空天信息产业发展规划及建议

空天信息产业发展规划及建议

卢博阳

上海邮电设计咨询研究院有限公司 200082

摘要：

本文主要以空天信息产业及卫星互联网为主要、赋能数实融合、推动数字经济发展的重要领域。空天信息产业和卫星互联网发展，对未来产业、创新驱动以及经济发展的重要意义，聚焦空天地融合的网络信息基础设施、培育一批产业链上下游企业、突破一批科技成果产业化的关键核心技术、打造一批应用场景和系统解决方案，将加快空天信息产业发展，全力保障空天信息产业和卫星互联网加快发展。

关键词：天地一体，空天信息产业，天地一体融合。

一、空天信息产业发展现状

各国相继出台政策，空天信息产业产业化发展。美国从立法、国防、国家产业发展等方面出台系列政策，涵盖《太空竞争力法案》、《国防太空战略》、《先进制造业国家战略》等，支持空天信息产业发展的商业化、先进性；欧洲则面向空天信息数据共享、鼓励私人企业参与研发先后出台了“哥白尼计划”、“欧盟太空计划”等，推动空天信息产业发展；我国各部委也密集发布相关规划及行动计划，如《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》、《“十四五”信息通信行业发展规划》、《“十四五”国家信息化规划》等，旨在打通空天信息基础设施大动脉，畅通数据资源循环，赋能经济社会发展。

全球空天信息产业迎来发展机遇。纵观全球，需求侧地面通信呈现覆盖不足的特点，截至2021年底，地球上80%的陆地和95%的海洋区域没有地面网络覆盖，全球仍有37%的人口无法使用网络。即使在发达国家，也未能实现全面覆盖，如美国有约4640万人未覆盖，占比约14%。；在供给侧，当前低轨在轨卫星数量少，仍有较大提升空间。截止2022年5月，全球低轨在轨卫星数量达4700颗，仅占全轨道的8%，且目前在一箭多星以及火箭回收等技术发展的带动下，组网成本逐渐下降，势必加速带动产业链发展。

当前，全球卫星产业规模逐年平稳提升，2021年卫星产业规模达到2790亿美元，同比增长近3%，地面设备制造业、卫星服务业仍为全球卫星产业主体，占比超90%。

国外空天信息产业商业化相对成熟，中国目前处于追赶阶段。以美国SpaceX公司的星链计划为例，其共向ITU申请4.2万颗资源进行组网，构建巨型低轨卫星星座，为公众及行业提供卫星互联网服务。当前在轨卫星3993颗，前期业务以为政府提供火箭运载服务为主，当前已在公众业务领域实现盈利。我国也于2018年申请了“GW”计划，总规模1.47亿颗，目前尚处空间设施建设阶段，商业模式不够开放，主要服务对象为政府及国防相关需求使用。

我国政策加持，将空天信息产业升级为国家战略性新兴产业，成为经济发展的新动能。“加快建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施，打通经济社会发展的信息‘大动脉’。”坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。根据SIA的数据预计2025我国卫星互联网市场空间将达到447亿元，2021年至2025年行业的复合年均增长率将达到11%。

二、空天信息产业发展的挑战

空天信息网络存在技术标准相对独立，或与地面存在频率协同等问题。一是技术标准方面，卫星系统的通信协议主要由系统开发设计和运营商决定，多以星座为单位，不同的星座采用的技术标准相互独立，不利于产业规模化发展。而地面网络采用的标准则更为普适，如移动网基本采用了统一的3GPP协议，固网主要采用IETF协议，规模效应将带动成本下降。二是频率协同方面，由于7GHz以下频段传播特性好，地面网络已规划和占用了大量频谱资源，未来随着手机直连业务的发展，卫星网络或对低频资源产生强烈需求，需要协同规划。

空天信息基础设施建设规模大、成本高。一是基础设施规模层面，以500km的轨道为例，理论上至少需要900颗卫星、50座地面信关站。二是基础设施成本方面，参考当前公开资源，如实现低轨全覆盖（900颗），仅空间段总成本将超600亿元，同时考虑到低轨卫星寿命普遍设计为5-7年，则进入运营期后卫星运营成本将至少为120亿元/年。

空天信息产业数据分散、生态单薄。一是空天信息数据方面，出于国家安全等方面考虑，国内现有的高精遥感数据、定位数据受到管制限制，对于数据使用造成较大壁垒，且当前暂未对空天数据的标准化、规范化进行相应要求，导致可分析数据规模受限，数据挖掘价值低。二是空天信息产业方面，当前我国PPP模式暂未形成规模落地，相关领域企业间合作较少，协同深度不足。

空天信息产业商业化程度低。一是我国空天信息应用相对传统，行业渗透不足，如2022年我国北斗农机自动驾驶系统的渗透率约为2%，2013年-2022年农机自动驾驶系统累计销量不到20万套。而美国在2019年就已突破90%。二是商业模式较为传统，当前我国空天信息服务多以政府、行业客户的服务为主，而美国SpaceX商业模式更加灵活，包括商业载人航天、商业火箭发射等，2022年底其更是实现了公众业务盈利。

表：国内国际卫星产业商务情况对比

三、空天信息产业发展的建议

空天信息产业发展要以加速数字经济发展为目标，优化空天信息产业基础设施、构建数据流通体系，进而打造应用服务新高地，形成具有国际竞争力空天信息产业集群。

（一）积极推动天地协同的技术体制建设

推进天地一体技术体制建设，协同频谱规划，以统一化、一体化、协同化方式发展，推动产业融合，基础设施共享。打造核心网统一、无线网协同、承载网异构的网络架构，推动5G NTN标准产业化应用，促进地面信息产业与空天信息产业融合，引导天地基础设施共享。

（二）建设天地一体融合的新型数字基础设施

加快推进天地一体网络建设，统筹数据中心布局，积极推动天地一体终端融合，构建端到端的安全体系，以天地一体为目标，打造融合、创新、产业协同的新型基础设施。

图1：天地一体融合平台

1、建设天地协同、云网融合的网络基础设施

协同高中低轨组网，快速增强天基网络能力。深化卫星运营商与地面运营商合作，推动业务创新。

加强天基网络能力建设。推动高轨卫星向大容量、多功能、软件定义、资源按需分配方向进行增强；推动低轨卫星向功能简单化、小型化发展；推动高、低轨协同组网，采用星间链路层次化组网方式。

深化卫星运营商与地面运营商合作。采用统一云化部署方式，支撑天地业务快速升级，资源弹性扩容；关键网元融合部署，实现网络资源一体化调度；推动频率兼容实时协同，满足场景的差异性覆盖协同；建设高速光宽，满足地球枢纽港之间的通信需求，加速业务调度、互通。

2、建设多级异构、安全可靠的算力基础设施

完善算力布局。推进信关站与数据中心结合，推动卫星信关站与全国大数据中心统一规划，复用地面算力资源，打造产业集群。

完善算力布局。推动算力上天，通过卫星搭载算力，构建星算节点；推动算力入信关站，并与全国大数据中心统一规划，完善国内布局，同时关注海外落地。

构建多级异构算力。构建核心层、省级、边缘、端侧四级算力体系；推动普通算力、超算、智算统筹部署，满足天地一体多场景下对算力的应用需求。

建设算力调度平台。建设面向天地一体的统一算力管理平台和算力调度平台，实现算力资源的统一、灵活调配，充分发挥天上、地面算力各自的优势。

3、打造天地一体融合终端

加快发展天地一体融合终端，实现终端的模块化、绿色化、大众化，推动空天信息产业商业化发展。

推动终端消费级发展。通过芯片一体化发展，推动终端芯片产业标准化、低成本、大众化，通过在L/S低频段协同，实现蜂窝网频率兼容，简化终端模组部件。

推动终端小型化、高性能。推动相控阵技术在卫星上的应用，减低终端射频压力，实现终端小型化、集成化。

推动卡号融合。推动“天地一体”融合卡系列产品，支持公众网用户不换卡、不换号使用卫星移动通信网络服务，减少终端卡槽，提升用户体验。

4、构建天地一体安全体系

构建天地一体的物理安全、数据安全体系，为空天信息发展提供全方位、多维度的安全保障。

打造自主可控的安全基础设施。推动卫星等网络内部软、硬件的国产化替代，在关键基础设施和核心系统方面，采用高级等保护要求。

搭建安全的网络环境。加强身份管理，严控安全接入，强化入侵监测，部署抗D设备清洗网络流量，净化网络环境。

搭建安全的数据流通环境。推动风险识别与防护技术、数据脱敏技术、数据安全合规性评估认证、数据加密保护机制等技术的应用，保障数据要素安全。加强端到端加密技术，应用量子密钥分发、AES、RSA等技术，保证数据传输过程的机密性和完整性，保障数据传输安全。加强区块链的技术应用，构建数据授权存证、数据溯源和数据完整性检测系统，打造安全可控、有活力的数据流通生态

图2：天地一体安全体系架构

（三）建设天地一体融合的运营服务系统

建设天地一体的运营系统及服务平台，实现云网基础设施互通、业务高效协同，推动数据汇聚，价值变现。

图3：天地一体数据交易及应用服务平台架构

1、打造天地一体运营系统

天地一体网络、服务、营销、运营的平台式管理，有利于推动天地一体资源的端到端管控、强化服务的设计与管理。

强化编排调度，实现天地一体化网络资源的合理配置和调配，优化网络性能，实现资源的高效利用。

强化意愿自治，通过自动化工具链完成相应的能力编排与运行，支撑自适应资源调度、服务与网络的自治。

强化服务运营，对天地一体服务进行设计、优化、管理，及质量控制等功能，确保服务满足需求、有序运作。

强化营销运营，对天地一体市场的分析与洞察，掌握市场需求，制定精准策略，增强竞争优势。

强化运营管理，对天地一体运营的可视化支撑，构建天地一体“数字孪生”，精确刻画天地一体端到端网络，实现天地一体资源的全生命周期管理，以及资源与运行数据的统一融合管理。

2、打造天地一体服务平台

打造天地一体服务平台，推动天地数据汇聚，推动服务智能，实现价值变现。

打造综合服务平台。充分发挥天地一体海量数据规模的优势，利用云计算、大数据、AI等技术，打造基于云网边端及天地等数据要素的天地一体服务平台。

强化数据挖掘。通过大数据湖的采集能力和分析挖掘能力，利用多样化的业务场景模型，提供更加精准和个性化的数据融合服务。

引入智能技术。引入AI技术，实现服务智能化、多元化，满足包括社交服务、支付服务、金融服务、医疗服务等多方面外部应用场景。

打造原子能力。打造数据分析类原子能力，实现业务快速响应和数据高效处理，孵化更为丰富的天地融通SaaS服务，实现对各类外部应用场景的赋能。

（四）助推空天信息产业商业化、服务化方向发展

扩大政策引导与资金支持，推动技术创新与数据开放，赋能经济社会五位一体发展

加强政企合作。出台产业扶持政策，强化专业引导，强化顶层设计，协调资源，鼓励企业投资开发空天信息产品和服务，加强对空天信息产业的监管，保障市场竞争力，促进产业市场化。

加强技术创新。推动通信技术、数据处理、AI、航天器制造等技术的创新，提高市场竞争力。探索国际先进水平空间信息产业应用技术，通过深度融合提高卫星使用率。

推动数据开放。深化空天信息产业和互联网、大数据、人工智能等产业融合，推动数据开放、互通，创新应用场景和商业模式。加强空天信息数据与数据处理技术结合，推动数据应用场景落地。

赋能应用场景。推动空天信息产业向“经济、政务、社会、生态、文化、国防、军事、外交”等领域渗透，赋能五位一体经济社会发展。

四、天地一体融合要点总结

（一）打造天地一体融合枢纽港

为推动空天信息产业发展，天地一体化基础设施是前提条件，建设天地一体融合枢纽港，承接卫星应用数据落地，推动相关应用发展。具体包括：构建云化、灵活、多样的卫星网络接入系统；打造聚合化、一体化网络融合汇聚中心；推动算力进枢纽港，提供低时延、高效率的数据服务与行业应用。

（二）打造天地一体融合先进算力

承接空天信息业务需求，算力体系要兼具协同化、异构性及高可靠。在协同方面，综合考虑国家一体化大数据中心布局，构建梯次化算力体系，实现算法协同、算力协同，云边协同；在算力结构方面，打造异构算力体系，适当引入GPU、DPU、超算等能力；在可靠性方面，为保障天地业务高可靠，构建双活节点，必要时采用两地三中心的方式进行建设。
（三）打造天地一体数据融通的服务化大平台

在基础设施完善的基础上，为推动相关领域数据及信息融合，打造天地一体服务大平台，面向客户提供数据交易与应用服务。一是构建综合服务平台要引入大数据湖以及新兴技术，实现数据融合及能力服务化供给；二是推动数据及服务开放交易，使天地数据向资源化方向发展，拆分成基础设施能力、数据集能力、应用能力、场景解决方案能力等对外供给。进而实现业务快速响应和数据高效处理，发挥数据要素乘数效应，带动空天信息发展。

参考文献

中央政治局第三十四次集体学习- 2021年10月18日

中共中央二十大报告- 2022年10月16日

Satellite Industry Association-《卫星产业状况报告》-2022年7月

中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要- 2021年3月13日

美国半导体行业协会（SIA）-2022年

Starlink公开数据-2022年

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