低轨卫星：如何塑造未来通信网络？

随着全球通信技术的不断进步，低轨卫星通信已成为6G网络不可或缺的组成部分。低轨卫星以其全球无死角覆盖、传播时延短、终端能耗低等优势，显著降低发射成本，成为全球通信领域的焦点。在极偏远地区、海洋、天空等地理位置，低轨卫星能够提供有效的通信服务，弥补传统地基网络的不足。此外，随着全球对频段和轨道资源的争夺加剧，低轨卫星的先发优势尤为重要。

关键词：低轨卫星、6G网络、全球覆盖、通信技术、轨道资源、卫星互联网

低轨卫星通信：6G时代的新支柱

低轨卫星通信技术的发展，预示着6G时代的到来。根据《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》，3GPP国际标准组织预计将在2025年后启动6G国际技术标准研制，并大约在2030年实现6G商用。6G网络的一个显著特征是全域覆盖，而低轨卫星网络正是实现这一目标的关键技术。低轨卫星网络通过多颗低轨卫星协同工作进行组网，数量从数十颗到数万颗不等，其轨道高度通常在500～2000km，能够实现全球无死角覆盖，为荒漠、戈壁、森林、高山、海洋等网络盲区提供通信服务。

低轨卫星的轨道高度低，传播时延短。由于低轨通信卫星网络的轨道高度最低，其通讯传播时延最短。低轨通信卫星网络的往返时延一般都小于100ms，而高轨通信卫星的往返时延会达到600ms左右。这一特性使得低轨卫星在提供全球覆盖的同时，还能保证通信的实时性，对于需要快速响应的应用场景尤为重要。

低轨卫星传播距离短，终端能耗低。由于低轨通信卫星相对较短的传播距离，使得信号的传播衰减较小，有助于将终端设备的能耗控制在一定范围内。随着集成电路、通信等技术的发展，低轨卫星星上处理能力不断加强，在相同的卫通终端能力下更易实现高速卫通传输。

轨道频段资源的争夺与低轨卫星的先发优势

随着各类卫星应用领域不断拓宽，世界各国对卫星无线电频率资源的争夺越发激烈。卫星频率和轨道资源是全人类共有的、稀缺的战略资源。近地轨道共8万颗卫星总容量，世界各国必须按照国际电信联盟ITU的《组织法》《无线电规则》等，遵循“先登先占”原则，开展卫星网络资料的申报、协调、登记和维护工作。任何一个国家都不能单方面主导卫星频率和轨道资源的获取和使用。

低轨资源的稀缺性使得先发优势尤为重要。频率资源是发展空间业务的基础，LEO所用频率较多为Ka/V频段或更高频段，同时采用点波束和频率复用技术可以解决部分Ka频段中低轨卫星间频率兼容性问题，实现超过500Mbit/s大容量通信，且支持海量终端接入的需求。虽然Ka频段的频率资源高达3.5GHz，可为卫星通信的宽带化提供可观的拓展空间，但相较于日益增长的通信带宽需求，已申报星座的先发优势依旧明显。

美国的“星链”计划已经进入大规模发射阶段，计划在2024年前完成首期约6000颗低轨卫星的部署。而中国预期将在2027年前发射约3900颗卫星，2030年总数量有望突破6000颗。在产能布局上，北京、上海等地积极响应国家政策，推动卫星制造基地建设，提升卫星批产能力。这些行动表明，各国正积极布局低轨卫星领域，以确保在未来的全球通信网络中占据有利地位。

卫星制造的高质量与高效率发展

卫星制造是低轨卫星通信网络建设的基础。卫星平台包含能源分系统、姿态轨道控制系统、推进系统等；卫星载荷则包括天线分系统和转发器分系统等。相控阵天线是低轨通信卫星的核心部件，具有快速波束切换和抗干扰能力强等优势。相控阵天线作为低轨卫星的关键设备，具有波束切换快、抗干扰能力强、输出功率大等优点，并通过控制辐射单元的馈电相位实现波束的快速扫描和多波束成形。

T/R组件和姿轨控制系统在卫星制造成本中占比最大，是卫星制造中的关键环节。卫星制造正在朝着工业级元器件、标准化、模块化、规模化的量产模式发展，以提升生产效率并降低成本。这种模式的发展，不仅能够满足大规模部署的需求，还能保证卫星的质量和性能，为低轨卫星通信网络的稳定运行提供保障。

平板卫星设计简约、发射便捷，逐渐成为卫星制造的新趋势。平板卫星在卫星互联网组网中展现出制造“更容易”、发射“更便利”、功能“更强大”的优势。传统卫星制造过程中需要人工装配，耗时久、周期长，难以形成批量化生产规模。相比之下，平板卫星的制造工艺更加简约，类似于平面电路板，适合集成化、批量化、自动化的总装生产线模式，大幅缩短了制造周期，提高了生产效率，并降低了成本。在发射时，平板卫星可以将太阳翼折叠，与卫星平台重合堆叠，大大减少占用空间，提高火箭空间利用率，降低发射成本。

总结

低轨卫星通信技术的发展，不仅为全球通信网络提供了新的解决方案，也为6G时代的来临奠定了基础。随着轨道频段资源的争夺日益激烈，各国正积极布局低轨卫星领域，以确保在未来的全球通信网络中占据有利地位。同时，卫星制造的高质量与高效率发展，为低轨卫星通信网络的稳定运行提供了坚实的基础。平板卫星的设计和制造，更是为卫星互联网的快速部署和成本控制提供了新的可能。未来，随着技术的不断进步和成本的进一步降低，低轨卫星通信有望在全球范围内得到更广泛的应用。