1.1 6G时代的卫星通信网络创新

现代移动通信技术极大地促进了社会经济发展和人民生活水平提升。高速率、大带宽、低时延的移动通信网络支撑了移动支付、视频会议、数字货币、物联网络等信息化应用，给人们的生产和生活带来了诸多便利。

然而，全球范围内的数字鸿沟仍普遍存在，战争、灾害、贫穷导致世界上还有大量人口无法享受到便捷、可负担的移动互联网接入服务[1]。与此同时，通信基础设施逐渐成为社会经济活动不可或缺的组成部分，全球数字经济对更加广泛、抗毁、灵活的通信基础设施的依赖逐步加深。

卫星通信网络虽然前期建设成本较高，但后期运营维护成本较低。随着先进电子技术的发展，近年来，卫星制造成本、发射运载成本、用户站成本等前期投入成本显著降低，据报道，美国太空探索技术公司（SpaceX）的星链（Starlink）卫星通信系统的单星成本或可降低至50万美元左右。利用卫星提供宽带移动通信网络服务对于填补数字鸿沟和增强全球数字经济服务健壮性具有十分重要的意义。

在6G时代，卫星通信网络将具有不可替代的重要地位。卫星通信网络与6G系统融合，构建空天地海一体化全球无缝覆盖网络，已在业内达成广泛共识[2-3]。相关的项目和组织包括国际电信联盟（International Telecommunication Union,ITU）的Network 2030[4]、欧盟“地平线欧洲”计划（Horizon Europe 2021—2027）的Hexa-X[5]、美国的下一代网络联盟（Next G Alliance）[6]、日本的Beyond 5G推进联盟、中国的IMT-2030（6G）推进组[7]等；相关的白皮书包括中国移动研究院发布的《2030+愿景与需求报告》[8]、三星发布的《6G: The Next Hyper Connected Experience for All》[9]、5G基础设施协会（The 5G Infrastructure Association,5G IA）发布的《European Vision for the 6G Ecosystem》[10]、下一代移动网络联盟（Next Generation Mobile Networks, NGMN）发布的《6G Use Cases and Analysis》[11]等。在这些文件中，卫星通信网络均被列为6G的重要发展方向之一。

6G时代对卫星通信网络的功能需求包括但不限于以下4个方面。

① 提供全球广域通信覆盖能力。广大的偏远地区仍然面临移动通信网络覆盖率低、覆盖成本高的难题。ITU统计数据表明[1]，截至2021年，全球仍有约29亿人没有连接互联网。偏远落后地区可使用互联网的人口占比仅为19%，远低于51%的世界平均水平。卫星通信不依赖地面大规模网络基础设施，能够灵活服务身处偏远和落后地区的网络用户。同时，利用卫星组网，传统移动通信运营商可以将业务拓展至远洋、荒漠、极地、临近空间、空中乃至太空等特殊环境中的用户群体，提供各类高附加值全时通联服务。

② 实现广域专网服务行业数字化。在6G时代，移动通信网络将深入渗透工业制造、物流、矿业、交通运输、电力、医疗等行业的生产与服务环节，并提供定制化的服务质量保障。行业网络对覆盖性、时效性、健壮性、灵活性和安全性的要求进一步提高。卫星通信网络覆盖范围广、响应速度快，适用于快速构建广域专网，可以根据用户需求动态调整网络带宽与服务质量保障能力，并提供广域高精度时间同步等服务。一方面，可以减少行业用户对地面网络基础设施的依赖，提升业务拓展的灵活度；另一方面，可以提升用户业务质量的健壮性。

③ 服务公众应急安全通信。信息社会对通信网络的依赖程度日益加深，突发事件下现有公众网络的脆弱性凸显。2021年7月，郑州发生特大暴雨灾害事件，电力网络和移动通信网络中断，人民群众日常生活受到严重影响。现有应急通信系统大多基于专网体制，采用专用终端，主要服务于政务机构，缺乏面向公众的应急通信手段。6G时代的卫星通信网络将致力于实现与地面移动通信系统兼容或协作的服务化网络架构，使传统地面移动通信终端也能够方便地获得卫星通信网络服务，以更加普惠、高效的方式构建公众应急通信系统，服务公众安全，并助力全社会的密集性协同与应急动员。

④ 提高移动通信服务的能效比。在经济不发达地区或人口密度低的偏远地区，地面网络投资成本高，收益低，长尾效应[12]显著，基础设施能效比低。卫星通信网络可在广域范围内灵活调配通信资源，随需随用，用完即收，通过灵活的使用模式有效提升偏远地区移动通信服务的能效比。

面向2030年商用的6G目前仍然处于愿景需求研究阶段。作为前期建设成本较高的复杂大系统，卫星通信网络规划更加需要立足创新发展理念，构建新发展格局。卫星通信网络建设是典型的重资产项目，虽然单星研制和发射成本大幅降低，但网络建设的总成本仍然较高。从运营商全生命周期内投资回报的角度考虑，需要提供成本更低廉、经济可行的网络建设解决方案，需要根据市场需求灵活调整卫星通信网络的服务能力，需要考虑有限资源约束下绿色、简约、智慧的可持续发展模式。

因此，卫星通信网络创新不仅需要网络架构、技术原理、设计制造方面的突破创新，也需要运营策略、产业组织、生态培育的多层次创新，更需要我们构建开放、可持续的发展格局，服务国民经济数字化转型的跨越式发展。