今天我汇报的题目是低轨卫星互联网发展与架构研究，跟手册上不太一样。

今天十分荣幸有机会跟大家分享一下我对这方面的认识，我所在的单位还是和卫星制造有关的单位，中国空间技术研究院对外是中国空间技术研究院，实际名字是中国航天科工集团下面的第五研究院，无论是高轨通信卫星，还是探月工程，包括北斗导航，包括载人航天都是由我们单位承担的任务，我所在的部门是通信卫星事业部，平时在这个部里还有这样一直队伍开展卫星通信系统方面的工作。

首先先说一下低轨卫星互联网，以及没有这个词，我觉得可能是中国人给发扬光大的，国外文献上没有特别讲卫星互联网的名词。这两年确实低轨运行互联网，或者低轨运行宽带网络发展比较快，我们那个时候刚提出来是2014、2015年，那时候方案和我们当时对这样一个信息还是挺大的。无论是从卫星制造，还是国际国内运载发射能力，还是到成本来说，都是一个很难负担的事情。我们把跟踪低轨卫星互联网上的发展，有几个系统，以及对于系统的理解做一个简单介绍。

汇报三个方面，一个是概念，第二个是动态，第三个是架构。前两个基本上是介绍一下什么是低轨卫星互联网，以及现在的发展和进展情况。这个是全球通信业务的分布给大家展示一下，这个分布材料，大家可以看一下，客户大会，可以看到实际上从低轨卫星系统来说，全球业务是非常广泛的，不仅仅是陆地和边远地区，有大量的海洋地区，现在我们在看待这样一个应用来说，地面大部分解决还是大量人的集中地区，还有大量人类的活动遍布全球，到底是由谁来保障，在我之前实际上有几位老前辈，inmarsat最叫海事卫星，以海事卫星，主要是通过海事卫星移动宽带，后面再建设海事卫星六号，完整卫星是看不到的。

另一个是一星，部署了一个一星NEXT，扩展是从最传统的话音分析到数据分析。包括已经有的高轨卫星还有低轨卫星看起来都是有差距的，由卫星互联网，卫星互联网，尤其是低轨卫星互联网，利用卫星通信，实现宽带接入，主要填补，大家可以看一下更多解决是一个高等通信速率，实现全球覆盖，以及宽带覆盖的经济性，为什么提到经济性问题呢？和我们的地面，包括今天开幕式的时候，运营商提到的降费问题，卫星通信真正发展起来，走向更大的空间，也要走入提速降费的通道。

提到卫星互联网和原先卫星通信有一点点差别，希望能够把用户直接终端，另外一个还要提供互联网接入，也没有早期像，有其他更大规模的一些系统。这里面有一个概念，没有真正实施的计划叫outernet，在天上发150颗卫星，大家可以用自己的笔记本接到卫星上面，很快经过3到4个月世界上各方面的质疑，项目最终没有实施，这可以说是一个比较早的概念，到了现在来说，我们在想到底发展到什么状态了，不是一个管道服务，一定要从内容一直到用户，希望能贯穿起来。

特斯拉的老板马斯克，提出要连接美国城市，速率1000公里以上的铁路，都是他所提出来的，还是比较创新的公司。在这个系统里面，他们最后提出来的，包括对外讲的，就是两个我理解，从我的体验来说，第一点速率一定要高，能够到10兆到百兆。第二个，我要把成本降下来。今天大家提到目前去上网，至少在无线流量套餐推广之前，那一年的时候我们去买流量的时候还是，达到卫星通信流量的费用。如果说我成本，用户使用成本降下来了，整个网络应用的市场就打开了。

很多国家在美国，美国是卫星通信非常大的市场，尽管FCC批准已经罗列的比较典型的几个。这是这几个系统，实际这几个系统都不太一样，从广义上来说，或者中国自己现在来定义的时候，都叫互联网，实际上都不一样，有什么特点呢？规模也不太一样，服务用户群也不一样。这里当然最近还有出现的一个是亚马逊的这一套系统，当时提出来之后，马斯克首先回复了一个抄袭，说明这个领域大家竞争是非常严酷的。

这样一个系统主要有三个，一个是Oneweb，最近发射了88颗卫星，这个系统的建设，可以说我们也有一个国际的大合作，有很多的投资者，包括这样的制造商，软银提供最大规模的投资，用欧洲的空客给他造卫星，是一个非常大的，今年2月份的六颗星已经发上去了，测试还不错，很快获得软银18亿的追加投资。包括国内有些专家，或者运动商提出我要主动打造。真正实施过程中和这个是不一样的，分了好多阶段，是一个再生处理，激光星间链路，最近新闻是本来在上周，应该是16号发射第一批60颗Starlink卫星。

工厂化制造。原先卫星按照我们自己来做，我们去看欧洲做卫星，也是基于类似的平台，一个站点从头做到尾，到了这个系统之后就要把卫星变成工厂化，工厂化制造结合COTS器件的使用，包括一些小型化部件的应用，才能够使得卫星使用的成本降低到100万美元以内。可能100万美元不一定有这样的概念，超过一千万了，同样的卫星在国际上，基本上是价格的5倍到10倍，相当于在数千万人民币，成本降了五分之一到十分之一，这项技术目前也是在不断的。更多精力投入去研制200到300美元，目前国际上来说这些经验基本上有四类典型的，把一个TR硅基降到2块钱人民币。有些已经展览六七年了，也没有投入市场，有些国内的公司在从事这方面的研究，但是还没有进入到大规模商业化的生产。我认为还有一两年的工作要做，低轨互联网是把卫星通信融入互联网，包括管道和解决方案，我们简单列了一下，每个星座做自己选择的时候，都有自己的市场定位，考虑来决定选择要不要到什么样的规模。按照现在来说有星间链路。是面向小范围的，解决从一个点到另一个点的宽带传输的问题，服务对象决定了，给一些企业，包括一些政府只是提供全球范围内的点到点。

第三类，就是骨干网，就像后面要讲的一样比较系统。先说第一个接入网架构典型的oneweb，是一个空心的结构，卫星只是一个信号接收放大的装置，最终解决的是个人和家庭用户之间的最后一公里。是比较保险，也是比较开放的，刚才提到卫星5G研究里面卫星转发的工作，这是典型的结构，最典型包括卫星通信。第二个结构骨干网架构，主要是面向特定用户，类似光纤的生态网服务，任何一个点接入都可以，目的很简单，就是在两点之间建立一个宽带高速的链路。大型的企业，提供数据驱动和金融服务，这就是对宽带的要求，对于企业来说表明很多全球性企业。还有另外一个典型的说法，通过这样一个卫星网络和地面网络，从传输的时延上差10毫秒。第三个就是Starlink，可以通过灵活的方式，兼并了前面二者的好处。每颗卫星都是一个路由器，可以用比较便捷的方式接入路由器。

我们开展这个工作过程中理解到，我们也知道在国内，无论是在十五低轨卫星的论证，还是卫星系统的跟踪，还有各类项目，我们基础研究，我们总是觉得，从我现在的状态来理解的话，我们对这个系统的认识，实际上不足以快速地说，能从技术上阐明这样一个系统建设到底要解决的一些问题，是通过哪些途径来实现的。如果卫星数量比较少，是基于CCSDS，卫星数量上升到数千颗的时候，我到底选用什么样的协议。

右边的图是他们做的视频，演示了开始变化的一个情况。第二个就是交换，到底是分布式的路由还是集中式路由，集中式路由面临比较复杂的管控问题，要解决高效和动态维护的问题，涉及到卫星的变革与终端的变革。

第二星地融合，卫星要发展。后面还提到很多两百和三百，我对星间切换的时候，以星地切换的时候还有空间网络，从地面切到空间网络里面。是没有一个明确的解决方案。还有一个卫星系统频率干扰，还有星地系统的干扰，高轨还是比较好做的，还有多频覆盖的，其他的，国际电联没有一个协调的通信方法，都是互相之间沟通，用5G的干扰更严重，后续这样的一个系统在使用的时候，用的资源一定要和地面形成共享，在地面5G场景下开展这样的工作，基于这个分析，你只要用它的那一套，于是大家质疑这些问题是场景的问题。

另一个是网络安全和监管，最早提到是不是中立的，没有网络安全的事。右下角的一个例子，如果黑线是国境线的话，解决跨国境地区的网络接入模糊地带，我的数据上了星之后，对国内来说，落地到出口，地面网络出口的时候是有固定的通道，一旦上了卫星之后，这个通道就散了，最后是系统可靠性设计，我如果按照传统卫星可靠性设计，六颗卫星，可靠性基本上就是约等于零了，完全就是不可靠，实际系统中也是这样做的。

因此这部分工作还是要建立一个新的指标体系，对于这样一个大规模的数据，好像目前来说也没有一个说法说，我们可以参考和调研，主要还是来自于之前的导航系统。后面我们现在做一些工作，来定其他的不良指标，比如说从网络层面我要考核你，可以从容量的角度来，我也可以从质量，唯一我不再谈论就是这个卫星到底是好还是坏，个体的可靠性来代替功能的可靠性。

最后，我们从卫星互联网的角度，我理解是一个契机，也是一个挑战，从这个角度来说，从上世纪九十年代，低轨卫星互联网蓬勃发展，现在又进入一个新的蓬勃发展时代，从现在的技术条件来说，现在经济来说，可以支撑这样一个条件。我们讨论是从国际上包括看美国，新一代网络的入手，还是新一代网络的变化，确实也是需要考虑的事情。无论是怎么样，技术工作还是要先做在前面，谢谢各位！