。

故障測(cè)試：當(dāng)通信衛(wèi)星發(fā)生故障或者設(shè)備性能參數(shù)出現(xiàn)惡化時(shí)進(jìn)行測(cè)試，目的在于查找故障點(diǎn)，并及時(shí)通過(guò)遙控方式對(duì)通信設(shè)備進(jìn)行維護(hù)處理和補(bǔ)救。此外，測(cè)試通過(guò)的通信衛(wèi)星還能夠執(zhí)行其他測(cè)試任務(wù)，比如對(duì)地球站進(jìn)行入網(wǎng)驗(yàn)證測(cè)試和地球站開(kāi)通測(cè)試等。

緊跟政策導(dǎo)向，國(guó)企、民企攜手共建天地一體化

我國(guó)“十四五”規(guī)劃和“2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)”綱要明確提出，要打造高速泛在、天地一體、集成互聯(lián)、安全高效的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。基于此，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司和中國(guó)航天科工集團(tuán)有限公司分別制定了面向低軌衛(wèi)星組網(wǎng)的“鴻雁星座”和“虹云工程”計(jì)劃。

其中，“鴻雁星座”由 300 顆低軌道衛(wèi)星以及全球數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理中心共同構(gòu)成；“虹云工程”則由 156 顆低軌衛(wèi)星組建而成。北京國(guó)電高科科技有限公司全力打造并運(yùn)營(yíng)我國(guó)首個(gè)低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)星座——“天啟星座”，計(jì)劃部署 38 顆低軌衛(wèi)星。

航天行云科技有限公司推出“行云系統(tǒng)”，預(yù)計(jì)發(fā)射 80 顆低軌道小衛(wèi)星，致力于建設(shè)一個(gè)覆蓋全球的天基物聯(lián)網(wǎng)。除此之外，我國(guó)還有民營(yíng)企業(yè)推動(dòng)的“銀河 Galaxy”計(jì)劃，預(yù)計(jì)總共將發(fā)射 2800 顆低軌互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星，涉及銀河航天集團(tuán)（1000 顆）、北京九天微星科技發(fā)展有限公司（800 顆）、北京星網(wǎng)宇達(dá)科技股份有限公司（30 顆）、上海歐科微航天科技有限公司（40 顆）等企業(yè)。

低軌衛(wèi)星的發(fā)展趨勢(shì)分析

星艦第四次試射取得成功，這一里程碑事件標(biāo)志著人類(lèi)火箭運(yùn)力實(shí)現(xiàn)了翻倍式增長(zhǎng)。而且，星艦具備可復(fù)用的特性，并且發(fā)射成本極低。在試驗(yàn)成功后，星艦將進(jìn)入規(guī)模化生產(chǎn)階段。結(jié)合當(dāng)前頻段及軌道資源緊張的現(xiàn)狀，這無(wú)疑迫使國(guó)內(nèi)商業(yè)航天加快追趕的步伐。近期，國(guó)內(nèi)商業(yè)航天領(lǐng)域動(dòng)作頻繁，垣信衛(wèi)星完成 67 億元融資，鴻擎科技披露了擬發(fā)射 1 萬(wàn)顆衛(wèi)星的鴻鵠 - 3 星座計(jì)劃，這一系列動(dòng)態(tài)預(yù)示著屬于中國(guó)的大航天時(shí)代正緩緩拉開(kāi)帷幕。

1、中國(guó)“星鏈”計(jì)劃出臺(tái)，帶動(dòng)千億產(chǎn)業(yè)發(fā)展

國(guó)內(nèi)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座主要包含 GW 星座、G60 星座以及近期公布的鴻鵠 - 3 星座，規(guī)劃衛(wèi)星總數(shù)超過(guò) 3.6 萬(wàn)顆。這三個(gè)星座將成為未來(lái)國(guó)內(nèi)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)的核心載體，有望帶動(dòng)千億級(jí)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

2、中國(guó)版“星鏈”計(jì)劃加速推進(jìn)，低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)前景光明

地球近地軌道大約能夠容納 6 萬(wàn)顆衛(wèi)星。按照相關(guān)規(guī)劃，中國(guó)將在未來(lái)十年內(nèi)完成 2 萬(wàn)顆衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)。目前，中國(guó)已向國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）提交了布局 1.3 萬(wàn)顆低軌衛(wèi)星的申請(qǐng)。隨著中國(guó)版“星鏈”計(jì)劃的加速推進(jìn)，低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。

3、中國(guó)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)蓄勢(shì)待發(fā)

2020 年 4 月，國(guó)家發(fā)改委首次明確了“新基建”的范疇，將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，積極引導(dǎo)民營(yíng)資本投身商業(yè)航天領(lǐng)域。依據(jù)向 ITU 申報(bào)的計(jì)劃，預(yù)計(jì)到 2027 年，低軌衛(wèi)星的總規(guī)模將達(dá)到 3900 多顆，到 2030 年有望突破 6000 顆。

另外，《中國(guó)航天科技活動(dòng)藍(lán)皮書(shū)（2023 年）》顯示，2023 年中國(guó)航天實(shí)施了 67 次發(fā)射任務(wù)，位居世界第二，共研制發(fā)射 221 個(gè)航天器，發(fā)射次數(shù)和航天器數(shù)量均刷新了中國(guó)的最高紀(jì)錄。

2024 年，航天科技集團(tuán)計(jì)劃安排近 70 次宇航發(fā)射任務(wù)，發(fā)射 290 余個(gè)航天器，全面推進(jìn)載人月球探測(cè)工程、深空探測(cè)工程，持續(xù)推動(dòng)以新一代近地載人飛船、嫦娥七號(hào)、天問(wèn)二號(hào)、靜止軌道微波探測(cè)衛(wèi)星等為代表的 200 多顆航天器的研制工作，開(kāi)展 230 余發(fā)運(yùn)載火箭的組批投產(chǎn)，完成多項(xiàng)商業(yè)航天和整星出口合同的履約工作。