정지위성궤도가 포화상태에 이름에 따라 대안으로 등장한 근지점 500km와 원지점 5만km 내외 범위의 고위도 타원의 비정지 위성 궤도. 이 궤도의 인공 위성을 고타원 궤도(HEO) 위성이라고 한다. 비정지 궤도이지만, 정지 궤도처럼 위성의 추적기능 없이 지구국 운용이 가능하며, 중위도 및 고위도 지방에서는 고앙각을 유지할 수 있어 고층 건물이 많은 대도시에서도 서비스가 용이하다. 지상망 및 정지/비정지궤도 위성시스템에 간섭 영향을 주지 않는 위성시스템의 구현이 관건이며, GPS(Global Positioning System), 위성 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 서비스 등에 응용된다. 러시아는 1965년부터 HEO 위성을 이용한 통신 시스템을 운용중이며, 미국은 2㎓에서 위성 DAB(Digital Audio Broadcasting)를 운용하고 있다.