主頁（http://www.by236.com）：國外新興衛星互聯網星座的發展研究

20世紀90年代以來，特別是在智能移動終端功能日漸豐富、成本不斷降低、各類應用蓬勃發展的今天，建設融語音、數據、視頻為一體，覆蓋廣泛、經濟實用的互聯網，成為世界各國為推動經濟增長而大力構建的重要基礎設施。例如，美國“恢復與再投資計劃”撥款72億美元用于國家寬帶建設；加拿大撥款2.25億美元用于發展衛星寬帶；歐洲撥款13億美元用于填補“數字鴻溝”；中國大力推動“互聯網+”戰略等。

2015年，在谷歌（Google）等互聯網巨頭的推動和支持下，一網公司（OneWeb）、太空探索公司（SpaceX）、三星（Samsung）、低軌衛星公司（Leosat）等多家企業提出打造由低軌小衛星組成的衛星星座，為全球提供互聯網接入服務，在短期內迅速聚集人氣，引發全球強烈關注。然而，提供互聯網服務的衛星星座并不是一個新事物，20世紀90年代開始不斷涌現提供通信和網絡服務的衛星星座，有些至今尚未實施，有些部署實施后遭遇破產，有些雖然發展至今，但應用空間仍非常有限。

本文所述的“新興衛星互聯網星座”，指新近發展的、能提供數據服務、實現互聯網傳輸功能的巨型通信衛星星座。新興衛星互聯網星座具有以下特點：從星座規模看，是由成百上千顆衛星組成的巨型星座；從星座構成看，是由運行在低地球軌道（LEO）的小衛星構成；從提供的服務看，主要是寬帶的互聯網接入服務；從發展衛星互聯網星座的企業看，主要是非傳統航天領域的互聯網企業；從項目發展的起始時間看，是在2014年底至2015年初這段時期。

本文針對2015年發展衛星互聯網星座這一情況，在總結歷史經驗和教訓的基礎上，探討新興衛星互聯網星座的創新點和發展機遇。

1 國外衛星互聯網星座近30年發展

在太空通過衛星提供通信服務的嘗試早已有之。20世紀90年代，有多家企業提出衛星互聯網星座計劃。如果將提供互聯網服務的范疇擴大到話音通信服務（最早的互聯網都是通過“撥號上網”進行的），衛星互聯網星座的發展歷史還可以追溯到20世紀80年代末摩托羅拉公司發展的銥星（Iridium）系統。

與導航和部分對地觀測的天基系統不同，從近30年的發展歷史看，衛星互聯網星座均是由商業企業發展、以盈利為目的的商業項目。從人類航天技術的角度看，技術并不是主要問題，決定衛星互聯網星座成敗的關鍵因素還是市場和用戶。從更大的范疇看，衛星通信與地面通信同為電信產業的組成部分，從誕生的第一天起就在相互競爭、相互補充與合作中發展前進。因此，過去30年衛星互聯網星座計劃的成敗主要圍繞著這一問題展開。如果按照衛星與地面通信的競爭合作關系對衛星互聯網星座的發展階段進行劃分，主要可以分為3個歷史階段：

1）第1階段（20世紀80年代末至2000年）：以銥星（Iridium）、全球星（Globalstar）、軌道通信（Orbcomm）、“泰利迪斯”（Teledesic）和“天空之橋”（Skybridge）系統為代表，力圖重建一個天基網絡、銷售獨立的衛星電話或上網終端與地面電信運營商競爭用戶。

2）第2階段（2000—2014年）：以新銥星、全球星和軌道通信公司為代表，既為電信運營商提供一部分容量補充和備份，也在海事、航空等極端條件下的面向最終用戶提供移動通信服務，與地面電信運營商存在一定程度的競爭，但主要還是作為地面通信手段的“填隙”，規模有限。

3）第3階段（2014年至今）：以“另外30億人”網絡公司（O3b Networks）為代表，為全球用戶提供干線傳輸和蜂窩回程業務，地面電信運營商是其客戶和合作伙伴，衛星網絡成為地面網絡的補充。

1.1 衛星互聯網星座發展的第1階段：企圖替代地面通信網絡

衛星互聯網星座的構想最早始于1家地面通信公司摩托羅拉，它希望設計一款具有星間鏈路和星上處理能力的低軌通信衛星星座，相當于把地面蜂窩網倒置在太空，面向全球提供移動話音服務。在銥星的帶動下，同期發展的低軌星座主要有兩類：一類是主要以提供話音和低速數據為主的星座，如全球星和軌道通信；另一類主要以互聯網接入為主的星座，如泰利迪斯和天空之橋。這些系統的發展遇到了共同的問題，就是系統設計初期地面通信還未興起，錯誤地估計了市場，企圖替代當時并不發達的地面通信，面向個人消費者提供全球話音通信和網絡接入

從這5大系統的發展結果看，銥星系統、全球星系統和軌道通信系統于2000年前后宣告破產；泰利迪斯和天空之橋系統于2002年宣告項目終止，未能實現系統部署和商業服務。從這些系統早期的失敗經歷看，失敗的原因主要還是在商業層面上，即系統前期投資過大而導致入不敷出。

本文認為，早期的失敗主要源于3方面的問題：1）市場定位與用戶選擇；2）技術復雜度與投入成本；3）研發周期與系統能力。

以銥星系統為例，這3方面問題的具體表現為：1）市場定位方面：老銥星系統（破產以前的銥星系統）將“高層次的國際商務旅行者”作為用戶，認為這些用戶可以為全球衛星通訊服務付出高價，與成本低廉、普及面迅速的GSM/CDMA地面蜂窩系統相比，老銥星沒有優勢；2）投入成本方面：衛星系統需要在獲得第一筆訂單之前就建成全部系統，風險很高，而地面通信網絡的建設可以逐步進行，可以在回收一部分投入之后逐步擴建系統。全球星和軌道通信系統發展比銥星晚，借鑒了銥星的經驗降低系統復雜度，取消星間鏈路，但最終仍然破產；3）系統能力方面：地面通信的發展遵循摩爾定律，但當時衛星星座的研制和發射周期需要至少10年，銥星在系統設計時確實先進，但此后蜂窩電話發展極其迅速，待到銥星服務之后，技術已經落后，銥星電話的笨重、室內無法使用、通話的可靠性和清晰性低的缺點凸現出來。

1.2 衛星互聯網星座發展的第2階段：衛星成為地面通信的“填隙”

雖然在2000年之后衛星系統在與地面系統的競爭中失利相繼破產，但不少企業卻巧妙地利用破產擺脫了前期系統建設所欠下的巨額債務，反而重新尋找到了市場機會，煥發了生機。截止目前，全球仍在提供服務的衛星互聯網星座還有銥星、全球星和軌道通信系統，并且已經完成了或者正在進行下一代星座衛星的更新換代。天空之橋和泰利迪斯系統發展中止，最終淪為“紙衛星”（即未曾發射、只存在于紙面的衛星系統）。

2000年之后衛星互聯網星座之所以能夠重新恢復活力，主要在于吸取了過去的失敗教訓。以銥星公司為例：1）市場定位方面，不再與地面通信正面競爭，將用戶定位偏遠地區的專業用戶，如海上石油鉆井平臺、采礦、建筑、救災搶險、野外旅游的組織或個人，正是由于市場定位另辟蹊徑，才能使得系統得以存活并實現盈利；2）投入成本方面，以象征性的價格買斷了老銥星，老銥星的債務全部剝離，系統成本的減少可以大幅實現通話和數據使用費用的降低，以達到與地面通信接近的價格水平，新銥星公司終于實現了扭虧為盈；3）系統能力方面，升級衛星系統，接近地面系統的能力。解決了衛星終端在室內無法使用的問題，減少衛星終端的尺寸和重量，提高數據服務的速率，使之在機對機（M2M）等特定應用場景下具備一定的競爭力。

1.3 衛星互聯網星座發展的第3階段：衛星與地面系統的補充與合作

從衛星互聯網星座發展至今，唯一一家服務之初就取得成功的是“另外30億人”網絡系統（O3b Networks），系統名稱取自“要為地球上另外30億人提供網絡服務的愿景”。O3b網絡系統成立于2007年，在系統成立之初，市場還對O3b系統持懷疑態度，但自2014年提供商業服務以來，僅用半年時間就達到原計劃1年1億美金的收入水平，得到了市場的認可，證明了衛星互聯網星座的發展前景。

與前兩個階段衛星互聯網星座不同，O3b之所以取得成功，是因為采取了與地面系統合作的發展理念：1）市場定位方面：O3b從一開始就沒有與地面通信競爭的計劃，而是將電信運營商作為其客戶，為地面通信設施覆蓋不到的島嶼和海上大型艦只服務，成為地面通信手段的補充；2）投入成本方面：O3b選擇了軌道高度為8000 km左右的中地球軌道（MEO），覆蓋范圍在南北緯40°之間的區域，將所需的衛星數量縮減至12顆，比起銥星66顆的星座規模，大大降低了系統投入成本；3）產品能力方面：O3b是一個真正的寬帶衛星系統，數據傳輸速率大大超過了銥星和全球星系統，雖然系統容量無法與地面通信手段相比，甚至不如靜止軌道寬帶衛星，但對于地面設施無法覆蓋的地區，已經能夠滿足基本的網絡需求。

2 國外新興衛星互聯網星座的發展態勢 

2.1 全球主要新興衛星互聯網星座發展概況

目前，衛星互聯網雖然還處于發展的初級階段，但非常活躍，很多互聯網企業都積極介入。從2014年底至今，全球范圍內至少提出了6個大型低軌衛星星座項目，分別通過各國政府向國際電聯（ITU）進行了登記（表 2）。其中最具代表性的主要有3家，分別是O3b，創始人格雷格·惠勒（Greg Wyler）新創立的一網系統（OneWeb）；SpaceX和特斯拉汽車創始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）計劃打造的STEAM互聯網星座；原天線設備供應商Kymeta公司創始人發展的“低軌衛星”（Leosat）系統，3大主要系統的參數。

對于衛星互聯網的部署，需要考慮的關鍵問題有很多。由于這些計劃當前大多處于孕育階段，因此很多關鍵技術和商業問題尚未解決，還有待進一步跟蹤和觀察（表 3）。三大衛星互聯網計劃的共同點是：選擇的均是質量在300 kg以下的小衛星；主要提供寬帶互聯網服務；相對于傳統大型靜止軌道寬帶衛星和中軌（MEO）互聯網星座，價格和時延是主要的競爭力。不同點是：OneWeb主要面向個人消費者和社區，而LeoSat公司主要還是為機構用戶服務；OneWeb和SpaceX衛星數量較多，LeoSat使用了高功率衛星平臺，單星容量較大，衛星數量大致在80~140顆左右；OneWeb已經獲得了頻率軌位，SpaceX和LeoSat尚在協調當中，有可能采用光通信鏈路。

2.1.1 “一網”（OneWeb）衛星互聯網星座項目進展

“一網”（OneWeb）衛星互聯網星座由OneWeb公司提出，該公司由原O3b創始人格雷格·惠勒（Greg Wyler）于2014年成立。格雷格·惠勒最初是谷歌公司衛星互聯網項目的負責人，后離開谷歌創立了OneWeb（原名WorldVu）公司。OneWeb計劃打造由650顆低軌衛星組成空間衛星星座，為全球用戶提供互聯網接入服務。

從目前的融資情況看，OneWeb的發展最為樂觀。據估計，OneWeb整個互聯網星座至少需要融資25~30億美元。就2015年6月25日公布的A輪融資結果看，OneWeb已經籌集了5億美元的資金注入，其中高通公司（Qualcomm）和維珍銀河（Virgin Galactic）是OneWeb系統最早一批的投資者，并享有部分OneWeb公司的股權。除上述兩家公司，通過與產業鏈利益相關方合作的方式，OneWeb還獲得了多方融資，包括印度和墨西哥的電信運營商、可口可樂、空客、國際通信衛星公司（Intelsat）、法國和美國的進出口的銀行等都是OneWeb系統的投資商。

OneWeb星座的部署、運營和服務主要依靠資本合作來完成：衛星制造采用與空客（Airbus）合作的方式；衛星發射由阿里安和維珍銀河公司完成；高通負責空中接口的設計和打造雙模終端；休斯負責終端的設計，并與可口可樂一起負責產品的分銷；衛訊公司負責地面信關站的建設；印度巴哈蒂公司（Bharti Enterprise）和墨西哥通信公司（Totalplay Telecommunications）負責印度和墨西哥市場的分銷和服務；洛克維爾-柯林斯公司（Rockwell Collins）公司和漢尼維爾公司（Honeywell）負責航空終端；與Intelsat共享用戶和服務。

2.1.2 STEAM衛星互聯網星座項目進展

STEAM衛星互聯網星座由SpaceX公司提出，該公司由埃隆·馬斯克于2002年創立，起初主要從事運載業務，通過成本控制、大幅降低發射費用，在衛星發射領域迅速得到了市場認可。SpaceX計劃打造由4000多顆小衛星組成的互聯網星座，在全球范圍內提供互聯網接入服務。STEAM衛星互聯網項目反映了SpaceX公司對衛星制造未來發展的預期，希望從衛星制造業務中獲得比發射更多的盈利空間，并積累衛星研制經驗和能力。

與OneWeb主要從事衛星運營不同的是，SpaceX更加專注于衛星制造，而不是向傳統衛星制造商采購衛星，希望能夠掌握衛星產業鏈的上游，逐步從衛星制造、衛星發射的上游向衛星服務延伸。因此，SpaceX需要的融資量將更大，根據SpaceX的估計，開辦衛星制造工廠并研制4000多顆低軌衛星共計需要融資100~150億美元。從前一階段的融資情況看，SpaceX已經獲得了來自谷歌和富達投資公司（Fidelity Investment）10億美元的投資。

與OneWeb相比，SpaceX當前面臨的最大的問題是很難獲得頻率軌位資源。目前，SpaceX已經通過挪威政府向ITU申報了頻率和軌位，從申報的情況來看，衛星數量4257顆，使用Ku和Ka頻段，運行在43個軌道面。此外，SpaceX還通過美國無線電通信委員會（FCC）向ITU申報了6~8顆Ku頻段試驗星，首發星MicroSat-1a和MicroSat-1b預計壽命1年，運行在軌道傾角為86.6°、軌道高度為625 km的圓軌道。

2.1.3 LeoSat衛星互聯網星座項目進展

LeoSat衛星互聯網星座由“低軌衛星”（LeoSat）公司提出，該公司由前智能天線設備商Kymeta公司的CEO弗恩·佛斯林漢姆（Vern Fotheringham）創立。LeoSat致力于打造120~140顆高功率Ka頻段衛星星座，提供全球數據傳輸服務。與上述兩家企業不同，LeoSat公司并不為大眾用戶提供網絡接入服務，他們與O3b類似，只為大型企業和政府提供高速數據接入，未來計劃為3000家大型企業和機構用戶提供數據傳輸服務，將自身視為衛星固定運營商的容量補充。

根據LeoSat的對整個衛星系統的估計，LeoSat互聯網星座至少需要融資25~30億美元。與OneWeb和SpaceX順利獲得多家投資相比，LeoSat的融資相對困難，2015年6月，LeoSat與美國紐約一家投資公司簽署了合作協議，由該公司負責幫助LeoSat開展首輪融資用于衛星設計。

LeoSat星座的衛星研制與泰雷茲-阿萊尼亞公司（TAS）合作完成。TAS完成過兩大低軌星座的研制（銥星和全球星），根據目前簽署的合同，TAS目前只負責衛星的設計評估。全部80顆衛星訂單的歸屬還將通過招標來完成，最終根據星座設計的不同，衛星數量也有可能增至120顆。從系統設計看，LeoSat星座將會使用星間鏈路，甚至有可能采用光通信，因為光通信在空間會比地面光纖傳輸的速度還快。在單星設計方面，LeoSat將會使用高功率衛星平臺，通過提高單星能力的方式減少衛星數量。

2.2 典型新興衛星互聯網星座的優勢和風險

從三大衛星互聯網星座的發展看，目前進展最快的是OneWeb，已經明確了頻率、資金、芯片技術、衛星制造、發射和營銷。因此，以下主要以OneWeb為研究對象，對比早期的衛星互聯網系統及另外兩大系統STEAM和LeoSat，對OneWeb的優勢和風險進行分析。

2.2.1 “一網”（OneWeb）的優勢

1）率先申請頻率軌位的使用權。衛星互聯網成敗的關鍵之一就是能否獲得頻率資源。目前除OneWeb確認獲得了Ku頻段頻率資源外，包括SpaceX和LeoSat公司在內都還沒有獲得頻率資源。2015年初以來，全球掀起了衛星互聯網熱潮，許多企業都向全球無線電頻率協調委員會（ITU）提出了動輒數千顆衛星的頻率軌位申請（表 2），企業無法在短時間內獲得頻率軌位資源，有可能會拖延衛星互聯網星座計劃的發展進度，頻率軌位的投機和炒作甚至導致惡性競爭。

ITU對于頻率資源的申請實行“先到先得”的原則。OneWeb在2014年完成了頻率軌位的申請（20世紀90年代Skybridge星座的頻率軌位資源）。為了避免干擾靜止軌道衛星，OneWeb采用一種功率升降技術，在低軌衛星在經過赤道上空時調整衛星的功率通量密度，避免對靜止軌道衛星的地面服務進行干擾。OneWeb還與全球最大的靜止軌道衛星運營商Intelsat達成合作協議，為頻率協調提供了極大的便利。OneWeb通過提前申請到頻率軌位資源，搶占了發展的先機。

2）獨特的市場定位和競爭策略。從衛星互聯網星座的發展歷程看，如何處理衛星與地面的關系是決定成敗的關鍵。在這一點上，OneWeb充分繼承了O3b的成功經驗，與電信運營商合作，同時吸取銥星的教訓，不再出售衛星電話與地面競爭。OneWeb的服務主要有兩個特點：一是衛星提供蜂窩回程服務，解決“最后1公里”的問題，而骨干網服務還是由各大電信運營商完成，或是將衛星接收設備做小區“熱點”，拓展現有的地面網絡。二是將個人消費者（家庭、學校或社區）作為目標客戶，不出售類似銥星電話似的專用衛星終端設備，不與發展較快的智能手機和平板電腦爭奪用戶，用戶可以繼續使用現有的智能手機和平板電腦訪問衛星網絡。

OenWeb之所以選擇這樣的服務模式，原因有二：一是看到了地面光纖服務的瓶頸，雖然光纖具有帶寬大、可靠性高、低延遲等優勢，但考慮到經濟性的原因，地面光纖網絡還只能覆蓋人口較為密集的地區，仍然有大量區域無法接入互聯網。以非洲為例，在一個地面基站覆蓋的25 km的范圍內，通常只有4.4%的人口，而目前非洲光纖僅覆蓋30.8%的非洲人口，因此發展空間很大。二是“最后1公里”的寬帶接入服務是所有衛星寬帶服務中增長最快、最具發展前景的。根據美國北方天空研究所（NSR）的預測，到2023年，全球衛星互聯網接入需求容量將從目前的不到80 Gbit/s增值729.33Gbit/s。

3）傳統與創新相結合的銷售渠道。終端和服務的分銷對于大眾消費市場非常重要，在20世紀90年代，銥星是通過電信運營商銷售衛星電話的，最終銷售慘淡；2000年之后銥星改由各級代理銷售，情況有所改善，但代理良莠不齊、價格競爭、服務水平都成為影響消費者滿意度的關鍵問題。OneWeb采取了傳統與創新相結合的方式：既選擇在寬帶衛星運營和相關地面設備銷售非常有經驗的休斯網絡公司（HughesNetworks），利用其完善的銷售渠道和豐富的銷售經驗，主攻傳統行業用戶，又創新性地選擇與可口可樂公司合作，利用可口可樂遍布全球的銷售網點，更加貼近大眾消費市場。同時，可口可樂零售店本身也可以作為OneWeb網絡的用戶。

2.2.2 “一網”（OneWeb）的風險

1）衛星星座設計風險。新興的衛星互聯網均將目光聚焦在了低軌互聯網星座上，比起位于中軌的O3b星座，時延是主要競爭力。運行在8000 km軌道高度的O3b只需12顆衛星就能覆蓋地球南北緯40°大部分的市場，但衛星的軌道高度越低，單星覆蓋范圍更小，要求組成星座的衛星更多。按照OneWeb 650顆衛星的設計，考慮到發射失敗和故障的以外因素，至少需要建造900顆衛星。

軌道設計也更復雜（需要包含傾斜軌道面和極軌道），衛星會在極地上空停留更長時間，地面終端需要做更多的信號切換，同時加大了地面終端的設計難度。假設固定接收終端的天線口徑為30 cm，仰角15°，天線的覆蓋區內有數個子波束，當衛星飛行經過，天線在每個波束之間大約45 s就需要切換1次。如果考慮到衛星處在不同的軌道面，終端設計更加復雜。

2）現有發射能力風險。OneWeb衛星如果從2017年底開始發射，到ITU授權的頻率軌位到期前（2020年）完成，需要在2~3年內完成900多顆衛星的發射（650顆在軌衛星+備份星），是一個巨大的挑戰。20世紀90年代，Teledesic系統為了解決發射能力不足的問題，曾提出用蘇聯的洲際彈道導彈發射衛星。OneWeb衛星的發射還是由普通運載火箭完成，發射合同授予了阿里安和維珍銀河。阿里安公司的聯盟號火箭將分21批發射，每批發射32~36顆衛星（首發10顆衛星），維珍銀河公司的“發射者一號”火箭（LauncherOne）每批發射1~3顆衛星，作為星座的填隙和靈活部署。

密集的發射任務對發射服務提供商提出了很大考驗。其中最大的風險在于發射服務提供商其它的用戶任務影響OneWeb衛星的發射。例如，歐洲伽利略導航衛星星座（Galileo）的發射與O3b都選擇了阿里安火箭，在發射安排上遇到了沖突，最終導致O3b發射延遲。此外，維珍銀河公司的“發射者一號”火箭目前還在研制當中，OneWeb衛星是“發射者一號”火箭的首次發射，發射能力和成功率尚待觀察，有可能成為阻礙OneWeb順利部署的“絆腳石”。

從全球發射市場的容量看，現有的衛星發射能力不能滿足未來幾年衛星互聯網星座的發射需求。據美國北方天空研究所（NSR）對2010—2024年擬發射衛星的數量進行的預測，過去5年，全球每年大約發射200多顆衛星，但從2017年起，由于OneWeb星座發射啟動，待發射衛星數量猛增至300~400顆，大大超過了發射服務提供商的發射能力，因此OneWeb星座的發射存在風險。

3）低軌惡劣空間環境的考驗。地球的外層空間位于700~10000 km高度有2條高能質子輻射帶，即范·艾倫輻射帶。OneWeb為降低衛星的發射質量（大約150 kg）、減少發射成本、提高發射數量，計劃衛星采用電推進，火箭首先將衛星送入500 km高度軌道，之后通過電推進到達預定軌位。衛星變軌的過程中，需要頻繁穿越高能質子輻射帶，會對衛星的電子系統的正常工作造成很大影響，因此對衛星抗輻射能力提出了很高的要求。

衛星在變軌過程中，不僅會受到空間輻射的影響，還會存在與微流星體和軌道碎片碰撞的風險。2009年俄羅斯宇宙-2251衛星與銥-33衛星在790 km的軌道高度發生碰撞，2顆衛星相撞造成的空間碎片成百上千，碰撞低軌衛星的概率很大。在軌道碎片的避讓方面，化學推進系統衛星更加靈活，而OneWeb衛星采用電推進系統，也不利于避讓空間碎片。此外，OneWeb衛星數量眾多，退役后一旦成為新的太空垃圾，將會對后續衛星產生很大影響。

3 新興衛星互聯網星座發展的機遇與挑戰

在星座設計、市場定位和服務模式方面，新興衛星互聯網星座與早期的系統有明顯不同。但應該注意的是，如今的市場環境已經與20世紀90年代有顯著不同，各類“互聯網+”層出不窮，盈利手段多種多樣；小衛星快速發展，批量制造逐步成熟，衛星的規模化生產可大幅降低研制成本。這些外部因素的變化也同樣影響著未來新興衛星互聯網星座的發展前景。

3.1 發展機遇 

3.1.1 “互聯網+通信衛星星座”豐富盈利方式

從衛星互聯網星座過去的發展看，一直作為地面通信手段的“填隙”和“補充”，用戶規模非常有限，單純通過收取通信和網絡使用費用的方式不足以滿足投資者對如此巨額的回報期望。而今，無論是市場環境還是用戶的消費習慣已與過去大不相同，智能手機、廣告和各類應用推動了電子商務的快速發展，并在此基礎之上衍生的各類“互聯網+”逐漸成為盈利的重要方式，消費者開始習慣為了內容服務支付費用，通信和網絡服務不再是運營商獲利的唯一手段。未來，一旦衛星互聯網成功建立，就相當于有了龐大的數據入口，可以提供各種各樣的服務，牽引形成一個巨大的商業市場。

除此之外，銥星下一代星座（Iridium-NEXT）也為低軌星座通過有效載荷搭載獲得收入提供了范例。銥星二代衛星上搭載了81臺“ADS-B”有效載荷，用于接收商用飛機發出的定位信號。目前，有效載荷搭載主要應用在靜止軌道通信衛星上，而在低軌星座上搭載有效載荷在通信、對地觀測、偵查監視等領域應用價值更大。OneWeb數百顆的小衛星可以采用分批建造、分批發射的方式，有效載荷搭載作為一項可能的服務，可以用于擴大收入。新興互聯網星座衛星數量重多，更新周期短，靈活性更高，比銥星二代更具市場吸引力。

3.1.2 批量制造降低研制成本、縮短研制周期

從20世紀90年代衛星互聯網的失敗教訓看，星座投入成本越高、用戶負擔越大、研制周期過長，越有可能錯過發展時機。為此，OneWeb衛星的制造由空客公司衛星研制團隊和航空工程師共同完成，將航空飛機的批量制造經驗融合到衛星研制中，并希望以此將衛星的研制成本降至單星50萬美元以下。

隨著小衛星的發展，越來越多的衛星項目開始使用非航天級別的商業現貨部組件；形成了得到廣泛認可官方或非官方的標準，模塊化的接口設計為批量制造和發射提供可能；各個供應商提供的衛星部組件之間的互操作能力不斷增強，更容易實現規模生產；3D打印技術開始應用到衛星制造領域，從CAD模型開始，利用傳統打印機逐層打印的概念，直接形成小衛星或衛星部件，衛星的研制成本和研制周期大大縮短。

已經有多家企業開始“批量生產”小衛星的嘗試。例如，2013年，美國雷聲公司將一條導彈生產線改裝，將其稱為“空間工廠”，用于美國國防高級研究計劃局（DARPA）SeeMe小衛星的研制，2014年至今，雷聲公司還計劃批量研制出18顆小衛星。未來，OneWeb可以充分利用近些年小衛星在批量生產領域形成的能力和經驗，通過批量研制降低衛星成本、縮短研制周期。

3.1.3 互聯網企業更加注重創新帶來的活力

企業發展的動力是創新。無論是過去衛星互聯網星座還是今天的OneWeb，都是由一批最具創新能力的企業家提出的。20世紀90年代，Teledesic系統是由比爾·蓋茨投資的，OneWeb項目計劃最初是由谷歌公司提出的。衛星互聯網星座取得的社會關注度，很大程度上跟這些企業的影響力和創造力分不開，這些企業在其他領域都獲得了輝煌的成就，并且看到了這個被長期忽視的航天市場的巨大潛力和發展機遇，希望借助在其他領域取得的技術積累和先進經驗，重塑衛星產業。

對于一般的大型企業，通常由于過度關注利潤和股東利益，因而創新的優先級并不高。但谷歌等全球大企業則把創新業務與核心業務分開，在保證核心搜索業務全球領先的同時，也非常重視創新項目的研發。與此同時，這些新興衛星互聯網企業積極與傳統衛星企業展開對話與合作，在創新的同時，也沒有完全摒棄過去的行業積累。

3.2 面臨的挑戰 

3.2.1 前期投入過大影響企業生存

衛星互聯網計劃最大的風險還是來自經濟層面。美國航天咨詢公司北方天空研究所（NSR）通過負債比這一經濟指標，對互聯網衛星企業的未來收入做了大致估算。NSR按照每戶每月50美元計算，未來打造衛星互聯網星座的企業至少需要獲得1000萬的用戶量級才能獲得盈利，實現這樣的目標難度很高。以衛訊公司（ViaSat）為例，該公司自2011年發射首顆Ka頻段靜止軌道寬帶衛星以來，2014年寬帶用戶數只有63萬，即使算上有效載荷搭載和網絡內容收入，這些新興的衛星互聯網企業僅靠網絡業務收入將難以回收成本。

3.2.2 落地權與頻率協調難度很大

在三大新興衛星互聯網星座中，OneWeb是最早從ITU獲得Ku頻段使用權的企業，但OneWeb并非擁有Ku頻段的所有權，其他競爭企業依然可以申請。為此，首先需要與已經獲得低軌頻率資源的OneWeb進行協調，同時還需與赤道上空申請頻段的靜止軌道運營商進行協調。這樣的頻率協調難度非常大，因為新興競爭者在低軌提供互聯網接入服務，與OneWeb屬于競爭關系，必然會受到OneWeb百般阻撓。即便是已經獲得頻率軌位的OneWeb，也需要與靜止軌道運營商協調，低軌星座提供的互聯網接入服務與靜止軌道寬帶服務屬于同一類服務，面向相同的用戶群，必然也會受到靜止軌道運營商的掣肘。

除頻率協調，還有落地權問題。如果要在全球提供服務，還需要與各國政府進行頻率協調。在歐洲、美國和巴西等國家取得頻率授權相對容易，但印度和中國等需要做大量工作，并且必須在2020年ITU收回頻率軌位資源授權之前完成。

3.2.3 面臨地面和其它衛星系統的競爭

就目前提供寬帶互聯網服務的各種技術手段對比看，低軌互聯網星座是一種較為折中的技術方案：對比網絡性能的關鍵指標時延，LEO星座的時延已經能夠接近地面光纖和蜂窩通信，滿足VOIP、視頻會議、在線游戲等交互式通信應用的要求，大大優于GEO寬帶衛星和MEO星座；對比用戶的使用成本，LEO星座與GEO寬帶衛星接近，但與地面通信手段仍有差距；對比系統容量，雖然LEO星座大大超過了GEO寬帶衛星，但GEO衛星在點波束中提供的集中式容量仍然具有優勢；對比全球覆蓋范圍和填補數字鴻溝的能力，LEO星座優勢明顯。

OneWeb未來將面臨多方面的挑戰：一方面，由于衛星系統的服務具有滯后性，地面通信正在大力推動5G的發展，很難預測到2020年OneWeb系統全部建成之后是否會再次落后于地面通信；另一方面，包括谷歌在內的其它互聯網企業也在嘗試各種“高空通訊系統”解決方案，其中包括在大氣層放飛成千上萬的巨大氣球給偏遠地區提供網絡的“潛鳥”（Loon）計劃，而臉書公司（Facebook）著眼于通過靜止軌道衛星、無人機和激光器提供高空互聯網服務。

4 結論與展望 

4.1 結論

自2014年底全球興起衛星互聯網星座熱潮以來，目前尚無一家企業明確闡述其自身的商業模式和研制方案。因此，國外新興衛星互聯網星座的具體計劃到目前為止還是未知數，需要后續不斷跟蹤和研究。但通過對過去發展經驗的總結和對新興計劃最新情況的分析，現階段可得到的結果如下。

4.1.1 新興衛星互聯網星座處于探索階段，衛星通信與互聯網融合是產業發展方向之一

新興衛星互聯網星座自2014年底開始至今，只有1年多的發展時間，還處于初期探索階段，系統設計、商業渠道和盈利模式尚不成熟。但從未來的系統規模、市場機會和系統能力看，其發展前景廣闊，因此在短時間內迅速匯集了大量的資本、技術和合作伙伴，雖然目前還遠未達到系統穩定運行、產業成熟發展的階段，但考慮到互聯網給人類生活帶來的巨大變化和行業價值，未來在投資融資渠道、系統研發、產品服務的領域，將衛星通信服務融入“互聯網+”，蘊涵了巨大的商機，是通信衛星產業未來的發展方向之一。

4.1.2 新興衛星互聯網星座的發展不是歷史的簡單重復，是市場和技術綜合發展的結果

雖然今天的衛星互聯網星座與20世紀90年代的Teledesic等計劃類似，但新興衛星互聯網星座與過去有著顯著不同：首先，市場需求不同，互聯網從出現、快速發展到今天，用戶規模和消費習慣與20世紀90年代相比不可同日而語，內容消費和大數據帶來的市場價值已經得到顯現；其次，研制方式不同，小衛星的快速發展使得衛星批量生產成為可能，這將解決長期以來困擾衛星制造業的成本高、周期長的問題，是推動未來衛星產業發展的關鍵；第三，競爭方式不同，新興衛星互聯網星座OneWeb在發展過程中呈現出來的合作和開放性能夠幫助企業迅速匯聚資本、吸引能力、立足市場，為傳統衛星產業帶來了活力。

4.1.3 衛星互聯網星座經歷了近30年的發展，如何處理好與地面通信的競爭是影響成功的關鍵因素

20世紀80年代末提出全球首個衛星互聯網星座計劃以來，至今已經歷了超過30年的時間，對各個星座計劃的失敗、復活到重生的經驗教訓的總結，可以認為，從人類航天技術發展的角度看，一個商業運行的互聯網星座的發展并非受限于技術問題，關鍵在于市場競爭中處理好與地面各類通信手段的相互關系。從過去或失敗或成功的經驗看，衛星互聯網雖然具備一定的覆蓋優勢，但從技術能力和服務水平均全面落后于地面通信手段，因此，與地面通信的競爭或許在某個小的細分應用領域會成功，但主流市場中機會不大。未來只有能充分與地面系統實現兼容互操作的衛星系統才會真正贏得市場，天地一體化是衛星互聯網星座成功的途徑之一。

4.1.4 新興衛星互聯網星座發展的機遇與風險并存，影響未來成功的核心在于市場和用戶

衛星互聯網星座在全球網絡接入方面的價值毋庸置疑，但是現階段，機遇主要有3點：一是作為地面通信手段的補充解決“最后1公里”的問題；二是批量生產帶來的成本下降；三是互聯網企業家創新帶來的無限可能。風險也有很多，主要有3點：1）系統建設的技術風險；2）衛星交付的發射風險；3）市場競爭的發展空間。其中最核心的問題在于是否能夠以降低系統成本或是通過其它收入手段降低服務費用，從而贏得市場和用戶，因為用戶規模是互聯網發展的關鍵。

4.2 啟示

4.2.1 國外新興衛星互聯網星座的建設對中國信息安全帶來重要隱患

長期以來，中國衛星直播業務的發展受到政策的限制，個人家庭不得私自安裝衛星天線接收國外衛視節目，中國境內訪問國外的互聯網網站受到一定限制，其初衷都來自于對中國信息安全、政治環境穩定的考慮。然而，一旦國外衛星互聯網星座成功完成部署，中國市場無疑將會是競爭的熱點和重要的利益來源地，這種跨國界的全球互聯網接入業務勢必會帶來信息安全問題。對于早期的衛星互聯網星座，中國只要通過信關站、落地權和禁止衛星終端的銷售，就可以限制大部分衛星互聯網接入業務進入中國，但仍然無法控制一些非法的途徑。國外新興的衛星互聯網星座一但建成，普通用戶可以通過地面手持終端非法訪問國外網站，管控的難度比衛星電視更大，更有可能危及國家信息安全，值得重點關注。

4.2.2 衛星互聯網星座在應急救災、國土安全和海外軍事存在等方面具有巨大價值

國外發展衛星互聯網星座均是商業部門，追求的是互聯網接入帶來的直接或間接的巨大經濟利益，但是衛星互聯網星座除了商業用途之外，不應忽視其具有的公益屬性和軍用潛力。中國幅員遼闊，海洋領土超過300萬km2，民航乘客尚無法實現互聯網接入，偏遠農村和西部沙漠、戈壁等大部分區域至今仍是通信盲區，依靠現有通信手段無法保障遠洋經濟利益和軍事存在，一個全球性的衛星通信系統是填補這些地區的數字鴻溝和境內外應急救援的重要解決方案。目前，中國擁有全球最多的互聯網用戶，互聯網能夠滿足話音、視頻、數據等多種應用需求，因此，建設一個具有中國特色的，由國家財政保障、政府組織協調、企業分工合作的大型衛星互聯網系統切實可行，符合中國核心利益，具備重要價值。

4.2.3 新興衛星互聯網星座將會影響和推動傳統衛星制造變革，小衛星即將步入大規模商用階段

在傳統衛星制造領域，與10年前變化并不太大。制造商為了追求可靠性，使用的均是經過反復驗證的技術和產品，研制出的衛星重復程度很高，制造商考慮的是如何利用現有產品滿足客戶需求，導致產品之間的差別非常小。但隨著制造商能力的普遍提高，市場過度供應，導致利潤的降低，產業經濟效益的不足使得這些制造商研發新的產品。而新興衛星互聯網星座是近年來衛星制造領域最具創新性的系統，衛星研制采取了傳統航天產業與航空工業相融合的“跨界模式”，增加商用工業級器件比例，通過標準化、模塊化實現小衛星的批量生產，降低衛星研制成本。國外傳統衛星制造商正在積極參與衛星互聯網星座的研制，而在這過程中涌現出來的新的小衛星技術將成為影響衛星制造未來發展的關鍵，這些經驗和技術將向傳統大型衛星制造領域流動，成為推動衛星制造業發展變革的重要動力。

4.2.4 新興衛星互聯網星座更加關注數據和用戶，將為傳統通信衛星運營帶來新思路

傳統通信衛星運營商的業務重點主要集中在采購衛星和提供容量上，盈利模式簡單，收入來源固定，市場和發展空間非常有限。新興衛星互聯網為傳統通信衛星運營商提供一種新的發展思路，這些新興衛星互聯網企業大多具備互聯網的行業背景，將關注點放在消費者服務和數據方向，衛星更多的是被看作是實現企業核心能力的媒介，打造衛星互聯網星座可以掌握大量的用戶數據，從海量的數據中分析用戶需求，開展面向最終用戶的服務，進入利潤藍海。傳統意義上用制造、發射、運營、服務對產業鏈進行分割不再使用，上下游的合作和融合，必將造就新的商業模式，帶來豐厚的產業收入。

4.3 建議

4.3.1 抓緊發展機遇期，大力推動互聯網衛星星座建設，中國衛星產業蓬勃發展可期

自20世紀90年代以來，衛星通信產業一直受到光纖和無線通信等地面通信手段的擠壓，長期處于作為地面電信備份和應急保障的配角地位，發展規模和市場關注程度十分有限。我國衛星通信產業更是受到政策限制，市場遲遲不能開放，進而影響到地面設備制造、系統集成和網絡運營能力的提高。中國已經錯過了在衛星直播電視領域已形成規模化的產業，應用水平與發達國家的差距越來越大。

此次由國外高科技龍頭力推衛星互聯網星座，大大改變了人們對商業衛星通信產業發展的預期，會有越來越多的資本、人才和商業模式涌入衛星通信產業。同時，隨著中國大力推動“一帶一路”的發展，并將航空航天產業納入《中國制造2025》戰略規劃，許多境內外的行業將依賴衛星通信系統提供的服務，中國衛星通信產業面臨前所未有的發展機遇。而衛星互聯網星座能夠帶來人均衛星基礎設施使用成本的降低，將帶來用戶數量的增長，當價格穩定下來之后，行業的利潤也會大幅提升。衛星互聯網星座為產業發展提供了重要引擎，中國的通信衛星制造單位以及面向通信行業及基礎設施將會全面受益。

4.3.2 充分發揮民營資本在衛星互聯網星座建設中的作用，傳統衛星制造商必將長期受益

隨著中國政府開始放開過去由國企壟斷的航天行業，希望通過引入資本競爭以增強航天企業的競爭力，“國務院關于創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見”明確鼓勵民間資本正式進入空間領域。通信衛星作為互聯網重要的基礎設施，已經得到了谷歌等國外高科技領軍企業充分的認可，而中國百度、阿里、騰訊（BAT）等互聯網公司都表示出對衛星應用產業的興趣，衛星互聯網民用價值更大，更加適合得到更多民營資本的支持。

作為中國通信衛星研制的領軍企業，中國航天五院將會享受衛星互聯網建設帶來的豐厚利潤。衛星通信產業鏈的四部分構成衛星制造、衛星運營、地面系統和終端設備，前兩部分是寡頭壟斷、后兩部分是競爭紅海。航天五院顯然在衛星制造領域占據絕對優勢，BAT企業開展的各類服務越成熟、越廉價、越大眾，對上游的衛星制造的要求就越高，五院的市場機會就越多。五院應當抓住歷史機遇期，加緊寬帶衛星和互聯網星座的論證和研制，積極在這輪通信衛星應用產業化大潮中搶占優勢地位。

4.3.3 創新是推動衛星互聯網發展浪潮的主要驅動力，中國傳統衛星企業必須大力推動創新

從提供的服務來看，傳統靜止軌道寬帶衛星與低軌星座、無人機、高空氣球等其他互聯接入服務平臺類似，一旦這些系統成功部署，將會極大的影響傳統衛星企業的生存空間。新興衛星企業跟擁有大量設備、技術、人才和資本的傳統企業相比，在任何一個方面都微不足道，唯一的差別在于自由與創新。

隨著越來越多非傳統航天企業進入衛星產業，原有的資源、技術、渠道壟斷逐漸被打破，依然靠國家、靠政府的投入模式將難以為繼，傳統衛星企業必須利用自身的技術和資本優勢找到自己的競爭優勢。為此，傳統衛星企業必須像這些創業者們一樣學習，對創新理念、管理方式和商業投資保持同樣的熱情，才能在競爭中利于不敗之地。

4.3.4 頻率軌位資源是重要的戰略高地，中國應謀求全球衛星星座資源的提前布局

衛星頻率軌道資源是國家發展的戰略性稀缺資源，是空間基礎設施建設的基礎。長期以來，中國在靜止軌道頻率軌位資源協調方面遇到了諸多阻力和困難，衛星資源儲備不足，影響了相關衛星業務的開展。國外衛星互聯網星座頻率軌位的爭奪再次說明頻率的重要性和核心地位。獲得頻率資源的企業能夠在短期內獲得資金幫助和合作伙伴，落后一步發展的企業頻率協調遇到了極大困難，即使技術、資金和市場條件俱全也進展緩慢。

中國隨著國際化發展的不斷深入，對于獨立自主可控，并且具備全球化能力的通信基礎設施的依賴將會越來越多，覆蓋全球的通信衛星星座是重要的天基基礎設施保障，因而中國應當通過各種可行的建設方式（包括商業合作等），加強衛星資源儲備、衛星和地面設施等資源的統籌協調與建設，為未來可能的星座建設做好資源儲備。