低軌道衛(wèi)星通信是未來衛(wèi)星通信的發(fā)展方向

靜止軌道通信衛(wèi)星早在幾十年前就開始商業(yè)化運(yùn)營，商業(yè)通信衛(wèi)星也是航天領(lǐng)域唯一真正商業(yè)化的市場，長期占有衛(wèi)星服務(wù)業(yè)收入90%以上的份額。然而隨著地面通信技術(shù)(4G、5G通信等)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)靜止軌道通信正面臨越來越尷尬的局面。

衛(wèi)星通信是一種微波通信，利用衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，實(shí)現(xiàn)地球上的兩個或多個衛(wèi)星通信站之間的通信。衛(wèi)星通信可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的話音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)功能，是遠(yuǎn)程通信的重要手段之一。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星端、地面端、用戶端三部分組成。

目前，國內(nèi)衛(wèi)星通信主要以C頻段(4-8GHz)和Ku頻段(12-18GHz)為主，少部分衛(wèi)星采用Ka頻段(27-40GHz)。頻率的高低，決定了通信傳輸帶寬的大小，頻率越高，單位時(shí)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量上限也越高。所以高通量衛(wèi)星采用Ka頻段為主。但在發(fā)射功率給定的情況下，頻率越高，傳輸距離則越小。因此，高通量衛(wèi)星運(yùn)行軌道主要以低軌道為主。

圖1：衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)示意圖分析情況

圖2：衛(wèi)星通信系統(tǒng)構(gòu)成分析情況

衛(wèi)星通信具有覆蓋范圍廣、通信距離遠(yuǎn)。通信頻帶寬、不受地形和地域限制等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)無法實(shí)現(xiàn)的廣域覆蓋。未來，互聯(lián)網(wǎng)需要融合兩個基本網(wǎng)絡(luò)：由地面蜂窩網(wǎng)組成的局域網(wǎng)部分和由衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組成的全局網(wǎng)部分。

衛(wèi)星組網(wǎng)將會激發(fā)高通量衛(wèi)星需求市場。高通量衛(wèi)星主要使用Ka頻段，具有更大的通信容量、低單位寬帶成本以及更加靈活的終端設(shè)備等。

2017年4月，中國實(shí)踐十三號衛(wèi)星在西昌發(fā)射心由長征乙運(yùn)載火箭成功，并被納入“中星”衛(wèi)星系列，命名為“中星十六號”。2018年1月23日，“中星十六號”正式交付使用?！爸行鞘笔俏覈最w高通量衛(wèi)星。按照計(jì)劃，2019年下半年，中國將發(fā)射18號高通量衛(wèi)星，屆時(shí)將實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)對中國全疆域覆蓋，2021年，將發(fā)射2顆靜止軌道高通量衛(wèi)星，在增強(qiáng)對國內(nèi)覆蓋同時(shí)，實(shí)現(xiàn)一帶一路覆蓋。

圖3：中星16號與中星18號高通量衛(wèi)星參數(shù)分析情況

靜止軌道通信衛(wèi)星早在幾十年前就開始商業(yè)化運(yùn)營，商業(yè)通信衛(wèi)星也是航天領(lǐng)域唯一真正商業(yè)化的市場，長期占有衛(wèi)星服務(wù)業(yè)收入90%以上的份額。然而隨著地面通信技術(shù)(4G、5G通信等)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)靜止軌道通信市場規(guī)模卻越來越小。

近10年來，全球商業(yè)靜止軌道通信衛(wèi)星采購量正在逐漸下滑。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國衛(wèi)星通信設(shè)備行業(yè)市場需求與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2009和2010年，全球商業(yè)靜止軌道通信衛(wèi)星采購量均達(dá)到了30顆，當(dāng)時(shí)工業(yè)界還樂觀估計(jì)此后每年會有20-25顆的采購量。然而在2015年行業(yè)市場出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折，2015到2017年，全球靜止軌道通信衛(wèi)星分別賣出出了16顆、15顆、10顆，僅為2010年銷量的一半左右。

2018年，全球商業(yè)通信衛(wèi)星市場頹勢依舊，全年僅簽訂了12顆商業(yè)通信衛(wèi)星合同，其中包括中國自造的3顆、俄羅斯自造的2顆以及以色列自造的1顆，可以說，靜止通信衛(wèi)星領(lǐng)域退化到了自給自足的小農(nóng)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。

圖4：2008-2018年全球商業(yè)靜止軌道通信衛(wèi)星采購量統(tǒng)計(jì)情況

2019年5月24日，首批60顆“星鏈”Starlink星座衛(wèi)星被成功送入太空，馬斯克的“星鏈計(jì)劃”正式邁出了成功的第一步。根據(jù)SpaceX遞交的“12000顆衛(wèi)星星座”計(jì)劃，衛(wèi)星分別分布在340公里、550公里和1150公里三個低軌道。未來星鏈組網(wǎng)將為全球互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)欠缺地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，并為城市地區(qū)提供“有價(jià)格優(yōu)勢”的寬帶服務(wù)。

目前全球絕大多數(shù)通信衛(wèi)星主要以GEO衛(wèi)星為主，由于軌道資源有限，地球同步靜止衛(wèi)星只能在一個擁擠的環(huán)境下工作。此外，地球同步衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸延遲大，為500ms左右，而低軌衛(wèi)星則能極大縮短時(shí)延，實(shí)現(xiàn)50ms以內(nèi)時(shí)延，與地面光纖網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)。這也使其可以支持在線游戲或視頻聊天等基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸類應(yīng)用。

目前真正組網(wǎng)并進(jìn)行運(yùn)營的中低軌道通信衛(wèi)星系統(tǒng)只有三個，分別為：即銥(Iridium)、全球星(Globalstar)和軌道通信(Orbcomm)系統(tǒng)。未來即將發(fā)射的低軌衛(wèi)星組網(wǎng)計(jì)劃包括了：銥星、O3b、LeoSat、OneWeb、Starlink、三星等，低軌衛(wèi)星通信發(fā)展是大勢所趨。

轉(zhuǎn)自: 前瞻產(chǎn)業(yè)研究院