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中國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書發(fā)布,民營航天企業(yè)迅速崛起

時(shí)間:2019-07-29 來源:中國集群通信網(wǎng) 作者:網(wǎng)絡(luò) 點(diǎn)擊:

在衛(wèi)星通信概念提出50年后,當(dāng)下,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的投入成本隨著技術(shù)進(jìn)步明顯下降,各國紛紛將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)上升為國家戰(zhàn)略,衛(wèi)星通信發(fā)展迎來新風(fēng)口。

近日,賽迪智庫無線電管理研究所發(fā)布《中國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》,詳細(xì)闡述衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)、國內(nèi)外衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展,剖析我國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體情況,并對衛(wèi)星通信發(fā)展提出展望與建議,以此助推衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

為促進(jìn)業(yè)界衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)交流,通信產(chǎn)業(yè)報(bào)(網(wǎng))全媒體獨(dú)家發(fā)布《中國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》,希望能助力中國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展。

一、前言

衛(wèi)星通信的理念最早可以溯源到阿瑟·克拉克(Arthur C.Clarke)于1945年提出的靜止衛(wèi)星通信的設(shè)想。此后以前蘇聯(lián)和美國為主導(dǎo),全球衛(wèi)星通信進(jìn)入了密集試驗(yàn)階段。直至1965年,美國成功發(fā)射了用于歐美間的商用通信的靜止衛(wèi)星“晨鳥”(“Early Bird”),標(biāo)志著人類歷史上衛(wèi)星通信進(jìn)入到了實(shí)用階段。在過去的50多年時(shí)間里,衛(wèi)星通信主要作為地面通信網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充、備份和延伸,其憑借著覆蓋范圍廣、通信系統(tǒng)容量大、災(zāi)難容忍性強(qiáng)、靈活度高等獨(dú)特優(yōu)勢,在偏遠(yuǎn)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋以及航海通信、應(yīng)急通信、軍用通信、應(yīng)急通信、科考勘探等應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的重要作用。近年來,隨著衛(wèi)星寬帶成本的下降和衛(wèi)星通信技術(shù)的進(jìn)步,在高通量衛(wèi)星帶寬巨大需求的刺激下,國內(nèi)外掀起了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座發(fā)展的熱潮,衛(wèi)星通信進(jìn)入到一個(gè)新的發(fā)展階段,呈現(xiàn)出以下特點(diǎn):

一是各國紛紛將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)上升為國家戰(zhàn)略。美國政府提出了加快陸地移動通信與衛(wèi)星通信無縫銜接,推動空天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的構(gòu)想,并于2016年宣布投資5000萬美元的創(chuàng)新基金用于推動小衛(wèi)星發(fā)展。澳大利亞于2016年12月發(fā)布“超高速寬帶基礎(chǔ)設(shè)施”立法草案,明確提出要為衛(wèi)星寬帶網(wǎng)絡(luò)提供長期資金支持。英國于2017年初發(fā)布《衛(wèi)星和空間科學(xué)領(lǐng)域空間頻譜戰(zhàn)略報(bào)告》,計(jì)劃進(jìn)一步放寬非同步軌道衛(wèi)星的頻譜使用。俄羅斯、新西蘭、智利等國陸續(xù)發(fā)布向國內(nèi)偏遠(yuǎn)地區(qū)、遠(yuǎn)離陸地的島嶼提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)覆蓋的計(jì)劃。

二是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)投入成本隨著技術(shù)進(jìn)步明顯下降。小衛(wèi)星通常指重量在500kg 以下的衛(wèi)星。與大衛(wèi)星相比,小衛(wèi)星具有明顯的成本低、研發(fā)期短、風(fēng)險(xiǎn)小、發(fā)射快、延時(shí)低、技術(shù)新等優(yōu)點(diǎn)。近幾年,小衛(wèi)星在技術(shù)和商業(yè)模式創(chuàng)新的雙重推動下,呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢,面向大眾的消費(fèi)級應(yīng)用市場逐漸成為新的增長方式。據(jù)測算,到2021年全球納米衛(wèi)星市場將達(dá)63.5億美元。One Web、Space X、Facebook、波音等巨頭的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃都是以小衛(wèi)星為載體,選擇距離地球數(shù)百公里至2000公里以內(nèi)的低軌道。

三是頻率和軌道資源的國際爭奪戰(zhàn)愈演愈烈。在美、俄等航天強(qiáng)國的推動下,國際規(guī)則中衛(wèi)星頻率和軌道資源的主要分配形式為“先申報(bào)就可優(yōu)先使用”的搶占方式,日益增長的需求使得衛(wèi)星頻率軌道資源爭奪白熱化。軌道資源方面,地球同步軌道有效軌位資源非常緊張,各國紛紛將目標(biāo)瞄準(zhǔn)低軌道,預(yù)計(jì)該軌道內(nèi)衛(wèi)星數(shù)量會快速增長;頻率資源方面,C頻段和Ku頻段資源緊張,通信衛(wèi)星向高頻段發(fā)展的趨勢明顯,目前Ka頻段是國際上大多數(shù)高通量衛(wèi)星的首選,而Q/V頻段同樣有巨頭提前布局。

四是現(xiàn)階段衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)營模式更加合理。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展了近30年,主要經(jīng)歷了三個(gè)階段(如圖1所示)。從2014年開始,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入到第三階段,該階段以星鏈(Starlink)、One Web等計(jì)劃為代表,定位于與地面通信形成互補(bǔ)融合的無縫通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)階段衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與地面通信系統(tǒng)二者之間更多的是互補(bǔ)與合作,發(fā)展空間巨大。從人群來看,世界上尚有超過一半的人口無法使用互聯(lián)網(wǎng),潛在用戶眾多;從萬物互聯(lián)來看,地面上偏遠(yuǎn)山區(qū)、大漠戈壁等部分區(qū)域如今依舊是通信盲區(qū),衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)低成本、廣覆蓋優(yōu)勢巨大;從應(yīng)用場景來看,隨著太空旅行等人類探索太空步伐的加快,星際間通信需求不可或缺,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)有能力提供解決方案。

衛(wèi)星通信從“能用”到“好用”的發(fā)展,一方面要立足衛(wèi)星通信“全球覆蓋”的獨(dú)特優(yōu)勢,深耕通信、航海、航天、應(yīng)急救援等垂直行業(yè),進(jìn)一步擴(kuò)大在行業(yè)市場的優(yōu)勢。另一方面需要大力發(fā)展大容量、高速率的高通量衛(wèi)星和低軌寬帶星座,降低應(yīng)用成本,拓寬互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場。此外,衛(wèi)星通信要充分發(fā)揮大覆蓋、靈活性高等優(yōu)勢,與地面通信互補(bǔ)融合發(fā)展,協(xié)同打造覆蓋空、天、地、海多維空間的泛在網(wǎng)絡(luò)。

二、衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)概述

(一)概念定義

1、衛(wèi)星的發(fā)展與衛(wèi)星通信

衛(wèi)星的發(fā)展過程可概括為“小衛(wèi)星—大衛(wèi)星—新小衛(wèi)星”。在人類開展航空航天活動初期,受火箭運(yùn)載能力和衛(wèi)星制造技術(shù)水平限制,發(fā)射的衛(wèi)星功能少、體積小、重量輕,可視為傳統(tǒng)小衛(wèi)星。隨著大推力運(yùn)載火箭的研發(fā)和衛(wèi)星制造技術(shù)的升級,可發(fā)射的衛(wèi)星功能逐漸復(fù)雜、重量增加、體積增大,相應(yīng)的成本也在不斷增加,一般經(jīng)濟(jì)水平的國家無法承擔(dān),況且一旦發(fā)射失敗就會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此,研制高性價(jià)比的衛(wèi)星成為了航天界的主要目標(biāo)之一。20世紀(jì)80年代,美國軍方提出了現(xiàn)代小衛(wèi)星的概念。美國國防高級研究計(jì)劃局投入80萬美元制造并發(fā)射了一個(gè)67.5kg重的數(shù)字存儲轉(zhuǎn)發(fā)式中繼衛(wèi)星,在全球掀起了小衛(wèi)星研制熱潮。

衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波,從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)地球站、航天器、空間站之間的單向或雙向通信。典型的通信形式為音視頻廣播、數(shù)據(jù)廣播(導(dǎo)航、定位等)、音視頻通話、數(shù)據(jù)傳輸(遙感、遙測等)、互聯(lián)網(wǎng)連接等。衛(wèi)星通信頻段一般劃分見表2-1,其中L、S頻段主要用于衛(wèi)星移動通信,C、Ku頻段主要用于衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)通信,Ka頻段應(yīng)用開始大量出現(xiàn)。為了滿足日益增加的頻率軌道資源需求,衛(wèi)星通信領(lǐng)域正在布局Q/V等更高的頻段資源。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星端、地面站、用戶端三部分組成,典型示意圖見圖2-1。衛(wèi)星端可包含一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星,每個(gè)衛(wèi)星由衛(wèi)星母體和星載設(shè)備組成。地面站由跟蹤遙測和指令站、監(jiān)控管理站以及通信關(guān)口站(包含控制中心和地球站)組成。地面站可以是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面其他通信網(wǎng)的關(guān)口,也可以是用戶端與衛(wèi)星的地面通信樞紐。用戶端則是接受服務(wù)的各種用戶終端設(shè)備。

2、衛(wèi)星通信的分類

根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn),衛(wèi)星通信(系統(tǒng))可以分為不同的類型,例如按照通信衛(wèi)星運(yùn)行的軌道不同,可分為:

低軌道(LEO)衛(wèi)星通信:LEO衛(wèi)星較小,運(yùn)行于距地面500-2000km的軌道上,具有傳輸時(shí)延、覆蓋范圍、鏈路損耗、功耗較小等特征。典型系統(tǒng)為Motorola的銥星系統(tǒng)。

中軌道(MEO)衛(wèi)星通信:MEO衛(wèi)星運(yùn)行于距地面2000-20000km的軌道上,其傳輸時(shí)延、覆蓋范圍、鏈路損耗、功耗大于LEO但小于GEO。典型系統(tǒng)為Inmarsat國際海事衛(wèi)星系統(tǒng)。

高軌道(GEO)同步衛(wèi)星通信:GEO衛(wèi)星運(yùn)行于距地面35800km的地球同步靜止軌道上。傳統(tǒng)的GEO通信系統(tǒng)的技術(shù)最為成熟,但由于存在較長的傳播時(shí)延和較大的鏈路損耗,不適用于通信領(lǐng)域。典型系統(tǒng)為VSAT系統(tǒng)。

按照衛(wèi)星重量大小,可分為大衛(wèi)星(1000kg以上)、中衛(wèi)星(500-1000kg)和小衛(wèi)星(500kg以下)。然而,隨著小衛(wèi)星技術(shù)和應(yīng)用的不斷發(fā)展,業(yè)界對小衛(wèi)星分類又進(jìn)行了細(xì)化。例如,國際電聯(lián)提出了對小衛(wèi)星重量、功率、成本等主要參數(shù)的類型劃分標(biāo)準(zhǔn),見表2-2。文后出現(xiàn)的小衛(wèi)星仍指500kg以下的衛(wèi)星。

此外,其他常見的分類方式見表2-3。

3、傳統(tǒng)衛(wèi)星通信的特點(diǎn)

傳統(tǒng)衛(wèi)星通信具有不同于光纖、公眾移動通信等地面通信方式的以下特點(diǎn):

覆蓋區(qū)域廣:較少數(shù)量的衛(wèi)星即可提供廣域概念上的無縫覆蓋。例如,理論上3顆GEO衛(wèi)星可覆蓋地球。

地面基礎(chǔ)設(shè)施少:由于衛(wèi)星的廣覆蓋能力,與光纖、公眾移動通信等通信方式相比較,不需要大量的地面基礎(chǔ)設(shè)施支撐。

信息延時(shí)較大:無線電信號星地間傳輸普遍大于其他通信方式。例如,GEO傳輸延時(shí)約為1s。

對用戶端要求高:由于星地鏈路損耗大,開放式鏈路易受干擾,對用戶端的發(fā)射功率和噪聲處理能力要求較高,將進(jìn)一步增加終端體積和成本。

帶寬容量有限:受限于衛(wèi)星通信的頻譜、載荷、能源問題,其總帶寬和總?cè)萘肯鄬τ诠饫w和公眾移動通信來說要小得多。近幾年高通量衛(wèi)星的發(fā)展將改變這一狀況。

通信成本高:由于衛(wèi)星的研制、發(fā)射、運(yùn)營成本較高,而且存在發(fā)射失敗和在軌失效的風(fēng)險(xiǎn),造成衛(wèi)星通信的單位帶寬費(fèi)用遠(yuǎn)高于地面通信網(wǎng)絡(luò),普通用戶無法承受。

組網(wǎng)部署靈活:衛(wèi)星通信不受地形限制,通信終端可以在地面、海上、空中,在自然災(zāi)害或突發(fā)事件情況下可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng),但容易受到天氣狀況的影響。

信息安全能力強(qiáng):衛(wèi)星通信系統(tǒng)構(gòu)獨(dú)立于常見地面通信網(wǎng)絡(luò),所傳輸?shù)男畔⒉灰妆唤孬@,且衛(wèi)星移動終端難以監(jiān)測定位,具有較高的信息安全水平。

4、小衛(wèi)星獨(dú)有特性

近年來,小衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用發(fā)展迅猛,多用于通信和對地觀測領(lǐng)域。小衛(wèi)星具有一些不同于傳統(tǒng)大衛(wèi)星的特有性質(zhì),例如:

輕小型化:與重達(dá)幾噸的普通衛(wèi)星相比,小衛(wèi)星重量只有克至百千克的量級。輕型復(fù)合材料技術(shù)以及微型技術(shù)集成化應(yīng)用是小衛(wèi)星輕型化發(fā)展的重要前提。

成本降低:傳統(tǒng)大衛(wèi)星的研制周期一般需要5年左右,而且項(xiàng)目投資大、發(fā)射費(fèi)用高、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)大。小衛(wèi)星研制過程主要采用先進(jìn)成熟的技術(shù)以及科學(xué)、合理的管理手段,使得小衛(wèi)星的研制周期一般為2年左右,研制成本大大降低。通過一箭多星技術(shù)大幅度降低了每顆小衛(wèi)星的平均發(fā)射成本。靈活發(fā)射:小衛(wèi)星可以作為大衛(wèi)星的附屬物一起發(fā)射,也可以是幾十甚至上百個(gè)微小衛(wèi)星搭載同一個(gè)火箭一齊發(fā)射。運(yùn)載和發(fā)射工具包括火箭、導(dǎo)彈、空間飛行器等,發(fā)射地點(diǎn)可以為地面、大氣層或太空平臺。還可以根據(jù)需求臨時(shí)發(fā)射小衛(wèi)星到特定區(qū)域執(zhí)行相應(yīng)的工作任務(wù)。

冗余組網(wǎng):小衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的快速部署能力和抗毀性能增強(qiáng)。通過利用大量小衛(wèi)星組成冗余備份,當(dāng)某顆衛(wèi)星失效或摧毀時(shí),能夠快速補(bǔ)充衛(wèi)星。雖然單顆微小衛(wèi)星功能單一受限,通過多顆微小衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座或編隊(duì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署,呈現(xiàn)出空間拓展優(yōu)勢,可以實(shí)現(xiàn)甚至超越同等重量的大衛(wèi)星所能提供的功能。

小衛(wèi)星相對于傳統(tǒng)大衛(wèi)星的優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)見表2-4。

(二)衛(wèi)星通信關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前,衛(wèi)星通信的新技術(shù)加速發(fā)展,衛(wèi)星系統(tǒng)實(shí)際部署效率進(jìn)一步提高。在各國際衛(wèi)星公司積極推進(jìn)與競爭下,通信衛(wèi)星在衛(wèi)星制造、火箭發(fā)射、單星容量、頻譜效率、成本控制等方面均取得一系列進(jìn)步。

1、設(shè)計(jì)和制造技術(shù)

衛(wèi)星的設(shè)計(jì)和制造理念正在改變。衛(wèi)星部件的模塊化接口設(shè)計(jì)為規(guī)模化制造提供可能,并使得不同供應(yīng)商提供的衛(wèi)星部件之間能夠互操作。衛(wèi)星制造普遍開始使用非航天級別的商業(yè)現(xiàn)貨部件,甚至形成了一些通用標(biāo)準(zhǔn)。

成熟的3D打印技術(shù)也已應(yīng)用于衛(wèi)星制造領(lǐng)域。模塊化設(shè)計(jì)、輕小型化、規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化、3D打印生產(chǎn)使得衛(wèi)星研制成本和迭代周期不斷降低。

小衛(wèi)星具備重量輕、體積小、成本低、研制周期短、發(fā)射容易、風(fēng)險(xiǎn)小且技術(shù)含量高等特點(diǎn),更適用于組建低軌星座,是目前全球發(fā)展熱點(diǎn)。小衛(wèi)星有效載荷技術(shù)使衛(wèi)星在不斷小型化的同時(shí),也在不斷集成更多的功能。有效載荷關(guān)鍵技術(shù)包括一體化設(shè)計(jì)技術(shù),結(jié)構(gòu)輕型化、微型化、多功能化技術(shù),微型系統(tǒng)綜合集成技術(shù)與軟件化技術(shù)等。輕型復(fù)合材料技術(shù)、微電子技術(shù)、微光電技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)、微型機(jī)械及高精尖加工等高新技術(shù)的發(fā)展和集成化應(yīng)用為衛(wèi)星的輕小型化提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

2、發(fā)射與回收技術(shù)

一箭多星技術(shù)指通過一次火箭發(fā)射多顆衛(wèi)星。例如,長征十一號商用火箭以一箭多星的方式完成多次發(fā)射,大幅提高了衛(wèi)星商業(yè)發(fā)射的效率。異軌多星技術(shù)在火箭快速靈活進(jìn)入空間、空間機(jī)動和空間利用等方面具有廣闊應(yīng)用前景。例如,遠(yuǎn)征三號上面級通過與長征二號丁火箭配合使用,實(shí)現(xiàn)了21次自主快速軌道機(jī)動部署。

重型火箭技術(shù)則通過利用大推力高性能高空液氧煤油發(fā)動機(jī)獲得更大推力來增加火箭的有效載荷,實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng),提升單位成本效益。例如,美國SpaceX公司的獵鷹重型火箭首飛成功,打破現(xiàn)役火箭運(yùn)載能力紀(jì)錄,其近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到63.8噸,地球同步軌道運(yùn)載能力為26.7噸。

火箭回收技術(shù)大幅提高了火箭的重復(fù)利用率。運(yùn)載火箭垂直回收制導(dǎo)控制技術(shù)利用可重復(fù)使用垂直起降平臺,使火箭由一次性使用向重復(fù)使用、由單一航天運(yùn)輸向航天運(yùn)輸與空間操作相結(jié)合進(jìn)行跨越。例如,中型可回收火箭——獵鷹9號的第一級可實(shí)現(xiàn)3次復(fù)用。

目前,隨著一箭多星、重型火箭和火箭回收技術(shù)的革新,衛(wèi)星發(fā)射成本不斷下降。例如,新一代小型火箭發(fā)射成本已降至百萬美元級,獵鷹9號的單次發(fā)射費(fèi)用為6200萬美元,而傳統(tǒng)中型火箭發(fā)射費(fèi)用接近1億美元。此外,新型運(yùn)載火箭型譜也聚焦于模塊化、組合化、系列化發(fā)展,將逐步滿足各類市場的個(gè)性化發(fā)射需求。

3、星座與編隊(duì)技術(shù)

衛(wèi)星組網(wǎng)主要通過衛(wèi)星星座技術(shù)與編隊(duì)飛行技術(shù)實(shí)現(xiàn),即通過多顆衛(wèi)星協(xié)同工作完成特定空間任務(wù)。其中衛(wèi)星星座關(guān)注衛(wèi)星與地面的幾何關(guān)系,多顆衛(wèi)星組成星座可實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星業(yè)務(wù)的連續(xù)覆蓋或多重覆蓋,提高對目標(biāo)觀測的訪問頻度和時(shí)間分辨率。而編隊(duì)飛行則關(guān)注多個(gè)衛(wèi)星之間的相對幾何關(guān)系,用于實(shí)現(xiàn)多星協(xié)同任務(wù),突破單顆衛(wèi)星性能與功能的限制。

由于小衛(wèi)星體積小、功能單一、能力有限,但可使用一箭多星技術(shù)一次性發(fā)射大量衛(wèi)星,所以在星座組網(wǎng)方面具有極大的優(yōu)勢。因此,小衛(wèi)星常常以星座的形式部署使用,且多顆小衛(wèi)星組成星座后可以實(shí)現(xiàn)并超越單一傳統(tǒng)大衛(wèi)星的功能。

例如,NASA研究日地關(guān)系的磁層星座就是用一枚Delta火箭同時(shí)把100顆10kg的納衛(wèi)星射入大偏心軌道組成磁層星座,這些納衛(wèi)星的遠(yuǎn)地點(diǎn)高度不同,可在不同高度同時(shí)進(jìn)行地球磁層測量。小衛(wèi)星還可以組成編隊(duì),完成單顆大衛(wèi)星難以完成的諸如重力場測量、太空探測、間歇式導(dǎo)航和定位、高分辨率合成光學(xué)干涉測量等任務(wù)。

4、寬帶化與軟件化技術(shù)

高通量衛(wèi)星通過采用高頻段、波束成形、多點(diǎn)波束、抗干擾、頻率復(fù)用、高波束增益等通信技術(shù)使得同樣尺寸天線的增益更高,衛(wèi)星通信吞吐容量增大,進(jìn)一步促進(jìn)了衛(wèi)星接收終端的寬帶化。大容量、廣覆蓋、安全可靠等成為新一代衛(wèi)星通信系統(tǒng)的重要能力指標(biāo)。歐美大國強(qiáng)勢推進(jìn)高通量衛(wèi)星發(fā)展,其寬帶衛(wèi)星服務(wù)能力已達(dá)Tbps級。

例如,美國ViaSat-3系統(tǒng)的單星容量達(dá)1Tbps,能夠同時(shí)為歐亞非地區(qū)的用戶提供100Mbps的寬帶接入服務(wù)。

星上通信計(jì)算載荷的軟件化也是新興技術(shù)之一。軟件化技術(shù)以微型計(jì)算機(jī)為核心,采用MMIC、ASIC、DSP超大規(guī)模集成電路,利用軟件工程技術(shù)和軟件無線電技術(shù),把無線通信功能用軟件來實(shí)現(xiàn),通過軟件編程來靈活實(shí)現(xiàn)多種寬帶數(shù)字濾波、直接數(shù)字頻率合成、數(shù)字下變頻、調(diào)制解調(diào)、糾錯(cuò)編碼、信令控制、信源編碼及加密解密等功能。軟件化減少了衛(wèi)星對各類硬件的需求,可進(jìn)一步降低衛(wèi)星重量,提升衛(wèi)星利用率。

此外,隨著相控陣等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,衛(wèi)星接收終端對衛(wèi)星信號的靈敏度提升,地面接收設(shè)備在體積和重量上均有所下降,更適合住宅、車載以及個(gè)人使用。

(三)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)

衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋衛(wèi)星制造、發(fā)射服務(wù)、地面設(shè)備制造、運(yùn)營與服務(wù)等環(huán)節(jié)。衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈全景見圖2-2。

(四)衛(wèi)星通信市場分析

1、全球衛(wèi)星通信市場概述

2018年,全球航天產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到4000億美元,其中衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過3000億美元,衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模約為1200億美元。美國、歐洲、中國的傳統(tǒng)航天企業(yè)借助云平臺、大數(shù)據(jù)、天地一體化、物聯(lián)網(wǎng)、5G等新技術(shù)快速發(fā)展精細(xì)化、個(gè)性化的衛(wèi)星通信服務(wù);一大批新興商業(yè)航天企業(yè)及服務(wù)也迅速涌現(xiàn)。

未來,全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)商業(yè)化程度將不斷提高,衛(wèi)星通信系統(tǒng)向微小化趨勢發(fā)展,衛(wèi)星通信仍將是以衛(wèi)星廣播和固定類業(yè)務(wù)為主,衛(wèi)星移動和寬帶類業(yè)務(wù)將增長迅速。預(yù)計(jì)2020年,全球衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器出租容量將達(dá)到700GHz;且全球微小衛(wèi)星市場規(guī)模將達(dá)到60億美元,2025年全球微小衛(wèi)星數(shù)量市場規(guī)模可達(dá)200億美元。

2、我國衛(wèi)星通信市場概述

2018年,我國在軌衛(wèi)星總數(shù)約280顆,其中商業(yè)衛(wèi)星達(dá)到30顆,絕大多數(shù)衛(wèi)星為遙感、導(dǎo)航、科研等類型,通信衛(wèi)星數(shù)量較少。2018年12月,我國首張國產(chǎn)衛(wèi)星移動通信終端入網(wǎng)牌照發(fā)放,標(biāo)志著我國衛(wèi)星移動通信打破國外壟斷,完整產(chǎn)業(yè)鏈正式形成。

隨著我國商業(yè)航天市場的逐步開放,衛(wèi)星國家隊(duì)和許多民營企業(yè)紛紛布局衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座產(chǎn)業(yè),將帶動通信小衛(wèi)星研制、火箭發(fā)射、衛(wèi)星通信系統(tǒng)終端設(shè)備與軟件應(yīng)用市場爆發(fā)式發(fā)展。2018年,我國衛(wèi)星通信市場規(guī)模達(dá)到600億元。預(yù)計(jì)2020年我國衛(wèi)星通信市場規(guī)模將超過800億元。

三、國外衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

2018年,各國低軌道星座衛(wèi)星、高通量衛(wèi)星、物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星等新應(yīng)用新業(yè)態(tài)競相發(fā)展。從國別來看,美國衛(wèi)星技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展遙遙領(lǐng)先,在軌衛(wèi)星占全球半壁江山,歐洲大力整合資源,推動泛歐衛(wèi)星通信的發(fā)展,俄羅斯保持傳統(tǒng)衛(wèi)星優(yōu)勢,大力拓展新市場,日本通信衛(wèi)星發(fā)展取得新突破,力爭進(jìn)入第一梯隊(duì)。從軌道來看,地球靜止軌道衛(wèi)星發(fā)展已過高峰期,而低軌衛(wèi)星發(fā)展正突飛猛進(jìn)。

(一)美國

1、完備的法規(guī)體系為衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定基石

美國衛(wèi)星通信法規(guī)發(fā)展最早最成熟。自從1958年《國家航空航天法》以來,為規(guī)范和鼓勵(lì)商業(yè)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展,美國又相繼出臺了《通信衛(wèi)星法案》、《軌道法案》等單行法律。發(fā)射領(lǐng)域,頒布了《商業(yè)空間發(fā)射法》、《商業(yè)空間法》、《發(fā)射服務(wù)購買法》、《商業(yè)航天發(fā)射競爭力法》、《鼓勵(lì)私營航空航天競爭力與創(chuàng)業(yè)法》等單行法律,有力規(guī)范和促進(jìn)私營企業(yè)參與衛(wèi)星發(fā)射活動。

2、美國政府一貫重視衛(wèi)星相關(guān)政策制定

自上個(gè)世紀(jì)50年代開始,歷屆美國政府都會出臺新的國家航天政策。特朗普政府執(zhí)政以來,重建了美國國家航天委員會,首次制定《國家航天戰(zhàn)略》,先后四次簽發(fā)總統(tǒng)航天政策令,進(jìn)一步加強(qiáng)了對航天產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)和支持。

3、通信衛(wèi)星技術(shù)和應(yīng)用全球領(lǐng)先

軍事衛(wèi)星方面,美國軍用衛(wèi)星型號齊全技術(shù)先進(jìn)。美國軍用通信衛(wèi)星主要分為寬帶、窄帶和受保護(hù)三類。寬帶衛(wèi)星方面,美國先后開發(fā)了3代“國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)”(DSCS)衛(wèi)星。目前,美國正在使用“寬帶全球衛(wèi)星通信”(WGS)衛(wèi)星替換“國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)”衛(wèi)星,已發(fā)射10顆WGS衛(wèi)星,基本建設(shè)完成。在受保護(hù)衛(wèi)星方面,美國開發(fā)了“軍事星”系列衛(wèi)星。從2010年起美國又開始用“先進(jìn)極高頻”替換“軍事星”,目前已經(jīng)成功發(fā)射4顆。窄帶通信系統(tǒng)方面,美國先后開發(fā)了“艦隊(duì)通信衛(wèi)星”、“租賃衛(wèi)星”和“特高頻后繼星”系列衛(wèi)星。2012年起,進(jìn)一步使用MUOS系統(tǒng)衛(wèi)星替換特高頻后繼星。

低軌衛(wèi)星方面,美國是世界上唯一運(yùn)行商業(yè)低軌衛(wèi)星通信星座的國家。“銥星”系統(tǒng)是世界首個(gè)投入使用的大型低軌通信衛(wèi)星系統(tǒng)。2017年開始發(fā)射的“下一代銥星”(Iridium NEXT),提升了數(shù)據(jù)傳輸速度并增加了話音服務(wù)、企業(yè)數(shù)據(jù)、設(shè)備跟蹤以及機(jī)器到機(jī)器的應(yīng)用等服務(wù)。截止2018年底已成功完成7批次新一代衛(wèi)星的發(fā)射部署,整個(gè)系統(tǒng)的更新?lián)Q代即將完成。

高通量衛(wèi)星方面,擁有目前在軌運(yùn)行的單星數(shù)據(jù)容量最大的衛(wèi)星系統(tǒng)。高通量衛(wèi)星(HTS)是指使用相同帶寬的頻率資源情況下數(shù)據(jù)傳輸量可達(dá)傳統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)倍甚至數(shù)十倍的新一代通信衛(wèi)星,是通信衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的重大革新。大容量、廣覆蓋、安全可靠等成為新一代系統(tǒng)的重要能力指標(biāo)。美國衛(wèi)訊公司發(fā)射的第二代高通量衛(wèi)星ViaSat-2最大容量達(dá)300Gbit/s,是目前在軌運(yùn)行的單星數(shù)據(jù)容量最大的衛(wèi)星系統(tǒng)。正開發(fā)的ViaSat-3系統(tǒng)容量預(yù)計(jì)將達(dá)1Tbps以上,并將采用新技術(shù)將實(shí)現(xiàn)容量動態(tài)分配。

4、衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模世界第一

衛(wèi)星制造方面,美國遙遙領(lǐng)先全球其他國家。據(jù)美國衛(wèi)星工業(yè)協(xié)會(SIA)《2018年衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)狀況報(bào)告》,2017年美國衛(wèi)星制造產(chǎn)業(yè)收入88億美元,全球占比約57%;其他國家總計(jì)67億美元,占比約43%。衛(wèi)星發(fā)射業(yè)務(wù)方面,2018年,全球共發(fā)射通信衛(wèi)星77顆。其中,美國發(fā)射通信衛(wèi)星41顆,占全球年度發(fā)射通信衛(wèi)星數(shù)量的53%。2017年,全球衛(wèi)星發(fā)射業(yè)務(wù)收入46億美元,美國商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射業(yè)務(wù)收入18億美元,全球占比39%。衛(wèi)星服務(wù)業(yè)務(wù)方面,截至2018年底,美國付費(fèi)衛(wèi)星電視用戶規(guī)模達(dá)2912.7萬戶,衛(wèi)星電視收入達(dá)395.8億美元,約占全球衛(wèi)星電視收入的40%。

5、商業(yè)航天位于全球核心地位

進(jìn)入新世紀(jì),美國的商業(yè)航天在整個(gè)航天產(chǎn)業(yè)中所占的份額變得越來越大,這是過去一直以政府為主導(dǎo)的美國航天發(fā)展過程中的新趨勢。2012年5月,美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)成功發(fā)射了一枚兩級火箭,將一艘名為龍飛船的太空飛船送向國際空間站,開啟了太空私營化的新時(shí)代。2018年2月,SpaceX設(shè)計(jì)制造的目前全世界運(yùn)載能力最強(qiáng)的可重復(fù)利用的“獵鷹重型”火箭成功發(fā)射,標(biāo)志著商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)已位于全球航天經(jīng)濟(jì)的核心地位。

6、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃進(jìn)入部署階段

目前提出衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃的既有波音、O3b、Telesat、ViaSat等老牌企業(yè),也有OneWeb、SpaceX、Theia、Audacy等新興科技公司。O3b星座系統(tǒng)是目前全球唯一一個(gè)成功投入商業(yè)運(yùn)營的中地球軌道(MEO)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。2017年,一網(wǎng)公司(OneWeb)成為第一家獲得FCC準(zhǔn)入許可的低軌星座公司。

2019年2月。OneWeb旗下首批6顆星座衛(wèi)星發(fā)射升空,太空互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃進(jìn)入部署階段。美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)的Starlink星座項(xiàng)目規(guī)模龐大。該公司計(jì)劃發(fā)射約12000顆小衛(wèi)星建設(shè)兩個(gè)太空互聯(lián)網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)接入速度在延遲上將不輸于甚至優(yōu)于光纖網(wǎng)絡(luò)。2018年SpaceX同樣獲得FCC低軌道衛(wèi)星通信網(wǎng)準(zhǔn)入許可,并發(fā)射了兩顆測試衛(wèi)星。此外,波音公司提出了規(guī)模近3000顆衛(wèi)星的星座計(jì)劃,亞馬遜提出3200多顆低軌衛(wèi)星計(jì)劃,LeoSat MA公司提出80顆衛(wèi)星的低軌星座計(jì)劃。

(二)歐盟

1、政策積極推動泛歐衛(wèi)星通信服務(wù)

早在2008年,歐盟就正式啟動泛歐衛(wèi)星移動通信服務(wù)審批程序,簡化流程在全歐盟范圍內(nèi)開展衛(wèi)星移動通信服務(wù)。2011年,歐盟委員會明確提出整合各成員國的資源,從歐盟層面大力發(fā)展泛歐衛(wèi)星移動通信。2016年歐盟委員會出臺的《歐洲航天戰(zhàn)略》強(qiáng)調(diào)推進(jìn)歐洲航天一體化。為落實(shí)歐洲航天戰(zhàn)略,2018年發(fā)布的歐盟2021至2027年度長期預(yù)算提案中,提出歐洲太空計(jì)劃,要求確保高質(zhì)量、最新和安全的太空相關(guān)數(shù)據(jù)和服務(wù),為商業(yè)化提供更多便利支持。

2、通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)體系完備

火箭研制方面,由法國提議并由歐洲航天局(歐空局)組織實(shí)施和研制的阿麗亞娜火箭系列至今已研制成功5種型號。阿麗亞娜火箭在國際航天市場擁有重要地位,占據(jù)世界商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射業(yè)務(wù)的大約5成份額。衛(wèi)星研制方面,歐洲已形成完備的系列平臺體系。

Eurostar-3000與空間客車-4000系列均面向3-6噸的中大型GEO衛(wèi)星市場,“阿爾法平臺”則側(cè)重于6噸以上的超大型通信衛(wèi)星。3噸以下平臺方面,2017年歐洲自主研發(fā)的Small GEO平臺正式啟用,填補(bǔ)了模塊化設(shè)計(jì)保證了其可以滿足多種任務(wù)的需求,Small GEO平臺的啟用將使歐洲通信衛(wèi)星研制能力的布局完整化。英國薩瑞衛(wèi)星技術(shù)公司 (SSTL) 也將于2019年發(fā)射歐洲通信衛(wèi)星公司的“量子” (Quantum) 衛(wèi)星上正式啟用其“地球靜止小型衛(wèi)星平臺” (GMPT) ,同樣面向小型GEO通信衛(wèi)星。

3、積極參與國際市場合作

開展國際合作是歐洲空間政策的核心內(nèi)容之一。

歐洲航天產(chǎn)業(yè)中,占總產(chǎn)值4成以上的產(chǎn)品和服務(wù)是為境外市場提供的,因而歐盟一向?qū)H市場高度重視。歐空局和法、德等國家不但與美國、俄羅斯和日本等傳統(tǒng)的航天國家合作,還積極與新興的航天國家和發(fā)展中國家開展合作。

歐空局、歐委會和俄羅斯聯(lián)邦航天局三方共同組建了太空對話指導(dǎo)委員會,并建立了包括衛(wèi)星通信在內(nèi)的7個(gè)工作組。2018年12月,印度最新的高通量通信衛(wèi)星Gsat-11在法屬圭亞那發(fā)射升空。2011年10月,中國首次為歐洲衛(wèi)星運(yùn)營商提供發(fā)射服務(wù)。2018年1月,歐洲通信衛(wèi)星公司(Eutelsat)與中國聯(lián)通簽訂合作諒解備忘錄,共同開拓亞太地區(qū)增長迅速的商用衛(wèi)星通信市場。

4、大力推進(jìn)衛(wèi)星通信和5G星地融合

歐盟積極推動衛(wèi)星業(yè)界參與5G標(biāo)準(zhǔn)制定與協(xié)同發(fā)展。在歐盟委員會、歐洲航天局等機(jī)構(gòu)倡導(dǎo)下,歐洲成立了SaT5G、SATis5等多個(gè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織,共同推進(jìn)衛(wèi)星與5G聯(lián)合應(yīng)用。

2018年,歐洲衛(wèi)星公司(SES)在SaT5G合作框架下成功驗(yàn)證了利用衛(wèi)星提供5G傳輸服務(wù),為探索5G星地融合方案提供了重要支撐。2017年歐洲衛(wèi)星公司、國際移動衛(wèi)星公司等16家衛(wèi)星運(yùn)營商、服務(wù)商及制造商代表簽署了“衛(wèi)星5G”協(xié)議,共同探索衛(wèi)星通信和5G無縫連接的最佳方案,并計(jì)劃在歐洲開展試點(diǎn)。

(三)俄羅斯

1、政策法規(guī)保障俄羅斯優(yōu)先發(fā)展航天項(xiàng)目

俄羅斯涉及衛(wèi)星通信的法律體系主要包括《俄聯(lián)邦空間活動法》和大量總統(tǒng)令、政府令以及行業(yè)有關(guān)規(guī)定和規(guī)章制度。

《俄聯(lián)邦空間活動法》明確提出,航天技術(shù)及活動“國家最高等級的優(yōu)先發(fā)展項(xiàng)目”,要依靠航天技術(shù)增強(qiáng)俄羅斯的經(jīng)濟(jì)、科技和國防實(shí)力。俄羅斯先后出臺多個(gè)航天戰(zhàn)略規(guī)劃。這些規(guī)劃通常以政府令形式下發(fā),以法律形式明確了未來俄羅斯航天領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向及任務(wù)的階段性部署,對指導(dǎo)航天發(fā)展具有重大意義。此外,俄羅斯還制定了許多相關(guān)領(lǐng)域的專項(xiàng)政策,例如《俄羅斯聯(lián)邦建立和發(fā)展空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施綱要》。

2、著力發(fā)展軍用通信衛(wèi)星系列

俄羅斯近年來發(fā)射的通信衛(wèi)星除了為國外用戶發(fā)射的通信衛(wèi)星以外主要是本國軍用通信衛(wèi)星,著力完善國內(nèi)高性能、多用途系列軍用通信衛(wèi)星。目前俄羅斯在軌軍用通信衛(wèi)星都混編在“宇宙”(Cosmos)系列中,主要分低地球軌道(LEO)、大橢圓軌道(HEO)和地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星,為俄羅斯武裝力量提供戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)層面的各種通信和指揮控制服務(wù)。

俄羅斯最新發(fā)展的“鐘鳴” (Blagovest)系列衛(wèi)星是高性能(GEO)軌道重型軍事通信衛(wèi)星,基于快訊-2000 (Express-2000) 平臺研制,可提供電話和視頻會議以及互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入等服務(wù),設(shè)計(jì)壽命至少15年。目前已密集部署3顆。2018年還發(fā)射了3顆宇宙系列軍用通信衛(wèi)星。截止2018年底,俄羅斯在軌通信衛(wèi)星共計(jì)81顆。

3、拓展商業(yè)航天發(fā)展新市場

民商用衛(wèi)星方面,在國內(nèi)外衛(wèi)星通信服務(wù)需求快速增長的影響及有利政策的推動下,俄羅斯先后部署了多顆“快訊” (Express) 系列高性能通信衛(wèi)星,為本國及周邊區(qū)域提供衛(wèi)星廣播電視、寬帶接入、移動通信等服務(wù)。俄羅斯衛(wèi)星通信公司 (RSCC) 分別與中東地區(qū)的衛(wèi)星服務(wù)提供商地平線衛(wèi)星公司 (Horizon Sat) 、歐洲計(jì)時(shí)衛(wèi)星公司 (Chronosat Gmb H) 以及德國羅曼蒂斯衛(wèi)星通信公司 (Romantis) 等簽署了合作協(xié)議,允許后者使用快訊-AM6、AM7和AM22等衛(wèi)星為中東、中亞、南亞等地區(qū)提供通信服務(wù),有效拓展了商用市場。

4、低軌通信領(lǐng)域取得新進(jìn)展

2018年5月,俄羅斯國家航天集團(tuán) (Roskosmos) 在官網(wǎng)公布了其覆蓋全球的低軌通信星座計(jì)劃。該星座將由288顆低軌道衛(wèi)星組成,計(jì)劃在2025年前建成,可面向全球用戶特別是偏遠(yuǎn)地區(qū)用戶提供話音和互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù),造價(jià)預(yù)估為2990億盧布 (約300億元人民幣) ,經(jīng)費(fèi)來源為私人投資和基金注資。俄羅斯國家航天集團(tuán)還將與一網(wǎng)公司開展國際合作,形成優(yōu)勢互補(bǔ)。

(四)日本

1、出臺日本航天產(chǎn)業(yè)路線圖

作為世界上少有的幾個(gè)具備完整的航天產(chǎn)業(yè)鏈和太空探索能力的國家之一,日本近年來加大了對于航天產(chǎn)業(yè)的政策支。2015年《太空基本計(jì)劃》提出,日本太空產(chǎn)業(yè)要在10年內(nèi)達(dá)到累計(jì)5萬億日元的目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),《日本復(fù)興戰(zhàn)略 2016》要求制定《太空產(chǎn)業(yè)前景》路線圖,加快太空產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度和規(guī)模擴(kuò)張。

2017年出臺的《航天工業(yè)展望2030》明確,依托其強(qiáng)大的太空科技實(shí)力,日本將加緊構(gòu)建航天產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈,提出為小型商業(yè)太空發(fā)射活動配備專用發(fā)射場、為航天新興企業(yè)提供在軌試驗(yàn)機(jī)會、加速實(shí)現(xiàn)空間技術(shù)商業(yè)化等措施。

2、軍事應(yīng)用取得重大突破

火箭研制方面,日本已掌握了大型固體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)和液體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)。目前,日本的運(yùn)載火箭主要為H系列,包括H2A和H2B,性能達(dá)到世界先進(jìn)水平。另外,日本還研制了艾普斯龍固體火箭,該火箭可快速轉(zhuǎn)化為洲際彈道導(dǎo)彈。軍事衛(wèi)星方面,2017年日本在種子島太空中心成功發(fā)射第一顆專用軍用通信衛(wèi)星煌2號(Kirameki-2)。

該衛(wèi)星是一顆X波段通信衛(wèi)星,投入使用后將大幅減少自衛(wèi)隊(duì)對民用衛(wèi)星的依賴。2018年,日本發(fā)射了第2顆“煌”系列軍用通信衛(wèi)星,預(yù)計(jì)2021年實(shí)現(xiàn)該系列衛(wèi)星3星組網(wǎng)運(yùn)行。

3、商業(yè)應(yīng)用成果顯著

火箭發(fā)射領(lǐng)域,2015年日本在種子島宇宙中心成功將加拿大通信公司(TELESAT)的衛(wèi)星送上太空,這是日本國產(chǎn)火箭H2A首次成功發(fā)射商業(yè)衛(wèi)星,標(biāo)志著日本成功進(jìn)軍國際衛(wèi)星發(fā)射市場。

民商用通信衛(wèi)星方面,日本廣播衛(wèi)星系統(tǒng)公司 (BSAT) 成功發(fā)射了1顆商用通信衛(wèi)星廣播衛(wèi)星(BSat-4a) ,該衛(wèi)星載有24個(gè)Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器,可提供4K/8K的超高清電視服務(wù)。衛(wèi)星電視方面,為推動4K和8K電視技術(shù)發(fā)展,日本新開放了16個(gè)衛(wèi)星電視頻道,是當(dāng)前世界上4K衛(wèi)星電視頻道最多的國家和第一個(gè)開通8K免費(fèi)衛(wèi)視的國家。

4、大力支持商業(yè)航天發(fā)展

日本最大的衛(wèi)星制造商三菱電機(jī)公司計(jì)劃投資約110億日元,將研制能力從同時(shí)建造10顆衛(wèi)星提升至18顆,以滿足日本政府及全球范圍商業(yè)通信衛(wèi)星日益增長的需求。

新設(shè)施將縮短生產(chǎn)周期、降低成本并提高產(chǎn)品質(zhì)量,增強(qiáng)國際市場的競爭力。日本政府宣布支持商業(yè)航天發(fā)展的“一攬子計(jì)劃”,大力支持航天初創(chuàng)企業(yè)發(fā)展。計(jì)劃包括設(shè)立1000億日元(9.4億美元)的支持基金、建立航天商業(yè)投資結(jié)對平臺、為航天創(chuàng)企尋找人才以及設(shè)法讓這些企業(yè)同日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)開展技術(shù)合作等內(nèi)容。

四、我國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體情況

(一)國家和地方政策大力推動

十三五期間航天領(lǐng)域國家政策密集出臺,衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來重大契機(jī)。《“十三五”國家信息化規(guī)劃》指出十三五是我國由網(wǎng)絡(luò)大國向網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國過渡的關(guān)鍵時(shí)期,主要從科學(xué)規(guī)劃和利用衛(wèi)星頻率/軌道資源、統(tǒng)籌推進(jìn)航天領(lǐng)域軍民融合、建設(shè)陸海空天一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施等方面著力,同時(shí)集中突破低軌衛(wèi)星通信、空間互聯(lián)網(wǎng)等前沿關(guān)鍵技術(shù),推動空間與地面設(shè)施互聯(lián)互通,構(gòu)建覆蓋全球、無縫連接的天地空間信息系統(tǒng)和服務(wù)能力。

《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃(2015-2025年)》為我國民用衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明方向,規(guī)劃指出固定通信衛(wèi)星和移動通信衛(wèi)星并重發(fā)展,強(qiáng)化地面系統(tǒng)建設(shè),通過三步走方針,提出“十四五”衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)目標(biāo):新增建設(shè)22顆通信廣播衛(wèi)星,其中全新研制的通信衛(wèi)星有5顆,包括L移動多媒體廣播衛(wèi)星、大容量寬帶通信衛(wèi)星、整星容量超過100Gbps的超大容量寬帶通信衛(wèi)星、高承載比寬帶通信衛(wèi)星、全球移動通信星座科研星等,帶動我國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期。《國家航天法》立法已經(jīng)提上日程。2019年4月,根據(jù)國家航天局消息,航天法已經(jīng)列入全國人大立法計(jì)劃,力爭2022-2025年出臺,也將對商業(yè)航天發(fā)展相關(guān)細(xì)節(jié)列入其中,進(jìn)一步完善頂層設(shè)計(jì)。

地方政府出臺系列文件,扶持本地航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國部分省市將商業(yè)航天作為重要的戰(zhàn)略性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè),納入本地頂層設(shè)計(jì),積極出臺專項(xiàng)政策鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

傳統(tǒng)航天產(chǎn)業(yè)基地持續(xù)發(fā)揮領(lǐng)軍作用。武漢國家航天產(chǎn)業(yè)基地是我國首個(gè)國家級商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)基地,2017年正式開工建設(shè),戰(zhàn)略定位主要包括圍繞新型運(yùn)載火箭及發(fā)射服務(wù)、衛(wèi)星平臺及載荷、空間信息應(yīng)用、地面及終端設(shè)備制造等領(lǐng)域,打造世界級商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)基地;打造華中高端裝備制造產(chǎn)業(yè)高;在商業(yè)航天龍頭項(xiàng)目牽引下,快速切入航天新材料領(lǐng)域,打造中部地區(qū)新材料產(chǎn)業(yè)示范區(qū)。上海國家民用航天產(chǎn)業(yè)基地是我國第一個(gè)國家級航天產(chǎn)業(yè)基地,2006年開發(fā)建設(shè),主要包括航天科技研發(fā)中心、航天科技產(chǎn)業(yè)基地和航天科普基地組成。

其中航天科技研發(fā)中心定位是打造集運(yùn)載火箭、應(yīng)用衛(wèi)星、載人飛船、防空武器等航天產(chǎn)品研發(fā)、研制、試驗(yàn)于一體的航天科技研發(fā)基地,航天科技產(chǎn)業(yè)基地則以產(chǎn)業(yè)集群為目標(biāo),發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用和新能源產(chǎn)業(yè),形成以衛(wèi)星應(yīng)用、航天技術(shù)及應(yīng)用全面發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局。

西安國家民用航天產(chǎn)業(yè)基地2008年正式揭牌,以國家戰(zhàn)略需求和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展為牽引,發(fā)展航天及軍民融合、衛(wèi)星及應(yīng)用、新能源、新一代信息技術(shù)四大產(chǎn)業(yè),建設(shè)特色鮮明的世界一流航天產(chǎn)業(yè)新城。

航天特色產(chǎn)業(yè)園和科技城等不斷涌現(xiàn)。2019年4月,武漢國家航天產(chǎn)業(yè)基地衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)園正式開工,預(yù)計(jì)2020年建成,其中航天器智能制造中心的衛(wèi)星批量生產(chǎn)線建成后,將成為中國國內(nèi)首條小衛(wèi)星智能化批量化生產(chǎn)線,有望實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)百顆衛(wèi)星的生產(chǎn)能力。

2018年3月,文昌航天科技城完成初步規(guī)劃,致力于布局3大航天科創(chuàng)園、6大航天小鎮(zhèn),發(fā)展"航天 "產(chǎn)業(yè),重點(diǎn)打造航天科研及信息產(chǎn)業(yè)、航天重裝及商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)、航天技術(shù)展示交易及服務(wù)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)、航天金融產(chǎn)業(yè)、航天生命工程產(chǎn)業(yè)、航天科普文化教育旅游創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)等六大航天產(chǎn)業(yè)鏈,現(xiàn)已納入海南未來“海陸空”發(fā)展的三個(gè)重點(diǎn)之一。

(二)衛(wèi)星發(fā)射運(yùn)載實(shí)力位于世界前列

我國航天基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能力逐步提升。以航天發(fā)射場為例,當(dāng)前全球主要航天國家已建成或在建發(fā)射場共計(jì)25個(gè),中國有4個(gè),數(shù)量與俄羅斯并列第二位,僅次于美國。

我國航天發(fā)射技術(shù)躋身世界先進(jìn)行列。從在軌衛(wèi)星數(shù)量來看,截止2018年11月,我國在軌衛(wèi)星數(shù)量達(dá)280顆。從發(fā)射數(shù)據(jù)來看,2018年我國航天發(fā)射數(shù)據(jù)再創(chuàng)佳績,以全年發(fā)射39次位列世界第一,占全球發(fā)射總量的30%以上,發(fā)射105個(gè)航天器(國內(nèi)95個(gè),國外10個(gè))。

我國航天衛(wèi)星運(yùn)載裝備研制技術(shù)不斷創(chuàng)新。

伴隨高端、智能制造技術(shù)不斷開拓,我國重型運(yùn)載火箭和新一代中型運(yùn)載火箭創(chuàng)新研制能力不斷突破,形成航天科技集團(tuán)和航天科工集團(tuán)國家隊(duì)牽頭,民營企業(yè)迅速崛起的發(fā)展局面。

中國航天科技集團(tuán)有限公司2018年研制的航天器質(zhì)量在全國航天器總質(zhì)量占比超過80%;長征十一號運(yùn)載火箭采取“一箭多星”的方式成功完成多次商業(yè)發(fā)射任務(wù),實(shí)現(xiàn)商業(yè)發(fā)射主力火箭“拼車”和“專車”服務(wù);長征系列運(yùn)載火箭完成其中37次發(fā)射全部成功(總計(jì)39次),打造了耀眼的中國品牌。

此外,零壹空間和北京藍(lán)箭等優(yōu)秀民營企業(yè)代表,專注于低成本小型運(yùn)載器的研制、設(shè)計(jì)及總裝,創(chuàng)新力和影響力不斷提升。

(三)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)基本完備

目前,我國已經(jīng)基本形成完整的通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈,分為衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、運(yùn)營服務(wù)和地面設(shè)備制造,產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)不斷開拓創(chuàng)新,處于產(chǎn)業(yè)成長期。

2018年1月,中星十六號高通量衛(wèi)星投入業(yè)務(wù)運(yùn)行,躋身世界先進(jìn)行列。尤其是2018年11月,工信部頒發(fā)首張衛(wèi)星移動終端電信設(shè)備進(jìn)網(wǎng)試用批文暨中國首張國產(chǎn)衛(wèi)星移動通信終端牌照,我國國產(chǎn)衛(wèi)星終端實(shí)現(xiàn)零的突破,是我國移動通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈形成,進(jìn)入商用階段的重要標(biāo)志。

通信衛(wèi)星研制領(lǐng)域,通過“東方紅二號”“東方紅三號”“東方紅四號”“東方紅五號”幾代典型衛(wèi)星平臺研發(fā)經(jīng)驗(yàn)積累,我國目前已經(jīng)能夠研制涵蓋固定、中繼和直播等業(yè)務(wù)領(lǐng)域,頻譜范圍涉及 S、C、Ku、Ka等各個(gè)頻段的通信衛(wèi)星,衛(wèi)星等級涵蓋小型到超大型,成為國際上少數(shù)能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)、研制大容量通信衛(wèi)星的國家之一。

以東方紅五號衛(wèi)星平臺為例,自主研發(fā)使用電推進(jìn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)熱管和可展開式熱輻射器技術(shù)、二維二次展開半剛性太陽翼、全管理貯箱、新一代電源控制器技術(shù)、綜合電子技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù),衛(wèi)星平臺的有效載荷質(zhì)量達(dá)到1200-2000 千克,整星功率達(dá)到10000-30000W,相關(guān)技術(shù)已達(dá)國際先進(jìn)水平,典型企業(yè)包括中國空間技術(shù)研究院、中科院上海微小衛(wèi)星研究院等。

通信衛(wèi)星發(fā)射領(lǐng)域,2018年我國衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量世界第一,發(fā)射能力居世界先進(jìn)行列。近年來我國衛(wèi)星發(fā)射主要圍繞導(dǎo)航和遙感領(lǐng)域,通信衛(wèi)星數(shù)量相對偏少。伴隨高通量衛(wèi)星帶動寬帶衛(wèi)星通信蓬勃發(fā)展,我國通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)有望進(jìn)入快車道,通信衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量上升空間巨大。

運(yùn)營服務(wù)領(lǐng)域,該環(huán)節(jié)是我國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模相對較高的領(lǐng)域,衛(wèi)星電視直播應(yīng)用、北斗導(dǎo)航已經(jīng)形成一定應(yīng)用規(guī)模;伴隨天通一號衛(wèi)星成功發(fā)射,衛(wèi)星移動通信領(lǐng)域?qū)⒊蔀樾碌慕?jīng)濟(jì)增長點(diǎn),市場開拓潛力巨大,航天科技集團(tuán)、航天科工、中國衛(wèi)通、亞太衛(wèi)星、中國電信、新研股份、星空年代、華訊方舟等傳統(tǒng)國企和新興企業(yè)均積極開展相關(guān)布局。

地面設(shè)備領(lǐng)域,國內(nèi)參與者數(shù)量可觀,主要集中在天線、移動終端、地面接收站等產(chǎn)品研制和系統(tǒng)軟件集成等領(lǐng)域,但是核心技術(shù)與美國等航天強(qiáng)國相比還存在一定差距,典型企業(yè)包括中國衛(wèi)星、海格通信、華訊方舟等。

(四)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展

近年來,美歐等主要國家加快部署衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),Space X、OneWeb、Facebook等科技巨頭積極參與,推動形成了全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)新浪潮。在全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展推動下,我國制定一系列火箭研發(fā)、衛(wèi)星制造、衛(wèi)星應(yīng)用等領(lǐng)域向民間資本開放政策,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷創(chuàng)新,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展,國內(nèi)知名商業(yè)航天公司不斷涌現(xiàn)。

我國商業(yè)航天后發(fā)優(yōu)勢明顯。我國商業(yè)航天發(fā)展起步相對較晚,2014年11月26日,國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于創(chuàng)新重點(diǎn)領(lǐng)域投融資機(jī)制鼓勵(lì)社會投資的指導(dǎo)意見》,提出“鼓勵(lì)民間資本研制、發(fā)射和運(yùn)營商業(yè)遙感衛(wèi)星,提供市場化、專業(yè)化服務(wù)”,為我國民用資本企業(yè)開展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用實(shí)踐探索奠定良好基礎(chǔ),我國商業(yè)航天迎來快速發(fā)展期。

我國低軌寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)成果顯著。虹云工程、鴻雁星座兩個(gè)國家重大航天工程2018年相繼成功發(fā)射第一顆衛(wèi)星并進(jìn)入軌道,低軌寬帶通信衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)零的突破,我國打造天基互聯(lián)網(wǎng)邁出關(guān)鍵一步,其中鴻雁星座一期60顆衛(wèi)星預(yù)計(jì)2022年組網(wǎng)運(yùn)營,填補(bǔ)中國目前尚無低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的空白。九天微星物聯(lián)網(wǎng)星座計(jì)劃于2020年底前部署完成72顆低軌衛(wèi)星。銀河航天計(jì)劃打造全球領(lǐng)先的低軌寬帶通信衛(wèi)星星座——銀河Galaxy衛(wèi)星星座,建立一個(gè)覆蓋全球的天地融合5G通信網(wǎng)絡(luò)。

五、我國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)剖析

(一)衛(wèi)星制造

1、發(fā)展現(xiàn)狀

衛(wèi)星制造包括衛(wèi)星整體制造、部組件和分系統(tǒng)制造,當(dāng)前我國通信衛(wèi)星制造領(lǐng)域已達(dá)國際先進(jìn)水平。從市場規(guī)模來看,2025年我國衛(wèi)星通信設(shè)備行業(yè)產(chǎn)值將超過500億元,相關(guān)設(shè)備制造市場空間巨大。同時(shí)小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展帶動衛(wèi)星制造市場,2025年全球小衛(wèi)星制造和發(fā)射市場規(guī)模將超過200億美元,經(jīng)濟(jì)效益可觀。從投融資情況來看, 2018年我國商業(yè)航天領(lǐng)域年度投融資總額35.71億元,微小衛(wèi)星制造成為民用航天企業(yè)融資的重要方向。

例如九天微星2018年11月獲得過億元A 輪融資,銀河航天2018年11月完成A 輪融資,項(xiàng)目估值30億以上。微納星空2018年12月獲得航天科技集團(tuán)旗下產(chǎn)業(yè)基金投資,主要用于微小衛(wèi)星制造領(lǐng)域。從企業(yè)研發(fā)集聚態(tài)勢來看,傳統(tǒng)航天、科工優(yōu)勢企業(yè)發(fā)揮帶頭引領(lǐng)作用,中國航天科技集團(tuán)、中國航天科工集團(tuán)在基礎(chǔ)設(shè)施、資金配套、技術(shù)創(chuàng)新、重大航天科技項(xiàng)目方面具備突出優(yōu)勢,歐比特、行云、歐科微、九天微星、天儀研究院等企業(yè)主要聚焦微小衛(wèi)星制造,成長迅速。

2、典型優(yōu)勢企業(yè)

(二)發(fā)射服務(wù)

1、發(fā)展現(xiàn)狀

火箭發(fā)射服務(wù)主要包括發(fā)射場服務(wù)和火箭研制兩部分。我國目前共有四個(gè)航天發(fā)射場地,分別是酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心、西昌衛(wèi)星發(fā)射中心、太原衛(wèi)星發(fā)射中心和海南文昌航天發(fā)射中心,完全可以滿足當(dāng)前我國商業(yè)發(fā)射的需要。目前有關(guān)管理部門正在積極探索解決發(fā)射場商業(yè)化的問題。

火箭研制方面,航天科技集團(tuán)和航天科工集團(tuán)是我國火箭研制和發(fā)射服務(wù)的主要承擔(dān)者。航天科技集團(tuán)旗下的長征系列火箭擁有近20個(gè)具體型號,可以承擔(dān)從小型到重型航天器的各種發(fā)射服務(wù)。航天科工集團(tuán)旗下的開拓者系列火箭、快舟系列火箭是小型固體發(fā)動機(jī)火箭,可以承擔(dān)近地軌道發(fā)射任務(wù)。此外,藍(lán)箭航天、零壹空間、九州云箭、星際榮耀、翎客航天等中國的民營火箭初創(chuàng)公司在近幾年大量涌現(xiàn),但目前仍處于成長初期。

2、典型優(yōu)勢企業(yè)

(三)地面設(shè)備制造

1、發(fā)展現(xiàn)狀

地面設(shè)備制造包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用戶終端設(shè)備兩大類。

其中,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要包括包括地面站、控制站、靜中通、動中通等產(chǎn)品;用戶終端設(shè)備主要包括衛(wèi)星電視終端、衛(wèi)星無線電終端、衛(wèi)星寬帶終端、衛(wèi)星移動通信終端等組件和產(chǎn)品。中國衛(wèi)星地面設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)分布集中度高并有顯著的區(qū)位特點(diǎn)。

當(dāng)前已形成京津冀、珠三角、長三角、華中鄂豫湘、西部川陜渝等五大產(chǎn)業(yè)聚集區(qū),北京、上海、深圳、武漢、廣州、西安等重點(diǎn)城市發(fā)展態(tài)勢良好。據(jù)統(tǒng)計(jì),2018年五大區(qū)域產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值約占全國總產(chǎn)值比例超過 80%。

2、典型優(yōu)勢企業(yè)

(四)運(yùn)營與服務(wù)

1、發(fā)展現(xiàn)狀

通信衛(wèi)星運(yùn)營服務(wù)一般分為空間段運(yùn)營服務(wù)和地面段運(yùn)營服務(wù)兩部分。空間段運(yùn)營服務(wù)主要是通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器租賃業(yè)務(wù),主要企業(yè)有中國衛(wèi)通、亞太衛(wèi)星、亞洲衛(wèi)星等。

地面段運(yùn)營服務(wù)的公司較多,主要有中國直播衛(wèi)星有限公司、中國電信集團(tuán)衛(wèi)星通信公司、眾多VSAT運(yùn)營商、以及多個(gè)新興的商業(yè)衛(wèi)星公司。衛(wèi)星通信服務(wù)主要包括衛(wèi)星廣播(BSS)、衛(wèi)星固定(FSS)、衛(wèi)星移動(MSS)服務(wù)等。

目前,通信衛(wèi)星正朝著寬帶化、多媒體化方向發(fā)展,即高通量衛(wèi)星(HTS),且衛(wèi)星通信的各類業(yè)務(wù)也在不斷融合。常見的衛(wèi)星通信應(yīng)用有軍事偵察數(shù)據(jù)共享,搶險(xiǎn)救災(zāi)等應(yīng)急通信,油氣、采礦、電力、林業(yè)等行業(yè)臨時(shí)通信,音視頻直播轉(zhuǎn)播,船舶、飛機(jī)、偏遠(yuǎn)地區(qū)等無光纜傳輸、無基站覆蓋情況下提供2G、4G、高清語音、家庭寬帶等全業(yè)務(wù)服務(wù)。

我國已形成衛(wèi)星廣播、衛(wèi)星固定中繼等衛(wèi)星通信技術(shù)服務(wù)體系,逐步建成覆蓋全球主要地區(qū)、與地面通信網(wǎng)絡(luò)融合的衛(wèi)星通信廣播系統(tǒng)。

例如,“村村通”和“戶戶通”工程通過中星九號等直播衛(wèi)星穩(wěn)步推進(jìn)。CCTV 4K頻道通過中星6A衛(wèi)星和全國有線電視干線網(wǎng)向北京、廣東、上海等15個(gè)省區(qū)市傳輸。

2018年,全國已經(jīng)有超過1.3億戶家庭通過直播衛(wèi)星收聽、收看廣播電視節(jié)目。在衛(wèi)星移動通信方面,我國已立項(xiàng)建設(shè)軍民共用的覆蓋國土及周邊的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng),以滿足軍事應(yīng)用、商業(yè)應(yīng)用及重大突發(fā)事件應(yīng)急通信應(yīng)用。

天通一號的正式商用標(biāo)志著我國進(jìn)入自主衛(wèi)星移動通信的手機(jī)時(shí)代。預(yù)計(jì)2025年,我國衛(wèi)星移動通信用戶將達(dá)到300萬。在衛(wèi)星寬帶通信方面,為適應(yīng)寬帶衛(wèi)星通信市場的發(fā)展要求,滿足廣大用戶對于寬帶接入、機(jī)載通信、遠(yuǎn)程教育、新聞采集、企業(yè)聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的需求,我國開始發(fā)展高通量衛(wèi)星。

目前只有一顆中星16號開展業(yè)務(wù)。中星16號率先實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星4G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,同時(shí)具備WiFi和微基站服務(wù)能力,共有26個(gè)用戶點(diǎn)波束,總?cè)萘考s20Gbps,主要覆蓋西北和東北之外的中國大陸和沿海區(qū)域。中星16號的補(bǔ)充衛(wèi)星中星18號也將在不久的將來發(fā)射升空。

2、典型優(yōu)勢企業(yè)

六、發(fā)展展望與建議

(一)發(fā)展展望

1、多因素疊加利好我國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展

在《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃(2015-2025年)》、“一帶一路”倡議和軍民融合等多個(gè)國家政策的推動下,我國衛(wèi)星通信將逐步成為繼北斗后衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新一輪熱點(diǎn)。一方面,目前我國衛(wèi)星應(yīng)用主要以北斗導(dǎo)航和遙感為主,通信衛(wèi)星的數(shù)量偏少、比例偏低,限制了衛(wèi)星通信應(yīng)用的發(fā)展;另一方面,衛(wèi)星通信是軍工信息化、“天基絲路”、建設(shè)海洋強(qiáng)國和“寬帶中國”的重要支撐,是我國空間技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)之一。此外,未來我國計(jì)劃發(fā)射多顆移動通信衛(wèi)星、高通量通信衛(wèi)星,目標(biāo)是建成覆蓋范圍廣、價(jià)格有競爭力、安全有保障的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。

可以預(yù)見,隨著衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的完善,將促進(jìn)衛(wèi)星通信向個(gè)人消費(fèi)和各垂直行業(yè)的加速滲透,形成服務(wù)帶動運(yùn)營,運(yùn)營帶動發(fā)射,發(fā)射帶動制造全產(chǎn)業(yè)鏈良性正向循環(huán)的新局面。

2、低軌衛(wèi)星星座將進(jìn)一步降低成本以提高競爭力

面對地面光纖網(wǎng)絡(luò)以及移動通信運(yùn)營商等市場先入企業(yè)的競爭,低軌衛(wèi)星星座要獲得商業(yè)上的成功必須降低綜合成本,在普通消費(fèi)群體中獲得用戶規(guī)模。從發(fā)射成本來說,低軌道小衛(wèi)星的發(fā)射成本相比高軌和中軌衛(wèi)星具備天然的優(yōu)勢。

并且,目前已有衛(wèi)星發(fā)射企業(yè)研發(fā)了針對小衛(wèi)星的諸多發(fā)射方案,隨著低軌衛(wèi)星星座市場的不斷成熟,預(yù)計(jì)發(fā)射成本還將繼續(xù)降低。在制造成本方面,目前國內(nèi)外衛(wèi)星制造商嘗試通過3D打印等方式,實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星的批量生產(chǎn),預(yù)計(jì)將會極大降低單顆衛(wèi)星的制造成本。隨著衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、地面終端和運(yùn)營服務(wù)等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的成熟,低軌衛(wèi)星星座的建設(shè)和運(yùn)營成本將進(jìn)一步降低,成為消費(fèi)者接入互聯(lián)網(wǎng)的又一優(yōu)勢選項(xiàng)。

3、低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)將率先落地

從今年開始,低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)開始進(jìn)入實(shí)質(zhì)部署階段,競爭空前加劇。OneWeb公司和SpaceX公司計(jì)劃于2019年開始部署其近地軌道巨型星座。兩家公司都計(jì)劃在全球范圍內(nèi)覆蓋互聯(lián)網(wǎng),為數(shù)十億未連接的用戶提供互聯(lián)網(wǎng)寬帶。此外,衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也將迎來全面爆發(fā)。2018年,美國銥星公司宣布加入亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)合作伙伴關(guān)系,計(jì)劃于2019年推出云連接服務(wù),為衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)客戶提供更快速、成本更低的全球連接;俄羅斯航天國家集團(tuán)計(jì)劃打造“馬拉松”物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星系統(tǒng)。衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)將與低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)同步加速發(fā)展,為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)造廣闊的市場空間。

4、衛(wèi)星通信頻段由低頻段向高頻段發(fā)展

根據(jù)ITU《無線電規(guī)則》的相關(guān)規(guī)定,國際上衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以使用的頻段包括甚高頻(VHF)、特高頻(UHF)、超高頻(SHF)和極高頻(EHF)。受無線電傳播特性、技術(shù)和設(shè)備等方面的限制,目前衛(wèi)星通信使用的頻譜資源主要為以下頻段:UHF頻段(400/200MHz)、L頻段(1.6/1.5GHz)、C頻段(6/4GHz)、X頻段(8/7GHz)、Ku頻段(14/12GHz)、Ka頻段(30/20GHz)。

隨著低頻段頻譜資源的不斷占用以及人們對于高速通信需求的不斷提升,現(xiàn)有的Ku、Ka等高頻段資源也難以滿足巨大的頻譜需求缺口。目前美國等國家和地區(qū)正在對頻率更高的Q頻段和V頻段進(jìn)行開發(fā),預(yù)計(jì)將成為下一代通信衛(wèi)星的主要發(fā)展方向。同時(shí),太赫茲頻段在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用也已成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

總體來看,衛(wèi)星通信從低頻段向高頻段發(fā)展已成為大趨勢,高頻段將成為各衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)制造商和運(yùn)營商布局和爭奪的焦點(diǎn)。

5、衛(wèi)星移動通信終端市場將迎來快速增長期

當(dāng)前我國以租用他國衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星移動通信服務(wù)終端供應(yīng)商基本為國外廠商,我國自主衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的建設(shè)將給我國衛(wèi)星移動通信終端制造企業(yè)帶來巨大成長空間。

天通1號擁有109個(gè)國土點(diǎn)波束,線路 2000 個(gè),容量 200 萬用戶。根據(jù)中國電信統(tǒng)計(jì),截至 2018 年中國衛(wèi)星通信市場約 30 多萬用戶,其中語音市場約8 萬戶,其余為數(shù)據(jù)用戶。

隨著 2020 年前三顆衛(wèi)星成功發(fā)射,不論是替代還是新增,中國將有200 萬以上用戶的市場空間天通衛(wèi)星可用于個(gè)人通信、海洋、應(yīng)急、野外、村通、民航等領(lǐng)域。按照民用終端 0.8 萬元/部,單兵手持終端 2 萬/部,軍用車船艦載及民航終端20 萬/部估算,我國衛(wèi)星移動通信終端市場容量約402億元。依據(jù)5年的推廣、采購、裝備周期計(jì)算,未來5年衛(wèi)星移動通信終端年均市場規(guī)模將達(dá)80億元量級。

(二)相關(guān)建議

1、加強(qiáng)頻率和軌道資源國內(nèi)統(tǒng)籌和參與國際競爭

一是進(jìn)一步完善統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機(jī)制。著眼于空間戰(zhàn)略規(guī)劃,加強(qiáng)天地一體化的統(tǒng)籌協(xié)調(diào),落實(shí)各部門的分工負(fù)責(zé)機(jī)制,深化各部門衛(wèi)星頻率和軌道資源的管理協(xié)作,建立完善的軍地間、部際間協(xié)調(diào)機(jī)制,為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供重要的頻率軌道資源支撐。

二是及時(shí)跟蹤衛(wèi)星頻率和軌道資源管理的國際規(guī)則。對國際規(guī)則發(fā)生的變化和修訂認(rèn)真理解,準(zhǔn)確把握,快速適應(yīng)新規(guī)則。

三是形成對外競爭合力。面對我國衛(wèi)星通信系統(tǒng)日益迫切的發(fā)展需求和衛(wèi)星頻率和軌道資源的短缺困境,加強(qiáng)管理部門、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)單位、行業(yè)應(yīng)用單位等深入交流和探討,在國際資源爭奪中形成一致意見。四是制定衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的專項(xiàng)頻率軌道資源規(guī)劃。抓緊申報(bào)衛(wèi)星頻率軌道資源,加大人才培養(yǎng)力度,積極開展國際談判,為我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)幦「喔玫膽?zhàn)略資源。

2、豐富衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)管理手段

一是做好預(yù)先研判國內(nèi)、國外衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新型業(yè)務(wù)模式可能對無線電安全的造成的影響,例如軍事安全、反恐處突等,在風(fēng)險(xiǎn)分析評估的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理應(yīng)對策略研究,制定可行、可靠的反制方案、應(yīng)急預(yù)案等,提升快速處置能力。

二是加快論證境外衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與我國現(xiàn)有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的兼容性,主動掌握過境衛(wèi)星的頻率及軌道資源使用情況,做好信息儲備。

三是針對目前我國衛(wèi)星監(jiān)測設(shè)施對Ku/Ka頻段靜止軌道衛(wèi)星、非靜止軌道衛(wèi)星、衛(wèi)星移動等終端缺乏相應(yīng)無線電監(jiān)測定位能力的情況,應(yīng)盡快保障技術(shù)資金人力資源,加大對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)的研究力度。

四是通過升級現(xiàn)有固定衛(wèi)星監(jiān)測設(shè)備,提升對各類衛(wèi)星、衛(wèi)星終端設(shè)備的監(jiān)測定位能力,并逐步建立固定式、移動式的移動衛(wèi)星監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),推動相應(yīng)的衛(wèi)星監(jiān)測基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

3、加快培育自主可控的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系

一是加強(qiáng)國際標(biāo)準(zhǔn)制定力度。進(jìn)一步消化吸收國際主流衛(wèi)星寬帶通信標(biāo)準(zhǔn),積極參加國際間的衛(wèi)星寬帶通信等衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)相關(guān)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)制定,設(shè)計(jì)完整的空中接口和地面信關(guān)站接口。

二是加快構(gòu)建衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。整合國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研用力主體力量,營造上下游協(xié)同、“芯片-設(shè)備-終端-應(yīng)用”互動的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境,盡快推動衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)試商用。

三是加強(qiáng)核心技術(shù)研發(fā)。加大對衛(wèi)星終端天線、射頻器件、基帶芯片等關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)支持力度,擺脫對其他國家供應(yīng)鏈的依賴,增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)自主可控性。

四是推動“共享專利池”建設(shè)。加強(qiáng)專利導(dǎo)航,有效規(guī)避國內(nèi)企業(yè)在國際市場中的專利訴訟風(fēng)險(xiǎn),提升我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在國際競爭中的軟實(shí)力。

4、引導(dǎo)民營企業(yè)參與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)

一是完善民營企業(yè)參與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的政策環(huán)境和配套設(shè)施。在軍民融合的整體框架下,將商業(yè)航天納入國家政府采購范疇,激發(fā)社會參與熱情,并在稅收等政策上予以必要優(yōu)惠。探索商業(yè)發(fā)射場的建設(shè)和管理模式,加強(qiáng)軍地協(xié)調(diào),建議由航天局主導(dǎo)商業(yè)發(fā)射場建設(shè)和管理,發(fā)射場采用市場化運(yùn)作模式,主要面向商業(yè)航天企業(yè)。商業(yè)發(fā)射場與現(xiàn)有發(fā)射場共享總裝、測試、發(fā)射、測控、落區(qū)、安全區(qū)等服務(wù)及資源。

二是加強(qiáng)資本合作。鼓勵(lì)政府和社會資本合作(PPP)等方式參與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和提供信息服務(wù)。

三是引導(dǎo)民營企業(yè)有序進(jìn)入衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。衛(wèi)星應(yīng)用是衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈高端環(huán)節(jié),考慮到大部分民營企業(yè)和商業(yè)公司在衛(wèi)星制造、研發(fā)、設(shè)計(jì)、發(fā)射等環(huán)節(jié)短時(shí)間內(nèi)難以突破技術(shù)和資本瓶頸,應(yīng)重點(diǎn)引導(dǎo)民營企業(yè)利用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)向電信增值服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)鏈接、特殊場景通信等垂直行業(yè)深度拓展。

(原題為《賽迪重磅:



(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯:李俊勇)

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