在蘋果、華為手機等新產(chǎn)品宣布實現(xiàn)衛(wèi)星通信的驅動下，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)成為今年業(yè)界一個熱點。多年來，多家公司運營的地球同步衛(wèi)星，提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務。然而，這些高軌道衛(wèi)星在提供服務時面臨巨大挑戰(zhàn)，例如，信號從地球到衛(wèi)星返回，均需要跨越36000公里距離，時延往往超過600毫秒，無法滿足現(xiàn)有很多服務需求。相比之下，低軌地球衛(wèi)星（LEO）系統(tǒng)在160到2000公里之間，可以提供低延遲、高速的互聯(lián)網(wǎng)連接，LEO成為近年來衛(wèi)星領域一個熱門方向，吸引大量廠商和資本進入。

　　早在上世紀90年代，就有企業(yè)開展低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入服務，只是后來相對于廉價的2G地面移動通信系統(tǒng)，這一服務太過昂貴而失敗。不過，當前商業(yè)發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)展和衛(wèi)星技術的其他進步大大降低了部署低軌衛(wèi)星星座的成本時，大量參與者涌入。低軌衛(wèi)星能夠為地面移動通信無法提供服務的區(qū)域和場景提供服務，在航空、遠洋、漁業(yè)、石油、環(huán)境監(jiān)測、戶外越野和軍事等領域有廣泛的場景。

　　然而，低軌衛(wèi)星發(fā)展并不是一帆風順，也不是想象的那么美好。近日，國際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會發(fā)布了《低軌衛(wèi)星展望》報告，報告總結了低軌衛(wèi)星提供互聯(lián)服務的挑戰(zhàn)，并提出了未來發(fā)展的一系列問題。

　　報告指出，低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)能夠顯著改善生活。低軌衛(wèi)星系統(tǒng)能夠在任何地方為高速移動的用戶提供穩(wěn)定網(wǎng)絡接入，但在行業(yè)應用方面仍面臨諸多風險挑戰(zhàn)。一是尚未形成成熟的商業(yè)及運營模式，低軌衛(wèi)星系統(tǒng)服務價格仍然居高不下，對于農村及偏遠地區(qū)等地面移動網(wǎng)絡難以覆蓋的地區(qū)，仍需要政府補貼及其他財政支持才能夠負擔這項服務；二是政策和監(jiān)管法規(guī)尚不完善，尚未形成統(tǒng)一的國際組織為低軌衛(wèi)星和其他非地球同步軌道衛(wèi)星分配或管理地球軌道資源；三是技術瓶頸仍有待突破，低軌衛(wèi)星系統(tǒng)開放標準亟需建立以增強不同星座間的互操作性，低軌衛(wèi)星系統(tǒng)仍存在嚴重的安全與隱私泄露隱患，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)基礎設施安全性能仍需提升。

　　低軌衛(wèi)星提供互聯(lián)服務的挑戰(zhàn)

　　在國際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會看來，低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入行業(yè)仍處于起步階段。目前，只有SpaceX的Starlink提供規(guī)模相對較大的互聯(lián)網(wǎng)接入，在軌超過3000多顆衛(wèi)星，但直接競爭對手也加快速度，如OneWeb、Telesat和Kuiper等。低軌衛(wèi)星互聯(lián)面臨的挑戰(zhàn)包括：

　　1．可負擔成本的挑戰(zhàn)

　　低軌衛(wèi)星互聯(lián)市場不成熟，市場還未形成用戶可負擔的起成本的服務，尤其是對于那些偏遠地區(qū)未連接的用戶。在直接面向消費者的商業(yè)模式中，衛(wèi)星運營商通常對地面終端收取初始費用，并對互聯(lián)網(wǎng)服務收取月費。以Starlink為例，目前其地面終端一次性收費600美元，在許多國家每月收費約100美元，這一成本僅有少數(shù)用戶能夠承擔。如果價格居高不下，許多個人用戶，尤其是低收入國家的用戶，可能無法負擔這項服務。

　　部分政府提供衛(wèi)星互聯(lián)的補貼計劃，以幫助用戶訪問低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。例如，在一段時間內補貼初始設備和月度訂閱費用。然而，這一補貼并不具有可持續(xù)性。

　　隨著越來越多的衛(wèi)星運營商上線接入服務，加上地面移動通信網(wǎng)絡不斷完善，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的定價將受到怎樣的影響還有待觀察。目前，業(yè)界還在探索其他商業(yè)模式，運營商也在考慮需要在多大規(guī)模的需求上進行定價可以實現(xiàn)盈利。

　　2．與現(xiàn)有運營商競爭的挑戰(zhàn)

　　由于低地球軌道系統(tǒng)為互聯(lián)網(wǎng)接入提供了新的選擇，因此，現(xiàn)有的地球靜止軌道衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)提供商、光纖、寬帶和移動網(wǎng)絡運營商在一定程度上受到挑戰(zhàn)，這些群體也努力發(fā)揮自身優(yōu)勢爭奪資源，降低低地球軌道提供商獲取頻譜、許可證和政府資金的能力。這方面的競爭既有行動上的競爭，也有在位者試圖制造進入壁壘，阻止基于不同技術的新競爭。

　　3．并購整合的挑戰(zhàn)

　　隨著低軌衛(wèi)星互聯(lián)參與者的增多，這些主體不得不接受所有壟斷市場力量和經(jīng)濟整合問題的影響。隨著低軌衛(wèi)星系統(tǒng)部署的增加，部分運營商有可能被其他運營商收購。例如，去年11月，美國衛(wèi)訊公司（Viasat）宣布，將以73億美元的價格收購國際海事衛(wèi)星組織（Inmarsat），此舉將創(chuàng)造一家全球領先的衛(wèi)星通信公司，這一并購目前已獲得多個國家的批準。未來，類似的并購整合還會不斷出現(xiàn)。

　　4．軌道和頻譜資源的爭奪

　　聯(lián)合國外層空間事務廳（UNOSA）曾出臺過一個外層空間發(fā)射物登記的制度，它已成為確定哪些國家對哪些太空物體（包括衛(wèi)星碎片）承擔國際責任的一種手段。然而，很多人擔心這一登記并不完整，而且沒有關于如何報告對象的商定標準。

　　目前沒有任何國際組織為低軌衛(wèi)星和其他非地球同步軌道衛(wèi)星分配或管理軌道�，F(xiàn)有的12個低地球軌道系統(tǒng)運營商只向其希望運營的國家的監(jiān)管機構申請頻譜分配，并在申請中指定其預期軌道。

　　由于低地球軌道基本上是先到先得的，占用軌道不收取任何費用，最佳軌道是一種有限的資源。因此，早期進入者有很強的動機來迅速接管盡可能多的軌道，從而使后來的進入者可選余地不多。為了避免占用軌道，一些監(jiān)管機構正在制定擴建要求，其中低軌衛(wèi)星運營商必須滿足一定的部署時間表，以保持其頻譜分配。

　　聯(lián)合國和平利用外層空間委員會（COPUOS）關于空間活動長期可持續(xù)性的無約束力準則重申了國際電信聯(lián)盟（ITU）章程第44條和第45條中的原則，并強調需要促進外層空間活動的長期可持續(xù)性。提出了使各國家能夠公平地利用軌道和頻率，同時考慮到發(fā)展中國家的特殊需要和特定國家的地理情況。在2019年世界無線電大會上，國際電信聯(lián)盟出臺規(guī)定，要求低軌衛(wèi)星星座在開始部署后的頭兩年內將其星座的10％送入軌道，五年內將50％送入軌道，七年內將100％送入軌道。這一決定旨在防止未實現(xiàn)或失敗的項目長期占用有限且有價值的頻譜，“要么使用它，要么失去它。”

　　5．空間碎片的挑戰(zhàn)

　　隨著數(shù)千顆數(shù)萬顆衛(wèi)星發(fā)射至低地球軌道，形成一層潛在的地球外殼，加上低地球軌道上已經(jīng)有非常豐富的各類物體，未來有可能產(chǎn)生大量的衛(wèi)星碎片，包括計劃中退役的衛(wèi)星和計劃外的衛(wèi)星（如碰撞后失聯(lián)）。這些碎片可能會對近地軌道空間的其他互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)造成物理破壞，在空間和地面上造成干擾或造成威脅。

　　目前，美國聯(lián)邦通信委員會要求低軌衛(wèi)星運營商在運營結束后的5年內使其衛(wèi)星脫離軌道。聯(lián)合國和平利用外層空間委員會《空間碎片緩減準則》、國際機構間空間碎片協(xié)調委員會（IADC）《碎片緩減指南》、《關于近地軌道衛(wèi)星大星座的聲明》以及ISO標準ISO－24114《空間系統(tǒng)－空間碎片減緩要求》等標準也對此有指導。

　　6．關鍵基礎設施和國家安全的挑戰(zhàn)

　　隨著低地球軌道系統(tǒng)在民用、政府和軍事用途的擴大，低地球軌道的系統(tǒng)將成為關鍵基礎設施，從而使其受到相關國家政策和國際規(guī)范的保護。低軌衛(wèi)星系統(tǒng)也成為有組織犯罪和對國家攻擊的一個目標，特別是如果它們用于軍事目的。即使是純民用低地球軌道系統(tǒng)也可能被視為對國家空間資產(chǎn)（例如空間站）的干擾，或是未來潛在的國家安全威脅。

　　7．系統(tǒng)容量的挑戰(zhàn)

　　低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)容量一直是運營商需要解決的問題。例如，Starlink有大約80萬用戶，系統(tǒng)的容量限制尚不清楚，研究機構Ookla報告稱，2022年第二季度，某些市場的Starlink連接速度有所下降，而SpaceX在法國、加拿大和美國推出了新的優(yōu)先流量服務級別，并且收到不少投訴。但目前尚不清楚，在SpaceX繼續(xù)構建其完整星座的過程中，這些問題是否只是成長的煩惱。隨著部署的增加，訪問開放數(shù)據(jù)非常重要，這樣獨立的研究機構就可以根據(jù)支持的用戶數(shù)量、延遲、吞吐量和可靠性來衡量低軌衛(wèi)星系統(tǒng)的容量。

　　8．互操作性和開放標準的挑戰(zhàn)

　　當前的低軌衛(wèi)星運營商似乎正在創(chuàng)建多個獨立且互不兼容的低軌衛(wèi)星星座，鑒于適當?shù)能壍罃?shù)量有限，運行成本高，理想的情況是低地球軌道系統(tǒng)能夠與地面網(wǎng)絡兼容互操作。理想情況下，從低軌衛(wèi)星系統(tǒng)接收的互聯(lián)網(wǎng)接入服務應是與通過地面寬帶或移動連接接收的連接類型相同的連接。在地面部分，它應該使用互聯(lián)網(wǎng)工程任務組（IETF）、3GPP和其他標準化機構發(fā)布的開放標準。Starlink支持大多數(shù)當前協(xié)議，盡管用戶報告IPv6的可用性不一致，我們認為IPv6協(xié)議對互聯(lián)網(wǎng)未來的容量極為重要�；ヂ�(lián)網(wǎng)開放標準確保了互操作性，并與全球互聯(lián)網(wǎng)的其他部分提供了共同的用戶體驗。

　　9．隱私和安全性的挑戰(zhàn)

　　用于互聯(lián)網(wǎng)接入的低軌衛(wèi)星系統(tǒng)的用戶應至少具有與常規(guī)寬帶或無線互聯(lián)網(wǎng)連接相同的隱私通信支持級別，以防止竊聽、篡改和未經(jīng)授權的互聯(lián)網(wǎng)流量重定向，應以確保端到端加密的方式支持傳輸層安全。低軌衛(wèi)星系統(tǒng)為本已復雜的互聯(lián)網(wǎng)基礎設施增加了新的復雜性，它包括將衛(wèi)星連接到互聯(lián)網(wǎng)的地面站和客戶用于連接衛(wèi)星的地面終端。正如美國政府最近的一份文件所概述的，衛(wèi)星基礎設施有許多領域需要安全保障，而低軌衛(wèi)星系統(tǒng)帶來了額外的挑戰(zhàn)，因為這一領域有太多的衛(wèi)星。

　　低軌衛(wèi)星互聯(lián)未來發(fā)展的一些質疑

　　在諸多挑戰(zhàn)下，低軌衛(wèi)星互聯(lián)未來存在多個方向的疑問，需要業(yè)界共同探討。

　　1．總體市場規(guī)模

　　許多因素正在推動基于低地球軌道的互聯(lián)網(wǎng)接入市場，包括衛(wèi)星和互聯(lián)網(wǎng)技術的進步、小型化和快速降低的發(fā)射成本，再加上政府資金或補貼、基本上開放的接入軌道，以及對空中和水上互聯(lián)網(wǎng)接入的需求。然而，有分析師認為，低軌衛(wèi)星賽道已經(jīng)非常擁擠，基于低軌衛(wèi)星的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的總體可用市場是什么？是否只對偏遠或服務不足的地區(qū)有用？鑒于目前星座軌道覆蓋范圍有限，該接入對極地地區(qū)是否可行？這些問題都是未來業(yè)界需要回答的。

　　2．可持續(xù)的商業(yè)模式

　　在提供基于低軌衛(wèi)星的互聯(lián)網(wǎng)接入的熱潮中，多家運營商對星座都進行了大量投資。這些運營商在探索各類服務，有些關注個人用戶的直接訂閱，有些側重于企業(yè)或地面的回傳，還有一些的目標是為航空公司或船舶提供Wi－Fi。不過，各家運營商有一個一致的服務對象，即物聯(lián)網(wǎng)。

　　這產(chǎn)生了多個疑問，不同的商業(yè)模式都是可持續(xù)的嗎？如果它們不可持續(xù)，政府會補貼它們的運營嗎？政府會用什么標準來決定為哪些運營提供資金？這會使資金從基于地面移動通信接入轉移嗎？如果沒有政府撥款、補貼或軍事支出，純消費者的接入服務是否可行？當某些低軌衛(wèi)星系統(tǒng)在財務上不可持續(xù)時，會對用戶會產(chǎn)生什么影響？

　　3．太空中天氣的影響

　　目前尚不清楚低軌星座是否充分了解來自太空天氣（如太陽風暴）的威脅，以及它們如何影響互聯(lián)網(wǎng)接入。2022年2月，SpaceX公司報告稱，一場太陽風暴導致其40多顆衛(wèi)星丟失。

　　如果我們遇到一個10倍或100倍大的太陽風暴，它將如何影響低軌星座的衛(wèi)星？低軌衛(wèi)星系統(tǒng)對這些類型的威脅有多大的彈性？

　　4．外部性、補貼和真實成本

　　提供低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入的真實成本可能難以評估，這不僅是因為外部成本、補貼、贈款、稅收減免和軍事投資，還因為與其他業(yè)務（如太空發(fā)射）的整合和商業(yè)機密性可能會掩蓋總運營成本。提供低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入的外部成本包括軌道碎片（如增加碰撞避免、跟蹤和清理），以及與制造、發(fā)射、退役和不受控的環(huán)境成本。這些外部成本由社會承擔，也可能由不提供或不使用基于低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入的國家承擔。

　　從長遠來看，低軌衛(wèi)星是否會像其他互聯(lián)網(wǎng)接入技術一樣經(jīng)濟高效？什么是最有效、最經(jīng)濟、最可持續(xù)地利用公共資金來支持未服務或服務不足人群的互聯(lián)網(wǎng)接入？

　　5．環(huán)境成本

　　環(huán)境成本雖然與互聯(lián)網(wǎng)接入沒有直接關系，但低軌衛(wèi)星系統(tǒng)對環(huán)境影響確實存在。我們可能很快就會用成千上萬顆衛(wèi)星組成的不同外殼包圍我們的地球，除了對空間碎片的擔憂之外，還存在制造衛(wèi)星對環(huán)境的影響以及創(chuàng)建所有這些星座所需的大量火箭發(fā)射，以及許多退役衛(wèi)星在重返大氣層過程中燒毀對大氣層的影響等問題。

　　6．對天文學影響的質疑

　　自20世紀50年代末發(fā)射第一顆衛(wèi)星以來，衛(wèi)星一直是天文學研究的一部分。但大規(guī)模低軌衛(wèi)星星座對光學、天文學活動影響已受到相關機構的質疑，尤其是對低軌衛(wèi)星在軌道上反射太陽光留下的軌跡提出了擔憂。目前業(yè)界正在努力減少衛(wèi)星對觀測的影響，包括通過使用圖像處理技術從圖像中去除衛(wèi)星的存在。然而，當所有計劃中的低軌衛(wèi)星在不久的將來發(fā)射時，對天文學研究的全面影響尚不清楚。

　　早在數(shù)年前，天文學家就表示“貫穿整個時代的每種文化都珍視星空，并已將其融入各自的文化中。當SpaceX和其他企業(yè)準備雄心勃勃的占領太空時，卻沒有哪個國際機構或組織能夠規(guī)范其行為，為人類共有的星空和軌道提供足夠的保護。”國際天文學聯(lián)合會 （IAU）此前宣布成立一個全新的中心，以統(tǒng)一天文學家并抵制這些星座。