小棗君：今天這篇文章，是《風雨滄桑50年：中國衛星通訊的發展歷程》系列文章的最後一篇（下篇）。
最近十年以來，整個社會對衛星通訊的關注度不斷提升，各種新聞報道層出不窮。
究其原因，有兩個方面。一，來自市場和使用者對衛星通訊的旺盛需求；二，衛星通訊技術發生演進，讓以前不可能的事情，變成了可能。
今天這篇文章，我們就詳細瞭解一下，衛星網際網路的那些事兒。
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衛星通訊的技術演進
上世紀70-80年代，衛星通訊剛剛誕生的時候，主要用於電視和廣播訊號轉播，還有一些電話、電報和傳真需求。
那時候，國際網際網路（Internet）都還沒有成型，所以，也沒有什麼衛星上網的概念。
80年代末90年代初，美國摩托羅拉開始搞銥星計劃，就是衛星電話為主，業務速率僅有2。4Kbps（銥星一代）。這種速率，根本談不上什麼使用者體驗，能聽清楚對方說話就不錯了。
銥星一代和二代的速率引數對比
我們國家衛星通訊起步較晚。如前篇文章所說，1984年，我們才發射了第一顆有實用價值的通訊衛星（東方紅2號）。1986年，我們建成了第一張衛星公用傳輸網（主要基於國外購買的裝置）。
最早的時候，衛星通訊所使用的技術，以SCPC（單路單載波）、FDM/FM（頻分複用/頻率調製）為主，都是
模擬通訊技術
。
隨著80年代國內程控電話業務大爆發，加上90年代初國內開始接觸網際網路，行業專家們發現：當時衛星通訊採用的模擬技術，沒辦法適應地面公共通訊網路的數字通訊技術升級，落伍了。
於是，衛星通訊，開始轉向了
IDR（中速資料速率）
技術。
IDR業務是由Intelsat在1980年代中期提供的一種新型資料通訊業務。相對於傳統的FDM/FM，IDR是一種數字制式升級，屬於TDM/FDMA（時分複用/分頻多重進接）體制。
IDR有1。544、2。048、6。312和8。448Mbps四種資訊速率。它與DCME（數位電路倍增裝置）組合使用，可將衛星專線傳輸能力提高到原來的5倍。例如，8。448Mbps電路可傳600路話音。
1993年5月，原郵電部引進加拿大Spar公司的IDR裝置，對國內各地的衛星地面站進行升級和新建。
儘管IDR實現了數字訊號升級，也提升了頻寬，但對於日益增長的使用者需求來說，還是杯水車薪。
於是，一種新型技術開始崛起並迅速普及，那就是大名鼎鼎的
VSAT
。
VSAT，全名叫做Very Small Aperture Terminal，甚小孔徑終端。請注意，VSAT通常是指系統，並不僅僅是一個終端。
一套完整的VSAT系統，由通訊衛星上的轉發器、地面大口徑主站（中樞站）以及眾多小口徑的小站共同構成。
VSAT的基本架構
VSAT解決的是衛星通訊“平民化”的問題。
首先是地面站的小型化。所謂的“甚小孔徑”，到底有多小？0。3-2。4米。這就很輕便了，一個人都能揹著到處走。稍微大一點的，也可以車載，開著車到處走。
除了輕便之外，VSAT還有組網靈活、成本低、應用多、安裝操作簡單等特點，非常有利於衛星通訊的普及。
1984年，Intelsat首次開設了VSAT業務。我國很快跟進，1988年，原中國通訊廣播衛星公司引進國外通訊裝置，建成我國第一個VSAT通訊網。它包括1個主站和35個端站，為我國鐵道部、能源部、地震局、海洋局、民航局、海關總署、經濟資訊中心和農業銀行等8個行業部門提供通訊服務。
後來，我們國家建設無線尋呼網、證券資訊廣播、村村通/戶戶通工程，都大量採用了VSAT。還有很多遠洋船用通訊、飛機通訊、企業和政府專網，也採用了VSAT。
2008年汶川地震之後，電信運營商為了應對自然災害，引進了大量的VSAT裝置，作為地面光纖網路的備份，以及應急通訊的工具。
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高通量通訊衛星
進入21世紀後，Internet網際網路繼續蓬勃發展。無處不在的網路連線需求，刺激了衛星網際網路的能力演進。衛星通訊星想要發展，就必須像地面蜂窩行動通訊網路一樣，進行頻寬容量升級。
很多讀者聽說過三種軌道：GEO（地球同步軌道）、MEO（中地球軌道）、LEO（低地球軌道）。
通訊衛星主要在前三個軌道
以前，發射衛星的成本極高。所以，就希望一顆衛星能覆蓋很大的範圍。想要覆蓋範圍大，就必須把衛星放得更高，也就是GEO高地球軌道。
如下圖所示，三顆就能覆蓋整個地球：
高軌道衛星，雖然覆蓋面積大，但距離遠，通訊就更困難。那個時候，通訊技術也不是很成熟，所以，無線通道的頻寬比較低，通訊速率比較慢。
後來，衛星通訊技術開始逐漸升級，終於開始出現了新一代通訊衛星，那就是——
高通量通訊衛星
（HTS，High Throughput Satellite）。
所謂“高通量”，是指這種衛星的頻寬能力比傳統衛星（低通量，1-2Gbps以內）多了幾倍甚至幾十倍。
它是如何做到的呢？
首先，使用了更高的頻段。
傳統衛星普遍使用4-8GHz的C波段，頻率較低且太過擁擠。而高通量通訊衛星，廣泛使用Ku波段（12-18GHz）和Ka波段（27-40GHz）。頻率資源豐富，頻寬也就跟著上去了。
其次，衛星平臺的升級。
就像我們前篇介紹的東3、東4、東5，衛星平臺體積越來越大，負載能力越來越強，而且升級了供電技術（電推動加化學推動，混合動力），使得電能上可以保證大頻寬所需要的大功耗。
第三，轉發器數量的增加。
這個也是平臺負載能力升級帶來的好處。訊號轉發器的數量直線上升，意味著車道增加，頻寬也跟著增加。
第四，天線波束技術的升級。
天線技術提升，尤其是採用點波束，也可以增強訊號能力。這相當於把光“聚焦”，不覆蓋大面積，集中覆蓋小面積，有利於速率提升。
2005年8月11日發射的泰國
Thaicom 4（又名IPSTAR）
通訊衛星，號稱是世界上第一顆高通量衛星。
這顆衛星由美國勞拉公司研製，重約6。5噸，功率14千瓦，是當時世界上最大的商業通訊衛星，大到必須要由一枚法國阿麗亞娜5型火箭才能將它送入軌道。
Thaicom 4 衛星的總頻寬高達45Gbps，可為使用者提供上行連結速度4Mbps，下行速度2Mbps的資料服務。
我們國家的第一顆高通量衛星，是2017年4月12日發射的
中星16
（一開始叫實踐十三，後來改名中星16）。這顆衛星採用Ka頻段多波束寬頻通訊系統，總容量達20Gbps。
中星16
2019年，我們發射了中星18號，不過失敗了。2020年7月9日，我們成功發射了
“亞太6D”
，這是中國首顆Ku頻段高通量寬頻衛星，通訊總容量達到50Gbps，單波束容量可達1Gbps以上。
據悉，我國首顆超百Gbps容量的高通量衛星——
中星26號
，將於2023年初發射。
目前，世界最強的高通量衛星，應該是美國Viasat公司的
Viasat-3
，據說通量達到Tbps級別，不過發射時間好像一直在延期。
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低軌通訊衛星的崛起
除了提升衛星通量之外，行業發現，隨著衛星發射成本的逐步下降，我們還有另外一種提升衛星資料傳輸能力的途徑——那就是向中軌和低軌發展。
道理很簡單：軌道低了，雖然覆蓋範圍小了，但是我們可以用數量來彌補覆蓋。就像蜂窩小區一樣，用大量的衛星，密集覆蓋。
對於衛星網際網路，行業一般將其發展分為三個階段。
第一個階段，是80-90年代，以銥星為代表。當時，衛星通訊的自我定位存在問題。他們試圖用衛星替代基站，步子邁得太大，很快就紛紛破產失敗了。
2000年以後，是第二個階段。這次，他們的想法比較務實，就是打算“吃剩飯”。
他們把自己定位為地面通訊系統的補充，專門為海上、偏遠地區等地方的使用者，提供網路服務。雖然看上去比較邊緣，但實際上蛋糕也很大。
其中最具代表性的企業，是
O3b
。
2007年，格雷格·懷勒（Greg Wyler）創立了O3b Networks衛星公司。他們透過與電信運營商合作，為島嶼或船舶提供寬頻衛星通訊服務。
格雷格·懷勒
為了平衡成本和服務體驗，O3b Networks選擇了
中軌道（MEO）
來部署衛星。他們運營的衛星星群在赤道上空，距地球約8000公里。這個距離，使得O3b的地面站擁有更高的傳輸速率，更低的時延。
2009年，O3b獲得了SES（歐洲衛星公司）、谷歌、匯豐銀行的投資。2013年，O3b經過多年努力，終於擁有了12顆衛星，正式啟動服務。很快，他們就實現了盈利目標。後來，2016年8月，SES整體收購了O3b。
格雷格·懷勒並沒有停止折騰，早在2012年的時候，他就成立了另外一家英國公司，名字叫WorldVU Satellite。後來，這家公司的名字改成
OneWeb
。
除了格雷格·懷勒之外，另一位大佬也看中了互聯網際網路的潛力，決定入局，那就是大家都熟知的當代“鋼鐵俠”——
埃隆·馬斯克（Elon Musk）
。
2014年初，馬斯克和格雷格·懷勒曾經共同規劃過WorldVu的星座計劃。結果，幾個月後，他就退出了，決定單幹。
2015年，他基於自己的太空探索技術公司
（SpaceX）
，正式提出了
星鏈（Starlink）
專案。
星鏈專案最初計劃發射4425顆衛星，2018年11月增加7518顆，合計1。2萬顆。2019年10月，SpaceX又增加3萬顆，總數達4。2萬顆。
按照馬斯克的規劃，這些衛星將為全球範圍內的客戶，提供高速寬頻網際網路服務。
星鏈的出現，標誌著衛星網際網路進入了第三個階段，也就是低軌寬頻衛星網際網路時代。
2020年3月30日，OneWeb申請破產保護。而馬斯克的星鏈這邊，目前進展還算順利。截至2022年9月，SpaceX已經擁有超過2300顆星鏈衛星在軌執行，啟用使用者超過50萬。
OneWeb之所以玩砸了，是因為無法在資本市場募集到足夠多的錢。而星鏈之所以成功，是因為SpaceX擁有可以回收的獵鷹火箭，同時藉助一箭多星技術，能夠大幅降低了發射成本。（OneWeb不具備衛星發射能力，之前讓某國幫忙發射，就出現了對方拒絕發射的問題。馬斯克的個人光環，也幫助星鏈搞到了更多的錢，可以放心燒。）
除了星鏈和OneWeb之外，其實國外還有很多公司在搞低軌星座專案，例如韓國三星的太空網際網路專案，亞馬遜的Kuiper專案，Telesat的Telesat LEO專案等。
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國內的衛星網際網路專案進展
國外低軌衛星網際網路專案搞得風生水起，我們自然也不能缺席。
眾所周知，我們國家通訊基礎設施非常強大，光纖、行動通訊覆蓋廣泛，速率和頻寬全球領先，能夠滿足絕大部分使用者的需求。
但是，我們仍然需要發展衛星通訊。因為它非常、非常、非常重要。
首先，我們國家幅員遼闊，很多偏遠地區還是存在覆蓋盲區。運營商所說的網路覆蓋率達到99%，指的是“人口覆蓋率”。而“國土覆蓋率”，僅有30%左右。也就是說，大量的深山、沙漠、戈壁無人區等地區，是沒有手機訊號的。
對於資源勘探、森林防火、搶險救災、探險旅遊、野生動物保護等用途，衛星是重要的通訊手段，也是救命手段。
這幾年很火的物聯網，也開始有衛星方面的需求，主要用於資產管理、地質災害監測等。
除了陸地之外，衛星通訊的兩個重要應用領域，就是船用通訊和機載通訊（飛機通訊）。這些需求數量是極為龐大的，而且，都是高價值客戶，願意掏錢。
如果沒有自己的衛星網際網路，我們不僅要把市場份額拱手讓人，還可能在特殊情況下，受制於人。
2008年汶川地震，我們使用的就是國外的衛星電話。結果，莫名其妙還中斷服務了十多個小時。自那之後，國內就開始發力搞自己的衛星網際網路系統。
除了上述原因之外，我們要搞衛星網際網路，尤其是低軌LEO衛星，還有
資源搶佔
的因素。
根據賽迪顧問研究報告資料，地球近地軌道可容納約6萬顆衛星。據預測，到2029年，地球近地軌道將部署總計5。7萬顆低軌衛星。所以，再不搶，空間軌道資源就沒了。
除了
空間軌道資源
，我們還要搶
頻段資源
。
空間通訊頻段這個東西，國際原則是“要打先申請、先申請先用”。低軌衛星的主要通訊頻段（Ku 和 Ka）逐漸趨於飽和，這也是要趕緊下手的。
接下來，我們看看，國內在低軌衛星網際網路方面的進展。
首先看國家隊。
星鏈計劃推出不久後，我們國家的中國航天科技和航天科工集團，就分別提出了
“鴻雁工程”
和
“虹雲工程”
低軌衛星通訊星座計劃。
前者計劃發射300顆低軌通訊衛星，組建國內首套寬窄帶結合的太空通訊網。
後者計劃發射156顆衛星（距離地面1000公里），也建一個星載寬頻全球移動網際網路絡，致力滿足單顆衛星4Gbps的高速接入需求。
兩大計劃公佈後，都已發射了試驗衛星。
後來，情況有了一些變化。
2020年4月20日，國家發改委首次將衛星網際網路和5G、工業網際網路等一起，列入資訊基礎設施，明確了建設衛星網際網路的重大戰略意義。
2021年4月26日，
中國衛星網路集團有限公司（星網集團）
在雄安新區註冊成立。行業普遍認為，這個新成立的大型央企，將會重新整合資源，致力於建設一個更加龐大的低軌衛星行動通訊與空間網際網路系統。
國內民營企業這邊，也有所行動。
2020年1月16日11時02分，民營公司銀河航天成功發射了首顆低軌寬頻通訊衛星。執行本次發射任務的火箭，是快舟一號甲運載火箭。
該衛星是全球首顆Q/V頻段的低軌寬頻衛星。衛星升空執行後，可提供10Gbps頻寬通訊能力，覆蓋30萬平方公里，相當於大約50個上海市的面積。
除了低軌，我們也沒有放棄高軌和中軌。
前幾篇裡提到了
中國衛通
。
2018年3月，工信部向中國衛通頒發了基礎電信業務經營許可，批准中國衛通在全國範圍內經營衛星行動通訊業務和衛星固定通訊業務。這意味著，中國衛通成了“第五大運營商”。
這一變化，和國內外衛星網際網路的蓬勃發展趨勢密不可分。
除了前面提到的高通量衛星中星16和26之外，中國衛通在衛星網際網路上還有很多積極佈局。
海洋網際網路方面，中國衛通的“海星通”，已經為6000艘中國船舶和海上平臺提供了服務，覆蓋了全球95%以上的航線。
海星通
航空網際網路方面，中國衛通也於2020年成立了星航互聯，完成國產Ka寬頻飛機商用首飛。
目前，中國衛通在沿著國際主要航線，不斷擴大自己的覆蓋範圍。
另外一家在高軌和中軌佈局的，是
中國電信
。
2008年，中國電信把中國衛通給了航天科技集團之後，並沒有放棄對衛星通訊的追求。2009年4月21日，中國電信集團有限公司設立衛星通訊有限公司。2017年12月15日，中國電信股份有限公司設立了衛星通訊分公司（以下簡稱中國電信衛星分公司），專門從事衛星通訊業務。
中國電信自己搞的衛星通訊專案，叫做
“天通一號”
。
2016年8月6日，天通一號01星發射升空，是專案的首星。目前，已經發射了3顆，分別是01、02、03星。2018年5月，中國電信的自主衛星電話實現商用放號，號段為1740。
天通一號的終端
根據規劃，天通一號覆蓋的範圍包括中國全境及領海、中國周邊區域、中東、非洲等相關地區，以及太平洋、印度洋大部分海域。
天通一號的手機大家在網上都能買到，便宜點的也就5000塊一個。 在近幾年的重大自然災害中，天通一號均有不錯的表現。
最後一個要介紹的是
中信衛星
。
我在前幾篇就介紹過，中信集團在1980年代參與組建了亞洲衛星，後來一直是亞洲衛星的股東。
為了便於在我國境內合法合規地開展衛星通訊業務，根據有關部門的要求，中信集團把亞洲衛星在中國的業務移交給中信網路有限公司，並專門組建了中信衛星（中信網路有限公司北京衛星通訊分公司）。
中信衛星的衛星數量不多，只有幾顆，但也覆蓋了亞洲、大洋洲、中東、俄羅斯以及非洲東北部地區，具備較強的衛星通訊服務能力。
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結語
好啦，洋洋灑灑說了那麼多，該介紹的都介紹了。
正如本文開頭所說，全社會對衛星通訊的關注度越來越高，手機廠商也開始打衛星通訊的主意。也許不久後，我們的手機就能支援直接衛星通訊，這也不是完全不可能。
未來6G，對衛星通訊也有規劃佈局。不過，主要是集中在空天一體化方面，研究如何讓衛星和地面通訊系統進行協作，並不是讓衛星來取代地面基站。相信隨著5G-Advanced的推進，後續會有更多的研究進展公佈。
總而言之，衛星通訊的發展前景廣闊。衛星網際網路只是一個過程。人類的目標，是建設一個空天一體化的立體全維度網路平臺，讓通訊真正實現無處不在。
讓我們期待這一天早日到來。
——全文完——
參考文獻：
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2、《70年70人“話”通訊 | 閔士權：天上一顆星，人間幾十載》，閔士權；
3、《中國衛星通訊產業發展白皮書》，賽迪智庫；
4、《衛星通訊 見證中美邦交正常化》，人民郵電報；
5、《中國衛星事業發展史》，陳筠力；
6、《中國衛星通訊新紀元的開闢》，汪春霆；
7、《中國通訊衛星發展歷程》，B站，文曜星河；
8、《通天蓋地45年·中國衛星通訊事業發展的偉大征程》，郭浩然 張鈺偉 郭新哲 尹曙明；
9、《衛星通訊應用的歷史回顧和未來展望》，沈永言，衛星與網路；
10、《中國衛星網際網路產業深度研究報告：浩瀚宇宙中的投資“藍海”》，中航證券，張超、王宏濤；
11、《中國衛星通訊產業發展白皮書》，賽迪智庫；
12、《馬斯克顛覆得了5G？回溯“衛星網際網路”15年史》，戴輝。