在地球的廣闊海洋、偏遠山區以及一些極端環境中,網絡信號常常如風中殘燭,微弱甚至全無。然而,隨著衛星互聯網的出現,這一通信難題正被逐步破解,全球無縫覆蓋的網絡連接正成為現實。國家發展改革委、國家數據局、工業和信息化部等聯合印發的《國家數據基礎設施建設指引》也明確提出,要布局“天地一體”的衛星互聯網。
前段時間西藏日喀則市定日縣的抗震救災中,手機直連衛星、天通衛星等衛星通信技術猶如架起了一座空中橋梁,為受災群眾提供了寶貴的溝通渠道。
那么,衛星互聯網究竟是何方神圣?它是如何工作的?其應用場景又有哪些呢?
01 什么是衛星互聯網?
衛星互聯網是基于衛星通信的互聯網,通過發射一定數量的衛星形成規模組網,從而輻射全球,構建具備實時信息處理的大衛星系統。它是一種能夠完成向地面、空中、海上用戶提供寬帶互聯網接入等通信服務的新型網絡。
簡單來說,它利用衛星作為中繼站,將互聯網信號傳輸到地球的每一個角落,甚至不受地面基礎設施的限制,將通信基礎設施延伸至太空,讓用戶無論是在茫茫大海上航行,還是在崇山峻嶺中探險,都能隨時隨地享受到高速、靈活且便捷的互聯網接入服務。
衛星互聯網一般由空間段、地面段和用戶段三部分組成。
空間段由若干顆通信衛星構成的星座系統組成,負責接收和轉發衛星信號;地面段包括衛星測控網絡、關口站等,起到連接衛星互聯網和地面通信網絡的作用;用戶段則包括用戶使用的各類通信終端。其工作原理其實為:當用戶終端(如手機、電腦等)需要訪問互聯網時,通過設備內置的衛星通信模塊向天空中的衛星發送請求。這些請求隨后被衛星接收并轉發到地面的網關站。網關站再將請求傳遞到傳統的互聯網服務提供商的服務器。服務器處理完請求后,將信息通過相反的路徑傳回用戶終端,從而完成一次完整的互聯網通信過程。
02 衛星互聯網的應用場景
衛星互聯網的應用場景廣泛,主要包括以下幾個方面:
01 盲點區域網絡覆蓋
作為5G等地面通信網絡的有效補充,為地理環境復雜的區域(如海洋、沙漠和偏遠山區等)提供通信服務。
02 軍事及外事通信領域
用于外事保密通信,以及軍事指揮、戰場態勢感知、空間電磁對抗等軍事通信領域。
03 地廣人稀區域的低成本覆蓋
在地域范圍廣、應用密度低的區域使用衛星提供互聯網服務,成本更低、建設更便捷。
04 重大災害應急通信
發生地震、海嘯、火災等重大災害致使地面通信網絡受損中斷的情況下,衛星互聯網可實現跨區域的網絡應急通信。
2024年6月,福建、廣東、湖北等多省市遭受強降雨襲擊,水電、通信、道路等基礎設施受損嚴重。在這危急關頭,中國電信公司迅速行動,利用手機直連衛星通信技術,為各地搶險救災工作提供了有力支持。
同年8月,一對夫妻在青海格爾木市不幸失聯。在失聯12小時后,他們的父親報警求助。幸運的是,夫妻二人設法為手機充電,并成功利用手機直連衛星通信功能與消防隊救援人員取得了聯系。最終,他們得以安全獲救,這再次證明了手機直連衛星通信技術在緊急情況下的重要作用。
2025年1月,西藏日喀則市定日縣發生地震。在抗震救災工作中,中國電信天通衛星電話成為災區群眾與外界聯系的重要渠道。通過衛星電話,災區人民能夠及時向家人報平安,傳遞著希望與安慰。衛星通信技術的運用,再次彰顯了其在守護人民生命財產安全方面的獨特優勢。
03 衛星互聯網的發展歷程
其實早在 20 世紀 60 年代,衛星通信就已經出現。但早期的衛星通信主要用于國際的長途電話和電視信號傳輸等。隨著技術的不斷進步,特別是近幾十年低軌道衛星技術的逐漸成熟,為衛星互聯網的大規模發展奠定了基礎。
其演進歷程大致經歷了三個發展階段:
01 早期探索階段(20世紀80年代至2000年)
這一時期以摩托羅拉的“銥星”計劃為標志性事件, “銥星”星座計劃雄心勃勃,旨在通過部署66顆低軌衛星,織就一張覆蓋全球的通信網絡。這一階段的衛星通信主要提供語音通信、低速數據傳輸以及初步的物聯網服務。
然而,地面通信系統的迅猛發展,在通信質量和成本效益方面對衛星通信構成了嚴峻挑戰,最終衛星通信在與地面通信網絡的激烈競爭中敗下陣來。
02 擴展階段(2000年至2014年)
這一時期,新一代的銥星、全球星以及軌道通信公司等嶄露頭角,衛星通信逐漸轉變為地面通信系統的補充和擴展,為地面通信覆蓋不到的區域提供通信服務。此時衛星通信不再孤軍奮戰,而是與地面通信系統攜手并進,共同滿足人們日益多樣化的通信需求。
03 寬帶互聯網階段(2014年至今)
自2014年至今,這一時期以一網公司(OneWeb)、太空探索公司(SpaceX)等創新企業為引領,開啟了新型衛星互聯網星座建設的嶄新篇章。在這一階段,衛星互聯網與地面通信系統實現了更深層次的互補合作和融合發展,衛星的工作頻段不斷攀升,向著高通量衛星互聯網的方向穩步前行。這標志著衛星互聯網建設正式邁入了寬帶互聯網的新紀元,為全球用戶提供了更加高速、穩定的互聯網接入服務,開啟了衛星通信的新篇章。
04 我國衛星互聯網建設
2016年8月6日長征三號乙運載火箭成功將天通一號01星發射升空
我國衛星互聯網產業雖然起步較晚,但近年來發展迅速。2020年,衛星互聯網首次作為重要的信息基礎設施被納入國家“新基建”政策支持的重點方向。國內多家企業已經開始積極布局衛星互聯網產業,如中國衛星網絡集團、銀河航天等。
2024年,我國衛星互聯網產業迎來了突飛猛進的發展,取得了諸多舉世矚目的重大成果。在這一年里,“GW星座”與“千帆星座”(G60星座)雙星閃耀,正式步入了常態化發射的新階段。尤為值得一提的是,“千帆星座”前三批組網衛星均以“一箭18星”的高效方式成功發射入軌,其與巴西國有通信企業的攜手合作,更是標志著中國衛星互聯網服務邁出了海外拓展的堅實步伐。
2024年12月5日,我國在太原衛星發射中心使用長征六號改運載火箭,成功將千帆極軌03組衛星發射升空。新華社/圖
千帆星座是由垣信衛星運營的低軌互聯網寬帶通信衛星星座,計劃于2030年前,將約1.5萬顆組網衛星送入太空。2024年8月6日,隨著長征六號改運載火箭的成功發射,千帆極軌01組18顆衛星順利踏入浩瀚宇宙,精準入軌,為星座建設奠定了堅實基礎。展望未來,千帆星座將快馬加鞭,預計至2025年底,648顆衛星將織就區域網絡的覆蓋之網;而到2027年底,一期建設將圓滿收官,1296顆衛星將攜手構建全球網絡的宏偉藍圖;至2030年底,完成超1.5萬顆低軌衛星的互聯網組網,中國衛星互聯網整體市場規??蛇_千億。
GW星座與千帆星座的蓬勃建設,對于提升中國在全球衛星互聯網領域的競爭力具有深遠意義。它們不僅將織就一張全球無縫鏈接的服務之網,有效彌補傳統陸地移動通信服務的盲區,更將在搶險救援、公安應急、大型安保、行業災備等關鍵時刻,發揮現場指揮調度與遠程數據備份處理的強大作用。面對全球低軌衛星資源的激烈競爭,大型低軌星座的快速部署,無疑是中國確保在這一戰略領域占據重要地位的關鍵之舉。
盡管衛星互聯網有著廣闊的發展前景,但也面臨著一些挑戰。例如,衛星發射和維護成本高昂,太空垃圾問題可能對衛星運行造成威脅,以及不同國家和地區在頻率資源分配等方面的協調問題。
然而,隨著技術的不斷進步和創新,這些問題有望逐步得到解決。未來,衛星互聯網將與 5G 等地面通信網絡深度融合,形成天地一體化的通信網絡,為全球用戶提供更加高速、穩定、便捷的通信服務。相信終有一天,衛星互聯網會開啟一個全新的通信時代!
參考資料:
1. 《千帆星座搶發成功 中國衛星互聯網進入新階段》,來源:通信世界全媒體;
2. 《中國低軌寬帶衛星互聯網技術在泰國成功驗證》,來源:通信世界全媒體;
3. 《衛星互聯網:將“基站”建在太空》,來源: 中國數字科技館;
4. 《在手機上“玩”衛星 中國電信加速推進天地一體化通信》,來源:通信信息報;
5. 《趨勢2025|衛星互聯網全景透視,三大挑戰猶存》,來源:通信世界;
6. 《衛星互聯網 | 打通互聯網的最后一公里》,來源: 深圳大學學報理工版 微信公眾平臺;
7. 《2025,這些科技熱點值得期待》,來源:來源:《人民日報》(2025年01月06日第19版)