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漫谈高低轨融合发展

 太空与网络 2025-05-16 发布于河北

漫谈高低轨融合发展

PART.01
背 景

随着垣信千帆星座、星网国网星座陆续发射,我国低轨道星座(LEO)也得到大家的追捧,未来低轨道星座(LEO)一统江湖的观点甚嚣尘上,一时间有航空公司朋友问老鹰,是不是该等等低轨道星座成熟,再考虑飞机改装建设,考虑到有这种疑问不仅在航空市场,陆地、海洋市场估计也有不少类似疑虑,遂以本期漫谈文章聊聊同步轨道(GEO)卫星和低轨道(LEO)卫星融合发展的话题。

               

PART.02
GEO、MEO、LEO的对比
图片1.png

同步轨道(GEO)通信卫星




与地球同步转动,在赤道上空3.6万公里,全球组网仅需3颗即可实现,相当长的时间,GEO是通信卫星的主力,GEO卫星从传统大波束走向高通量点波束(HTS),容量从单颗卫星数G呈现几何级增长到百G量级,GEO由于轨道位置高,通信时延高达500ms,卫星寿命也较长,能达到15年。GEO卫星国内有中星卫星、亚太卫星、亚洲卫星等系列卫星,国际上有SES、Intelsat、Inmarsat、Viasat、Eutelsat、Hughes等卫星巨头。


中轨道(MEO)通信卫星




轨道位置8000公里左右,通信时延100ms以上,卫星寿命12年,卫星也采用高通量点波束,全球组网需要数十颗卫星。MEO国际上比较知名的有O3b星座,国内有清申规划的智慧天网星座。


低轨道(LEO)通信卫星




轨道位置在1000公里以下,卫星也采用高通量点波束,通信时延在50ms以下,卫星寿命较短5-7年,全球组网需要数百,轨道位置越低,需要卫星数量就越多,巨型LEO星座全球组网需要,成千上万颗,国际上比较知名LEO星座有Starlink、Kuiper、Oneweb、Telesat等,国内规划的巨型LEO星座有国网星座和千帆星座。

GEO、MEO、LEO对比归纳总结如下表所示:


GEO

MEO

LEO

轨道高度

3.6万公里

8000公里左右

1000公里以下

时延

500ms

100ms以上

小于50ms

全球组网

3颗

数十颗

数百-上万颗

卫星

关口站

少量

多个

大量

卫星寿命

15年

12年

5-7年

国内卫星

中星、亚太、亚洲

智慧天网

国网、千帆

国外卫星

SES、Intelsat、Inmarsat、Viasat、Eutelsat、Hughes

O3b

Starlink、Kuiper、Oneweb、Telesat

PART.03
国外GEO和LEO融合发展情况

目前LEO发展最为迅猛的是美国Starlink低轨道星座,截止2025年5月,已发射8100颗LEO卫星,根据Starlink星座商业应用业务发展的脉络我们得到如下里程碑:

Starlink

关键时间点

关键里程碑

开始组网

2019

第一批60颗卫星发射

家庭宽带市场

2020

北美宽带市场首发

交通车载市场

2021

特斯拉车载终端上线

海洋海事市场

2022

海事终端发布

航空机载市场

2024

机载终端取证

Starlink的商业应用,从陆地家庭宽带开始起步,陆地家庭宽带的要求也是最低的,我们从Starlink消费用户规模增长和传统卫星运营商休斯网络用户规模下降,可以看到LEO与GEO竞争的此消彼长,当然了Starlink不仅仅对存量用户格局产生巨大冲击,也大大激发了新增用户的增长。

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两年后,进入车载市场,三年后进入海洋市场,五年后进入航空市场,截止目前Starlink以摧枯拉朽之势迅速挤占现有IFC市场,让现有的IFC运营商纷纷合纵连横。

图片2.png

面对Starlink的竞争,传统的卫星运营商也开始纷纷抱团取暖,GEO与LEO纷纷结盟,已然形成了SES+Intelsat+O3b与Oneweb高中低轨融合、Viasat+Inmarsat与Telesat和Oneweb高低轨融合、Eutelsat+Oneweb高低轨融合的几个大的卫星阵营来对抗Starlink巨型LEO星座的竞争。

         

PART.04
GEO、LEO高低轨融合发展

它山之石可以攻玉,借鉴国外高低轨卫星竞争和高低轨融合发展态势,我们清晰的看到LEO商业应用仍有很长的路要走,LEO巨型星座部署需要时间,国内巨型星座从第一批发射到上万颗卫星的部署,估计需要4-5年的时间才有可能,同时考虑卫星星座不同的功能定位和卫星升级换代,国内星座预计达到今天Starlink星座规模,怎么也要到2030年左右了,卫星应用市场发展,也会从陆地、海洋、航空依次开展。

由于卫星的资源相对平均的分布地球空间中,在业务量相对较大的区域,LEO的容量瓶颈凸显,截止目前Starlink已经出现了局部区域的容量不足问题,频繁的卫星切换也导致LEO的SLA水平较低。

高低轨融合发展能较好的解决容量和SLA问题,在高容量需求区域,GEO与LEO协同,结合业务需求不同,进行分层网络保障,一方面有效解决容量不足问题,另一方面也能大大提高SLA服务水平。

图片3.png

特别是国内,GEO卫星近几年刚从传统卫星走向高通量卫星,从Ku卫星走向Ka卫星,未来几年GEO尚有数颗数百G高通量卫星即将发射,卫星容量供给呈现几何级数增长,LEO建设尚有4-5年的路要走,面向GEO开发卫星终端设备,同时兼容未来LEO的高低轨融合发展策略更加适合国内卫星应用市场需要。

         

PART.05
老鹰感言

LEO卫星星座发展路漫漫,需求端切莫这山望着那山高,LEO看上去很美,但其发展成熟仍有相当长的路要走,借鉴国外发展经验,市场需求端应结合现实的需求,立足当下GEO高通量卫星开展卫星应用产品开发,当然面向未来LEO的储备和准备是必不可少的,特别是类似于航空互联网市场,毕竟飞机的寿命长达20年,卫星互联网设备也至少10年,立足当下高轨高通量卫星,兼容未来低轨LEO的高低轨融合解决方案显得尤为重要。


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