卫星互联网中的高轨卫星和低轨卫星是啥情况？

从全球网络覆盖面积来看，目前尚有80%以上的陆地区域和95%以上的海洋区域没有地面网络覆盖。非地面网络（NTN）是地面蜂窝通信技术的重要补充，是手机直连卫星的技术方向之一。

对此，我们利用卫星通信网络与地面5G网络的融合，可以不受地形地貌的限制提供无处不在的覆盖能力，连通空、天、地、海多维空间，形成一体化的泛在接入网。

卫星分类

按用途：卫星按用途可分为三类：遥感卫星、导航卫星、通信卫星。

• 遥感卫星：通过多光谱成像仪、高光谱成像仪、全色成像仪、短波红外相机及合成孔径雷达等有源有源传感器和无源传感器，采集地球图像数据，满足情报、监视和侦察的应用需求。
• 导航卫星：全球卫星导航系统可以为用户提供地面或者接近地面空间任何位置的三维坐标、速度及时间信息的尖端技术。
• 通信卫星：卫星实现通信，具有覆盖范围广、通信容量大、通信距离远、不受地理环境限制等特点，在全球的通信中被广泛应用。

目前卫星的发展趋势由传统卫星向高通量卫星转型，扩大通信容量、增加转发器数量、采用多个通信频段和多波束天线、增长服务寿命。

按轨道：可分为地球同步轨道（GEO）、中轨道卫星（MEO）、低轨道卫星（LEO）。

• GEO：覆盖性强，一颗卫星可以覆盖整个半球，但是延时较高。
• MEO：主要与地面互联网有机结合，作为陆地移动通信系统的补充和拓展。
• LEO：卫星轨道高度低，传输时延低，路径损耗小；卫星数量多，卫星组网可实现全球覆盖，频率复用更有效；地面互联网通信的蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等技术可为低轨道卫星移动通信技术提供技术保障。缺点在于系统结构复杂，操作、控制、管理难度较高。

下面我们主要来看看高轨卫星（GEO）和低轨道卫星（LEO）是啥情况.

高轨卫星-国内

我国高轨通信卫星相对成熟，代表卫星有：

• 天通一号（高轨+窄带）

对标海事卫星Inmarsat-4，都是建立在GSM系统之上。我国在2016年8月成功发射了天通一号01星，迈出了我国自主区域卫星移动通信系统建设与应用的第一步。支持5000个话音信道，可为30万用户提供话音、短消息、传真和数据等服务。

• 中星26号（高轨+宽带）

中星26号卫星，由航天科技集团五院抓总研制。由航天科技集团中国卫通负责运营管理，是卫通的第17位新成员。

该卫星采用了我国自主研发的东方红四号增强型卫星公用平台（DFH-4E），配备了50路转发器、1000多台单机、2000多个波导子组件，拥有94个用户波束和11个信关波束。卫星工作在地球同步轨道（GEO，高地球轨道），使用Ka频段，单星容量超过100Gbps，能同时满足百万个用户终端使用，提供上行最大可达200Mbps，下行最大可达450Mbps的通信能力。

高轨卫星技术发展趋势：

• 卫星移动通讯和地面移动通讯逐步融合；
• 卫星有效荷载得到加强:多波束天线技术，波束成形从模拟波束到数字波束和地基波束。
• 终端小型化：终端类型从固定、车船机载终端向手持终端发展，逐步实现卫星移动通信的个人化。

低轨卫星代表-星链

SpaceX于2015年提出大规模巨型星座计划，目标是为美国以及全球的消费者提供高速、低延时宽带接入服务。星链是SpaceX非常重要的一部分，其为公司实现太空移民提供资金支持，并且能辅助部署火星卫星通信系统。

星链通信系统的基本原理

低轨卫星通信网络系统由空间段、地面端和用户端组成：

空间段由低轨卫星和星间链路组成，形成空间传输主干网络。星座以多个卫星作为空间网络的接入节点，卫星间可建立微波或激光星间链路，实现数据包中继转发。

用户段包括各类用户终端、综合信息服务平台以及业务支撑系统等。用户终端也可作为接入点（AP，AccessPoint）建立局域网络，将通用用户设备接入网络。移动卫星终端主要用于卫星通话，远期小型化、集成于消费端应用或成为趋势。

地面段包括信关站、综合运控管理系统以及连接地面核心网的基础设施。信关站起到连接卫星网络和地面网络的网关功能。

综合运控管理系统包括网络、星座、数据、运营、数据等管理系统以及卫星测控站等，对全网进行综合管理和监控

截止2023年，SpaceX已发射130批次星链卫星，共计5650颗。2023年以来，星链部署节奏加快，由2022年平均每10.7天发射一批，缩短至5.8天。星链用户在快速增长，从2022年12月100万增长到2023年11月的230万。星链在未来基本上可以覆盖绝大多数国家。

星链技术特点

• 星链卫星设计紧凑

每颗卫星都采用紧凑的平板设计，降低体积，充分利用SpaceX猎鹰9火箭的发射能力。

• 相控阵天线技术

配置4个相控阵天线和2个抛物面天线来提供更大的容量。相控阵天线是指通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向形状的天线。由大量相同的独立天线阵元组成雷达面阵，并通过移相器单独控制单个辐射单元的相位和增益，可快速而精确地改变辐射方向和波束指向。

另外，相控阵天线可通过数字域或模拟域的调幅调相，实现更为灵活和精准的天线辐射模式。

• 光学空间激光器实现星间通信

使得卫星在没有地面站的情况下传输数据,实现大规模组网，不同卫星规模下地面终端波束扫描角度。星链采用激光星间链路构建星座。

激光通信具备高信道吞吐率、高传输带宽、强抗干扰能力、高保密性和安全性等优点。星座卫星数量规模巨大是低轨卫星互联网实现全球服务的客观要求。Starlink卫星和地面终端均采用相控阵天线，相控阵天线波束偏离阵面法向的角度越大，扫描损失越大。

星座中卫星数量增加，可以降低星载相控阵天线和地面终端的波束扫描角度，降低星间、星地之间的距离，降低扫描损失，降低天线成本与功耗。

同时，星座卫星数量规模巨大有利于提高系统抗干扰、抗毁能力。卫星数量多、高动态运动、全球可达，天然具备弹性抗毁能力；基于Ku点波束和强方向性，更多

卫星有利于提高干扰规避的能力。

引用源自于南京证券的“低轨卫星互联网启动，天地一体通信迈向6G”研究报告。