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證券研究報(bào)告
行業(yè)深度衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)趨勢及投資機(jī)會(huì)分析發(fā)布日期:2023年11月30日核心觀點(diǎn)核心觀點(diǎn)?衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,是星地融合網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,低軌星座是未來的建設(shè)重點(diǎn)。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)軍民領(lǐng)域應(yīng)用前景光明,市場空間廣闊。手機(jī)直連、星上處理、星間鏈路、高低軌衛(wèi)星協(xié)同、星地頻譜共享以及導(dǎo)航增強(qiáng)是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢。NGSO軌道和頻率資源緊張,采取“先登先占”原則,全球星座計(jì)劃數(shù)量龐大,Starlink星座建設(shè)進(jìn)度一騎絕塵,我國“占頻保軌”任務(wù)艱巨,建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩。我國具備較為完整的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈,但在衛(wèi)星制造和火箭發(fā)射成本上與Starlink有巨大差距,政策頻出推動(dòng)產(chǎn)業(yè)降本增效。我國低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)仍處于建設(shè)早期階段,衛(wèi)星制造和火箭發(fā)射環(huán)節(jié)有望率先啟動(dòng),與之配套的地面設(shè)備相關(guān)標(biāo)的也值得關(guān)注。摘要?1.衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,是星地融合網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。相比于地面互聯(lián)網(wǎng),衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)具備覆蓋范圍廣、跨洲際通信時(shí)延低、支持大規(guī)模靈活通信、建設(shè)成本低、可用于應(yīng)急等特殊場景的優(yōu)點(diǎn),經(jīng)過三次發(fā)展浪潮,其“與地面通信系統(tǒng)互補(bǔ)融合”的定位逐漸清晰,低軌星座成為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)重點(diǎn)。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是星地融合網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,3GPP穩(wěn)步推進(jìn)星地融合的NTN標(biāo)準(zhǔn)化工作。2核心觀點(diǎn)????2.衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)軍民領(lǐng)域應(yīng)用前景光明,市場空間廣闊。不同場景下的寬帶服務(wù)是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)主要的應(yīng)用方向之一,其還將被用于物聯(lián)網(wǎng),因能夠避免氣候或者地面基礎(chǔ)設(shè)施被摧毀等因素影響通信的質(zhì)量,且自身抗毀傷能力強(qiáng),衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。預(yù)計(jì)2023年我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)到356.18億元,2025年達(dá)到446.92億元。3.衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢有星上處理、星間鏈路、手機(jī)直連、高低軌協(xié)同、星地頻率共享以及低軌導(dǎo)航增強(qiáng)等。星上處理和星間鏈路可以減少地面信關(guān)站的建設(shè),高低軌協(xié)同以及星地頻率共享可以更有效地利用衛(wèi)星和頻率資源,手機(jī)直連使得全球無縫連接網(wǎng)絡(luò)成為可能,低軌星座還能搭載導(dǎo)航增強(qiáng)載荷對(duì)現(xiàn)有導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行補(bǔ)充和增強(qiáng)。4.衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩。ITU對(duì)NGSO的頻率和軌道采用“先登先占”原則,全球多個(gè)國家已經(jīng)申報(bào)海量的星座計(jì)劃,其中Starlink建設(shè)進(jìn)度一騎絕塵,且商業(yè)化進(jìn)展迅速,今年有望扭虧為盈。我國“占頻保軌”任務(wù)艱巨,政策推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。5.我國已形成較為完整的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈,但在衛(wèi)星制造和火箭發(fā)射成本上與Starlink有較大差距,降本空間大。我國已具備較完整的衛(wèi)星制造、火箭發(fā)射、地面設(shè)備、衛(wèi)星運(yùn)營及服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈,但衛(wèi)星制造成本、衛(wèi)星制造產(chǎn)能、火箭發(fā)射成本以及發(fā)射資源與Starlink仍有較大差距,降本空間巨大。3核心觀點(diǎn)?6.投資建議與相關(guān)標(biāo)的:我國低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)仍處于建設(shè)早期階段,衛(wèi)星制造和火箭發(fā)射環(huán)節(jié)有望率先啟動(dòng)。衛(wèi)星制造方面,衛(wèi)星總裝廠以體制內(nèi)公司為主,建議關(guān)注與之配套的壁壘較高、價(jià)值量較高的衛(wèi)星載荷相關(guān)標(biāo)的;火箭發(fā)射目前以體制內(nèi)為主,商業(yè)航天公司不斷涌現(xiàn),但大多處于發(fā)展階段,暫無可選標(biāo)的,建議關(guān)注配套的火箭零部件企業(yè)以及院所下屬企業(yè);地面設(shè)備、衛(wèi)星運(yùn)營及服務(wù)價(jià)值占比高,市場空間大,與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)配套的地面設(shè)備也在同步建設(shè)中,隨著手機(jī)直連滲透率的持續(xù)提高,手機(jī)終端的射頻、基帶芯片配套廠商有望率先受益;衛(wèi)星運(yùn)營及服務(wù)供應(yīng)商較少,行業(yè)地位穩(wěn)固,相關(guān)標(biāo)的值得關(guān)注。1)衛(wèi)星制造:國博電子、臻鐳科技、航天電子、上海瀚訊、鋮昌科技(通信組覆蓋)、盛路通信(通信組覆蓋);2火箭發(fā)射:斯瑞新材;3)地面設(shè)備:國博電子、臻鐳科技、海格通信、鋮昌科技(通信組覆蓋)、盛路通信(通信組覆蓋);?風(fēng)險(xiǎn)分析:1)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)度不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn);2)市場競爭加劇風(fēng)險(xiǎn)。4目錄?
一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,是星地融合網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分?
二、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)軍民領(lǐng)域應(yīng)用前景光明,市場空間廣闊?
三、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢?
四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
五、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈?
六、投資建議與相關(guān)標(biāo)的?
風(fēng)險(xiǎn)分析5一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,是星地融合網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分?
衛(wèi)星通信技術(shù)是利用人造通信衛(wèi)星作為中繼站進(jìn)行無線電波發(fā)射和接收的技術(shù)。?
衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由空間段、地面段和用戶段三部分組成。?
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng):基于衛(wèi)星星座實(shí)現(xiàn)的全球無縫連接互聯(lián)網(wǎng)。圖表:衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
空間段:衛(wèi)星,作為中繼站透明轉(zhuǎn)發(fā)或者作為基站實(shí)現(xiàn)星上再生。
地面段:測控站、測控中心、控制中心、信關(guān)站等,完成星座管理、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、與其他通信系統(tǒng)(如地面網(wǎng)絡(luò))的互聯(lián)互通等功能。
用戶段:手持移動(dòng)終端、物聯(lián)網(wǎng)終端、便攜站、車/船/機(jī)載終端等。資料6:《低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)研究與應(yīng)用展望》,中信建投一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,是星地融合網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分?
衛(wèi)星通信一般使用L、S、C、X、Ku和Ka頻段電磁波,最常用的是C和Ku頻段,已經(jīng)接近飽和,更高頻段的Ka、Q、V頻段開始進(jìn)入商業(yè)衛(wèi)星通信領(lǐng)域。
低頻率(如L、S、C頻段)電磁波,增益低、雨衰小、需要天線口徑較大,更適合對(duì)通信質(zhì)量有嚴(yán)格要求的業(yè)務(wù)場景,目前該頻段空間資源緊張;高頻率(如Ku和Ka頻段)電磁波,增益高、雨衰大、需要天線口徑較小,帶寬大,適合數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)場景。圖表:衛(wèi)星通信頻率及對(duì)應(yīng)的場景頻段頻率范圍(GHz)使用情況資源幾乎殆盡;主要用于地面移動(dòng)通信、衛(wèi)星定位、衛(wèi)星移動(dòng)通信及衛(wèi)星測控鏈路等圖表:不同頻段的波束大小L1~2資源幾乎殆盡;主要用于氣象、船用、衛(wèi)星定S2~44~8位、衛(wèi)星移動(dòng)通信及衛(wèi)星測控鏈路等隨著地面通信業(yè)務(wù)的發(fā)展,被侵占嚴(yán)重,已近飽和;主要用于
、地面通信、衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)通信等C通常被政府和軍方占用;主要用于星固定業(yè)務(wù)通信等、地面通信、衛(wèi)XKuK8~1212~18已近飽和;主要用于衛(wèi)星通信,支持互聯(lián)網(wǎng)接入處于大氣吸收損耗影響最大的頻率窗口,不適合衛(wèi)星通信18~26.5KaQ/V26.5~4036~46/46~7575~100正在被大量使用;主要用于衛(wèi)星通信,支持互聯(lián)網(wǎng)接入開始進(jìn)入商業(yè)衛(wèi)星通信領(lǐng)域W/資料:Newtec,中信建投太赫茲100~10000正在開發(fā)7資料中信建投:《衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)研究》,《低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域國際競爭:態(tài)勢、動(dòng)因及參與策略》一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,是星地融合網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分?
不同軌道的衛(wèi)星通信各具優(yōu)點(diǎn)。
GEO:技術(shù)成熟,覆蓋面廣,但傳輸時(shí)延和鏈路損耗大,同步軌道資源緊張、衛(wèi)星造價(jià)高、通信容量有限,高緯度地區(qū)不能覆蓋,GEO衛(wèi)星向高通量衛(wèi)星(HTS)發(fā)展,單星容量有了極大的提升,從幾Gbps提高到近1Tbps。
LEO:大規(guī)模組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,傳輸時(shí)延小、鏈路損耗小,單星的質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)射靈活、制造成本較低,可以大規(guī)模靈活部署,是目前衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)。但系統(tǒng)容量利用率較低,且涉及多波束、波束捷變等技術(shù),技術(shù)難度較大。
(VLEO:極低軌道,軌道高度250-450km,傳輸時(shí)延更小,所需元器件功率更小,宇宙輻射更小,可以使用部分工業(yè)級(jí)元器件,因此成本更低,且發(fā)射成本更低,但大氣阻力較大,會(huì)縮短衛(wèi)星壽命。)
MEO:軌道高度介于GEO和LEO之間,兼具GEO和LEO的優(yōu)缺點(diǎn)。圖表:HTS單星容量的發(fā)展圖表:不同軌道的衛(wèi)星通信特點(diǎn)軌道軌道高度(KM)全球覆蓋所需衛(wèi)星星際鏈路傳輸時(shí)延/ms抗干擾能力鏈路冗余切換頻率GEO35786幾顆容易容易250弱少低MEO2000~35786十幾顆~100較弱相對(duì)較少較低LEO300幾十顆復(fù)雜10~40強(qiáng)多高~20008資料:《低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)研究與應(yīng)用展望》,《衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)研究》,中信建投資料:APSCC,中信建投一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,是星地融合網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分?
相比于地面互聯(lián)網(wǎng),衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)具備覆蓋范圍廣、跨洲際通信時(shí)延低、支持大規(guī)模靈活通信、建設(shè)成本低、可用于應(yīng)急等特殊場景的優(yōu)點(diǎn)。?
但衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)容量較小,無法滿足高人口密度區(qū)域的并發(fā)通信需求,而且在頻譜效率、峰值速率、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延方面也不如5G,尚無法達(dá)到5G通信的性能要求。圖表:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)圖表:低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與5G網(wǎng)絡(luò)性能比較低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)5G比值400Mbps(OneWeb)600Mbps(Starlink)(實(shí)測)20Gbps/10Gbps(理論)1Gbps(實(shí)測)峰值速率3/5時(shí)延20ms(或<50ms)1ms1/200.47Mbps/每平方公里,連接數(shù)遠(yuǎn)少于5G10^6個(gè)連接/平方公里連接密度<1/10010Tbs(OneWeb)64Tbs(Starlink)網(wǎng)絡(luò)容量頻譜效率10Tbps/平方公里
<1/10010bit/s/Hz
1/42.5bit/s/Hz資料:《中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究白皮書》,中信建投資料:《我國低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的問題與對(duì)策建議》,中信建投9一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,是星地融合網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分?
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過三次發(fā)展浪潮,其“與地面通信系統(tǒng)互補(bǔ)融合”的定位逐漸清晰。圖表:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程10資料:《“新基建”之中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》,《衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及政策分析》,中信建投一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,是星地融合網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分?
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與5G融合發(fā)展,星地融合網(wǎng)絡(luò)是未來6G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵支柱。
國際電信聯(lián)盟(ITU)已經(jīng)提出了中繼到站、小區(qū)回傳、動(dòng)中通、混合多播
4種衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與
5G融合應(yīng)用場景,5G衛(wèi)星主要面向eMBB-s(增強(qiáng)移動(dòng)寬帶)、mMTC-s(海量機(jī)器類通信)、HRC-s(高可靠通信)。
根據(jù)IMT-2030(6G)推進(jìn)組的《6G典型場景和關(guān)鍵能力》白皮書,6G將具備泛在互聯(lián)、普惠智能、多維感知、全域覆蓋、綠色低碳、內(nèi)生安全等典型特征。星地融合是實(shí)現(xiàn)泛在互聯(lián)和全域覆蓋的關(guān)鍵。圖表:星地融合網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)圖表:6G典型特征典型特征解釋泛在互聯(lián)普惠智能6G
將從支持人與人,人與物的連接,進(jìn)一步拓展到支持智能體的高效聯(lián)接,構(gòu)建智能全連接世界。人工智能將助力6G
實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能躍升,融合通信、計(jì)算、感知等能力支持各類智能化服務(wù)。多維感知6G
將具有原生的感知能力,可以利用通信信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位、檢測、成像和識(shí)別等感知功能,獲取周圍物理環(huán)境信息,挖掘通信能力,增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。全域覆蓋6G
將融合地面基站、中高空飛行器、衛(wèi)星等各類網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)空天地網(wǎng)絡(luò)融合以及全球無縫地理覆蓋。綠色低碳6G
將以綠色低碳作為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則,通過在技術(shù)創(chuàng)新、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維等多個(gè)環(huán)節(jié)融入節(jié)能理念,降低6G自身能耗,同時(shí)賦能行業(yè)低碳發(fā)展。內(nèi)生安全6G將通過構(gòu)建內(nèi)生安全機(jī)制、增強(qiáng)設(shè)備安全能力協(xié)同等,有效提升網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)字安全。資料中信建投:《星地融合網(wǎng)絡(luò):一體化模式、用頻與應(yīng)用展望》,資料:《6G典型場景和關(guān)鍵能力》白皮書,中信建投11一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,是星地融合網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分?
目前大多數(shù)衛(wèi)星通信采用DVB體制,3GPP穩(wěn)步推進(jìn)星地融合的NTN標(biāo)準(zhǔn)化工作。
衛(wèi)星通信早期采用的是面向數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),DVB-S和DVB-S2是最常用的兩種衛(wèi)星通信技術(shù),DVB-S2是DVB-S的升級(jí),頻譜利用率和數(shù)據(jù)傳輸速率更高,可以提供高速寬帶接入和高清視頻傳輸?shù)确?wù)。2014年歐洲D(zhuǎn)VB發(fā)布DVB-S2X(DVB-S2X用于前向鏈路,從衛(wèi)星到地面;DVB-RCS用于反向鏈路,從地面到衛(wèi)星),具有更高頻譜效率、更大接入速率、更好移動(dòng)性能、更強(qiáng)健的服務(wù)能力、更小成本,目前大多數(shù)衛(wèi)星通信采用DVB體制。
第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)從
R15階段開始啟動(dòng)非地面網(wǎng)絡(luò)(NTN)的預(yù)研工作,重點(diǎn)研究衛(wèi)星接入地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景和信道模型。R16-R17階段,3GPP
重點(diǎn)研究
NRNTN增強(qiáng)方案,全面開展了衛(wèi)星通信的系統(tǒng)架構(gòu)和空口接入技術(shù)以及接口協(xié)議研究。R17階段,3GPP重點(diǎn)研究了衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)模式下的關(guān)鍵技術(shù),定義了NTN與地面
5G
移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的融合標(biāo)準(zhǔn),將空間網(wǎng)絡(luò)全面納入全球無線標(biāo)準(zhǔn)體系。從R17至R19,再生衛(wèi)星和透傳衛(wèi)星預(yù)計(jì)均將支持
NR
基本特性。R20開始會(huì)加入對(duì)
6GNTN的支持。圖表:3GPP關(guān)于NTN的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間線12資料:ERRICSSON
TECHNOLOGY《3GPP
TECHNOLOGY
FOR
SATELLITE
COMMUNICATION》,中信建投二、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)軍民領(lǐng)域應(yīng)用前景光明,市場空間廣闊?
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用廣泛。圖表:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景總覽13資料:《5G
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Space》,中信建投二、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)軍民領(lǐng)域應(yīng)用前景光明,市場空間廣闊?
因其全球覆蓋、建設(shè)成本低的特點(diǎn),不同場景下的寬帶服務(wù)是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)主要的應(yīng)用方向之一。
根據(jù)摩根士丹利2019年9月發(fā)布的報(bào)告《andTesla:MovingintoOrbit》,預(yù)計(jì)2030年全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的市場規(guī)模結(jié)構(gòu)中,個(gè)人寬帶應(yīng)用占比將達(dá)到近80%。(未計(jì)入軍隊(duì)、政府應(yīng)用)圖表:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的寬帶應(yīng)用場景1.17%5.23%6.22%1.17%個(gè)人寬帶6.65%通航飛機(jī)無人機(jī)/79.54%自動(dòng)駕駛汽車民航客機(jī)資料建投:《低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng):發(fā)展、應(yīng)用及新技術(shù)展望》,《面向智能高鐵的低軌衛(wèi)星通信發(fā)展綜述》,艾瑞咨詢,中信14二、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)軍民領(lǐng)域應(yīng)用前景光明,市場空間廣闊?
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)還將被廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)。
目前,物聯(lián)網(wǎng)通信主要是通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn),無法滿足偏遠(yuǎn)無人地區(qū)機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)管理需求,全球超70%的區(qū)域?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)盲區(qū),我國有80%陸地、99%海域和空域均為物聯(lián)網(wǎng)盲區(qū)。全球覆蓋的衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)是對(duì)地面物聯(lián)網(wǎng)的有效補(bǔ)充,也是突破地面物聯(lián)網(wǎng)覆蓋瓶頸的必要途徑。
車聯(lián)網(wǎng)的需求明確,應(yīng)用前景廣闊。圖表:基于衛(wèi)星和地面網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)圖表:車載衛(wèi)星通信資料:《吉利未來出行星座建設(shè)進(jìn)展及應(yīng)用展望》,中信建投資料:《天基物聯(lián)網(wǎng)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用》,中信建投15二、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)軍民領(lǐng)域應(yīng)用前景光明,市場空間廣闊?
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)能夠避免氣候或者地面基礎(chǔ)設(shè)施被摧毀等因素影響通信的質(zhì)量,且自身抗毀傷能力強(qiáng),在軍事領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
建設(shè)多維一體的戰(zhàn)場信息網(wǎng)絡(luò),提供高質(zhì)量通信服務(wù)。
強(qiáng)化完善指揮體系。
為無人機(jī)蜂群作戰(zhàn)提供支撐。圖表:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的軍事應(yīng)用資料:GAO,中信建投16二、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)軍民領(lǐng)域應(yīng)用前景光明,市場空間廣闊?
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景光明,市場空間廣闊。根據(jù)觀知海內(nèi)信息網(wǎng),預(yù)計(jì)2023年我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)到356.18億元,2025年達(dá)到446.92億元,2021-2025年CAGR達(dá)到11.18%。圖表:中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模(億元)yoy500.00450.00400.00350.00300.00250.00200.00150.00100.0050.0016.00%14.00%12.00%10.00%8.00%6.00%4.00%2.00%0.00%0.0020212022E2023E2024E2025E資料:觀知海內(nèi)信息網(wǎng),中信建投17三、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢?
在2023年6月召開的國際電信聯(lián)盟無線電局衛(wèi)星研究組第2工作組(ITU-RSG4WP4B)全會(huì)通過了由中國信息通信研究院牽頭,聯(lián)合中信科移動(dòng)通信技術(shù)股份有限公司、上海微小衛(wèi)星工程中心等單位立項(xiàng)的《衛(wèi)星國際移動(dòng)通信(IMT)未來技術(shù)趨勢》,這是國際電信聯(lián)盟無線電局(ITU-R)立項(xiàng)的首個(gè)面向6G衛(wèi)星的研究項(xiàng)目。將于2026年上半年完成。?
該報(bào)告研究面向IMT-2030的衛(wèi)星應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)力以及關(guān)鍵技術(shù),包括手機(jī)直連衛(wèi)星通信、星上處理、星間鏈路、高低軌衛(wèi)星協(xié)同、星地頻譜共享技術(shù)等,同時(shí)也研究星地融合網(wǎng)絡(luò)的部署/架構(gòu)、終端、隱私和安全等內(nèi)容。?
此外,低軌導(dǎo)航增強(qiáng)(通導(dǎo)一體化)也是國際上研究的重點(diǎn)。圖表:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢高低軌協(xié)同星地頻譜共享星間鏈路星上處理手機(jī)直連導(dǎo)航增強(qiáng)資料18:《面向6G的星地融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)》,《低軌互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在導(dǎo)航增強(qiáng)服務(wù)中的應(yīng)用前景及挑戰(zhàn)》,中信建投三、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢?
星間鏈路
通過星間鏈路可實(shí)現(xiàn)層內(nèi)、軌間衛(wèi)星之間的信息傳輸和交換,降低衛(wèi)星系統(tǒng)對(duì)地面網(wǎng)絡(luò)的依賴。
目前星間鏈路多采用激光鏈路,其相比于微波鏈路的優(yōu)勢在于頻帶寬,鏈路通信容量較大;設(shè)備功耗、質(zhì)量、體積較??;波束發(fā)散角較小,具有良好的抗干擾和抗截獲性能,系統(tǒng)安全性高;設(shè)備間無射頻信號(hào)干擾,無需申請(qǐng)空間頻率使用許可證。但涉及抗輻照高可靠元器件和空間對(duì)準(zhǔn)精度的要求等問題。圖表:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星間鏈路資料:《衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)研究》,中信建投19三、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢?
星上處理
通信衛(wèi)星的工作模式分為透明轉(zhuǎn)發(fā)和星上處理/星上再生兩種。透明轉(zhuǎn)發(fā)不對(duì)信號(hào)、波形進(jìn)行處理,僅進(jìn)行無線電頻率濾波、變頻和放大,衛(wèi)星成本較低,傳輸時(shí)延較小,容量更大,但需要部署大量地面站。星上處理/星上再生模式下,衛(wèi)星需要射頻濾波、變頻和放大,以及解調(diào)/解碼、開關(guān)和/或路由、編碼/調(diào)制,具有部分或全部基站功能。
星上處理和星間鏈路的使用可以使信關(guān)站布站的數(shù)量和難度大幅度降低,但技術(shù)難度大,成本較高,對(duì)電的需求較大。
軟件定義:軟件定義衛(wèi)星通過在軌軟件更新和升級(jí),提高星上高效處理能力,提升有效載荷特性,并且能夠提高抗攻擊抗干擾能力,滿足不同用戶需求,延長技術(shù)生命周期,軟件定義衛(wèi)星將成為未來智能通信星座發(fā)展的必經(jīng)途徑和必要基礎(chǔ)。圖表:透明轉(zhuǎn)發(fā)和星上處理原理圖20資料:ERRICSSON
TECHNOLOGY《3GPP
TECHNOLOGY
FOR
SATELLITE
COMMUNICATION》,中信建投三、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢?
手機(jī)直連主要有三種技術(shù)路線:MSS、MNO和NTN。?
MSS:Mobile
Satellite
Service,即衛(wèi)星移動(dòng)服務(wù),采用衛(wèi)星頻段,透明轉(zhuǎn)發(fā)模式,手機(jī)為多模終端,衛(wèi)星通信模塊與移動(dòng)通信模塊分開。無需改變衛(wèi)星即可實(shí)現(xiàn)手機(jī)直連,成本更低,更易實(shí)現(xiàn),典型案例如iPhone(GlobalStar)、Mate60pro(天通)。?
MNO:Mobile
Network
Operator,即(地面)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商,采用地面頻段,可采用透明轉(zhuǎn)發(fā),也可在低軌衛(wèi)星中布設(shè)
3G/
4G/
5G
基站,使得低軌衛(wèi)星具有與地面手機(jī)終端直接通信的能力,需要重新建設(shè)衛(wèi)星與相關(guān)硬件,成本更高,但也能簡化通信復(fù)雜度,僅需衛(wèi)星即可實(shí)現(xiàn)全部通信。?
NTN:None
Terrestrial
Network,即非地面網(wǎng)絡(luò),嚴(yán)格采用3GPP的NTN規(guī)范設(shè)計(jì)星座運(yùn)行模式,未來將實(shí)現(xiàn)終端合一、空口合一以及衛(wèi)星基站合一,因采用3GPP統(tǒng)一規(guī)定的NTN頻段,是未來的發(fā)展方向。圖表:MSS、MNO、NTN技術(shù)路線圖21資料:《星地融合網(wǎng)絡(luò):一體化模式、用頻與應(yīng)用展望》,中信建投三、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢?
高低軌協(xié)同以發(fā)揮高低軌衛(wèi)星在覆蓋范圍、通信容量的互補(bǔ)優(yōu)勢。
地球表面
70%以上為海洋和荒野,對(duì)信息容量的需求十分有限。若LEO星座按照熱點(diǎn)區(qū)域的峰值容量需求來規(guī)劃和建設(shè),則會(huì)造成整體系統(tǒng)容量的利用效率較低,產(chǎn)生極大的資源浪費(fèi),若降低星座的容量設(shè)計(jì),又將無法滿足熱點(diǎn)區(qū)域的用戶需求。而
GEO衛(wèi)星相對(duì)于地球表面呈現(xiàn)近似靜止的狀態(tài),可以較為方便地通過波束賦形將容量投送到地面指定的區(qū)域,因此衛(wèi)星容量的利用效率較高,據(jù)調(diào)查
GEO的容量利用率可達(dá)
60%。
低軌可作為“覆蓋接入層”提供廣泛的接入服務(wù),高軌可作為“容量層”提供熱點(diǎn)區(qū)域的增強(qiáng)覆蓋。圖表:高低軌衛(wèi)星協(xié)同資22料:《ANovel
Cognitive
Satellite
Network
With
GEO
and
LEO
Broadband
Systems
in
the
Downlink
Case》,中信建投三、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢?
星地頻率共享
當(dāng)前,星上和地面頻譜稀缺,特別是衛(wèi)星頻譜資源極度稀缺,限制了網(wǎng)絡(luò)性能,但目前頻譜利用率普遍低,很多頻段上的頻譜利用率不到5%,造成了頻譜“假性枯竭”的現(xiàn)象。
星地頻率共享可提高頻率的使用效率,其可行性在全球引起了廣泛關(guān)注,但頻譜共享需要解決同頻干擾的問題。WRC-19在相關(guān)決議中明確提及在S頻段星地頻譜共享的可能性以及需要采取的技術(shù)和操作措施。圖表:衛(wèi)星通信頻率緊張23資料:《Basic
Stellite
Communication:Frequency
Allocation,Spectrum
and
Key
Terms》,中信建投三、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢?
通導(dǎo)一體化(低軌導(dǎo)航增強(qiáng))
LEO衛(wèi)星可以彌補(bǔ)現(xiàn)有導(dǎo)航衛(wèi)星的不足,低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)得益于極強(qiáng)的信息傳輸能力和極廣泛的覆蓋性,在對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充、備份和增強(qiáng)方面具有顯著的協(xié)同優(yōu)勢。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的不斷發(fā)展,GNSS實(shí)現(xiàn)全球信號(hào)監(jiān)測難、精密單點(diǎn)定位收斂時(shí)間長以及信號(hào)落地功率低的不足開始凸顯,而低軌衛(wèi)星的特點(diǎn)和優(yōu)勢可以彌補(bǔ)上述不足。①
一是低軌衛(wèi)星可以搭載星載
GNSS接收機(jī)提供觀測數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)天基監(jiān)測信息增強(qiáng);②
二是低軌通信衛(wèi)星極快的傳輸速率大大減少了星歷接收時(shí)間,從而縮短了精密單點(diǎn)定位的收斂時(shí)間;③
三是相比于傳統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星,低軌衛(wèi)星軌道高度更低,在空間中傳播時(shí)導(dǎo)航信號(hào)的損耗就會(huì)更低,可實(shí)現(xiàn)信號(hào)增強(qiáng),從而使得在一些遮蔽的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)定位成為可能;④
除上述三大優(yōu)勢之外,低軌衛(wèi)星數(shù)量眾多,播發(fā)導(dǎo)航信號(hào)作為備份導(dǎo)航源,可作為導(dǎo)航衛(wèi)星的應(yīng)急補(bǔ)充;軌道低、運(yùn)動(dòng)速度快的特點(diǎn)能夠產(chǎn)生高動(dòng)態(tài)空間和偏移觀測量,減弱歷元間觀測方程的相關(guān)性,從而大大提高載波相位模糊度參數(shù)收斂和固定速度,完成相位模糊度固定,從而可實(shí)現(xiàn)高精度定位。
美國波音公司
2002年提出了增強(qiáng)導(dǎo)航系統(tǒng)(iGPS)方案,將
GPS與銥星系統(tǒng)相結(jié)合,利用下行信道波束播發(fā)導(dǎo)航增強(qiáng)信號(hào),信號(hào)功率增強(qiáng)了
25~30dB,公開定位精度為
20~50m,授時(shí)精度約為
50ns,大幅度提升了抗干擾能力;我國微厘空間的研究表明,與單北斗全球星座相比,低軌增強(qiáng)后的平均
PDOP值和定位精度提升約
25.6%,斂速度提升在
20倍以上。收24四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
低軌衛(wèi)星的頻率和軌道資源日益稀缺,遵循“先登先占”原則。
根據(jù)ITU的《無線電規(guī)則》,近地軌道和頻率按“先登先占”的原則協(xié)調(diào)分配,所要建設(shè)的衛(wèi)星系統(tǒng)相關(guān)軌道參數(shù)和所需無線電頻率應(yīng)至少提前2~7年向國際電聯(lián)進(jìn)行申報(bào),原則上不同的衛(wèi)星系統(tǒng)需采用不同頻率以避免鄰近頻率造成信號(hào)干擾。
地球GEO軌道只有一條,資源稀缺。近地軌道共可容納約10萬顆衛(wèi)星,2029年預(yù)計(jì)地球近地軌道將部署約5.7萬顆衛(wèi)星。低軌衛(wèi)星主要采用的Ku及Ka頻段同樣是GEO衛(wèi)星的主用頻段,逐漸趨于飽和狀態(tài),C和Ka頻段面臨地面5G網(wǎng)絡(luò)的激烈爭奪,未來衛(wèi)星頻率和軌道資源將更加稀缺,軌道和頻譜成為各國加緊布局以期獲得先發(fā)優(yōu)勢的重要戰(zhàn)略資源。圖表:衛(wèi)星軌道資源稀缺資25料:EIS
academy,中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
ITU對(duì)于非靜止軌道(NGSO)衛(wèi)星星座有明確的“里程碑式”部署要求,企業(yè)需在申報(bào)頻率后14年內(nèi)完成星座建設(shè)。
ITU在2019年世界無線電通信大會(huì)(WRC-19)議題
7中形成第
35號(hào)最終決議,修訂并明確了非靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)投入使用的定義,即衛(wèi)星發(fā)射后需連續(xù)在軌
90天;并新增“里程碑”監(jiān)管要求,即星座系統(tǒng)實(shí)際在軌運(yùn)行的衛(wèi)星數(shù)量必須保持在
95%以上,在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)7年壽命期限截止后繼續(xù)部署的,要求
2年內(nèi)至少部署原始規(guī)模的
10%,5年內(nèi)部署
50%,7年內(nèi)部署完成。圖表:ITU對(duì)NGSO衛(wèi)星星座的建設(shè)要求時(shí)間要求7年7+2年7+5年7+7年至少發(fā)射1顆衛(wèi)星至少發(fā)射10%至少發(fā)射50%部署100%激活頻率資26料:ITU
RESOLUTION
35(WRC-19),中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
多個(gè)航天強(qiáng)國已經(jīng)向ITU申報(bào)了巨大規(guī)模的星座計(jì)劃。美國已占用低軌衛(wèi)星通信的黃金頻段
(Ku頻段),我國申請(qǐng)的頻段分布在
Ka和
V頻段上,雖頻率更高、可用頻段更大,但雨衰更大,對(duì)信號(hào)接收器要求更高。TELESAT和IRIS2受困于資金、市場定位和供應(yīng)商等因素,進(jìn)展較為緩慢,Kuiper的進(jìn)度也比較緩慢。?
大多低軌星座的商業(yè)模式都是商用寬帶通信。圖表:全球主要的中低軌衛(wèi)星星座國家美國公司名/星座名Iridium數(shù)目(顆)頻段L/KaVHF總投資(美元)商業(yè)模式窄帶通信非實(shí)時(shí)窄帶通信物聯(lián)網(wǎng)窄帶通信商用、軍用寬帶通信商用寬帶通信商用寬帶通信商用寬帶通信663648超50億超5億33億~100億-OrbcommGlobalstarStarlinkASTLynkKuiperL/S11927+30000243Ku/Ka/EUHF/L/SUHF50003236-Ka100億英國/印度OneWeb648+720+1280Ku/Ka/V55~70億商用寬帶通信TelesatKeplerSphereIRIS2GW298+167114063880~100012992KaKu/Ka-Ka/Q/VKa~50億航空、海事、企業(yè)、政府用寬帶通信M2M物聯(lián)網(wǎng)加拿大-俄羅斯歐盟超68.67億60億歐元商用寬帶通信政府、商用寬帶通信軍用、政府用、行業(yè)用商用寬帶通信--中國G60(千帆)1296~10000+Ku資27料
:頭豹研究院《2022年中國低軌衛(wèi)星通信行業(yè)概覽》,《我國低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的問題與對(duì)策建議》,《“新基建”之全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)》,《IRIS2-Extrodinary
SPC-GC》,ITU,各公司官網(wǎng),中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型高軌星座——ViaSat
Viasat是一家高速衛(wèi)星寬帶服務(wù)和安全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的提供商,覆蓋軍事和商業(yè)市場。2023年前有ViaSat-1、ViaSat-2和WildBlue-1三顆高通量GEO衛(wèi)星在軌。
ViaSat-3是Viasat公司規(guī)劃的由三顆GEO衛(wèi)星組成的星座,是全球單星設(shè)計(jì)容量最大(1Tbps)的GEO衛(wèi)星,旨在為每周、歐洲、非洲、中亞和亞太地區(qū)提供超過100Mbps的寬帶連接,2023年已發(fā)射第一顆衛(wèi)星,但衛(wèi)星主天線反射器展開存在故障,容量不及預(yù)期。圖表:ViaSat-3衛(wèi)星概覽圖表:ViaSat衛(wèi)星參數(shù)衛(wèi)星名稱單星容量速率頻段ViaSat-1140Gbps25MbpsKaWildBlue-17Gbps3.0MbpsKaViaSat-2ViaSat-3260Gbps1Tbps100MbpsKaKa100+Mbps資料:Viasat官網(wǎng),中信建投資料:Viasat官網(wǎng),中信建投28四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型高軌星座——Inmarsat
國際海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)Inmarsat是GEO衛(wèi)星的代表之一,Inmarsat目前由14顆GEO衛(wèi)星、1顆LEO衛(wèi)星和位于地面的船站、岸站、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站等主要部分組成,其客戶主要包括各國政府、媒體機(jī)構(gòu)、遠(yuǎn)洋船只和飛機(jī)等,為全球用戶提供語音和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。2026年前還將發(fā)射8顆衛(wèi)星。
Inmarsat于2021年被Viasat以73億美元的價(jià)格收購,二者合并后擁有覆蓋L、S、Ka波段的19顆衛(wèi)星,可為航空、政府、海洋、能源、衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)客戶提供移動(dòng)/固定衛(wèi)星寬帶通信、物聯(lián)網(wǎng)以及直連服務(wù)。圖表:Inmarsat星座規(guī)劃圖表:Viasat與Inmarsat結(jié)合后的業(yè)務(wù)情況資料:Inmarsat官網(wǎng),中信建投資料:Viasat官網(wǎng),中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型中軌星座——O3b(mPOWER)
O3b中軌星座最初由O3b
Networks公司運(yùn)營,
整個(gè)星座由20顆距離地面表面約8000公里的MEO衛(wèi)星組成,
時(shí)延小于150ms。2014年3月開始向客戶提供服務(wù),建立了為1500多萬終端用戶提供服務(wù)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),為全球4家超大油氣企業(yè)提供服務(wù),為全球4家郵輪公司提供服務(wù),開創(chuàng)面向全球百萬級(jí)別客戶數(shù)量的云服務(wù)時(shí)代。
2016年,O3b
Networks公司被歐洲衛(wèi)星公司(SES,擁有數(shù)十顆GEO衛(wèi)星)收購,為應(yīng)對(duì)日益增長的用戶需求,
SES正致力于打造下一代中軌星座O3b
mPOWER,離地8000km,該星座由波音公司制造的13顆軟件定義衛(wèi)星構(gòu)成,系統(tǒng)容量達(dá)Tb量級(jí),在北緯50°和南緯50°覆蓋全球96%的人口)之間提供高帶寬連接,目前6顆O3b
mPOWER衛(wèi)星已經(jīng)成功發(fā)射升空。圖表:O3b與O3b
mPOWER星座示意圖30資料:《O3b
nPOWER星座系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用前景》,中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——IridiumNEXT
Iridium系統(tǒng)由66顆距地球表面約780公里的低軌衛(wèi)星構(gòu)成,每顆衛(wèi)星與其他4顆衛(wèi)星相連,構(gòu)成覆蓋全球的一個(gè)低軌衛(wèi)星星座,主要為用戶提供語音服務(wù),1998年5月,Iridium系統(tǒng)正式建成。2019年部署完成第2代銥星系統(tǒng),為全球用戶提供語音和數(shù)據(jù)(窄帶、寬帶)等多種服務(wù)。
在經(jīng)歷破產(chǎn)、重組后,2007年IridiumNEXT計(jì)劃作為銥星二代系統(tǒng)正式啟動(dòng),在保持原有星座架構(gòu)(全球覆蓋、近極軌66顆星)(+9顆備份星)的基礎(chǔ)上提供更大容量和更高數(shù)據(jù)率的業(yè)務(wù),其軌道高度為781km,軌道傾角86.4°,單星質(zhì)量860kg,在軌壽命15年,在業(yè)務(wù)傳輸速率上,L頻段業(yè)務(wù)支持最高1.5Mb/s,Ka頻段業(yè)務(wù)支持最高8Mb/s,擁有48個(gè)波束,支持連接數(shù)量超過1900個(gè)。全面運(yùn)行后將替代第一代星座,
2019年部署完成第2代銥星系統(tǒng)。
IridiumNEXT采用泰雷茲-阿萊尼亞航天公司的衛(wèi)星平臺(tái)。圖表:Iridium
NEXT星座概覽31資料:Thales官網(wǎng),中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——OneWeb
Oneweb是全球第一個(gè)低軌道巨型星座系統(tǒng),采用開放式架構(gòu),可在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上通過增加新衛(wèi)星提升星座整體容量。單星質(zhì)量150kg,壽命5年,采用“天星地網(wǎng)”架構(gòu),將衛(wèi)星作為連通用戶終端和網(wǎng)關(guān)站的通道,衛(wèi)星間沒有星間鏈路,從網(wǎng)關(guān)站接入地面通信網(wǎng)絡(luò),通過全球分布的地面站實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的全球服務(wù)能力。星座建設(shè)分
3個(gè)階段實(shí)施:①
第一階段發(fā)射648顆Ku/Ka頻段衛(wèi)星,分布在高度1200km、傾角87.9°的18個(gè)軌道面,每個(gè)軌道面部署約40顆衛(wèi)星,相鄰軌道面間隔9°,星座容量達(dá)7Tbit/s,可為用戶提供峰值速率為500Mbit/s的寬帶服務(wù),地-星地延遲約為50ms;②
第二階段增加720顆V頻段衛(wèi)星,組成的與初期星座的軌道高度相同的“亞星座”,星座容量達(dá)到120Tbit/s;③
第三階段增加1280顆V頻段衛(wèi)星,運(yùn)行在更高的中地球軌道,星座容量達(dá)到1000Tbit/s。整個(gè)星座可根據(jù)覆蓋區(qū)域內(nèi)的服務(wù)需求和數(shù)據(jù)流量情況,在低地軌道和中地球軌道星座之間進(jìn)行“動(dòng)態(tài)地分配流量”。圖表:Oneweb星座概覽圖表:Airbus-Oneweb衛(wèi)星制造車間32資料:《OneWeb
Minisatellite
Constellation》,中信建投資料:spacenews,中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——OneWeb
Oneweb已完成第一階段的星座部署,實(shí)際組網(wǎng)數(shù)量618顆,在北緯
50°以上地區(qū)開通寬帶服務(wù),并與40余家公司實(shí)現(xiàn)合作。預(yù)計(jì)2023年第四季度完成全球覆蓋。計(jì)劃2026年8月之前至少需要部署一半數(shù)量的衛(wèi)星;在2029年之前完成完整星座部署。
Oneweb被Eutelsat(世界第三大衛(wèi)星運(yùn)營商,)以34億美元的價(jià)格收購合并。發(fā)揮LEO與GEO衛(wèi)星互補(bǔ)的優(yōu)勢,高低軌協(xié)同分階段進(jìn)行,
2028年完成終端、天線、空口的融合。圖表:Oneweb
LEO與Eutelsat
GEO結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)圖表:
Oneweb與eutelsat結(jié)合的時(shí)間表資料
:
《Eutelsat
to
combine
with
oneweb——A
leap
forward
insatellite
connectivity》
,中信建投資3料3
:《Eutelsat
tocombine
withoneweb——A
leap
forward
insatellite
connectivity》,中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——Starlink
計(jì)劃最初分為三個(gè)階段,第一階段在
550km的軌道高度上發(fā)射
1584顆
Ku/Ka頻段的衛(wèi)星,完成初步組網(wǎng),衛(wèi)星,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星,實(shí)現(xiàn)全球完全覆蓋,進(jìn)一步提升星主要負(fù)責(zé)覆蓋兩極以外地區(qū)通信;第二階段在
1100km至
1325km軌道上發(fā)射
2825顆
Ku/Ka頻段的全球基本覆蓋;第三階段在
340km的軌道高度上發(fā)射
7518顆
V頻段的座容量,降低通信時(shí)延。
2019年10月,SpaceX公司宣布將向
FCC追加申報(bào)
3萬顆衛(wèi)星,在完成
1.2萬顆衛(wèi)星發(fā)射后,在
328-580公里的低地球軌道上再發(fā)射
3萬顆衛(wèi)星,總數(shù)量將達(dá)到
4.2萬顆。
截至2023年11月20日,已發(fā)射5348顆衛(wèi)星,目前4264顆衛(wèi)星在軌。圖表:Starlink星座示意圖以及衛(wèi)星發(fā)射及在軌情況34資料:satellitemap,中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——Starlink
Starlink采用“天星天網(wǎng)”架構(gòu),將衛(wèi)星作為網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點(diǎn),通過星間鏈路建立高速寬帶通信網(wǎng)絡(luò),用戶可直接接入衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),不需經(jīng)過地面系統(tǒng)。(民用透明轉(zhuǎn)發(fā),軍用星上處理)
分為Gen1(V0.9、V1.0、V1.5)和Gen2(V2.0
mini、V2.0),不追求高可靠性,而追求快速迭代,把最新的技術(shù)應(yīng)用到衛(wèi)星上。V0.9為試驗(yàn)星,V1.0為正式星,V1.5加入激光星間鏈路,首顆V2.0重量約1.25噸,搭載25㎡相控陣天線,可細(xì)分為Bus
F9-1/F9-2/F9-3/Starship-1/Starship-2,增加存量手機(jī)直連衛(wèi)星功能,計(jì)劃采用星艦發(fā)射。
2022年底,SpaceX還宣布了Starshield計(jì)劃,2023年9月獲得了美國軍方的第一份合同。圖表:
starlink不同代際衛(wèi)星詳情圖表:
starlink各個(gè)代際衛(wèi)星的發(fā)射數(shù)量以及在軌數(shù)量發(fā)射情況一箭60星衛(wèi)星版本詳情重量發(fā)射數(shù)量在軌數(shù)量僅裝備Ku波段通信天線,對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)及受控再入大氣層能力進(jìn)行測試增配Ku/Ka波段通信載荷,后期加裝遮陽板、深色涂層以降低對(duì)地面天文觀測的影響,調(diào)整部分構(gòu)件的材料,可實(shí)現(xiàn)再入大氣層后完全燒蝕的目標(biāo)V0.9227kg60005000400030002000100005348一箭60星V1.0260kg4271加裝光學(xué)空間激光器,具備星間激光鏈路,不再使用星載遮光板以免影響激光通信,采用改進(jìn)涂層降低可視度保持V1.5構(gòu)型,單太陽翼大小是tiny的3倍,雙太陽翼,采用氬離子推進(jìn)器,比第一代氪離子推進(jìn)器推力提升2.4倍,比沖提升1.5倍,且推進(jìn)劑成本更低;采用性能更強(qiáng)的相控陣天線,使用E波段回程鏈路,帶寬比V1.0提高4倍,比V1.5至少提高50%一箭56星V1.5290kg303kg29202751V2.0
tiny16651392682128一箭21星V2.0
mini800kg60
0v0.921
0v2.0v1.0v1.5v2.0mini合計(jì)V2.0standard(starship)大小幾乎是tiny的5倍,雙太陽翼2000kg35資料:
《“”星座建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究》,中信建投資料:
satellitemap,中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——Starlink
Starlink的終端分為固定終端和移動(dòng)終端兩大類,兩類又可分別細(xì)分為標(biāo)準(zhǔn)版和高級(jí)版,標(biāo)準(zhǔn)版(standard、mobile)面向個(gè)人客戶,終端價(jià)格較低(599美元),天線尺寸為30cm*50cm,高級(jí)版(priority、mobilepriority)面向企業(yè)客戶,終端價(jià)格較高(2500美元),天線尺寸更大,不同的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)收費(fèi)不同。
早期starlink虧本出售toC終端,2023年9月高管稱終端成本已降低到與售價(jià)基本一致的水平,toB終端基本盈虧平衡。圖表:
starlink不同類型的終端圖表:
starlink不同類型的終端所能提供的服務(wù)資料:
starlink官網(wǎng),中信建投36資料:
starlink官網(wǎng),中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——Starlink
Starlink提供的家庭寬帶服務(wù)相比傳統(tǒng)衛(wèi)星通信廠商極具競爭力,但價(jià)格高于地面移動(dòng)通信廠商。在系統(tǒng)帶寬測試方面,Starlink系統(tǒng)在試驗(yàn)中可以為飛機(jī)提供
610Mb/s帶寬的通信服務(wù),可以為海上與空中用戶提供高質(zhì)量通信保障,在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)延遲測試方面,Starlink系統(tǒng)對(duì)普通地面用戶的傳輸時(shí)延可以達(dá)到20ms以下。相比Viasat和HughesNet,通信的單價(jià)更低,而相比AT&T、Verizon和T-mobile等地面移動(dòng)通信運(yùn)營商,starlink價(jià)格偏高。
Starlink目前已經(jīng)在美國、加拿大、澳大利亞和英國等56個(gè)國家/地區(qū)落地,全球用戶超過200萬,并且還在不斷拓展toB和toC的業(yè)務(wù),除了車用、船用和機(jī)上,starlink也開始用于鐵路。圖表:
starlink與其他衛(wèi)星運(yùn)營商及地面移動(dòng)通信運(yùn)營商家庭寬帶價(jià)格對(duì)比圖表:
starlink的鐵路服務(wù)月租(美元/月)單價(jià)(美元/(Mb/s))運(yùn)營商類型下載速率(Mb/s)12069.99~149.9964.99~159.9955~1806025~100121.2~4.85.8~12.52.6~6.4ViasatHughesNetAT&T衛(wèi)星衛(wèi)星地面25300~500085~300300~100072~2450.036~0.180.20~0.710.08~0.270.20~0.69Verizon地面地面80T-mobile5037資料:
starlink官網(wǎng),《國外商業(yè)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢分析》,cabletv,中信建投資料:
CLARUS官網(wǎng),中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——Starlink
2023年10月Starlink官網(wǎng)推出直連手機(jī)業(yè)務(wù),把4G基站搬上衛(wèi)星,適用于現(xiàn)有的LTE手機(jī),無需更改硬件、固件或特殊應(yīng)用程序,也無需外帶獨(dú)立衛(wèi)星天線,直接與手機(jī)連接。預(yù)計(jì)
2024
年實(shí)現(xiàn)短信發(fā)送,2025
年實(shí)現(xiàn)語音通話,2025
年實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)(Data),同年分階段實(shí)現(xiàn)
IOT(物聯(lián)網(wǎng))。
Starlink預(yù)計(jì)2023年開始盈利,2024年starlink的銷售額將超過火箭發(fā)射業(yè)務(wù),預(yù)計(jì)未來年盈利可達(dá)30億至500億美元。圖表:
starlink手機(jī)直連業(yè)務(wù)38資料:
starlink官網(wǎng),中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——Starlink
Starlink系統(tǒng)也被驗(yàn)證具有軍事應(yīng)用潛力。盡管美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)實(shí)施“基于民用領(lǐng)域的商業(yè)目的,但是,伴隨著“
”所架構(gòu)的衛(wèi)星星座系統(tǒng)初具規(guī)模,其在軍事領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景和潛在價(jià)值日益受到各國政府和軍方的關(guān)注和重視。2018年12月,美國空軍簽發(fā)了一份價(jià)值2800萬美元的合同,用于在上提供特定測試服務(wù),表明2018年美國軍方已正式公開參與
系統(tǒng)建設(shè)?!表?xiàng)目的初衷,主要是
2019年底,美國空軍1架C-12偵察機(jī)使用starlink數(shù)據(jù)下行速率達(dá)到610M/s,是美軍現(xiàn)行通信標(biāo)準(zhǔn)5M/s的102倍。
2022年底,SpaceX還宣布了Starshield計(jì)劃,2023年9月獲得了美國軍方的第一份合同。
“”在俄烏沖突和巴以沖突中的成功應(yīng)用,進(jìn)一步堅(jiān)定了美國軍方加速推進(jìn)其軍事化發(fā)展進(jìn)程的決心。①
俄烏沖突:俄軍動(dòng)用
摧毀了烏方民用通信設(shè)備、軍事指揮鏈路等關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施,但由于“
”系統(tǒng)的使用,烏方對(duì)外通信聯(lián)絡(luò)并未中斷。軍事指揮方面,俄烏沖突中,烏軍“化整為零”的小建制特種作戰(zhàn)小隊(duì)進(jìn)行了靈活機(jī)動(dòng)的游動(dòng)性作戰(zhàn),“
”為其提供了“扁平化”的指揮鏈路保障;民用通信方面,烏克蘭境內(nèi)的每一名能夠接入”的民眾,都可以通過智能手機(jī)向全世界進(jìn)行戰(zhàn)地實(shí)況直播并借助社交媒體對(duì)外發(fā)聲?!阿?/p>
巴以沖突:以色列向SpaceX商談部署starlink,馬斯克宣布將向加沙得到國際認(rèn)證的救援組織提供starlink網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。39四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——Globalstar
第二代
Globalstar于
2010年
10月開始建設(shè),2013年完成
24顆衛(wèi)星部署。星座軌道高度1400km,無星間鏈,采用彎管透明轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)計(jì)。因?yàn)樾枰劳嘘P(guān)口站實(shí)現(xiàn)服務(wù),所以服務(wù)區(qū)域受限于關(guān)口站部署位置。第二代
Globalstar衛(wèi)星同樣采用泰雷茲-阿萊尼亞航天公司的衛(wèi)星平臺(tái),搭載了廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)載荷,可用于物聯(lián)網(wǎng)、語音、數(shù)據(jù)的通信。
2022年2月,Globalstar宣布以3.27億美元的價(jià)格向MDA采購27顆衛(wèi)星以延長星座壽命。
Globalstar與蘋果的合作:iPhone14采用globalstar衛(wèi)星提供SOS服務(wù),Globalstar公司向SpaceX支付6400萬美元用于在2023-2025年期間發(fā)射衛(wèi)星。蘋果已同意向Globalstar報(bào)銷95%的星座費(fèi)用,包括制造和發(fā)射成本,還向Globalstar提供了2.52億美元的貸款,以幫助支付前期成本。作為回報(bào),globalstar85%的新衛(wèi)星容量將用于升級(jí)iPhone系列的SOS衛(wèi)星服務(wù)。圖表:
globalstar衛(wèi)星圖表:
globalstar能夠提供的服務(wù)40資料:
Globalstar官網(wǎng),中信建投資料:
Globalstar官網(wǎng),中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——Lynk
Lynk成立于2017年,是第一家FCC授權(quán)手機(jī)直連商業(yè)許可的公司,采用MNO模式,連接現(xiàn)有消費(fèi)級(jí)手機(jī),公司計(jì)劃2025年提供全球覆蓋的持續(xù)服務(wù),屆時(shí)預(yù)計(jì)會(huì)有數(shù)千顆低軌衛(wèi)星投入使用。目前三顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行。
2023年7月25日,Lynk
Global發(fā)布其基于衛(wèi)星及存量普通手機(jī)雙向語音通信的測試視頻,該視頻展示,該視頻顯示,通過Lynk現(xiàn)有在軌衛(wèi)星能夠與普通移動(dòng)電話進(jìn)行語音通話。
目前,Lynk已與全球30多個(gè)國家的移動(dòng)通信運(yùn)營商簽訂了手機(jī)直連衛(wèi)星服務(wù)商業(yè)協(xié)議,并在七大洲的40多個(gè)國家成功進(jìn)行了演示。圖表:
Lynk發(fā)展時(shí)間線圖表:
Lynk手機(jī)直連示意圖41資料:
Lynk官網(wǎng),中信建投資料:
Lynk官網(wǎng),中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——AST
ASTSpaceMobile成立于2017年,2022年9月10日成功發(fā)射藍(lán)行者3號(hào)衛(wèi)星(BlueWalker3),這顆衛(wèi)星的天線系統(tǒng)面積超過64平方米,是目前近地軌道上部署的最大規(guī)模的商業(yè)天線系統(tǒng)。公司的商業(yè)模式是與地面運(yùn)營商合作,提供地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋的補(bǔ)充和延伸。公司計(jì)劃用110顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,168顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)5G連接,2024Q1發(fā)射五顆BlueBird衛(wèi)星。
2023年4月25日,ASTSpaceMobile宣布打通全球首個(gè)天基蜂窩語音通話。2023年6月,AST聯(lián)合AT&T在夏威夷使用多個(gè)智能手機(jī)進(jìn)行下載速度測試,初步速度達(dá)到10.3Mbps,達(dá)到4G水平,驗(yàn)證了天基3GPP技術(shù)向地面超過80億部存量手機(jī)(unmodifiedsmartphone)提供寬帶通信的服務(wù)能力。2023年8月,打通了基于衛(wèi)星的視頻通話。2023年9月,AST和沃達(dá)豐、AT&T、諾基亞合作實(shí)現(xiàn)了基于衛(wèi)星的5G蜂窩寬帶連接。圖表:
BlueWalker-3示意圖圖表:
AST
Spacemobile實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星視頻通話42資料:
AST
Spacemobile官網(wǎng),中信建投資料:
AST
Spacemobile官網(wǎng),中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國外典型低軌星座——Orbcomm
Orbcomm是第一個(gè)專注于物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器通信(IoT、M2M)應(yīng)用的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),工作在VHF頻段(137~138
MHz、148~149MHz),采用了存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的雙向通信機(jī)制,配置星上處理載荷。目前,第二代Orbcomm系統(tǒng)已完成18顆高度約800km的衛(wèi)星星座部署,單星質(zhì)量約170kg。在第一代的基礎(chǔ)上,第二代Orbcomm衛(wèi)星增加了船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AutomaticIdentification
System,AIS),可用于海上交通管理,單星數(shù)據(jù)訪問量是第一代的12倍,傳輸速率是第一代的2倍,在13個(gè)國家部署了16個(gè)地面站。圖表:
Orbcomm
OG2衛(wèi)星圖表:
Orbcomm星座100%用于物聯(lián)網(wǎng)資料:
SpaceX,中信建投資料:
Orbcomm官網(wǎng),中信建投43四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國內(nèi)典型高軌衛(wèi)星——天通
天通一號(hào)衛(wèi)星是我國成熟的GEO衛(wèi)星星座,已被各行業(yè)廣泛應(yīng)用。天通衛(wèi)星通信系統(tǒng)是我國自主建設(shè)的首個(gè)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng),目前已有3顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行,覆蓋區(qū)域主要為中國及周邊、中東、
非洲等相關(guān)地區(qū),以及太平洋、印度洋大部分海域,擁有安全可控、低成本、穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢,能提供全天時(shí)、全天候的語音、短消息和數(shù)據(jù)等移動(dòng)通信服務(wù),已廣泛應(yīng)用于應(yīng)急通信、海洋運(yùn)輸、消防林草、旅游科考等行業(yè),為生產(chǎn)生活帶來更多的便利和安全保障。此外,天通一號(hào)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)有力支撐了“”沿線的繁榮發(fā)展,填補(bǔ)了國內(nèi)自主衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的空白。
天通的用戶終端包括手持終端、便攜終端、載體終端等產(chǎn)品類型。手持終端分為單模、多/雙模,為用戶提供語音、數(shù)據(jù)、短信業(yè)務(wù)定位功能;便攜終端可提供語音、數(shù)據(jù)、傳真、短消息、視頻回傳和定位功能,可采用藍(lán)牙或Wi-Fi共享通信業(yè)務(wù);載體終端包括車載、船載、機(jī)載等,可提供語音、數(shù)據(jù)、傳真、短消息、視頻回傳和定位功能,支持藍(lán)牙或Wi-Fi共享通信業(yè)務(wù)。
Mate60pro手機(jī)直連衛(wèi)星通話基于天通衛(wèi)星。圖表:
中國電信天通衛(wèi)星業(yè)務(wù)圖表:Mate
60
pro手機(jī)直連衛(wèi)星44資料:
中國電信官網(wǎng),中信建投資料:官網(wǎng),中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國內(nèi)典型高軌高通量衛(wèi)星——中星、亞太
2017年中國衛(wèi)通成功發(fā)射我國首顆高通量衛(wèi)星“中星”16,覆蓋我國東南部,2020年“亞太”6D成功部署,2022年11月“中星”19衛(wèi)星成功發(fā)射,覆蓋中美航線,進(jìn)一步提升高通量衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)能力,2023年1月,我國首顆電推衛(wèi)星亞太6E發(fā)射成功,主要用于為東南亞地區(qū)提供高通量通信服務(wù),通信總?cè)萘砍^30Gbps。2023年2月,我國首顆容量超百吉比特每秒的高通量衛(wèi)星“中星”26發(fā)射成功,對(duì)我國全境及“”重點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)全面覆蓋。2023年11月9日,中星6E發(fā)射成功,是我國新一代廣播電視專用傳輸衛(wèi)星,將接替中星6B衛(wèi)星業(yè)務(wù),承擔(dān)廣電安播使命,同時(shí),該星將首次實(shí)現(xiàn)我國第四代數(shù)字透明處理技術(shù)與Ku高通量載荷的在軌示范應(yīng)用。圖表:
中國高通量衛(wèi)星中星16號(hào)2017年4月110.5°EKa中星19號(hào)2022年11月163°EKa中星26號(hào)2023年2月125°EKa亞太6D2020年7月134°EKu亞太6E發(fā)射時(shí)間軌位2023年1月/用戶頻段用戶波束數(shù)量Ku26個(gè)28個(gè)94個(gè)90個(gè)25個(gè)中國及周邊海域、蒙古、俄羅斯、日本、東南亞、印度及印度洋等區(qū)域覆蓋中國東南沿海20Gbit/s34.6中美航線10Gbit/s0.7亞太地區(qū)50Gbit/s3.14印度尼西亞30Gbit/s/衛(wèi)星容量100Gbit/s39.5通量密度(衛(wèi)星容量/覆蓋面積)(Mbit/s/萬平方千米)典型終端速率(CIR)下行/上行速率(Mbit/s)100/12100/12150/20100/120.8m//符合工信部規(guī)定的動(dòng)中通最小天線口徑0.45m45資料:
《中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)發(fā)展》,中國衛(wèi)通官網(wǎng),《“亞太6E”:更智能的全電推通信衛(wèi)星》,中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國內(nèi)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)情況
我國低軌衛(wèi)星通信起步相對(duì)較晚,發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)面臨國際頻率軌道資源申報(bào)相對(duì)落后、業(yè)務(wù)開展需要統(tǒng)籌、產(chǎn)業(yè)生態(tài)有待優(yōu)化等問題,與國際發(fā)達(dá)國家存在一定差距,“占頻保軌”任務(wù)艱巨。
航天科技和航天科工于2016年分別啟動(dòng)了低軌通信項(xiàng)目“鴻雁”和“虹云”星座計(jì)劃,2019年中電科38所啟動(dòng)了“天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)”建設(shè)“天象”星座,但是均只發(fā)射了一至兩顆實(shí)驗(yàn)星或技術(shù)驗(yàn)證星。圖表:
我國主要低軌星座星座名稱鴻雁星座運(yùn)營方用途衛(wèi)星數(shù)量324東方紅衛(wèi)星移動(dòng)通信有限公司上海蔚星數(shù)據(jù)科技有限公司中國航天科工集團(tuán)有限公司中國電科38所衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)(寬帶)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)(寬帶)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)(寬帶)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)(寬帶)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)(寬帶)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)(寬帶)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)(寬帶)衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)天基互聯(lián)星座虹云工程186156天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)行云工程100航天行云科技有限公司西安中科天塔科技股份有限公司銀河航天80“瓢蟲系列”衛(wèi)星銀河Galaxy72數(shù)千38天啟北京國電高科科技有限公司遙感、導(dǎo)航、通信技術(shù)融合應(yīng)用吉利未來出行浙江時(shí)空道宇有限公司24046資料:鋮昌科技招股書,銀河航天微信公眾號(hào),國電高科官網(wǎng),《低軌互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在導(dǎo)航增強(qiáng)服務(wù)中的應(yīng)用前景及挑戰(zhàn)》,中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國內(nèi)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)情況
2020年首次將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入國家新基建的范疇,國家對(duì)于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的政策環(huán)境持續(xù)優(yōu)化,統(tǒng)籌推進(jìn)電信業(yè)務(wù)向民間資本開放,分步驟、分階段推進(jìn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)準(zhǔn)入制度改革。圖表:
我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)政策發(fā)布時(shí)間發(fā)布部門工信部政策名稱相關(guān)內(nèi)容2023年10月《關(guān)于創(chuàng)新信息通信行業(yè)管理優(yōu)化營商環(huán)境的意見(征求意見稿)》統(tǒng)籌推進(jìn)電信業(yè)務(wù)向民間資本開放,加大對(duì)民營企業(yè)參與移動(dòng)通信轉(zhuǎn)售等業(yè)務(wù)和服務(wù)創(chuàng)新的支持力度,分步驟、分階段推進(jìn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)準(zhǔn)入制度改革,不斷拓寬民營企業(yè)參與電信業(yè)務(wù)經(jīng)營的渠道和范圍。2023年1月2022年12月2022年7月2022年1月2021年11月2021年4月2021年3月2021年2月工信部國務(wù)院《關(guān)于電信設(shè)備進(jìn)網(wǎng)許可制度若干改革舉措的通告》對(duì)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、功能虛擬化設(shè)備,按照《電信條例》《電信設(shè)備進(jìn)網(wǎng)管理辦法》等規(guī)定,納入現(xiàn)行進(jìn)網(wǎng)許可管理?!稊U(kuò)大內(nèi)需戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2022-2035年)》加快建設(shè)信息基礎(chǔ)設(shè)施。建設(shè)高速泛在、天地一體、集成互聯(lián)、安全高效的信息基礎(chǔ)設(shè)施,增強(qiáng)數(shù)據(jù)感知、傳輸、存儲(chǔ)、運(yùn)算能力。加快物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、千兆光網(wǎng)建設(shè)。促進(jìn)重大裝備工程應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,加快大飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)載設(shè)備等研發(fā),推進(jìn)衛(wèi)星及應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。國家減災(zāi)委員會(huì)《“十四五”國家綜合防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃》《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”
信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》推動(dòng)研發(fā)多體制融合衛(wèi)星通信系統(tǒng)和綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理中心建設(shè),配套研制一體化融合通信裝備,實(shí)現(xiàn)全天候、全時(shí)段、復(fù)雜地形條件下的實(shí)時(shí)雙向通信和數(shù)據(jù)傳輸,提高人員定位、應(yīng)急救援等服務(wù)水平。國務(wù)院國務(wù)院國資委全國人大國務(wù)院積極穩(wěn)妥推進(jìn)空間信息基礎(chǔ)設(shè)施演進(jìn)升級(jí),加快布局衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)等,推動(dòng)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。提高物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、公共服務(wù)、應(yīng)急管理等領(lǐng)域的覆蓋水平,增強(qiáng)固移融合、寬窄結(jié)合的物聯(lián)接入能力。加快布局衛(wèi)星通信。加強(qiáng)衛(wèi)星通信頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌布局,推動(dòng)高軌衛(wèi)星與中低軌衛(wèi)星協(xié)調(diào)發(fā)展。推進(jìn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)與地面信息通信系統(tǒng)深度融合,初步形成覆蓋全球、天地一體的信息網(wǎng)絡(luò),為陸??仗旄黝愑脩籼峁┤蛐畔⒕W(wǎng)絡(luò)服務(wù)。積極參與衛(wèi)星通信國際標(biāo)準(zhǔn)制定?!蛾P(guān)于組建中國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司的公告》經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn),新組建的中國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司由國務(wù)院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會(huì)代表國務(wù)院履行出資人職責(zé),列入國務(wù)院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會(huì)履行出資人職責(zé)的企業(yè)名單?!吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》打造全球覆蓋、高效運(yùn)行的通信、導(dǎo)航、遙感空間基礎(chǔ)設(shè)施體系,建設(shè)商業(yè)航天發(fā)射場。加快交通、能源、市政等傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化改造,加強(qiáng)泛在感知、終端聯(lián)網(wǎng)、智能調(diào)度體系建設(shè)。發(fā)揮市場主導(dǎo)作用,打通多元化投資渠道,構(gòu)建新型基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)體系?!秶揖C合立體交通網(wǎng)規(guī)別綱要》推動(dòng)衛(wèi)星通信技術(shù)、新一代通信技術(shù)、高分遙感衛(wèi)星、人工智能等行業(yè)應(yīng)用,打造全覆蓋、可替代、保安全的行業(yè)北高精度基礎(chǔ)服務(wù)網(wǎng),推動(dòng)行業(yè)北斗終端規(guī)?;瘧?yīng)用。47資料:中國政府網(wǎng),國資委,國務(wù)院,應(yīng)急管理部,工信部,中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國內(nèi)典型低軌星座——GW
星網(wǎng)集團(tuán)的成立舉國家之力統(tǒng)籌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。我國于2020年9月向ITU提交了GW星座計(jì)劃,計(jì)劃分兩階段發(fā)射12992顆衛(wèi)星。2021年4月,中國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)公司正式組建,將對(duì)國內(nèi)“虹云”“鴻雁”“天象”等多個(gè)星座進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào),加快推進(jìn)國內(nèi)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,有助于保證我國太空網(wǎng)絡(luò)和信息安全,有利于搶占空間軌道資源,改變目前國內(nèi)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)多點(diǎn)開花、分兵而戰(zhàn)格局,形成合力推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈發(fā)展。星網(wǎng)第一階段計(jì)劃在“十四五”布局百余顆衛(wèi)星,現(xiàn)已在緊鑼密鼓的籌備當(dāng)中,預(yù)計(jì)在“十五五”期間將會(huì)有更為全面的組網(wǎng)計(jì)劃。
目前,數(shù)顆衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星已成功發(fā)射。圖表:
ITU官網(wǎng)披露的GW-2和GW-A59星座48資料:ITU,中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國內(nèi)典型低軌星座——G60
上海市松江區(qū)委書記程向民在7月25日舉行的“高質(zhì)量發(fā)展在申城·松江區(qū)”新聞發(fā)布會(huì)上表示,上海松江加快開辟新領(lǐng)域新賽道,打造低軌寬頻多媒體衛(wèi)星“G60”,5顆實(shí)試驗(yàn)衛(wèi)星完成發(fā)射并成功組網(wǎng),一期將實(shí)施1296顆,未來將實(shí)現(xiàn)一萬兩千多顆衛(wèi)星的組網(wǎng)。
垣信衛(wèi)星是星座實(shí)施主體,背靠上海聯(lián)合投資和上海微小衛(wèi)星工程中心,并持有衛(wèi)星制造商格思航天38%的股份。圖表:
垣信衛(wèi)星股權(quán)結(jié)構(gòu)圖圖表:
“G60”產(chǎn)業(yè)基地資料:wind,中信建投49資料:臨港集團(tuán)官網(wǎng),中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國內(nèi)典型低軌星座——G60
2023年下半年,上海市政府出臺(tái)了多項(xiàng)政策支持衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,G60得到強(qiáng)有力的政策支持。圖表:
2023年下半年上海市政府發(fā)布的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)政策發(fā)布時(shí)間政策名稱相關(guān)內(nèi)容主要目標(biāo):到2025年,以商業(yè)航天跨越式發(fā)展為牽引,圍繞衛(wèi)星制造、運(yùn)載發(fā)射、地面系統(tǒng)設(shè)備、空間信息應(yīng)用和服務(wù)等環(huán)節(jié),加強(qiáng)衛(wèi)星通信、導(dǎo)航、遙感一體化發(fā)展,推動(dòng)空天地信息網(wǎng)絡(luò)一體化融合。探索星箭一體新模式,構(gòu)筑技術(shù)驅(qū)動(dòng)新格局,建設(shè)數(shù)智制造新高地,開拓應(yīng)用示范新場景,引領(lǐng)長三角區(qū)域空間信息一體化發(fā)展,為航天強(qiáng)國建設(shè)提供有力支撐?!渡虾J写龠M(jìn)商業(yè)航天發(fā)展打造空間信息產(chǎn)業(yè)高地行動(dòng)計(jì)劃(2023—2025年)》形成從火箭、衛(wèi)星、地面站到終端的全覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈:發(fā)展新一代中大型運(yùn)載火箭、低成本高集成衛(wèi)星、智能應(yīng)用終端三大拳頭產(chǎn)品。形成年產(chǎn)50發(fā)商業(yè)火箭、600顆商業(yè)衛(wèi)星的批量化制造能力,以打造“上海星”“上海箭”為目標(biāo),提供衛(wèi)星研制、運(yùn)載發(fā)射、在軌交付與管理鏈?zhǔn)椒?wù)模式。推動(dòng)形成地面站、測運(yùn)控中心、應(yīng)用終端等自主建設(shè)能力。2023年10月增強(qiáng)從技術(shù)攻關(guān)、平臺(tái)建設(shè)到人才引育的多層次科研力量支撐;覆蓋從治理、經(jīng)濟(jì)、生活三大領(lǐng)域、相關(guān)重點(diǎn)行業(yè)到典型場景的多領(lǐng)域綜合示范應(yīng)用;構(gòu)建從核心主體、兩翼集聚到多點(diǎn)多維度的空間布局;完善從專項(xiàng)資金、產(chǎn)業(yè)基金到扶持政策全方位保障的產(chǎn)業(yè)生態(tài)?!渡虾J行滦突A(chǔ)設(shè)施重大項(xiàng)目建設(shè)和投資機(jī)會(huì)清單》2023年10月2023年9月衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng):實(shí)施商業(yè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目(垣信衛(wèi)星協(xié)作需求),實(shí)施智慧天網(wǎng)工程(清申科技融資需求)。1.布局“天地一體”的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。穩(wěn)步推動(dòng)實(shí)施商業(yè)星座組網(wǎng),加快落實(shí)頻軌資源授權(quán),分階段發(fā)射規(guī)模化低軌通信衛(wèi)星構(gòu)建低軌星座,建設(shè)測控站、信關(guān)站和運(yùn)控中心等地面設(shè)施,促進(jìn)天基網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)用。推進(jìn)智慧天網(wǎng)創(chuàng)新工程,搭建中軌道衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng),開展大跨距全球互聯(lián)等在軌驗(yàn)證,為探索構(gòu)建中軌道通信衛(wèi)星星座奠定基礎(chǔ)。2.前瞻布局6G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)設(shè)施。率先打造地面外場技術(shù)試驗(yàn)環(huán)境和寬帶衛(wèi)星通信與感知驗(yàn)證系統(tǒng),為未來6G設(shè)備和衛(wèi)星設(shè)備入網(wǎng)認(rèn)證提供實(shí)驗(yàn)和測試條件?!渡虾J羞M(jìn)一步推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動(dòng)方案(2023-2026年)》50資料:上海市政府,中信建投四、衛(wèi)星頻軌資源緊張,我國建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)刻不容緩?
國內(nèi)典型低軌星座——銀河Galaxy
銀河航天計(jì)劃建造由上千顆5G通信衛(wèi)星,在1200km的近地軌道組成星座網(wǎng)絡(luò),讓圖表:
銀河Galaxy星座示意圖用戶可以高速、靈活地接入5G網(wǎng)絡(luò)。
2020年2月首發(fā)星成功開展通信能力試驗(yàn),在國際上第一次驗(yàn)證了低軌
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