卫星互联网：从终端协同场景，看星地融合的三大挑战
卫星互联网的商业化，核心在于如何将太空“基站”提供的服务有效触达广大终端消费者（C端），也就是实现商业航天产业链的终端（航天+通信）面向大众市场形成服务闭环。由于用户关心的始终是网络服务本身而非“基站”在哪，因此卫星网络与地面网络必将在用户端统一为一种无缝化的网络服务。卫星互联网在我国的各类应用场景，已经形成对地面网络和卫星网络融合一体化的迫切需求。展开来看星地融合，应该是三个层面的问题：首先是卫星/星座间的融合，然后才是星地融合，最后是如何在星地网络之间智能分配流量。我们从星地网络协同场景出发，一一详解。目前星地融合在电信行业形成的基本共识，是面向6G时代构建全球空天地海一体化网络，实现“随时随地无缝接入”以及超低时延、高可靠等目标。在这个愿景下，卫星互联网的广域覆盖能力与地面网络的高性能宽带通信能力将形成有力互补。二者的协同应用场景主要分两种情况：一是用户所在区域仅由地面网络或卫星互联网单独覆盖；二是用户终端被地面网络和卫星互联网同时覆盖。考虑卫星网络在特殊情况下需要作为地面网络的应急备选，以争夺6G时代全球网络入口为目标的卫星互联网建设，必须做到全球无死角覆盖。因此第一种场景里，部分地区只有地面网络而无卫星互联网的情况应该只出现在卫星互联网发展初期，比如当下；只有卫星互联网而地面网络无法覆盖的情况在一些特殊区域始终会存在，比如无人区、远洋海域，以及一定高度之外的低空空域等。在当下以及卫星互联网建设完成时，一个区域由地面网络和卫星网络同时覆盖的情况都会比较常见。商用通信卫星：主要用于宽带互联网、电视广播等商业服务。这些服务于不同领域的通信卫星，在功能和覆盖区域上存在普遍交叉，随着市场发展，在服务对象上也将深度重叠。在太空部署卫星不同于地面建基站或者拉光纤，技术难度和成本都偏高，统一规划、分层管理运营将大大提高资源利用率和通信服务效能。如果不考虑实施上的各种因素，理论上，要整合这些通信卫星系统，就是基于卫星通信技术特征，找到三网融合、固移融合、军民融合的最大公约数。其中三网融合、固移融合本质上就是以用户侧体验无感为目标，驱动各资源方在基础架构和整个服务链路上的融合；军民融合是国家系统架构层面的概念（参考本公众号军民融合系列分析文章及专题综述第三篇），受到诸多误导性的概念传播影响颇深，具体到通信网络领域，预期难度也会很高。如果按照轨道划分，分布在高中低轨道的通信卫星如何联合组网、已建成的星座间如何通信、不同星座如何在终端服务上形成协同、通过什么样的机制或商业模式将服务提供给用户……都是待探讨的问题。功能重叠、覆盖区域重叠、用户对象重叠，运营公司各不相同但主要都是国资下属企业，如果再加上目前宣传力度颇高但建设进度尚不明确的各类民营商业航天的星座……最终这些千姿百态的卫星网络将如何进入用户的同一部智能手机？这是航天及通信相关规划机构不得不回答的问题，也是发展卫星互联网产业首先就要思考的问题。这里的挑战主要来自跨运营商协作，打破私有协议壁垒。显然，天女散花式的“一放了之”是完全不负责任的。至少可以从统筹通信类卫星轨道资源计划开始，在有效整合利用已有轨道和加速开发稀缺轨道资源上做做工作，为各星座建设方、运营方提供最基本的支撑。DeepSeek的建议（仅供参考）LEO层提供低时延宽带服务，与地面5G/6G深度协同；MEO层作为导航与中继过渡层（如北斗三号全球短报文）。比如在海上宽带、航空互联网、低空运控等领域，当航线从近海进入远洋区域，超出地面网络覆盖能力时，就需要从地面蜂窝网络切换到卫星网络。这要求终端能够同时支持地面网络和卫星网络协议，并且在网间自动切换。此外，卫星/星座之间的网络架构也不尽相同。高中低轨卫星网络在调制解调、多址接入技术上各有差异。按照星上处理的不同模式，卫星组网还可以分为三种类型：天星地网：基于早期卫星通信技术，采取透明转发模式，卫星与卫星之间无链路连接，只负责转发不做数据处理，相当于一个中转站，依赖地面信关站负责处理信号。目前美国的Viasat星座及其旗下的国际海事卫星（Inmarsat）、美国国际通信卫星(Intelsat)、美国太空军的宽带全球卫星通信系统WGS、欧洲的OneWeb和O3b（也有称O3b采取的天网地网模式）、中国的千帆星座采取的都是这种模式。天基网络：也叫可再生载荷模式，卫星之间由星间链路连接，通过星上路由直接完成星地和星间的数据传输，处理、交换、控制都在星上，可以不依赖地面信关站独立运行。目前美国的铱星(Iridium)、SpaceX“星链”、亚马逊Project Kuiper，以及加拿大的Telesat、中国星网的GW星座等都是天基模式（也有消息称GW星座为天网地网模式）。天网地网：介于天星地网和天基网络之间，强调卫星网络与地面网络的深度融合，通过星间链路和地面网络的协同工作，实现全球覆盖。卫星之间由星间链路连接，地面信关站通过地面网络连接，用户数据可以由卫星直接转发到另一端用户，也可以经单跳或多跳经过信关站进入地面网络。因此星地融合的概念，就包含现有地面网络与这三类卫星互联网之间的协同，以在用户端实现无缝切换。这就带来多重挑战：协议栈差异导致跨层优化困难，LEO卫星高速移动导致拓扑频繁变化，传统OSPF/BGP路由协议失效。目前的技术方向，一是3GPP NTN标准定义统一空口，以支持混合接入，无感切换；二是开发基于AI的动态路由算法（如SpaceX星链采用强化学习优化路径），以AI驱动网络自治；三是在信关站或中继卫星部署边缘节点（如AWS Ground Station），减少切换时延。终端天线复杂度剧增，多模终端相控阵天线成本较高（比如>$500），限制消费级普及。目前的一个突破方向是：软件定义无线电（SDR）+超材料天线（如Kymeta u8终端），但需要攻克相关芯片技术（高通Snapdragon Satellite芯片）。LEO星座（数万颗卫星）高昂的发射和替换成本，目前只能依靠工业化和可复用火箭技术来解决（商业航天弯道超车：破解成本困局的四大关键战役）。由于卫星易受激光干扰、星上软件被篡改产生的影响面大（如2018年ChinaSat 18被黑客攻击事件），使得星地融合网络的攻击面被放大。我国在关键领域重基建、轻防御的问题表现比较突出，薄弱的网络防御能力无论对民用网络还是军事网络都构成巨大的隐患。当前主要是采取多层次防御机制、自主故障恢复能力和抗毁性增强设计，未来主要的技术方向是量子密钥分发（QKD）与星上可信执行环境（TEE）的结合。从网上资料看，我国在量子密钥分发领域有突破性进展，近日华为刚刚公开一项量子密钥分发专利；星上可信执行环境目前国际上还处于技术探索阶段。巨型星座带来严重的空间碎片风险（SpaceX星链卫星失效率约3%），对太空治理提出严峻挑战。目前联合国一直在推动外空活动的长期可持续性相关准则制定和修订。积极参与相关国际规则制定、探索开发相关治理技术，在国内试行落地主动管理的规则机制，是我国空间技术及其商业化发展应该要走出的一步。DeepSeek预测（仅供参考）：预计到2030年，天基网络将主导实时业务，天网地网模式成为6G核心架构，而天星地网模式逐步转向备份和广域覆盖场景。当终端处于卫星网络和地面网络同时覆盖时，在比如演唱会、节日庆典等临时性活动造成短期网络资源集中拥堵情况下，以及蜂窝网络流量潮汐变化时，可以适当调度卫星网络分担蜂窝网络流量承载，动态协调和缓解网络压力。另外就是特殊情况下，比如在航空通信、无人机通信领域，也有可能需要通过卫星与蜂窝网络双连接的方式实现通信增强。结合前面卫星网络和地面网络接续覆盖的场景，我们可以明确在6G空天地海一体化系统中，网管在网间智能分配的主要目标：1、用户体验最优化。比如时延敏感业务（比如视频通话、自动驾驶）优先使用低时延链路（比如地面网络或LEO卫星网络）；带宽敏感业务（如4K流媒体）优先分配高容量链路（地面5G毫米波或高通量卫星）。2、网络资源利用率最大化。比如避免单一网络过载，动态平衡卫星与地面网络负载；利用卫星广域覆盖填补地面网络盲区（如海洋、沙漠）。3、成本与能耗最小化。比如优先使用地面网络（传输成本低），卫星作为补充或备份；关闭空闲卫星波束以降低能耗。在技术实现上，需要解决多维度感知、智能决策和动态调度能力：多维状态感知：包括对网络负载、链路质量、业务需求特征、用户位置与移动性等关键参数的动态实时感知。智能决策引擎：包括基于规则的初级分配以及基于AI的动态优化，比如优先级策略（紧急通信、高价值用户等）、门限触发策略等。动态执行与调度：利用软件定义网络（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）等技术，结合AI的应用，通过灵活的网络资源管理和功能部署，实现不同设备的互操作性和统一管理；多路径传输控制协议（MPTCP）结合人工智能和机器学习，有效提升传输效率、可靠性和容错能力。DeepSeek提供的典型场景与策略（仅供参考）：95%流量由5G毫米波/光纤承载，卫星仅用于备份（如地铁隧道内应急通信）。AI模型实时监测基站负载，突发流量（演唱会）自动分流至卫星（限非实时业务）。地面网络利用率维持在70-85%，卫星辅助带宽占比 < 5%。默认连接LEO卫星（时延<50ms），地面微波链路作为补充。星地链路聚合（LTE+卫星），单用户峰值速率达200Mbps。卫星网络负载均衡（单波束用户数 < 100），时延抖动 < 10ms。phased array天线动态跟踪卫星（如OneWeb航空终端），会话连续性保障。基于位置的预测切换：每10秒更新卫星星历，预切换时间窗500ms。切换中断时间 < 20ms，多普勒频偏补偿误差 < 1kHz。从用户终端无缝接入、无感切换的体验需求出发，以网络服务的连续性、普遍性和可扩展性为目标，地面和太空网络基础设施之间的协同场景，可能会由于网络覆盖范围、终端服务类型、网络负载均衡等因素触发。由于存量通信卫星网络资源差异，以及主流低轨卫星互联网建设模式上的不同，这种协同不仅发生在星地网络之间，也发生在卫星或星座之间。因此星地融合面临的挑战是多方面的。从“航天端”和“通信端”的交叉点——卫星网络资源运营来看，当前最重要的都不是以“放开”为由加剧资源分化，而是：在运营商体系解决跨系统融合，从体制机制层面打破私有协议的壁垒；组织攻克关键核心技术挑战，推动标准统一，逐步构建面向6G的空天地一体化产业生态；以终端应用的繁荣提升“通信端”网络基础设施服务商的整体收益，从而有力驱动卫星互联网“航天端”的规模化发展，实现全产业链的商业闭环。
