北京建设卫星互联网创新基地的必要性分析

2023-01-08张宁赵楠张岱岚王坤

中国工程咨询 2022年1期

文/张宁赵楠张岱岚王坤

卫星互联网作为传统航天和通信领域的技术拓展融合点[1]，世界各主要国家纷纷将其列为重要发展战略，旨在挖掘其巨大的市场经济价值及重要的频谱资源。美国率先提出构建促进新一代空天地一体化通信网络建设和军民共用通信系统，推动地面与卫星通信系统无缝融合；英国发布了卫星和空间科学领域的空间频谱战略，计划监督卫星宽带使用及其服务业务；澳大利亚发布“超高速宽带基础设施”立法草案，提及将长期资金支持国家卫星宽带网络。另外，俄罗斯、新西兰、巴西等国家也相继启动卫星互联网计划。卫星互联网的快速发展大幅度降低了单位带宽成本，可以实现经济实惠的全球交互性服务，因此，卫星互联网的快速发展，对国家发展和人类发展具有重要的战略意义和普惠意义[2]。

一、我国卫星互联网发展现状

（一）高度重视卫星互联网建设发展，出台政策将其列入重大发展新战略

为推动卫星互联网工程的建设，我国相继出台了一系列政策。《中国制造2025》提出加快发展新型卫星等空间有效载荷、空天地宽带互联网系统，形成长期持续稳定的卫星遥感、通信、导航等空间信息服务能力；《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》《2016中国的航天》白皮书提出“卫星通信以商业化模式为主，保障公益性发展需求”“逐步建成覆盖全球主要地区、与地面通信网络融合的卫星通信广播系统”；《国家信息化发展战略纲要》和《“十三五”国家科技创新规划》等文件提出设立“天地一体化信息网络工程”重大工程，建设卫星互联网系统，实现空间与地面设施互联互通，服务宽带中国和全球化战略。

（二）行业龙头央企成立，整合推动众多工程与计划

近年来，我国卫星互联网发展迅猛，各主体竞相推出星座发射计划。中央企业方面，中国航天科技集团有限公司发布了“鸿雁”星座，中国航天科工集团有限公司发布的“五云一车”工程中“虹云”和“行云”工程，均为用于卫星互联网建设的移动通信星座，上述三个星座均在2018年年底前发射了试验星。新研股份、华讯方舟集团、星空年代等民营公司均提出了自己的高通量卫星计划，九天微星、国电高科、银河航天等多家民营商业航天企业纷纷推出自己的移动通信卫星星座计划。此外，亚太卫星宽带通信（深圳）有限公司成立，该公司将建设我国首个全球高通量卫星通信系统。中国卫通集团有限公司成功发射的中星16号通信卫星，该卫星通信总容量超过20Gbps，开启了卫星“宽带中国”新纪元。2021年4月28日，经国务院批准，中国卫星网络集团有限公司组建，标志着我国卫星互联网进入规范化飞速发展阶段。

（三）卫星互联网应用初步进入特殊行业与大众领域，有效带动地方经济快速发展且初见成效

我国卫星互联网应用已初步进入我国国民经济的相关领域，涉及远程教育、船载通信、机载通信、应急通信保障、移动通信中继、互联网直播、能源、物联网等。随着我国卫星互联网逐步建设，将加速完善我国信息高速公路设施，消除信息孤岛，提高信息资源共享率，有利于国家社会、经济均衡发展，并能拉动相关产业发展，增加就业岗位，带动区域经济增长，具有重要的社会效益。2021年，在北京和济南完成了我国首次低轨宽带卫星与5G专网融合试验。这样卫星互联网与地面5G网络融合一体[3]，将极大地推动市场需求，加速产业化发展。

二、当前制约我国卫星互联网发展的主要因素

总体来看，我国卫星互联网产业已逐渐开始布局，但与国外相比还存在一定差距，主要体现在以下几个方面：

（一）产业生态起步阶段问题凸显，缺乏顶层系统规划统筹推进

虽然我国政府十分重视卫星互联网的发展，出台了一系列支持政策，但由于业务开展需要面临经营许可、频轨申请、卫星制造、发射服务等多方面问题，涉及管理部门众多，内部协调难度较大，建设和发展过程中尚缺乏国家顶层的系统规划与统筹推进。卫星互联网系统重设计和建设、轻运营和应用，重空间、轻地面，缺少星地一体化设计。现有的卫星互联网生态刚刚起步，产业链小、散、乱现象存在，相关企业各自独立发展，商业渠道、推广方式和运营模式尚不成熟，融合发展机制有待进一步完善。

（二）卫星通信网络基础相对薄弱，需要加快补齐短板全球覆盖

虽然我国在轨卫星总数已位居世界第二，仅次于美国，但我国卫星通信网络建设以国土及周边区域保障为主，可提供通信或互联网服务的卫星绝对数量和占比仍然相对较少，远低于国际平均水平，无法实现全球覆盖。同时，长期以来我国在频率轨位资源上缺少一定的整体规划，协调方面也遇到了诸多阻力和困难，频轨资源的申请上远落后于美国等发达国家，卫星资源储备严重不足，影响了卫星互联网业务的顺利开展，即使技术、资金和市场条件俱全的情况下建设进展也较为缓慢。

（三）关键技术突破与创新力不足，亟需高端创新研发空间载体

近年来，多波束天线技术、频率复用技术和灵活有效载荷技术等先进技术演进速度不断加快，牵引和带动宽带卫星通信、卫星宽带应用、低轨移动通信等领域高速发展。但是，我国卫星制造、火箭发射、系统集成、元器件生产的技术水平与航天发达国家相比还相对落后，阵列天线、数字星上处理、多端口放大器等一些关键技术很难快速实现突破，卫星互联网的运营经验不足，市场应用领域较窄，缺少有针对性的基础研究、应用研究和创新研发。建设我国卫星互联网高端创新研发空间载体，集中突破关键技术问题，将是我国卫星互联网产业发展的重要抓手。

三、在北京建设卫星互联网创新基地的必要性分析

（一）创新驱动是国家发展核心战略，太空领域是国家科技创新重要方向

创新竞赛成为世界发展趋势，谁主导创新，谁就能主导赛场规则和比赛进程。世界各大国都在争相部署创新战略，比如，美国创新战略、德国工业4.0战略、日本新成长战略等。我国也积极部署以科技创新为核心的创新驱动战略，支撑“中国制造2025”“互联网+”、“一带一路”等国家战略实施。《国家创新驱动发展战略纲要》提出建设世界科技创新强国，成为世界主要科学中心和创新高地的总目标。太空已成为人类的第四疆域，它与陆地、海洋、空域一样关系到国家的全局利益，太空领域的科技创新高度是强国的重要标准。《“十三五”国家科技创新规划》提出：构建具有国际竞争力的现代产业技术体系、优化国家科研基地和平台布局、部署启动新的重大科技项目等。“天地一体化信息网络工程”作为重大科技工程之一，推进天基信息网（卫星互联网）、未来互联网、移动通信网的全面融合，形成覆盖全球的天地一体化信息网络。

（二）卫星互联网创新研发是北京加快建设全国科创中心重要抓手

《北京城市总体规划》提出建设全国政治中心、文化中心、国际交往中心、科技创新中心的战略定位。北京建设全国科技创新中心以“三城一区”为主要平台，目前中关村科学城、怀柔科学城、未来科学城三大科学城建设正加快推进。中关村科学城是“三城一区”的领头羊，是承载创新功能的核心载体，需要进一步集聚全球高端创新要素、强化基础前沿布局、开展重点产业领域关键技术研究、突破并储备一批对未来发展具有重大影响力的新一代技术、加紧布局未来产业，从而引领科技创新方向和抢占国际竞争制高点。卫星互联网作为航天科技和信息技术的最佳结合点，代表了未来科技发展的重要方向，同时也是中关村科学城优势资源聚集方向。

（三）北京聚集了最全的卫星互联网研发、制造、运营资源

北京强大的政治管理与调控全国资源的能力使其成为信息与科技资源聚集的中心，特别是北京拥有中国航天最集中的总部与创新研发资源、卫星研制与应用资源。卫星互联网相关的卫星制造、卫星发射、地面设备、互联网、信息服务等各方面的头部企业均坐落在北京。卫星制造方面，包括中国空间技术研究院、中国航天电子技术研究院、中国卫星通信有限公司等，形成了卫星制造、有效载荷研制、元器件与地面设备研制、卫星应用等产业聚集。新一代信息技术产业方面，软件、互联网及信息服务产业高度聚集，具有包括联想、百度、腾讯、网易、新浪、华为、大唐电信、纳通科技等软件和信息服务行业领军企业，形成了软件和信息服务领域产业培育孵化、技术创新、国际技术合作与转移平台、新媒体平台。北京还具有全国最密集的高等院校及相关领域研究机构，包括清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学，是当之无愧的人才高地。同时，北京在加快集聚大数据、云计算、空间位置服务、智慧城市、人工智能等领域领军企业、研发总部和公共服务平台建设，这些要素都将有效促进卫星互联网创新研发基地的建设。

四、创新基地建设需要注意的问题

（一）创新基地定位

创新基地的建设目标和功能定位是否精准、发展方向是否明确，是创新基地是否能切实发挥作用的关键因素。在北京建设卫星互联网创新基地，应在国家“新基建”的战略引导下，紧紧围绕北京建设全国科技创新中心的战略定位，利用现有资源统筹优势，将卫星互联网前沿技术以及应用技术作为核心发展方向，同时注重相关安全风险防控、监管策略、频率资源规划等政策性研究，将卫星互联网创新研发基地建设成为国家卫星互联网相关技术的创新研发中心，发展为国际领先的卫星互联网创新技术策源地。

（二）建设主体选择

2021年4月28日，经国务院批准，新组建的中国卫星网络集团有限公司是我国卫星互联网核心建设和运营单位。航天科技集团作为我国航天科技工业的主导力量，是卫星制造、发射、运营的主要力量，拥有强大的研发设计能力、专业化的营运能力、丰富的宇航建设经验。中国电子科技集团是我国电子产品及同心技术的重要力量，率先提出了国家重大科技工程“天地一体化信息网络工程”。中国卫星网络集团有限公司作为以卫星互联网发展为主业的中央企业，应进行顶层设计，统筹各方面优势资源，推进卫星互联网创新基地的建设。

（三）创新基地地址选择

根据北京市总体规划，海淀区定位之一就是建设成为具有全球影响力的全国科技创新中心核心区。卫星互联网创新基地与其功能定位相辅相成。考虑到卫星互联网的高新技术属性，应选择在高校及相关研究所、公司聚集区进行基地建设，这样有利于创新资源的流动，创新人员的聚集，创新思想的碰撞。中关村高校林立、科研院所遍布、互联网及信息产业云集，且历史积淀深、内生动力强、基础条件好，是创新基地的理想选址。

（四）创新基地的发展模式

卫星互联网涉及到卫星制造、发射、互联网、信息化等各个方面的尖端技术，是多领域高度融合的新型地带。因此，创新基地不应由唯一实体单位建设和运营创新基地，这样不利于尖端人才的吸引和优势资源的聚集，也难以实现前沿技术的创新突破。创新基地应围绕原始创新、技术创新和产业创新，从前沿技术、关键核心技术以及产业发展模式等多维度入手，建设构建科研与产业、产业与创新、创新与人才培养的产学研协同的创新生态。建立开放、协同、高效的共性技术研发平台，打造多个创新要素、多个创新主体良性互动的协同创新机制，从而吸引现有航天与新一代信息技术等高端人才。通过构建技术创新、成果转化、产业孵化的协同创新体系，深化创新要素融合，激发创新主体活力，提升新兴技术原创能力，培育新兴产业模式，形成创新基地。