低轨卫星通信系统发展趋势与技术研究

近年来，低轨卫星通信系统得到广泛关注和发展。该系统经历了两个主要阶段。首先是20世纪90年代末开始的第一阶段，主要关注窄带移动通信系统的发展，提供语音通话、数据转发等低速率服务。同时，美国提出了天基综合信息网的概念，欧洲提出了面向全球通信的综合空间基础设施(ISICOM)的设想。这个阶段主要是为了技术验证。

从21世纪开始，低轨卫星进入了商业化阶段。物联网和移动互联网的推广再次推动了低轨通信星座的发展。铱星、ORBCOMM系统和全球星是三个重要的低轨卫星系统，它们已经完成了升级换代。此外，OneWeb、Starlink和Kuiper等新兴的低轨卫星星座开始快速增长，它们使用了更高频段的Ku、Ka甚至更高频段。这些新兴的低轨巨型星座计划通常包含数百至数万颗低轨卫星，具有大规模和天地一体等特点。

在这种背景下，低轨卫星网络逐步形成了一些发展需求，包括全球覆盖、高带宽传输、低延迟通信、高可靠性和稳定性、弹性和可扩展性、多样化的终端接入、安全和隐私保护以及可持续发展等。为了满足这些需求，本项目将进行国外大规模星座的技术分析研判和网络架构研究，并提供系统方案设计和仿真研究，以支持空间信息服务体系的设计。

具体而言，本项目将在调研大规模星座和相关技术的基础上，进一步研究空间网络体系架构，以支持高中低轨节点之间和大规模星座节点之间的互联互通。项目还将实现天空地海海量动态节点的全覆盖，并研究相关的路由策略，以支持通导遥一体的海量信息高效传输服务需求。通过研究一体化网络架构，可以有效提高网络性能、可靠性和安全性，实现资源的高效利用和灵活调度，为信息化和数字化发展提供技术支持。此外，该项目还将制定国家层面的卫星管控策略，为未来大规模卫星网络的发展奠定政治基础。