從經(jing)濟(ji)角度看(kan)，通(tong)過(guo)空地協(xie)同，構建功能完(wan)備的智能化(hua)體系，為各個領(ling)域(yu)提供(gong)高效(xiao)、安全、可靠的信(xin)息傳輸和協(xie)同工(gong)作能力，可以滿足軍事、民(min)用(yong)、商業等(deng)多領(ling)域(yu)需(xu)求(qiu)，創造巨大的經(jing)濟(ji)價值。從社(she)會(hui)角度看(kan)，通(tong)過(guo)信(xin)息資(zi)源的綜合利用(yong)和共享，尤其在地面通(tong)信(xin)難以有效(xiao)應對的領(ling)域(yu)，為政府決策(ce)、社(she)會(hui)服務(wu)、科學研究(jiu)等(deng)方面提供(gong)全面支持，提高公共服務(wu)水(shui)平和質量(liang)，促進社(she)會(hui)可持續發(fa)展(zhan)。
總之，空天(tian)地一體(ti)化作(zuo)為 6G 網絡的重(zhong)要組(zu)成部(bu)分，是未(wei)來通信技(ji)術的發展(zhan)方(fang)向，具有廣泛的應用前景(jing)和卓越價值。
一、國內外發展現狀
空天地(di)一(yi)(yi)體(ti)化(hua)作為 6G 核心組(zu)成(cheng)已列入多國(guo)創新戰略，成(cheng)為全球搶(qiang)占的(de)(de)(de)戰略制高點，國(guo)內外加速(su)衛(wei)(wei)星(xing)互(hu)聯(lian)網部(bu)署，以推動(dong)空天地(di)一(yi)(yi)體(ti)化(hua)進程(cheng)。截(jie)至(zhi) 2021年(nian)，全球至(zhi)少有 20 家公(gong)司對外公(gong)布(bu)了覆蓋全球低(di)軌(gui)星(xing)座計(ji)劃。最典型的(de)(de)(de)如(ru)SpaceX 公(gong)司的(de)(de)(de) Starlink 計(ji)劃。衛(wei)(wei)星(xing)互(hu)聯(lian)網領域，低(di)軌(gui)衛(wei)(wei)星(xing)及(ji)(ji)其采用(yong)的(de)(de)(de)Ku及(ji)(ji)Ka通信(xin)頻段(duan)，因(yin)其成(cheng)本、增益(yi)效(xiao)果(guo)等因(yin)素(su)，成(cheng)為戰略稀缺性(xing)資(zi)源。歐美憑借強大(da)的(de)(de)(de)衛(wei)(wei)星(xing)制造(zao)和(he)發射能(neng)力，搶(qiang)得先(xian)機。預計(ji)到(dao) 2029 年(nian)，近地(di)軌(gui)道空間以及(ji)(ji)Ku及(ji)(ji)Ka通信(xin)頻段(duan)資(zi)源將所剩無幾。
近年來，我國(guo)已(yi)建(jian)(jian)立(li)了較為(wei)完(wan)整的(de)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)制造和(he)發(fa)射體系，但在衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)互(hu)聯(lian)網建(jian)(jian)設(she)方面，與(yu)歐美(mei)較有(you)差距(ju)，主要(yao)體現在網絡(luo)覆蓋范圍有(you)限(xian)，空間基礎(chu)設(she)施建(jian)(jian)設(she)成(cheng)(cheng)本偏高(gao)，產業(ye)市場化程(cheng)度不(bu)高(gao)幾(ji)個方面。鑒于(yu)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)互(hu)聯(lian)網發(fa)展的(de)緊(jin)迫性(xing)(xing)要(yao)求(qiu)，我國(guo)自 2017 年相繼啟動多個近地軌道衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)座(zuo)計劃。2020 年，衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)互(hu)聯(lian)網首次納入新基建(jian)(jian)范疇(chou)，上(shang)升(sheng)為(wei)國(guo)家戰略性(xing)(xing)工程(cheng)。2021年 4 月底，中國(guo)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)網絡(luo)集團有(you)限(xian)公司成(cheng)(cheng)立(li)，以“國(guo)家隊”身份進行統籌(chou)規劃及運(yun)營，加速(su)我國(guo)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)互(hu)聯(lian)網產業(ye)鏈上(shang)下游協(xie)同發(fa)展。目前已(yi)完(wan)成(cheng)(cheng)兩個低軌衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)座(zuo)的(de)申(shen)報，并將于(yu) 2027 年完(wan)成(cheng)(cheng)共計 12992 顆衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)發(fa)射和(he)信號(hao)驗證工作。
二、空天地一體化關鍵技術發展情況
空天(tian)地一(yi)體化(hua)是一(yi)種創新(xin)的計算架構，涉及(ji)航天(tian)、通信(xin)、計算機、電子等多(duo)(duo)領域技(ji)(ji)術(shu)。當前發展重心聚焦在(zai)多(duo)(duo)網融(rong)合、組(zu)網優化(hua)、高(gao)效運控、超(chao)大(da)容量等方面(mian)。典型技(ji)(ji)術(shu)包(bao)括切換接入(ru)技(ji)(ji)術(shu)、星(xing)上轉發器(qi)技(ji)(ji)術(shu)、星(xing)間鏈(lian)路技(ji)(ji)術(shu)、與地面(mian)融(rong)合技(ji)(ji)術(shu)等。
1.切換接入技術。切換接入技術是實現在空網與地網、不同衛星系統、不同頻率之間平滑切換的關鍵技術，用以確保高動態下的服務連續性。當前，歐美國家在衛星與地面基站切換等方面已有一定進展，而國內還處于起步階段。中國衛通集團與電信運營商已合作開展衛星和 5G 之間切換技術的研發工作。
該領域面臨的主要挑戰包括：切換延遲大、切換策略(lve)優化、兼容(rong)性(xing)與標準不統一等(deng)。
2.星上轉發器技術。星上轉發器是設置在衛星上的信息中繼負載，其工作模式主要有以下兩種：a). 透明轉發工作模式，轉發器僅當作信號中繼，不進行業務數據處理。優點是技術簡單，成本低；缺點是不支持星間協作，智能化程度低。b).“再生式”星上轉發工作模式，又稱作基站上星，此模式下轉發器具備數據星上處理能力，實現更智能的路由轉發與業務調度。國內外新興巨型星座大多采用此種工作模式。
當前，該領域(yu)面臨的主要(yao)挑戰包括(kuo)：小型化設計、精確星間指向等。
3. 星間鏈路技術。星間鏈路技術是指星間的信息中繼和組網技術。當前激光通信因其高吞吐、高帶寬、強抗干擾、高安全性等優點，正成為星間鏈路的主要傳輸方式。
該(gai)領域發展(zhan)面臨的(de)(de)主要挑戰包括：高(gao)動態下對(dui)星(xing)捕獲與跟蹤、大容量信息(xi)傳輸以及星(xing)間網絡的(de)(de)智能(neng)化協(xie)同(tong)管理等。
4. 與地面融合技術。地空深度融合包括地空站資源的開放共享、地基云計算與天基平臺的結合、地面大數據與天基監測的協同應用等。SpaceX 已在全球部署了數百個地空站負責衛星網絡與地面網絡的對接。中國航天科技集團聯合多家單位共同研發的“天地一體化衛星應用云平臺”，整合了遙感、通信、導航等多種空間信息資源，面向用戶提供空間數據服務。這些都是融合技術的典型案例。
該領域發展面臨(lin)的(de)主要(yao)挑戰包括：管理體制(zhi)的(de)制(zhi)約、統一標準的(de)缺失，以及天地協同機制(zhi)建立等。
三、國內產業鏈布局及典型企業
1. 上游：包括空間基礎設施與載荷研制、地面設備制造與集成、通訊網絡建設與運營，以及算力與存儲設備制造與集成。
a.空間基礎設施與載荷研制：包括衛星平臺的設計制造，載荷設備的研發生產，以及火箭的設計發射。典型企業有：航天科技、航天科工等。
b.地面設備制造與集成：包括地面站的設計制造，以及終端設備的研制與系統集成。典型企業有：中國衛通、海格通信等。
c.通訊網絡建設與運營：包括地面網絡和衛星通信網絡的建設與運營。典型企業有：三大運營商、中國廣電等。
d.算力與存儲設備制造與服務：包括算力與存儲設備研制、云計算平臺等。典型企業有：浪潮、中科曙光等。
2.中游：包括衛星通信系統建設與運營，以及空間數據傳輸與處理。
a.衛星通信系統建設與運營：包括衛星星座的設計和發射計劃制定，以及通信系統的建設與運營。典型企業有：中國衛通、中電科等。
b.空間數據傳輸與處理：構建時空大數據，提供數據服務和應用落地。典型企業有：中國資源衛星應用中心、中國空間等。
3. 下游：主要包括空間信息服務和產品化應用。
a.衛星導航：用于交通運輸領域的精準導航、無人駕駛等場景。空天地一體化下，可以大幅提升定位精度與覆蓋范圍，同時導航與通信的有機組合，增強了導航體驗。典型企業有：北斗導航、百度地圖等。
b.衛星通信：用于陸海空立體綜合通信保障、應急救援、通信廣播等場景。空天地一體化下，將實現空地資源統一調度，支持移動性和業務多樣性。典型企業有：中國衛通、航天云網等。
c.遙感監測：用于城市規劃、環境監測、精準農業等場景。空天地一體化網絡將顯著提升監測精度、密度、覆蓋范圍，大幅拓展應用場景和經濟效益。典型企業有：北斗云網、綠城智谷等。
面向萬(wan)物互聯的(de)大(da)時(shi)代，天地資源的(de)深度融合(he)與協同應用是(shi)實(shi)現泛在智(zhi)能連接(jie)的(de)關鍵所在。空天地一(yi)體(ti)化(hua)網(wang)絡(luo)充(chong)分利用天基(ji)高清(qing)視野與地面高密接(jie)入的(de)優勢，構建(jian)起(qi)實(shi)時(shi)、動(dong)態(tai)、按(an)需分配的(de)新(xin)型通信體(ti)系，是(shi)實(shi)現海量異(yi)構終端(duan)可靠鏈接(jie)的(de)基(ji)石。空天地一(yi)體(ti)化(hua)市場已經(jing)成為(wei)一(yi)個充(chong)滿創新(xin)與機遇(yu)的(de)領域，未(wei)來必(bi)將釋放(fang)巨大(da)的(de)經(jing)濟和社會效益。
