2024年5月9日，我國首顆中軌寬帶通信衛(wèi)星智慧天網一號01星發(fā)射，未來將通過星間雙向激光鏈路實現星座靈活組網，提供全球覆蓋寬帶網絡服務。美國Starlink則在其V1.5和V2.0低軌衛(wèi)星部署超9000個空間激光器，星間數據傳輸吞吐量達到5.6Tbps，每日傳輸總量超過42PB。

在以低延遲、低成本為特色的中低軌星座組網需求推動下，星間鏈路實現星間直接通信，降低衛(wèi)星通信系統(tǒng)對地面站依賴，增強衛(wèi)星網絡覆蓋和通信容量，成為衛(wèi)星互聯網關鍵技術之一，受到學術界與產業(yè)界廣泛關注。星間鏈路相關概念

衛(wèi)星通信主要存在兩種方式，衛(wèi)星-地球鏈路傳輸模式（圖1）所有信息交換均在地面信關站完成，衛(wèi)星不作信息中繼介質。衛(wèi)星-衛(wèi)星鏈路傳輸模式（圖2）即星間鏈路模式，能夠實現衛(wèi)星間的直接信息交互，這一模式能夠減少傳輸“跳數”，降低衛(wèi)星傳輸端到端時延以及對地面網絡依賴，實現廣域網絡覆蓋，成為發(fā)展衛(wèi)星互聯網的關鍵技術之一。

　　圖1 傳統(tǒng)透明轉發(fā)模式

　　圖2 星間鏈路傳輸模式

星間鏈路相關技術不斷突破，加快全球衛(wèi)星互聯網組網進程

趨勢1：星間鏈路數據傳輸效率提升，滿足大型星座建設需求

星間激光通信是一種使用激光信號在衛(wèi)星之間傳輸數據的技術，較傳統(tǒng)微波通信具有高頻率、高速率、高安全等特點，可利用的頻帶寬度達GHz級，無需向國際電聯申請?zhí)囟l段，能夠在真空環(huán)境下實現衛(wèi)星與衛(wèi)星、飛船、空間站間的相互通信，目前開始專注于容量提升，正在由兆比特級提升至吉比特級。2016年，歐洲EDRS-A激光通信中繼載荷達到600 Mbit/s信息速率，為40余顆衛(wèi)星提供中繼服務。2021年以來，SpaceX Starlink V1.5和V2.0版低軌衛(wèi)星均加裝光學空間激光器，通過星間數據交換達到網絡優(yōu)化管理以及服務連續(xù)性目標。2023年，亞馬遜Project Kuiper利用星載激光通信實現1000公里雙向100Gbps星間鏈路測試。

趨勢2：星間鏈路多軌道協同提高傳輸靈活性，保障衛(wèi)星互聯網穩(wěn)健運行

不同軌道的衛(wèi)星單獨組網均無法滿足天基網絡建設需要，星間鏈路支持多軌道協同，實現同一軌道面衛(wèi)星和相鄰軌道面衛(wèi)星之間的相互通信，保障衛(wèi)星互聯網彈性靈活與容量冗余。我國北斗三號在全球首創(chuàng)相控陣星間鏈路方案，48顆衛(wèi)星在Ka頻段實現高中軌道協同，自主定軌、時間同步等技術實現自主可控，星座抗干擾能力較高。2022年底，SpaceX推出的星盾業(yè)務支持跨軌道通信，通過同軌道、異軌道衛(wèi)星之間的永久鏈，以及跨軌道交叉鏈，保障軍事衛(wèi)星星座健壯性。

趨勢3：星間鏈路疊加人工智能技術滿足未來衛(wèi)星互聯網太空交通管理需求

全球衛(wèi)星發(fā)射量爆發(fā)增長導致太空軌道成為各國稀缺資源，日益增多的在軌碎片和太空垃圾也不斷威脅空間基礎設施安全，包括我國在內，美、歐、俄等陸續(xù)出臺太空交通管理法案與國際標準。星間鏈路通過在星上實現在軌數據處理、感知及路由調度，能夠減少數據回傳并提升響應速度，未來與星上人工智能技術融合，能夠提前感知與其他衛(wèi)星或太空碎片碰撞風險并實現軌道變軌控制，技術應用價值不斷提升。

星間鏈路發(fā)展面臨的問題、挑戰(zhàn)

1. 星間鏈路面臨路由復雜、受外界環(huán)境影響大等技術挑戰(zhàn)

一是對于大規(guī)模星座（一般由1萬顆以上衛(wèi)星組成），衛(wèi)星相對位置時刻變化，在異軌道面需要解決鏈路設置數目、鏈路切換頻度等問題，導致星間路由算法設計及調度難度大。

二是星間鏈路衛(wèi)星之間方位角、仰角和星間距離實時變化，導致星載天線的指向范圍變化較大，一般需要具備自動跟蹤能力，同時也會受到背景噪聲及溫度動態(tài)變化影響，降低星間鏈路通信質量。

2. 星間鏈路發(fā)展受到頻率資源、產品成熟度以及應用范圍限制

一是星間鏈路可用微波頻率（22.55-23.55 GHz）資源有限，頻譜資源緊張，難以同時滿足多個大規(guī)模星座的寬帶星間鏈路并行使用，規(guī)?；瘧秒y度較大，而激光鏈路（10.6μm）則因為波束窄使得衛(wèi)星系統(tǒng)瞄準、跟蹤相對困難。

二是星間鏈路的天線或激光終端設計復雜，涉及捕捉、跟蹤、瞄準和控制等操作，因低軌小衛(wèi)星平臺同時安裝多副星間鏈路天線或終端相對困難，一定程度上限制了星間鏈路應用場景。

3. 星間鏈路對全球星上數據安全、數據監(jiān)管提出了更高要求

一是星間鏈路拓撲結構動態(tài)變化，增加了衛(wèi)星節(jié)點間身份假冒、信息竊聽、信息篡改、路由攻擊等威脅，可能導致衛(wèi)星受到非法訪問與數據竊取。例如2022年2月，Viasat公司KA-SAT商業(yè)衛(wèi)星網絡受到攻擊，數萬SATCOM調制解調器被毀壞，影響歐洲衛(wèi)星寬帶服務近一個月。

二是低軌星間鏈路覆蓋全球，對于星上傳輸數據流通、跟蹤及實時監(jiān)控，包括我國在內受到美、歐、日等各國政府重視，但在協議規(guī)范層面尚未達成廣泛共識并實現全球動態(tài)監(jiān)管。

我國星間鏈路發(fā)展展望

1. 技術融合方面：加強激光通信、高低軌協同、人工智能等技術研發(fā)應用

美歐在星間鏈路等技術方面占據主導權，建議充分吸納商業(yè)航天力量，針對高、低軌混合星座星間鏈路開展激光通信、路由管理、人工智能等新興技術融合應用。

2. 產業(yè)合作方面：發(fā)揮政策引導作用，開展全球星間鏈路資源共享及商業(yè)應用

把握與周邊及友好國家合作機遇，依托金磚聯盟、一帶一路計劃等，將共同發(fā)展衛(wèi)星互聯網納入雙邊協議，充分開放共享星間鏈路軌道資源，促進新業(yè)態(tài)、新產品、新場景落地。

3. 安全保障方面：建立安全可控的星間鏈路動態(tài)監(jiān)管機制

一是成立衛(wèi)星互聯網安全聯盟，針對復雜環(huán)境下的星間鏈路加強衛(wèi)星設備間互聯認證及抗干擾、抗截獲、防入侵等安全加密技術應用。

二是在一帶一路框架內聯合有關國家制定星上數據跨國監(jiān)管標準，針對NTN手機直連、北斗短報文等出海業(yè)務探索跨國星間數據共享。