卫星通信与地面蜂窝通讯相融合的产业现状及未来发展趋势

卫星通信与地面蜂窝网络融合已成为通信行业的重要发展方向，通过星地双模、以星补地和3GPP NTN三种技术路径，实现了从互补到协同的演进，市场前景广阔且应用价值多元。 当前融合产品已进入商业化初期阶段，主要面向应急通信、偏远地区覆盖和特定行业应用；未来随着技术标准的完善和成本的降低，融合网络将实现更广泛的场景覆盖、更低的接入门槛和更高的服务品质，为全球用户提供"永不断联"的通信体验。

星地融合技术三大模式对比分析

卫星通信与地面蜂窝网络融合主要通过三种技术路径实现：星地双模、以星补地和3GPP NTN，各模式在技术特点、应用场景和商业化进展上存在差异。

星地双模模式采用定制双模终端，支持蜂窝网络与卫星网络的无缝切换。该模式的技术特点在于终端需同时支持地面蜂窝协议和卫星通信协议，如华为Mate60 Pro集成天通一号卫星模块，摩托罗拉defy 2采用联发科MT6825 3GPP NTN芯片组 。应用现状方面，中国电信天通一号系统已拥有200万用户，终端规模达1000万台；2025年7月，曹操出行与吉利时空道宇合作，将低轨卫星通信嵌入自动驾驶车辆，提供实时数据传输和厘米级定位服务 。商业化进展已相对成熟，主要面向应急通信和特定行业应用。

以星补地模式利用低轨卫星转发地面4G/5G信号，复用现有蜂窝频段，降低地面基站部署成本 。技术特点在于卫星作为信号中继器，用户无需更换终端即可接入卫星网络。应用现状方面，SpaceX与T-Mobile合作的Starlink DTC（Direct-to-Cell）已部署660颗V2 Mini卫星，覆盖美国、日本等地区，提供短信、彩信及物联网数据传输，用户超500万 ；韩国KT SAT和中国航天科工等企业完成5G+卫星组网试验，验证视频传输等业务 。商业化进展迅速，2024年底已推出商用服务，预计2025年将扩展至语音和视频服务 。

3GPP NTN模式基于5G标准协议，实现卫星与地面网络统一空口和核心网，支持终端无需改造即可接入卫星网络 。技术特点在于标准化程度高，可复用地面5G产业链资源。应用现状方面，联发科MT6825芯片组已实现5G NTN实验室测试；紫光展锐完成S频段上星验证；Rel-18新增E-UTRA NTN（4G卫星接入）和星上边缘计算能力，优化QoS和移动性管理 。商业化进展处于验证阶段，但标准化进程加速，为未来大规模商用奠定基础。

星地融合面临的三大技术挑战

星地融合网络在实现过程中面临三大技术挑战，这些挑战直接影响了网络性能和服务质量。

首先，卫星与地面网络的干扰问题尤为突出。星地融合网络需使用Sub-6GHz频段，而该频段也是地面蜂窝网络广域覆盖的主要频率，存在相互干扰的风险 。当用于卫星通信的终端距离同频地面蜂窝网络较近时，蜂窝网多个基站下行集总信号可能会干扰卫星通信下行信号；蜂窝用户终端天线全向发射，海量终端也会对卫星接收造成集总干扰，潜在影响了卫星通信上行信号质量。反之，卫星对地覆盖也存在影响蜂窝用户下行链路质量的风险；手机卫星通信时发射功率基本会达到最大功率，也可能存在影响附近蜂窝用户上行信号的问题 。解决这一问题需通过空间隔离、波束控制以及资源调度控制等方式实现网间干扰协同共存 。

其次，移动性管理技术尚未完全成熟。星地融合网络中融合组网的结构，使其在进行移动性管理研究时需要针对网络中卫星和用户的双重移动性进行综合考虑。LEO卫星因其密集部署和快速移动特性导致的频繁链路切换，对现有的移动性管理机制设计提出了更大挑战。例如，RACH-less切换技术虽可提升切换成功率，但对卫星星历的准确度有很高要求；双激活协议栈（DAPS）切换技术虽能保证用户通信连续性，但终端需要支持同时与两个基站保持数据传输，对硬件设计带来挑战 。目前，这些技术仍停留在理论研究阶段，尚未实现大规模商用。

第三，星间链路路由协议标准化不足。星地融合网络需实现多轨道卫星（GEO/LEO/MEO）的协同工作，但星间链路的路由协议尚未完全统一 。例如，中国星网GW星座计划通过星上处理实现多轨协同，但具体技术细节尚未完全公开；OneWeb与Eutelsat合并后虽推动GEO+LEO协同，但延迟优化方案仍需进一步验证 。此外，星上处理能力有限，难以支持复杂的网络功能，如边缘计算和AI处理，这也是制约星地融合网络性能的关键因素 。

产业链合作

星地融合网络的发展离不开产业链上下游的紧密合作，当前已形成多种合作模式，共同推动成本控制和标准化进程。

运营商与卫星公司的合作模式成为主流，通过共享基础设施降低部署成本。例如，AST SpaceMobile与全球35家移动网络运营商签署合作备忘录，采用收入分成模式（约1:1比例） ；SpaceX与T-Mobile合作，利用T-Mobile的PCS频谱和SpaceX的Starlink V2卫星，为移动用户提供网络接入 ；亚马逊与沃达丰合作扩展欧洲和非洲4G/5G覆盖 。这些合作模式使运营商无需大规模建设地面基站即可实现偏远地区的网络覆盖，降低了资本支出。

卫星制造商与地面设备厂商的协同创新也在加速技术成熟和成本下降。例如，中国星网与中国时空道宇合作，借鉴汽车产业智能化、自动化大规模量产制造模式，实现卫星量产AIT的颠覆性创新，日产一颗卫星且成本下降45%左右 ；SpaceX通过标准化平台设计，使单星成本降至50万美元以下，成本降幅达30% ；紫光展锐联合中国电信卫星公司、中兴通讯等完成全球首次S频段5G NTN技术上星验证，推动产业链协同 。这些创新使卫星制造成本显著降低，为大规模组网创造了条件。

标准化组织推动的接口与协议统一是降低产业链成本的关键。美国WAVE联盟成立后，首个工作组专注于卫星通信地面基础设施的标准化接口开发，目标通过开放标准确保不同供应商之间的兼容性，从而推动卫星通信系统的虚拟化和自动化 ；3GPP Rel-17/18对NTN标准的制定，使卫星通信与地面网络在协议层面实现统一，降低了终端和网络的适配成本 ；中国IMT-2030(6G)推进组积极推动国际交流与合作，促进形成全球统一的6G标准 。标准化进程的加速将为产业链带来规模效应，进一步降低单位成本。

此外，政策支持也是成本控制的重要手段。中国对5G公众移动通信系统频率占用费实行"头三年减免，后三年逐步到位"的优惠政策，即自5G公众通信系统频率使用许可证发放之日起，第一年至第三年免收无线电频率占用费；第四年至第六年分别按照国家规定收费标准的25%、50%、75%收取 。这一政策有效降低了运营商部署5G网络的成本，也为星地融合网络的发展创造了有利条件。

手机直连卫星的商用化进程

手机直连卫星技术已成为星地融合网络的重要应用方向，其商用化进程正加速推进。

当前手机直连卫星已进入规模化商用阶段。华为Mate60 Pro于2023年9月成为首款支持卫星通话的消费级手机，通过中国电信天通卫星系统实现；T-Mobile于2024年1月通过Starlink卫星发送和接收短信，覆盖美国、加拿大等地区；AST SpaceMobile于2023年4月基于低轨BlueWalker-3卫星完成首个双向语音通信，下载速度达14 Mbit/s 。截至2025年7月，全球已有超过20款手机支持卫星通信功能，用户规模持续扩大。

手机直连卫星的商用模式呈现多元化趋势。专用终端模式（如华为Mate60）需定制双模终端，支持卫星与地面网络切换，业务以语音、短信为主 ；存量终端模式（如Starlink DTC）通过与移动蜂窝网运营商合作，共享地面蜂窝网络频谱资源，基于先进的卫星相控阵天线技术降低手机天线收发的灵敏度要求，支持未经改造的手机直连卫星 ；标准化模式（如3GPP NTN）基于5G标准协议，实现终端无需改造即可接入卫星网络，但尚处于技术储备阶段 。不同模式各有优劣，专用终端模式用户体验最佳但成本高，存量终端模式部署便捷但受限于卫星技术，标准化模式兼容性强但需等待标准成熟。

未来手机直连卫星将向更广泛的应用场景扩展。根据行业预测，2025年将实现语音及数据服务，每波束下行速率2~4Mbit/s ；2026年将支持视频通话和高速数据传输，速率提升至24Mbps以上 ；2030年市场规模可达670亿美元，中国正通过天通系统海外推广（如老挝项目）建立全球产业生态 。技术挑战集中在卫星容量优化和星地频谱协调，需产业链协同突破 。

手机直连卫星的价值在于与地面通信网络实现互补，确保在关键时刻不失联。随着技术演进和成本降低，手机直连卫星将从"应急通信"向"日常通信"转变，成为移动通信的标配功能，彻底打破数字鸿沟。

高低轨卫星融合的最新进展

高低轨卫星融合已成为星地融合网络的重要发展方向，通过整合不同轨道卫星的优势，实现更全面的覆盖和更优质的服务。

OneWeb与Eutelsat合并推动GEO+LEO协同，成为全球首个提供GEO和LEO一体化解决方案的通信卫星运营商 。该合并后计划联合规划"一网"二代星座，通过高低轨卫星协同工作，实现全球覆盖的优化和延迟的降低。例如，OneWeb的LEO卫星提供低延迟、高带宽服务，而Eutelsat的GEO卫星提供广覆盖、高稳定性服务，两者协同可满足不同场景的需求 。

Intelsat的新型平板天线支持多轨通信，通过软件定义技术动态分配频段，适配不同区域的地面网络频谱 。该天线可在高速移动下同时实现与高轨和低轨卫星的通信能力，解决了卫星通信与地面网络的兼容性问题。例如，在航空场景中，乘客可同时接入LEO卫星的高速网络和GEO卫星的稳定网络，实现无缝切换。

中国星网通过模块化卫星降低LEO部署成本，其GW星座计划采用标准化平台设计，单星成本持续下降 。截至2025年7月，中国星网已完成14次发射任务，成功将56颗卫星送入轨道，其中包括17颗试验星和39颗组网卫星 。根据计划，中国星网将在2030年底前建成"千帆星座"，部署超1.5万颗低轨卫星，构建覆盖全球的通信网络 。

高低轨融合的技术路径主要包括三种：星间链路中继、地面信关站中继和混合组网。星间链路中继通过卫星之间的直接通信实现数据传输，减少对地面站的依赖，但技术复杂度高；地面信关站中继通过地面站连接卫星网络，技术成熟但覆盖受限；混合组网结合两种方式的优势，实现全球覆盖的优化和延迟的降低，但需要复杂的网络管理和资源调度。

高低轨融合的挑战在于如何实现不同轨道卫星之间的协同工作。例如，LEO卫星的快速移动导致卫星与地面用户之间的链路频繁切换，而GEO卫星的固定位置则难以适应高速移动场景。解决方案包括采用动态资源分配算法、智能波束跟踪技术和网络拓扑自适应调整等，以实现不同轨道卫星之间的无缝协同 。

云网协同赋能卫星通信的创新应用

云网协同已成为卫星通信与地面网络融合的重要支撑，通过将云计算能力引入卫星网络，实现数据的高效处理和传输。

亚马逊AWS与卫星运营商合作降低地面站成本80%，通过提供地面基础设施即服务（GSaaS），用户无需建设地面站即可使用卫星通信服务 。例如，AWS地面站服务允许用户利用其全球分布的基础设施（包括光纤网络），按分钟支付天线接入费用，大幅降低了卫星通信的部署成本和使用门槛。这一模式已被多家卫星运营商采用，如OneWeb在挪威地区的天线由KSAT托管，Intelsat推出基于云架构的卫星即服务平台ADVANCE托管网络服务 。

微软Azure连接卫星网络，实现全球无缝覆盖。微软Azure Space业务提供可部署在世界任何地方的移动云计算数据中心，支持卫星通信与云计算的深度整合 。例如，微软与Starlink合作，将Starlink卫星网络接入Azure云，为农村和偏远地区提供高速互联网和云服务；与AST SpaceMobile合作，将卫星通信能力整合到Azure云平台，为全球用户提供端到端的通信和计算服务。

中国星网与云计算企业的合作也在加速推进。例如，中国电信推出"天地翼卡"产品，将卫星通信与地面网络结合，用户可在全球范围内无缝切换；中国移动与星网合作验证星上信号处理技术，实现低轨卫星与地面网络的协同；中国卫通与中国移动合作，通过云计算平台优化卫星资源的调度和管理，提高服务效率 。

云网协同的技术路径主要包括三种：地面设施即服务（GSaaS）、网络即服务（SaaS）和应用平台即服务（PaaS）。GSaaS模式通过共享地面站基础设施，降低卫星运营商的部署成本；SaaS模式通过云平台提供卫星通信服务，用户无需自建网络即可使用；PaaS模式通过搭建面向垂直行业的服务平台，基于行业特色应用需求开展增值服务 。

云网协同的创新应用包括：卫星数据处理与分析（如遥感图像处理、气象数据分析）；应急通信与指挥调度（如灾害救援、公共安全）；物联网与远程监控（如农业监测、海洋环境监测）；云计算与边缘计算结合（如实时数据处理、AI模型训练）等 。这些应用通过云网协同实现了卫星通信与地面网络的优势互补，为用户提供更全面的服务。

向6G演进的星地融合技术路线

星地融合网络正向6G演进，通过标准化组织的推动和技术的持续创新，实现更全面的覆盖和更优质的服务。

3GPP Rel-17/18为星地融合奠定基础。Rel-17引入了面向非地面网络的5G NR标准，支持手机与高低轨卫星直接通信 ；Rel-18新增E-UTRA NTN（4G卫星接入）和星上边缘计算能力，优化QoS和移动性管理 ；Rel-19/20将支持星上处理模式的5G NTN和6G NTN技术研究，包括基站上星、上行链路容量增强、下行覆盖增强、广播服务的服务区域通知能力以及NTN+RedCap等 。这些标准的制定为星地融合网络的商业化提供了技术支撑。

中国IMT-2030(6G)推进组积极推动星地融合标准化。该推进组于2021年至2023年输出了系列有关6G的技术文献，包括《6G愿景与技术展望》《6G网络架构与关键技术白皮书》等，为面向6G的星地融合标准化进程贡献了中国智慧 。此外，推进组还组织了多场全球6G大会，促进国际交流与合作，推动形成全球统一的6G标准 。

星地融合的6G技术路线主要包括四大方向：星地融合的网络架构、星地融合的无线传输、星地融合的组网技术和星地融合的频率管理 。在网络架构方面，研究卫星与地面蜂窝通信架构的统一设计，从不同网络技术层次上进行网络融合，如支撑网络融合、内核网融合和地面接入互联网整体融合 ；在无线传输方面，研究卫星与地面蜂窝通信的统一空口设计方案，实现无感连接 ；在组网技术方面，研究小区间频率规划、多层网络间自适应路由等 ；在频率管理方面，研究基于统一管理的网络频谱资源，星地间频谱的协调管理机制等 。

6G星地融合网络将实现四大突破：全域覆盖、场景智联、智能协同和安全可靠。全域覆盖通过整合高、中、低轨卫星资源，实现全球无缝覆盖；场景智联通过AI技术实现网络资源的智能调度和优化，满足不同场景的需求；智能协同通过星上处理和边缘计算，实现网络功能的柔性分割和敏捷部署；安全可靠通过量子通信等技术，实现网络的安全防护和可靠传输。

星地融合在全域覆盖、场景智联和军事应用中的市场前景

星地融合网络在全域覆盖、场景智联和军事应用领域具有广阔的市场前景和应用价值。

在全域覆盖方面，全球卫星通信市场持续增长，2024年市场规模达2000亿美元，中国2024年市场规模896亿元，预计2025-2030年低轨星座贡献超80%容量增量 。传统地面移动通信仅覆盖地球陆地面积的约20%，对应全球表面积覆盖率不足6%，覆盖人口也仅占全球总人口的约70% 。星地融合网络通过整合卫星和地面网络资源，可将覆盖率提升至90%以上，填补全球通信盲区。例如，中国星网GW星座计划通过星上处理实现多轨协同，目标在2030年底前建成"千帆星座"，部署超1.5万颗低轨卫星，构建覆盖全球的通信网络 ；SpaceX的星链计划已发射超9100颗卫星，在轨正常业务状态模式的卫星超过7000颗，为全球用户提供高速互联网服务 。

在场景智联方面，星地融合网络为垂直行业提供了新的连接方式和应用场景。在农业领域，卫星通信与物联网结合实现了精准种植和智能管理，如山东苹果园通过卫星监测提升优质果率40%，巴西蔗糖企业利用物联网优化收割效率 ；在应急通信领域，星地融合网络为灾害救援提供了可靠的通信保障，如中国电信推出"直连卫星全场景应用"，支持不换卡号拨打卫星电话，覆盖国道318等偏远路线 ；在车联网领域，星地融合网络为自动驾驶提供了冗余通信保障，如曹操出行与时空道宇合作，将全球卫星通信与高精定位技术应用于自动驾驶车队的管理与运营，实现"永远在线，永不失联" ；在远程医疗领域，星地融合网络为偏远地区提供了优质的医疗服务，如通过卫星通信实现医疗数据的实时传输和远程诊断。

在军事应用方面，星地融合网络为国防安全提供了新的通信手段和保障能力。美军计划在2023-2027年花费近130亿美元开发和采购军事通信卫星，其中包括为有史以来第一个低地球轨道宽带星座，以及少量定制通信卫星，以增强或更换现有系统 ；中国在南海岛礁部署C/Ku波段卫星天线阵列，实践-20号卫星测试Q/V波段通信（传输速率超1TB/s），具备军民两用潜力 ；航天科工的"行云"计划和"鸿雁"星座可为军事单位提供物联网及宽带支持，提升战场通信能力和态势感知水平 。

星地融合网络的市场前景主要体现在三个方面：容量增长、成本下降和应用场景扩展。容量增长方面，低轨星座领域取得了跨越式的发展，相比世纪初（2001-2005年）的5年，2016-2020年的低地球轨道（LEO）通信卫星数量实现近40倍激增 ；成本下降方面，单星质量呈"K型"分化趋势明显，相比世纪初（2001-2005年）的5年，2016-2020年的GEO单星质量增长27.5%，LEO单星质量则下降59.12% ；应用场景扩展方面，星地融合网络将从传统的通信、导航、遥感等核心领域，逐步向智慧城市、精细农业、环境保护、灾害应急等新兴应用渗透 。

星地融合网络的未来发展展望

星地融合网络作为未来通信的重要发展方向，将从技术融合走向产业融合，最终实现全球无缝通信。

技术融合将从5G体制兼容走向6G系统融合。5G阶段，星地融合技术是体制融合阶段，3GPP标准的发展路径决定了星地融合在5G阶段是体制兼容，即在已有5G标准的技术框架下实现星地融合优化 ；6G阶段，星地融合有望实现卫星通信系统与6G在系统级融合，通过卫星与地面网络的深度融合，实现任何人、任何物在任何地点、任何空间及任何时间无缝全球接入和漫游切换 。例如，中国星网计划通过星上处理实现多轨协同，为6G网络提供核心支撑 ；欧洲航天局推动软件定义卫星技术，实现星上功能的灵活配置和动态调整 。

星地融合网络的商业化将从特定场景向大众市场扩展。初期主要面向应急通信、偏远地区覆盖和特定行业应用，如中国电信天通系统（200万用户）和Starlink DTC（500万用户） ；中期将扩展至普通消费者，如华为Mate60 Pro和T-Mobile的卫星通信服务 ；长期将实现全球无缝覆盖，成为移动通信的标配功能，彻底打破数字鸿沟。

星地融合网络的未来发展将深刻改变人类的通信方式和生活方式，实现"天地一体、万物互联"的愿景，为全球用户提供更优质、更可靠、更便捷的通信服务。

审核编辑 黄宇