成為世界各國關注的焦點
伴隨著通信行業對高數據率傳輸業務和寬帶多媒體應用需求的空前增長，互聯網逐漸從地面網絡擴展到空間網絡，同時多波束天線、星上處理、頻譜復用等寬帶衛星通信技術快速更迭與發展，可為用戶提供更大范圍和更高質量的互聯網服務。戰略地位的不斷提升、潛在市場經濟價值的日益凸顯、空間頻率軌道資源的日漸稀缺，推動衛星互聯網成為了世界各國關注的焦點。發達國家紛紛將衛星互聯網視為重要發展戰略，新興衛星企業也加緊開展全球布局，構建衛星互聯網，搶占發展先機。
歐美國家衛星互聯網技術發展較為領先。隨著各國相繼發布衛星通信網絡建設部署計劃，波音、空客、亞馬遜、Google、OneWeb、SpaceX等高科技企業紛紛投資衛星通信領域，提出了OneWeb、Starlink等10余個衛星通信系統方案，并迅速展開了研制和衛星發射工作，積極搶占衛星互聯網接入新資源，由此引發全球性衛星互聯網發展熱潮。與此同時，隨著俄烏沖突的演進，以美國為代表的西方國家加速推進商業衛星星座資源在軍事領域的融合應用，促使全球衛星通信進入了一個新時代，對未來軍事領域產生了巨大影響。
我國自2020年4月將衛星互聯網首次納入“新基建”范疇后，工信部在《“十四五”信息通信行業發展規劃》中也提出要加快布局衛星通信：加強衛星通信頂層設計和統籌布局，推動高軌衛星與中低軌衛星協調發展;推進衛星通信系統與地面信息通信系統深度融合，初步形成覆蓋全球、天地一體的信息網絡，為陸、海、空、天各類用戶提供全球信息網絡服務;積極參與衛星通信國際標準制定，鼓勵衛星通信應用創新，促進北斗衛星導航系統在信息通信領域規?；瘧茫诤娇?、航海、公共安全和應急、交通、能源等領域推廣應用。
歐美國家衛星互聯網技術較為領先，衛星互聯網行業發展迅速，比較有代表性的是SpaceX的Startlink計劃、亞馬遜的Kuiper計劃、OneWeb的OneWeb系統等。
Startlink星座的衛星有效載荷利用先進的相控陣波束成形、數字處理技術，以便高效利用頻譜資源。采用激光星間鏈路以實現無縫網絡管理并保障服務連續性，同時最大限度地減少整個系統的頻譜覆蓋空間，促進與其他天基和地面系統的頻譜共享。地面關口站同樣采用相控陣技術產生高增益跟蹤波束，同時與星座內的多顆星進行通信。用戶終端采用相控陣技術，終端天線為直徑約0.48m的相控陣天線，形成可跟蹤、高定向、可控的波束以指向衛星，實現在衛星之間的快速切換，可安裝在汽車、輪船或飛機等移動載體上。衛星可直接與用戶終端或關口站進行通信。
Kuiper星座使用星載多波束相控陣Ka頻段天線或高增益拋物面Ka頻段天線，采用激光星間鏈路組網，可通過對相位和幅度的調整，實現對波束形狀的改變、波束掃描及波束功率分配，配合星上軟件定義功能，可基于既定區域的業務需求，按需靈活分配頻率和容量，實現上下行所有業務功能。地面關口站分布在整個服務區域，以使衛星接入兩個不同的關口站，提升系統吞吐量，降低共線干擾。Kuiper用戶終端允許家庭、企業和移動(交通)等用戶通過電調轉向的相控陣天線，或機械轉向拋物面天線，實現與衛星的接入。用戶終端調制解調器具備點波束內高業務速率、鏈路優化、用戶終端波束指向，以及確保用戶通信安全等特點。
OneWeb系統的空間段即為星座系統，采用開放式架構，可通過增加新衛星提升星座整體容量。星上載荷包括遙感天線、Ku波段天線、Ka波段天線等，采用發射后電推式入軌，可在軌運行5年左右。OneWeb系統為保證對全球的無縫覆蓋，需在地面段設置足夠多的信關站。據統計，目前OneWeb系統在全球范圍內已設置40多個信關站，每個信關站配置天線口徑約為2.4m或更大。OneWeb系統推出的終端產品具備機載、車載、固定安裝等多種安裝模式，將衛星調制解調器、地面LTE/3G、Wi-Fi熱點集成為一體，采用熱點覆蓋形式為一定區域內的用戶提供互聯網接入服務。OneWeb用戶終端采用小型、低廉的Ku頻段天線(一般口徑在30～75cm之間)，可以是機械式雙拋物面天線或低成本的相控陣天線。OneWeb系統主要采用“天星地網”的工作模式，無星上處理及星間鏈路，地面段由信關站與用戶站組成，信關站采用光纜連接，為典型的彎管結構，用戶需依靠信關站接入地面核心網或建立通信聯系。
國內行業現狀
在國內，衛星互聯網已作為通信網絡基礎設施列入國家“新基建”及工信部《“十四五”信息通信行業發展規劃》，主要以中國電信的天通衛星系統、中國衛通的中星6D、北斗導航的北斗導航系統等為代表。
天通衛星通信系統是我國自主建設的首個衛星移動通信系統，定點于東經101.4°，服務范圍覆蓋我國全境及周邊，系統可接入地面固話網、移動通信網及移動互聯網，可提供大跨度、遠距離漫游的語音、短信、傳真、圖像和數據通信等。地面信關站設立在西安和廣州，搭載中國電信云平臺，對衛星進行運控代理、信令采集、運行監測等，實時進行信令采集與故障分析、無線資源調度、運行管理，各運營分系統可通過地面網絡進行數據周期性同步。用戶終端包括手持終端、便攜終端、載體終端等產品類型。手持終端分為單模、多/雙模，為用戶提供語音、數據、短信業務定位功能;便攜終端可提供語音、數據、傳真、短消息、視頻回傳和定位功能，可采用藍牙或Wi-Fi共享通信業務;載體終端包括車載、船載、機載等，可提供語音、數據、傳真、短消息、視頻回傳和定位功能，支持藍牙或Wi-Fi共享通信業務。
中國衛通于2022年4月中旬發射中星6D衛星，該衛星屬于高通量衛星，提供25個C頻段和25個Ku頻段轉發器商業服務，定點于東經125°。衛星采用在軌可轉動固面天線，能夠滿足中國全境及亞太地區廣電專用傳輸和通信業務需求。與6A衛星相比，6D衛星的C頻段轉發器覆蓋性能顯著增強，進一步擴大用戶收視范圍、提高收視質量。同時，衛星配置的Ku頻段轉發器，能夠充分滿足不斷增長的消費級帶寬、企業專網、基站回傳以及遠洋通信等新興應用的業務需求，更好地為廣大用戶提供多元多樣的服務。地面段由3個衛星測控中心和4個測控站共部署40余面測控天線，通過自主研發的多星統一測控平臺，完成指令上行、遙感接收、測定軌、遙感分析等日常在軌操作任務，以及突發或階段性應急任務，具有安全可靠、資源調配靈活、任務自動化執行等特點。中國衛通為用戶提供船載通信、機載通信、應急通信等通信服務，同時推出船載、機載、便攜等衛星通信終端，采用拋物面天線、多尺寸設計，輔以Wi-Fi等接入手段，實現手機、電腦、電視等設備的寬帶接入。
2020年7月31日，北斗衛星導航系統(BDS)正式開通，提供全球服務。BDS由30顆中高軌衛星組成，包括24顆中軌道衛星(MEO)、3顆靜止地球軌道衛星(GEO)及3顆傾斜地球同步軌道衛星(IGSO)，衛星均裝載星間鏈路系統?；谛情g鏈路技術實現衛星間數據傳輸，避免了大量的境外測控站、海上測量船建設的需求，基于BDS可實現全球范圍內準實時數據傳輸服務。BDS星間鏈路系統采用Ka頻段、時分雙工(TDD)機制，可通過星間鏈路系統與臨近空間飛行器以及高、中、低軌衛星進行雙向通信，以衛星多跳通信方式將數據回傳至境內或將指令及時下達至目標。2022年9月華為發布的Mate 50系列，成為全球首款支持北斗衛星消息的手機終端產品。Mate 50支持發送，不支持接收，需在空曠無遮敝處使用。Mate 50支持發送短信息的意義遠大于其實際使用價值，標志著衛星通信低成本模式的出現，衛星通信開始走進大眾生活，正式開啟了手機直連衛星的時代。
技術發展現狀
標準研究現狀
為了更好地實現衛星通信與地面網絡的優勢互補和無縫兼容，滿足用戶的更高要求，3GPP從R14開始展開衛星通信的研究工作，提出了天地融合的應用場景。3GPP針對非地面網絡的標準研究目前主要在TR38.811和TR38.821兩個項目中開展。TR38.811研究重點是非地面網絡信道模型以及對NR的影響。該標準定義了包括衛星網絡在內的非地面網絡的部署場景及相關系統參數(如結構、高度、軌道等);提出了適用于非地面網絡的信道模型，包括傳播模型、移動性管理等;最后，根據部署場景，提出在5G中非地面網絡需要進一步研究的主要方向。TR38.821在TR38.811成果的基礎上，重點開展5G中使用衛星接入的研究。針對典型場景的性能仿真驗證，包括鏈路級和系統級，研究非地面網絡對5G物理層的影響，研究和定義層2、層3的可選解決方案，研究無線接入網的框架和對應的接口協議。
2022年6月，3GPP R17凍結，其中RAN1主要針對非地面網絡中長傳播時延、大多普勒效應和移動小區等問題開展研究，RAN2主要針對用戶面和控制面流程進行相關增強，RAN3主要針對NG-RAN的架構進行增強，RAN4主要針對NTN終端性能開展研究。2022年9月，3GPP啟動了R18非地面網絡議題，在R17版本的基礎上作出進一步增強，研究方向如下：商用智能手機在語音和低速率數據業務場景下的覆蓋增強、VSAT終端在10GHz以上頻段的部署，將以Ka頻段作為參考;網絡側確認終端位置;非地面網絡中地面網絡和衛星網絡的業務連續性增強;終端側的技術要求和測試用例。
ITU是主管信息通信技術的聯合國機構，下屬機構包括無線電通信部門(ITU-R)、電信標準化部門(ITU-T)和電信發展部門(ITU-D)。其中ITU-R最核心的任務就是無線電頻譜和衛星軌道資源管理。ITU-R第四研究組——衛星業務研究組負責制訂衛星業務的技術建議書。該研究組包括3個工作組，根據所研究的衛星業務(包括衛星固定業務和衛星廣播業務、衛星移動業務和衛星無線電測定業務)進行分類。
在ITU-R關于衛星的主要報告和建議書中，ITU-R M.2176-1報告給出了IMT-Advanced衛星無線電接口的愿景和要求，ITU-R M.2047-0建議書給出了IMT-Advanced衛星無線電接口的詳細指標，ITU-RM.2279報告給出了包括IMT-Advanced衛星無線電接口在內的IMT-Advanced評估、尋求共識等的成果。2022年9月23日，在ITU-R SG4全會上，中國信通院牽頭制定的《5G衛星無線電接口愿景、需求和評估方法》國際標準正式獲得通過，標志著我國在5G衛星通信國際標準化工作方面取得了重大成果。標準規定了5G衛星部分的三大應用場景eMBB-s(增強移動寬帶)、mMTC-s(海量機器類通信)、HRC-s(高可靠通信)。
中國通信標準化協會(CCSA)的標準化研究主要集中在TC5和TC12工作組，衛星互聯網設備相關標準研究集中在TC5 WG10(衛星與微波通信)，主要圍繞衛星終端開展標準化工作，如天通一號手持/非手持終端、Ka/Ku頻段衛星地球站(包含車載、船載、機載、便攜等不同應用場景)等相關的技術要求及測試方法。衛星技術集中在TC12航天通信技術組的WG1、WG2和WG3工作組，其中WG1的研究重點是航天通信系統，WG2的研究重點是航天通信應用，WG3的研究重點在協同組網通信技術方面。
關鍵技術研究
低軌衛星技術主要包括切換接入技術、星上轉發器技術、星間鏈路技術、與地面技術融合等。其中切換接入技術主要針對低軌衛星移動速度較快，為保證衛星通信過程的連續性，需頻繁地進行波束切換;星上轉發器技術目的是實現低軌衛星間的雙向通信，包括波束間、子信道間以及用戶間的便捷通信;星間鏈路技術主要用于低軌衛星之間通信的鏈路，可促使多星互聯，實現星間的信息傳輸和交換;與地面技術融合是利用低軌衛星的全球覆蓋特性，彌補地面通信網絡覆蓋的不足。
高軌衛星技術主要包括多點波束設計、頻譜復用等。其中多點波束設計基于高軌衛星的多陣列天線技術，可實現多點波束的信號覆蓋，促使通信容量提升至傳統通信衛星的數十倍;頻譜復用技術已成為高軌衛星提升系統容量的核心技術，其高頻重復使用多達20次以上。高軌衛星基于多點波束設計和頻譜復用技術，利用充足的頻譜資源，可顯著提升數據傳輸速率。
高軌衛星具有高帶寬高速率、強抗干擾能力、環境適應性強等特點。高軌衛星使用頻段遠離一般地面無線通信系統的頻率范圍，具有天然的抗干擾性能;同時其軌道高度遠高于地面，通過單星部署，一個站點的損壞不會影響整套系統的使用，抗摧毀性能強，適合在災害頻發的環境使用。
檢測技術面臨挑戰
衛星互聯網由空間段、地面段及用戶段3部分構成，空間段以通信衛星為主體，接收和轉發衛星信號，提供用戶鏈路承載功能;地面段以衛星信關站、控制中心為主體，提供饋電鏈路，起到連接地面核心網的作用，實現衛星互聯網與公共通信網的業務交互功能;用戶段由各類終端用戶設備組成，包括手持/非手持終端以及搭載在車、船、飛機上的衛星地球站。
目前衛星互聯網設備已正式納入電信設備進網目錄，但針對衛星互聯網設備的檢測技術仍面臨著多重挑戰。
第一，境外設備難以追溯，流入市場干擾通信。國外衛星通信運營商的信號特征參數、通信體制、協議類型等種類繁雜，且大多屬于私有制，不對外公開，若境外設備流入國內市場使用，追溯難度高，無法進行指標檢測，將不可避免地對正常通信造成干擾，影響地面通信網絡業務的正常開展。
第二，互聯設備新納進網，檢測技術亟待完善。在衛星互聯網設備中，對于網間互聯設備(如信關站、測控站等)國內外均未有完善的檢測技術和措施。未來隨著衛星互聯網技術的不斷演進，空間段、地面段將增加信號處理功能，相關的檢測技術及解決方案需盡快完善。
第三，標準研制進程緩慢，設備形態繁雜多樣。國內外各衛星互聯網標準組織的標準研制進程緩慢，難以支撐檢測能力提升，同時衛星互聯網設備形態多種多樣，亟需制定相關標準以促進衛星互聯網行業設備形態的一致性。
針對上述挑戰，為保證衛星互聯網設備進網測試的順利開展，產業界需要加強對市場技術方案、儀表廠家能力情況的調研，并結合關鍵技術分析，開展檢測能力的建設;同時規劃研制技術標準體系，適時開展關鍵技術測試驗證，做好技術能力預研儲備。
