吳奇龍 龍坤 朱啟超

（1.國防科技大學電子對抗學院，合肥230000；2.國防科技大學文理學院，長沙410073；3.國防科技大學前沿交叉學科學院，長沙410073）

20世紀90年代，以“銥星”（Iridium）為代表的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)開啟了全球個人衛(wèi)星移動通信（Global Mobile Personal Communications by Satellite，GMPCS）的先河，不僅采用低軌解決了地球靜止軌道（Geostationary Orbit，GEO）衛(wèi)星通信高延時的問題，更以超前的設計實現(xiàn)了基于星載路由交換、星間鏈路組網(wǎng)的全球無縫覆蓋服務。雖然因運營成本和市場問題在與同時興起的越洋光纜和地面蜂窩網(wǎng)絡的競爭中敗下陣來，但其一直在國防和應急通信等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，尤其是當時對低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡架構(gòu)和可行性進行深入研究得到的相關(guān)理論和技術(shù)成果均被后來者所繼承［1］。近年來，隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展、商業(yè)航天成本的不斷降低，以及互聯(lián)網(wǎng)隨時隨地接入需求的增加，具有全球覆蓋優(yōu)點的低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡被重新注入了新活力。不僅Iridium、“全球星”（Globalstar）、“軌道通信”（Orbcomm）三大傳統(tǒng)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)已經(jīng)完成升級換代，并向多功能綜合和物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things，IoT）方向發(fā)展，同時以“一網(wǎng)”（OneWeb）和“星鏈”（Starlink）為代表的新興低軌互聯(lián)網(wǎng)星座進入快速發(fā)展期。成千上萬顆低軌寬帶衛(wèi)星組建的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡不僅將成為全球通信覆蓋和數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾绞?，同時也將融合和拓展地面網(wǎng)絡服務，成為構(gòu)建星地一體化網(wǎng)絡的重要基礎。

正是在這新一輪產(chǎn)業(yè)浪潮中，越來越多的航天國家意識到低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的特殊性和重大戰(zhàn)略意義，爭相提出自己的低軌通信衛(wèi)星星座計劃，并不斷擴大項目規(guī)模，迅速形成了未來幾年內(nèi)數(shù)萬顆衛(wèi)星進入低軌空間的“井噴”之勢，使得這一領(lǐng)域呈現(xiàn)出日趨激烈和擁擠的競爭格局。我國也提出了以“鴻雁”星座、“虹云”工程為代表的低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡計劃，正以積極姿態(tài)參與到國際競爭與合作中，努力提供優(yōu)質(zhì)的全球服務。

1 低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的架構(gòu)、特點與應用前景

低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡是基于多種類型低軌衛(wèi)星和星座組成骨干通信網(wǎng)，以星間鏈路（Inter-Satellite Link，ISL）和星地鏈路（Satellite-Ground Link，SGL）為物理傳輸介質(zhì)，與中高軌衛(wèi)星網(wǎng)絡和地面核心網(wǎng)絡（包括移動通信網(wǎng)、寬帶通信網(wǎng)、IoT和互聯(lián)網(wǎng)等）實現(xiàn)互聯(lián)互通，構(gòu)成實時接收、傳輸和處理信息的空間網(wǎng)絡體系。

1.1 低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的基本架構(gòu)

低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡包括空間段、地面段和用戶段三個部分。其中，空間段由眾多低軌衛(wèi)星（包括其星間鏈路ISL）組成，負責信息的接收和轉(zhuǎn)發(fā)，部分衛(wèi)星具備星上處理（On-Board Processing，OBP）能力；地面段包括各類關(guān)口站（Gateway）、測控單元（Telemetry，Track and Command，TT＆C）、操作控制中心（Operation Control Center，OCC）和網(wǎng)絡控制中心（Network Control Center，NCC）；用戶段由各類用戶終端構(gòu)成，包括手持終端、IOT終端，以及固定／移動甚小口徑終端（VSAT）等。與傳統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)簡單、在網(wǎng)絡層以下進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男l(wèi)星通信系統(tǒng)不同，低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡最重要的作用是為用戶終端提供接入能力，與地面網(wǎng)絡進行互聯(lián)。其主要架構(gòu)如圖1所示。

圖1 低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡架構(gòu)Fig.1 LEO Satellites Communication Network Architecture

根據(jù)低軌通信衛(wèi)星之間有無星間鏈路，可以進一步分為“天星天網(wǎng)”和“天星地網(wǎng)”兩種網(wǎng)絡架構(gòu)。前者以Iridium、Starlink為代表，衛(wèi)星作為網(wǎng)絡傳輸節(jié)點，具備星上處理能力，用戶可直接接入衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，不需要建設大量關(guān)口站，但對星間鏈路和路由算法的要求較高；后者以Globalstar、OneWeb為代表，星上為透明轉(zhuǎn)發(fā)器，衛(wèi)星間不組網(wǎng)，技術(shù)復雜度低，便于維護管理，但必須克服地緣困難在全球建立足夠數(shù)量的地面站才能實現(xiàn)全球服務能力。

1.2 低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的主要特點

總體而言，傳統(tǒng)衛(wèi)星通信因其不受地理條件限制的維度優(yōu)勢和廣播特性，相比地面通信具有覆蓋范圍廣、運維成本低、部署周期短等優(yōu)點，但由于空間的暴露性和無線傳輸手段，其安全性和穩(wěn)定性都要低于地面通信網(wǎng)絡。而低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡作為未來信息通聯(lián)方式變革的重要方向，相較于傳統(tǒng)高軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)而言，主要具有以下特點：

一是衛(wèi)星數(shù)量多、業(yè)務廣，可靠性強。數(shù)以百計乃至萬計有限容量的單顆衛(wèi)星疊加而成的整個體系容量極大，除包含寬／窄帶通信、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等多種業(yè)務外，還可拓展導航增強、對地監(jiān)測等功能。同時，低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡具備高彈性和冗余性，抗毀能力強，且低成本小衛(wèi)星備份數(shù)量多，應急補發(fā)能力強。

二是傳輸路徑短、損耗小，總時延高。假設低軌通信衛(wèi)星軌道高度為900 km，其信號空間傳輸損耗比傳統(tǒng)GEO通信衛(wèi)星少近32dB，可大大縮小地面終端及天線尺寸，降低地面應用設施成本。由于路徑短，其端到端的信息傳輸時延幾乎與地面光纖相近。但對于“天星天網(wǎng)”這種擁有眾多衛(wèi)星節(jié)點的無線多跳網(wǎng)絡［2］而言，總傳輸和處理時延明顯增大。

三是覆蓋范圍廣、軌道多，流量不均。由于軌道種類多樣，低軌星座可涵蓋傳統(tǒng)GEO通信衛(wèi)星由于仰角不能有效覆蓋到的兩極和高緯地區(qū)，具有全天候復雜地形條件（如山區(qū)、峽谷、叢林、高軌衛(wèi)星視線受限的城市等）下實時通信的能力。但不同人口密集度地區(qū)業(yè)務流量需求不均勻，在備用路徑不多的情況下容易阻塞，對星座組網(wǎng)設計要求高。

四是運動速度快、信道多，動態(tài)復雜。高速運動的低軌衛(wèi)星過頂時間一般只有幾到幾十分鐘，可視時間短，需同時鏈接其波束范圍內(nèi)所有需求終端，但很快又要交接給下一顆衛(wèi)星，造成星地鏈接高頻切換，拓撲結(jié)構(gòu)持續(xù)變化，對現(xiàn)有衛(wèi)星和地面通信體制提出挑戰(zhàn)。

1.3 低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的應用前景

隨著航天和通信技術(shù)不斷發(fā)展，小衛(wèi)星發(fā)射成本持續(xù)降低，而隨時隨地的互聯(lián)網(wǎng)接入和大數(shù)據(jù)服務需求將會進一步拓展低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的應用落地。

一是滿足無縫覆蓋、全球服務的現(xiàn)實需求。除作為重要的“動中通”和應急通信手段外，在山區(qū)、荒漠、空中和海上等地面信息系統(tǒng)無法覆蓋的地方，衛(wèi)星網(wǎng)絡可以成為主要的通信方式。同時，衛(wèi)星通信在發(fā)展過程中，借鑒了地面通信網(wǎng)絡IP技術(shù)體制，具備實現(xiàn)衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡的兼容和融合標準［3］，一旦完成部署，可滿足全球未普及互聯(lián)網(wǎng)區(qū)域的規(guī)模化接入需求。

二是帶動5G、物聯(lián)網(wǎng)和航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿?。與地面5G網(wǎng)絡集成、互補與融合不僅可實現(xiàn)5G的全球覆蓋，反過來通過5G網(wǎng)絡可提升自己的傳輸速率和用戶體驗。同時契合了快速興起的低功率廣域物聯(lián)網(wǎng)（Low Power Wide Area Network，LPWAN）［4］的發(fā)展需求及小、散、遠、動物體的監(jiān)測和短數(shù)據(jù)采集等應用場景。其與物聯(lián)網(wǎng)、云數(shù)據(jù)、智慧城市建設等領(lǐng)域的深度融合，將全面帶動衛(wèi)星制造、發(fā)射、應用配套和服務等上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展進步，撬動新的經(jīng)濟增長點。

三是強化軍事戰(zhàn)略層面的太空信息能力。商業(yè)衛(wèi)星是“非合作環(huán)境”中構(gòu)建軍用通信網(wǎng)絡的重要補充力量，且具備彈性和規(guī)?；牟渴鹉芰?。同時可拓展功能，構(gòu)建與全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）融合的星基增強系統(tǒng)［5］，改善GNSS自身的“脆弱性”。通過星載監(jiān)測接收機則可作為“天基監(jiān)測站”彌補海外站的不足，聯(lián)合本土站構(gòu)建天地一體監(jiān)測體系［6］。

2 低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡領(lǐng)域的國際競爭態(tài)勢

據(jù)不完全統(tǒng)計，當前全球發(fā)布低軌衛(wèi)星星座建設計劃的公司多達近三十家，其主要項目如表1所示。低軌通信衛(wèi)星網(wǎng)絡領(lǐng)域大體呈現(xiàn)出“美國主導、其他航天國家加速跟進”的國際競爭態(tài)勢。

2.1 美國在低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡領(lǐng)域領(lǐng)先世界

目前，美國在這一領(lǐng)域完成“搶灘登陸”，已經(jīng)率先部署了數(shù)百顆低軌通信衛(wèi)星，其中以“星鏈（Starlink）計劃”進展最快。該計劃于2015年1月由太空探索技術(shù)公司（SpaceX）創(chuàng)始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）提出，擬于2019—2024年間發(fā)射約1.2萬顆衛(wèi)星構(gòu)建一個多層覆蓋的巨大星座，以提供實時、高速、廉價的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務，2019年這一計劃又擴增至4.2萬顆。截至2020年10月6日，SpaceX通過其可回收運載火箭“獵鷹9”陸續(xù)將13批共775多顆Starlink衛(wèi)星送入地球軌道［7］，預計在2021年3月之前實現(xiàn)第一階段的550千米軌道高度部署（72個軌道面，每個軌道面22顆衛(wèi)星），并開始提供全球服務。在這個過程中，Starlink的建設速度和技術(shù)版本不斷提升，基于毫米波和激光的下一代通信鏈路和相應標準也正在搭建。

綜合分析來看，美國之所以在低軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域擁有領(lǐng)先世界的發(fā)展優(yōu)勢，主要有以下原因。一是雄厚的技術(shù)基底。蘇聯(lián)解體后，美國在航天領(lǐng)域獨占鰲頭。目前，屬于美國資產(chǎn)的在軌活躍衛(wèi)星高達1500多顆，占世界在軌活躍衛(wèi)星總數(shù)的一半［8］。航天產(chǎn)業(yè)的巨大需求又促使其在半導體、新材料、微機電和先進制造等行業(yè)持續(xù)領(lǐng)先。同時，美國航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）致力于將航天技術(shù)轉(zhuǎn)化民用和促進商業(yè)化推廣。二是有力的政策扶持。近年來，美國政府加強以商業(yè)航天為主導的發(fā)展模式。美國聯(lián)邦通信委員會（Federal Communications Commission，F(xiàn)CC）對各航天巨頭的項目幾乎一路“綠燈”，大力支持低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的發(fā)展，同時在衛(wèi)星頻率使用政策的制定上注意“預留”頻率資源。2019年7月，美國進一步簡化小衛(wèi)星監(jiān)管流程，確?，F(xiàn)行規(guī)則能夠適應新技術(shù)要求，保持其在頻率資源和航天產(chǎn)業(yè)的優(yōu)先地位。三是大量的資金注入。商業(yè)航天領(lǐng)域的私營企業(yè)積極強化與美軍方和聯(lián)邦政府航天機構(gòu)的合作關(guān)系，爭取了大量資金。例如，SpaceX不僅和NASA關(guān)系密切，美國空軍更是其“星鏈”計劃的早期投資人。美國2019財年，就有2.15億美元專項經(jīng)費撥給了基于商業(yè)航天的軍用高速互聯(lián)網(wǎng)計劃［9］。

表1 全球低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)計劃概況1）Tab.1 Overview of the Global LEO Satellites Communication System Program1）

表2 衛(wèi)星通信使用無線電頻率概況Tab.2 Overview of Radio Frequency Used inSatellite Communications

2.2 其他航天國家力圖占有一席之位

俄羅斯繼承了前蘇聯(lián)在航天領(lǐng)域的雄厚基礎，尤其是航天發(fā)動機和運載火箭技術(shù)先進可靠，長期占據(jù)國際衛(wèi)星發(fā)射市場的最大份額。在衛(wèi)星發(fā)展領(lǐng)域，俄羅斯一直秉持“國家主導、軍用為先”的發(fā)展原則，但由于受西方制裁而在航天領(lǐng)域投入不足，難以全面發(fā)展。在《2016—2025年聯(lián)邦航天計劃》中，俄羅斯將通信衛(wèi)星列為優(yōu)先發(fā)展方向，并開始著力增加民用衛(wèi)星數(shù)量，拓展商業(yè)市場［10］。早在2010年，俄羅斯就計劃構(gòu)建由48顆衛(wèi)星組成的太空互聯(lián)網(wǎng)［11］，由“信使”衛(wèi)星系統(tǒng)公司負責研發(fā)。目前，“下一代信使”低軌通信衛(wèi)星系統(tǒng)的設計工作已經(jīng)啟動。2018年7月，普京將其“球體”（Sphere）計劃列入國家航天專項計劃，以對標美國OneWeb和Starlink，積極布局和發(fā)展自己的商業(yè)低軌星座。該計劃融合了“馬拉松”低軌物聯(lián)網(wǎng)、“賽艇”互聯(lián)網(wǎng)接入衛(wèi)星、“信使”通信衛(wèi)星、GLONASS導航衛(wèi)星、對地觀測衛(wèi)星等系統(tǒng)，旨在打造多功能一體化的低軌衛(wèi)星集群，要求在2028年前完成部署［12］。

中國航天經(jīng)歷了50多年自力更生、艱苦發(fā)展，取得了長足進步。雖然在低軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域剛剛起步，但發(fā)展“后勢”較足。2016年國務院發(fā)布的“十三五”國家信息化規(guī)劃明確提出構(gòu)建“天地一體的網(wǎng)絡空間”重大工程項目，以滿足基礎建設、區(qū)域協(xié)調(diào)、大眾消費等多樣化需求［13］。中國航天科技集團和中國航天科工集團分別推出“鴻雁”系統(tǒng)和“虹云”工程。前者計劃分兩期建成：一期由60余顆骨干衛(wèi)星構(gòu)成，優(yōu)先提供全球移動通信和重點地區(qū)的寬帶互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務；二期拓展近300顆補網(wǎng)衛(wèi)星，將寬帶業(yè)務拓展至全球。后者以互聯(lián)網(wǎng)接入為基礎功能，能為全球用戶提供通信、導航、遙感一體化綜合服務。2018年12月，“虹云”和“鴻雁”首星相繼成功發(fā)射，標志著我國低軌寬帶通信衛(wèi)星系統(tǒng)建設邁出實質(zhì)性一步。除此之外，自2015年后迅速發(fā)展的中國民營航天企業(yè)，近幾年不僅實現(xiàn)了民營衛(wèi)星和運載火箭的相繼突破，以銀河航天、九天微星為首的一批初創(chuàng)公司也相繼提出了自己的低軌衛(wèi)星星座計劃。2020年4月，中國將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入“新基建”范疇［14］?？梢灶A見，下一步中國低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的建設還將提速。

加拿大Telesat公司星座于2017年11月被FCC批準進入美國市場，其衛(wèi)星攜帶具有直接輻射陣列（Direct Radiating Array，DRA）的高級數(shù)字載荷，平均單顆衛(wèi)星效率是Starlink衛(wèi)星的4倍［15］，同時積極保持與美國防部的合作，參與美軍項目。韓國三星公司在該領(lǐng)域也不甘寂寞，提出打造除Starlink外數(shù)量最多的低軌衛(wèi)星星座計劃。印度Astrome公司則試圖憑借其單顆衛(wèi)星高達180Gbps容量的毫米波通信專利技術(shù)打開全球新興經(jīng)濟體的衛(wèi)星通信市場，計劃2020年進行太空測試［16］。而就在2020年7月2日，印度電信巨頭Bharti公司與英國政府各出資5億美元（各占45%股份，剩余10%屬于空客等原有投資人）收購了宣布破產(chǎn)的OneWeb公司，下步將為印度市場提供服務［17］。除此之外，瑞士的Astrocast［18］、荷 蘭 的Hiber、法 國 的Kinéis、印 度 的Vestaspace等多家初創(chuàng)公司和歐洲通信衛(wèi)星公司（Eutelsat）均在謀求建設符合市場需求、由數(shù)十顆左右小衛(wèi)星構(gòu)建的低軌物聯(lián)網(wǎng)小型星座［19］。

3 低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡競爭的動因分析

從上文可以看出，世界主要航天國家在低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡領(lǐng)域的開發(fā)與部署呈現(xiàn)出激烈競爭態(tài)勢。究其根本動因，除了全球在5G爭奪戰(zhàn)后對未來衛(wèi)星通信的商業(yè)價值和市場潛力更加重視外，低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡背后的空間資源和戰(zhàn)略價值才是大國之間的“兵家必爭之地”。

3.1 搶占日益稀缺的頻軌資源

若全球低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡項目均能得以實施，未來五年會有5萬余顆低軌衛(wèi)星入軌，地球1500 km以下的近地軌道將進入一個前所未有的擁擠狀態(tài)，優(yōu)質(zhì)軌道資源難成體系。但比軌道更緊張的則是頻譜資源，如表2所示，能夠單獨使用、實現(xiàn)全球覆蓋的L、S、C頻段資源幾乎殆盡，目前集中使用的Ku、Ka頻段同樣是GEO寬帶衛(wèi)星的主用頻段，同時星座之間還要留出一定頻率間隔防止相互干擾，協(xié)調(diào)難度大。而C、Ka頻段要面對5G網(wǎng)絡的激烈爭奪，Q／V頻段也已被巨頭企業(yè)提前布局［20］。很多“星網(wǎng)”（本文指低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡）項目擔負著為其本國“占頻保軌”的職責，基于國際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）“在有效時限內(nèi)先占先得”的新分配原則，運營商須在2年內(nèi)發(fā)射10%的衛(wèi)星，5年內(nèi)發(fā)射50%，7年內(nèi)全部部署完成，若未按時達到要求，則被視為放棄相應的資源所有權(quán)。參與各方勢必加速衛(wèi)星發(fā)射進程，鎖定軌道和頻譜資源，競爭將愈加激烈。

3.2 尋求不可替代的先發(fā)優(yōu)勢

不同于人類其他尖端項目，后來者不僅沒有增加難度，反而可以通過學習現(xiàn)有技術(shù)和先行者經(jīng)驗，具備“后發(fā)優(yōu)勢”。然而，低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡作為一項開發(fā)有限資源的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，具有獨特的“排他性”。不僅是進入該領(lǐng)域的技術(shù)門檻和壁壘高，后來者相對先布局者來說將付出巨大的額外成本，甚至不再具備入場條件。根據(jù)NASA研究推算，按照現(xiàn)有速度，70年后LEO碎片密度將達到一個臨界值，甚至會發(fā)生“凱斯勒現(xiàn)象”，進而使得近地空間徹底不可用［21，22］。所以據(jù)業(yè)界預測，最終全球低軌衛(wèi)星星座不會超過5個［23］，尤其是在巨型低軌星座領(lǐng)域，未來必將成為寡頭壟斷的市場，因為地球的低軌空間不一定能容下第二個巨型星座。

3.3 著眼未來的國家安全建設布局

從美國積極參與和布局低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡可以看出，其背后有明顯的軍事意圖和戰(zhàn)略考量。2019年底，美國空軍1架C-12偵察機使用“星鏈”數(shù)據(jù)下行速度達到610兆／秒，是美軍現(xiàn)行通信標準5兆／秒速度的102倍［24］?？梢?，一旦高彈性抗毀的巨型低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡部署完成，將極大拓展戰(zhàn)場實時信息交互和指揮控制能力，或徹底改變信息化戰(zhàn)爭模式。除潛藏的巨大軍事價值外，先行者還將掌握對全球信息的上游規(guī)則制定權(quán)。根據(jù)美國太空發(fā)展局（Space Development Agency，SDA）構(gòu)想的下一代太空體系架構(gòu)，巨型低軌通信衛(wèi)星星座將作為整個太空信息獲取的底層傳輸層，成為服務于太空信息的基礎網(wǎng)絡，將深刻影響未來國家信息安全格局。可以說，“星網(wǎng)”時代的來臨將給國家信息主權(quán)及監(jiān)管帶來嚴峻挑戰(zhàn)，建立自主可控的低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡十分必要。

4 我國應對低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡國際競爭的發(fā)展對策

在全球大規(guī)模發(fā)展“星網(wǎng)”的背景下，中國應當以更積極的心態(tài)、更開發(fā)的胸懷參與到國際競爭與合作中，和平開發(fā)和利用太空資源，提供一流的產(chǎn)品和服務，更好地造福全人類；努力將低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡作為中國和世界連接的又一紐帶和橋梁，形成建設人類命運共同體新的推動力。為此，我們應當具備前瞻意識、保持系統(tǒng)思維、綜合施策發(fā)展。

4.1 布局中低軌道頻段資源

衛(wèi)星頻軌資源必將成為發(fā)展最大瓶頸。首先，要加強ITU規(guī)則研究、頻率協(xié)調(diào)和雙邊合作，積極推動、爭取低軌星座的部署和發(fā)展先機；其次，結(jié)合目標軌道、施效潛力和長遠需求統(tǒng)籌中低剩余軌道資源，創(chuàng)新設計混合異構(gòu)軌道，最大限度發(fā)揮中低軌星座組網(wǎng)效能；再者，需大力開發(fā)EHF（Q／V／W）、太赫茲、激光等更高頻段的頻率資源，應對帶寬需求的持續(xù)增長；最后，若可用頻率資源稀缺、協(xié)調(diào)困難，可采用基于頻譜感知信號檢測技術(shù)，選擇空閑載波進行業(yè)務傳輸，實現(xiàn)與現(xiàn)有衛(wèi)星通信系統(tǒng)之間無干擾／低干擾的同頻段共存，同時重點挖掘星載實時頻譜分析處理、星地一體資源動態(tài)實時分配和基于頻譜感知的干擾規(guī)避指控技術(shù)。

4.2 發(fā)展低成本的航天技術(shù)

要想在全球低軌星座發(fā)展提速中勝出，就必須對傳統(tǒng)的衛(wèi)星制造和發(fā)射進行迭代升級，以流水線量產(chǎn)和“一箭多星”方式降低成本。OneWeb公司在佛羅里達州的全球首個“衛(wèi)星工廠”生產(chǎn)線達到日產(chǎn)2顆衛(wèi)星的能力，而SpaceX公司衛(wèi)星生產(chǎn)線日產(chǎn)能力高達6顆［25］，均采用標準化、模塊化、輕量化和軟件化設計，并大量使用商業(yè)現(xiàn)貨（Commercial Off-The-Shelf，COTS）組件。One-Web將每個衛(wèi)星分4個模塊并行生產(chǎn)，通過大數(shù)據(jù)控制、智能裝配軟件和3D打印技術(shù)，大幅縮短周期、降低生產(chǎn)成本。而SpaceX的衛(wèi)星扁平化設計更易于裝載和發(fā)射，達到一箭60星的載量，同時提高運載火箭復用次數(shù)降低發(fā)射成本；其配備的光學追蹤器可自主探測和躲避太空垃圾，并且使用到期后自行機動進入大氣層銷毀以降低運行成本。

4.3 優(yōu)化商業(yè)航天發(fā)展模式

從當前低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡發(fā)展來看，LEOSat和OneWeb都是在初期融資階段宣布破產(chǎn)，而“銥星”是運營早期盈利失敗，可見前期階段的風險較大。而我國國內(nèi)民營航天企業(yè)相對年輕，若以“國家隊”為主導，民營企業(yè)為補充并瞄準部分業(yè)務板塊“以點帶面”，可實現(xiàn)攜手共同發(fā)展；同時改革簡化商業(yè)航天活動的監(jiān)管框架、政策和審批流程，以提高管理效率；發(fā)揮國內(nèi)市場稟賦優(yōu)勢，完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)，提升用戶體驗，加速實現(xiàn)低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡商用價值變現(xiàn)；借鑒5G網(wǎng)絡先進技術(shù)，推動異構(gòu)網(wǎng)絡融合發(fā)展，取長補短、合作共贏，達到整體效費比最優(yōu)。

4.4 加強國際社會多方合作

合作與競爭是相互依存的關(guān)系，在低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡領(lǐng)域的過度競爭只會加劇低軌空間發(fā)展環(huán)境的惡化，陷入“軍備競賽”的博弈陷阱。航天是全人類共同的事業(yè)，需要通過國際合作共同推進航天領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展，這既是歷史的成功經(jīng)驗，也是未來發(fā)展的必然趨勢。我國遵循開放、協(xié)作、共享的原則，倡導各國通過加強國際間合作，避免形成技術(shù)壁壘而阻礙全球一體化發(fā)展，以及造成空間通信網(wǎng)絡資源不必要的浪費；積極參與并共同協(xié)商制定相關(guān)標準和規(guī)則，防止形成獨占太空的霸權(quán)勢力；推動低軌空間環(huán)境治理問題的協(xié)商與合作，盡快將其納入全球治理的法治軌道。