低轨道卫星和卫星互联网
依据卫星所处轨道的高度差异，通信卫星可以被划分为低轨（LEO）通信卫星、中轨（MEO）通信卫星以及地球同步轨道（GEO）通信卫星三大类。其中，低轨（LEO）通信卫星的轨道高度范围在500km至2000km之间。
通信卫星扮演着地面发射站与接收站之间信号中继的关键角色。它首先通过上链（Up-link）信号接收器捕获来自地面信关站的数据，随后对这些信号进行放大和频率转换，再经由下链（Down-link）发射器传送至地面的另一个站点，从而实现了远距离通信。
当前，发展低轨通信卫星的主要驱动力在于构建卫星互联网这一新型通信模式。该模式通过多次发射，将数百乃至上千颗小型卫星送入低轨，形成卫星星座，这些卫星充当起“空中基站”的角色。SpaceX和OneWeb等公司发起的太空互联网计划便是这一领域的典型例证。
低轨通信卫星的四大优势：
‖ 空间段
低轨卫星星座由数百颗乃至更多的小型卫星共同组成，而在商业领域，SpaceX的星链计划当前拥有最多的在轨卫星数量。星链计划的宏伟目标是，利用这一规模庞大的卫星网络，为地球上的偏远地区提供互联网接入服务。
鉴于巨型星座网络包含的卫星数量极为庞大，因此它们往往采用由不同轨道高度和不同倾角的多个子星座组合而成的多层混合星座设计。在这些星座网络中，卫星扮演着空间网络接入节点的角色，相当于天基移动基站。此外，星座网络中的卫星之间还可以建立微波或激光星间链路，以实现数据包的中继和转发功能。
‖ 地面段
地面段主要负责卫星星座的管理与运营工作，确保卫星网络与地面网络之间的顺畅连接。它涵盖了信关站、综合运控管理系统以及用于连接地面核心网络的基础设施。信关站作为卫星网络与地面网络之间的桥梁，承担着数据接入与转换的重任，使数据能够通过信关站顺利进入地面网络，并完成星地空口通信协议与网络协议的转换，从而使用户能够利用地面网络设施访问丰富的网络资源。综合运控管理系统则是一个全面的管理体系，它包括网络管理、星座管理、数据管理、运营管理等多个子系统以及卫星测控站等，负责对整个网络进行综合管理和监控。
‖ 用户段
用户段主要由接入网及接入终端构成，涵盖了车载站、舰载站、机载终端、电脑以及手持移动终端等多种设备。这些用户终端能够作为接入点（AP，即Access Point）来建立局域网络，从而使用户设备能够顺利接入到网络中。
低轨通信星座根据其应用方向和支持的业务类型，可以分为两大类别：移动服务星座和宽带服务星座。
移动服务星座，例如Iridium和Globalstar，它们主要在L、S等较低频段工作，业务以中低速率为主。这类星座主要支持手持移动通信设备和低功耗、小型化的物联网服务。
宽带互联网星座，也被称为低轨高通量卫星（HTS）星座，其代表企业包括OneWeb和SpaceX。这些星座在Ku、Ka等较高频段工作，拥有大量的卫星，业务以中高速率为主。它们主要支持互联网接入、网络节点之间的互联以及基站回程等服务。
‖ 天星地网
当卫星之间缺乏星间链路连接时，卫星会直接将地面接收到的用户数据转发给地面网络以完成信息的传输，此时，卫星可以被视为地面网络的一种自然延伸。在这种“天星地网”的通信模式下，只有当用户与地面站同时被同一颗卫星所覆盖时，双方才能进行实时的通信业务。因此，卫星业务能否在全球范围内得到广泛应用，很大程度上取决于我们是否具备在全球范围内有效部署信关站的技术和能力。
‖ 天基地网
用户能够直接借助卫星及星间链路来达成端到端的连接，无需地面网络设施的介入。这种架构摆脱了对地面设施的依赖，展现出了独立性、安全性以及抗毁性的显著优势。
‖ 天网地网
卫星通过星间链路相互连接，而地面信关站则借助地面网络实现互联。根据具体任务的需求，用户数据既可以通过卫星直接转发给另一端的用户，也可以通过单跳或多跳的星间传输到达信关站，随后再借助地面网络完成数据的传输。这种天网与地网相结合的模式充分发挥了卫星的广域覆盖能力和地面网络的容量优势，实现了两者之间的优势互补。在此组网方式下，卫星业务在全球范围内的推广不再完全依赖于全球范围内的信关站布局（从技术层面来看），仅需设置少量的信关站即可开展相关业务。
低轨卫星互联网的发展，技术核心在于星地间的高效通信，尤其是信号的传输与接收。其建设旨在实现全球网络覆盖与保持中高速连接，对传输实时性、稳定性和星间资源利用提出高要求。过程中，由于卫星数量多、系统冗余大，星座组网技术成为挑战。同时，为实现产业化，卫星制造成本必须受控。因此，低轨卫星互联网规模化发展的关键技术聚焦于三方面：一是“天地”通信技术，确保信号高效传输与接收；二是星座组网技术，应对庞大星座带来的网络设计难题；三是卫星制造技术，需降低成本以实现产业化，突破市场规模限制。
‖ 低成本、高可靠低轨星间激光通信技术
在构建低轨卫星互联网的过程中，一个不可回避的挑战是如何高效处理与传输海量信息。其中，卫星之间以及卫星与地面之间的高速数据传输能力，成为了限制低轨互联网星座快速发展的一个关键因素。为此，星间激光通信作为一种创新的通信方式应运而生，它利用激光束作为信息传输的载波，在空间环境中高效传递图像、语音及数据信号。这种通信方式不仅具备极高的传输速率，还展现出强大的抗干扰能力，同时系统终端设计紧凑、轻便，且能耗较低，为解决低轨卫星互联网数据传输瓶颈提供了有力支持。
‖ 相控阵天线技术
近年来，卫星技术的快速发展，对天线的重量、体积、便携性、一体化设计等提出了更高的要求，尤其在低轨通信 卫星领域，对于天线的智能化和轻量化都有较高要求。相控阵天线成为克服上述困难的有效途径之一。相控阵天线通过控制各个辐射阵元的相位实现波束的电控扫描，可快速改变波束发射方向而不用改变天线孔面的物理朝向，能够实现对频谱资源的高效利用，并可与其他空间和地面的授权用户灵活使用频谱。
同时，采用功率分布式合成技术，部分模块出现故障，对天线方向图影响有限，可靠性大幅度提高。此外，相控阵天线能够同时跟踪多个目标，可以实现边跟踪边扫描，大幅提高雷达系统在复杂环境下的探测能力。
‖ 基于跳波束的时空资源联合控制技术
低轨卫星互联网在追求Ka波段用户链路波束全球覆盖时，若采用传统的固定多波束覆盖方式，往往难以满足宽带通信的高需求。传统系统中，资源分配受限于单一波束，导致卫星资源调度碎片化，部分波束可能过载而其他波束则闲置，从而造成资源浪费。加之低轨通信卫星的轨道特性——低高度、高速移动、覆盖区域持续变化，使得通信需求也随之动态变化，对资源调度的合理性和高效性提出了更高要求。
针对这一挑战，跳波束（Beam-Hopping, BH）技术应运而生，为卫星资源的灵活配置与高效利用提供了创新方案。该技术通过精准控制星载多波束天线的空间指向、带宽分配、频点选择及发射功率调节，实现了对用户终端通信资源的动态优化配置，显著提升了卫星在带宽和功率方面的使用效率。
在资源分配层面，跳波束技术采用时间分片机制，确保并非所有波束均需同时运作，而是根据实际需求灵活启用部分波束，这一策略极大地增强了资源分配的灵活性。而在资源利用方面，通过调整跳变波束在各覆盖区域的驻留时间，该技术能够在有限的星载资源条件下，最大化卫星宽带通信的吞吐量，从而显著提升星上带宽资源的整体利用率。
此外，跳波束技术还具备聚焦目标位置以提高吞吐量及灵活管理卫星功率的能力，这些优势共同作用下，为低轨卫星互联网实现高效、灵活的全球宽带覆盖奠定了坚实基础。
‖ 低成本规模化小卫星制造技术
低成本批量制造是卫星产业化的关键。需构建基于数字孪生的协同设计与云制造模式，促进资源共享与产业链集成。缩短生产周期，控制时间成本，以最大化星座效益。Starlink整合全链条业务，高效缩减制造时间，满足大规模产能需求。而银河航天利用3D打印技术，创新加工高频波导与天线，大幅压缩载荷空间，提升电性能，有效降低成本。这些举措共同推动了卫星制造的降本增效，加速了卫星产业的规模化生产。
