行业加速发展变革,卫星互联网拉开建设序幕。
卫星互联网是以卫星为接入手段的互联网宽带服务模式,本质是卫星通信领域的一个重要衍生应用。从产业方面来看,我们认为,一方面,卫星互联网系统的构成.本质上与传统卫星通信系统相关设备相似,另一方面,也与传统地面互联网产业的组成部分相似。
卫星互联网系统主要包括空间段、地面段和用户段3部分,其系统架构如下图所示。其中,空间段主要指分布太空的通信卫星或卫星星座(具有相似功能的卫星分布在同一轨道或者多个轨道面上,按照预先规划的分布规则运行,相邻卫星之间可通过透明转发、星上处理以及星上路由等技术实现数据传输,整个空间段卫星相互协作而形成“一张网”的网络系统);地面段作为卫星互通信系统的重要组成部分,由运控中心和信关站组成,主要完成卫星的管理、业务处理、网络运维管理等功能,同时负责卫星通信系统与其他系统的互联互通:用户段则主要由各类卫星通信终端组成。
卫星互联网根据卫星轨道高度可划分为高轨卫星互联网、中轨卫星互联网和低轨卫星互联网。目前卫星互联网较多的是指利用地球低轨道卫星实现的低轨宽带卫星互联网。相比高轨卫星,它具有低时延、易于实现全球覆盖的特点
以高轨卫星互联网和低轨卫星互联网为例,不考虑卫星发射,高轨卫星互联网与低轨卫星互联网的性能与成本特点如下:
①成本方面,高轨卫星互联网系统投入成本方面具有优势。从高低轨高通量卫星互联网系统容量及单位成本对比(见下表)可以看出,由于高轨高通量卫星互联网系统单行设计容量大,可以针对服务地区需求定制容量,因此利用效率高,且卫星数量较少可以降低地面关口站数量。综合来看,高轨卫星互联网所需总体资本投入更小,较低轨高通量卫星互联网系统的有效单位成本也可以做到更低。考虑到高轨卫星寿命一般在15年左右,而低轨卫星寿命一般在5-10年,高轨卫星互联网在投入成本方面将较低轨卫星互联网更具有显著性优势。
②)性能方面,高轨卫星互联网系统存在传输延时,特定地形存在通信困难等缺点但对航空互联网、船舶互联网等大多数客户的需求影响有限,同时其在地面终端成本具有优势。尽管低轨卫星互联网系统较高轨卫星互联网系统具有更低的端到端业务传输延时,但对于时间敏感性要求较高的应用主要为在线实时游戏、高频次电子商务等综上,卫星互联网中的高轨卫星互联网以及低轨卫星互联网的应用优劣可以归结如下表所示。可以看出,高轨卫星互联网在利用效率、卫星寿命、空间设施成本、终端成本等方面均具有较大优势,而低轨通信卫星互联网的优势则主要在于复杂地形连续通信及传输时延低(实时性强)上,在部分应用领域具有优势。
新时代此外,值得注意的是,高低轨结合也是卫星通信发展的一大趋势,通过互补优势解决可以单一轨道系统的局限性,实现全球无缝覆盖、高效传输和多样化应用。高轨卫星(GEO)可凭借单星覆盖地球40%区域的广域能力,为固定区域提供稳定的广播、海事通信等基础服务,且卫星寿命长达15年,降低了长期运营成本;而低轨卫星(LEO)以20ms以下的超低时延和百Gbps级高通量,弥补了高轨在实时通信(如金融交易、无人机操控)和高纬度/远海覆盖的不足。二者协同形成立体架构既消除两极盲区,又通过星间链路和天地一体化实现资源动态调配,为应急救灾、手机直连、全球物联等场景提供几余保障与弹性服务。
自2020年以来,全球通信卫星发射进入高速发展期,2019-2024年通信卫星发射数量年复合增长率达到64%。2024年,国外通信卫星共发射2072颗,美国卫星发射数量仍以数量级优势稳居第一(占比超过90%),俄罗斯、欧洲加速完善未来信息基础设施规划,但尚未大规模启动重点星座建设;部分新兴国家如土耳其发射首颗国产高轨通信卫星、挪威发射2颗与美国合作的军民商多属性极区卫星等。低轨通信卫星仍是发展热点,多个低轨卫星星座部署迈入了新阶段,多个手机直连卫星星座于2024年启动建设,并达成重要进展。整体来看、通信卫星领域紧张态势日益激烈,高中低轨、天地融合一体化发展将是大势所趋。
1、卫星互联网发展历程。如果将早期的卫星互联网服务范畴扩大到语音通信服务,卫星互联网星座的发展历史最早可以追溯到20世纪80年代未摩托罗拉公司发展的铱星(Iridium)系统。卫星互联网的发展历程有别于卫星导航及卫星遥感,近30年来卫星互联网星座建设的参与主体主要是以盈利为目的的商业企业。
在卫星互联网发展的第一阶段中,卫星互联网曾企图替代地面通信网络(特别是移动无线网络),希望设计一款具有星间链路和星上处理能力的低轨通信卫星星座,相当于把地面蜂窝网倒置在太空,面向全球提供移动话音服务,但由于当时在卫星互联网系统设计初期,地面通信还未兴起,导致各系统错误的估计了市场,企图替代当时并不发达的地面通信网络,市场定位与用户选择不清、同时,各大系统技术复杂度较大,投入成本过大,研发周期较长,系统能力欠缺导致了卫星互联网发展初期五大系统的集体失败。
在2000年后的卫星互联网发展第二阶段中,多个卫星系统虽然在与地面系统的竞争中失利相继破产,但不少企业却巧妙地利用破产摆脱了前期系统建设所欠下的巨额债务,反而重新寻找到了市场机会。如铱星将市场重新定位为偏远地区的专业用户通过以象征性的价格买断了老铱星系统,将老铱星系统债务全部剥离,减少了系统成本,将实现通话和数据使用费用降低至与地面通信接近的价格水平,最终实现了扭亏为盈,同时卫星系统的升级使卫星网络系统能力接近了地面网络系统。
2、全球多个低轨卫星互联网项目已进入实质性建设阶段。全球卫星互联网方面,国内外几大卫星互联网宽带卫星星座发射情况如下表所示。其中,海外企业中的SpaceX与OneWeb公司的低轨卫星互联网星座计划的规模较大,且进度较快,已经进入到了应用组网阶段,特别是Spacex的Starlink,已累计发射超过8000颗。此外,“柯伊伯计划”的27颗首批运营卫星已于美国东部时间2025年4月28日发射。
3、Starlink:全球领先的卫星互联网星座。Starlink(星链)是由美国SpaceX公司构建的提供全球服务的卫星互联网系统。根据 Spacex官方说明,建成后的星链由上万个在低地球轨道(LEO)的小型卫星组成,并与地面收发器结合工作。
“星链”卫星部署最初分三步走。首先用1584颗卫星完成初步覆盖,轨道高度为550km,其中前800颗卫星用于满足美国、加拿大和波多黎各等国的天基高速互联网需求。第二步是用2824颗卫星完成全球组网,轨道高度包括550km、1130km、1275km和1325km,工作频段采用Ka频段和Ku频段,实现全球组网。第三步由7518颗V频段卫星组成,轨道高度为340km,实现全球盖。
未来,SpaceX总体计划部署近12000颗卫星,后续扩展到42000颗。另外,Spacex还计划出租/售部分卫星用于军事、科研等用途。

从星链星座部署情况来看,2018年2月,SpaceX公司发射2颗测试卫星,2019年5月,SpaceX公司发射首批60颗“星链”V0.9卫星,之后开始大规模部署卫星。2024年SpaceX公司共完成了90次星链卫星发射,共发射了1982颗星链卫星,成功入轨1962颗。截至2025年6月底,星链已发射超过8000颗卫星。
从“星链”卫星更新迭代来看,2018年,SpaceX公司开始测试其卫星技术通过猎鹰-9火箭将2颗测试卫星送入514km轨道上。2019年5月发射首批60颗V0.9版卫星,每颗卫星为227kg,具有多个高通量天线和太阳翼。2019年11月,“星链”开始部署V1.0版卫星,V1.0相比 V0.9增加了Ka波段,卫星质量增加至 260kg.V0.9和 V1.0是“星链”早期的两个版本,后续“星链”还推出了 V1.5、V2mini和V2.0版。
从制造成本与发射成本来看,在卫星制造成本上,星链的单颗卫星制造成本约为50万美元(约350万人民币),这一成本得益于SpaceX的高比例自研零部件,包括卫星间激光通信设备、霍尔推进器等。与此同时,美国星链的发射成本也相对较低,猎鹰9号火箭的单星发射成本约为50万美元。