全球卫星通信产业发展前沿报告（2019）_26页_1mb

全球卫星通信产业发展前沿报告（2019年）总结

核心内容

卫星通信作为信息基础设施的重要组成部分，具备覆盖广、业务种类多、建设速度快、抗毁能力强等优势。近年来，随着互联网、物联网的普及，卫星通信进入卫星互联网发展阶段，HTS（高通量卫星）、NGSO（中低轨星座）等技术成为核心发展方向。全球卫星通信行业在技术、应用、模式等方面不断变革，我国也在这一领域取得了显著进展。

主要观点

全球发展态势

1. GEO HTS向大容量、小型化、星座化方向发展

   • 多点波束和频分复用技术推动HTS发展，GEO HTS容量显著提升，部分达到1Tbps。
   • 小型GEO HTS（国家星）因其成本效益，受到多个国家欢迎，成为新兴市场选择。

2. NGSO HTS开始大规模部署

   • O3b、OneWeb、SpaceX等公司推动MEO和LEO星座建设，其中SpaceX计划部署近1.2万颗卫星，OneWeb计划部署2560颗MEO卫星。
   • NGSO星座在低延时、广覆盖方面具有明显优势，是5G和6G发展的重要支撑。

3. 软件定义技术赋予通信卫星灵活性

   • 传统卫星技术状态固定，而软件定义技术可实现载荷的动态调整，提升卫星的效费比和使用寿命。
   • 全球已有多个厂商推出软件定义卫星，如Eutelsat Quantum、空客OneSat、波音702X系列等。

4. EHF、太赫兹、激光带来更大带宽容量

   • 高频段资源成为解决带宽需求的关键，太赫兹通信理论速度可达1Tbps，适合卫星通信。
   • 激光通信技术已进入实用阶段，成为未来天地一体化信息网络的重要组成部分。

5. 小卫星驱动卫星制造和发射业升级

   • LEO星座的小卫星批量生产需求推动卫星制造和发射技术革新，采用COTS组件、3D打印、模块化设计等技术。
   • SpaceX等公司通过多星发射和火箭回收大幅降低发射成本，未来将实现更高效的卫星部署。

6. 卫星互联网与5G融合取得实质进展

   • 多个国际组织开始研究星地融合技术，包括连续服务、泛在服务和扩展服务等用例。
   • SaT5G联盟进行了多项卫星5G演示，验证了卫星通信在5G回传、移动接入等方面的应用潜力。

7. 电调控平板天线助推移动应用

   • 平板天线具有小尺寸、低功耗、快速波束切换等优势，成为卫星互联网终端的关键技术。
   • 预计2026年平板天线年销量将超210万块，推动卫星通信终端小型化和普及化。

8. 通导结合提供卫星综合信息服务

   • 通信与导航技术融合，提升定位精度和服务能力，如Iridium二代星搭载iGPS和ADS-B载荷。
   • 应用于交通监视、资产跟踪等领域，增强卫星服务的多样性和可靠性。

9. 中继通信成为新的卫星通信业务类型

   • 卫星数据中继服务从专用系统向商业化发展，Inmarsat、Audacy等公司已开展相关服务。
   • 未来中继通信将拓展至空间资产管理和卫星间路由优化等新场景。

10. 在轨服务延长通信卫星寿命

    • 在轨服务包括维修、燃料补充、碎片处理等，将显著延长卫星使用寿命。
    • 预计2028年在轨服务市场累计收入将达45亿美元，其中延长服务占比最大。

我国发展现状

1. 卫星通信综合实力进入国际前列

   • 我国已建立较为完整的卫星通信技术和应用体系，具备研制超大容量HTS的能力。
   • 在轨商用通信卫星达20多颗，覆盖全球75%以上的国家和地区。

2. 低轨星座建设得到多方积极参与

   • 多家央企和民企参与低轨星座建设，如鸿雁1号、虹云1号等实验星的发射。
   • 建设方向涵盖天地组网、智能天线、遥感、导航增强等综合功能。

3. 有效载荷技术取得实质性突破

   • 我国在灵活载荷、Q/V频段载荷、激光通信载荷等方面取得进展。
   • 亚太6C卫星具备高转发器数量、高灵活性和高功率，代表我国有效载荷技术的先进水平。

4. 卫星终端天线制造最具市场活力

   • 我国卫星通信终端天线制造产业快速发展，产品逐步向小型化、低成本、低功耗方向演进。
   • 西安、成都、北京等地涌现出一批具有竞争力的民营企业。

技术预见

1. 轨道方面

   • 高中低轨卫星将在天地一体化信息网络中各司其职，GEO卫星覆盖广但延时高，LEO星座延时低但覆盖有效性差，MEO星座介于两者之间。

2. 业务方面

   • 卫星互联网将在视频广播、内容投递、基站中继、宽带接入、移动平台接入等领域发挥重要作用。
   • 通导结合、遥感、AIS、ADS-B等技术将进一步融合，提升卫星服务的综合能力。

3. 数字载荷方面

   • 软件定义技术将提升卫星通信的灵活性和效费比，成为行业标配。
   • 也将对卫星互联网的网络安全提出新挑战。

4. 星地融合方面

   • 5G技术中的MIMO、NOMA、SDN、NFV等将成为星地融合的重要支撑。
   • 推动卫星互联网与地面网络的标准化和一体化发展。

5. 太赫兹应用方面

   • 太赫兹技术将在未来6G通信和天地一体化信息网络中发挥关键作用，具备高速传输和检测成像能力。

6. 频率干扰和空间环境方面

   • 随着NGSO星座部署，频率冲突和太空碎片问题日益突出，需加强频率复用技术和AI在频率干扰检测、碰撞避免等方面的应用。

7. 平板天线方面

   • 电调控平板天线将成为卫星通信终端的重要发展方向，推动卫星互联网的普及。

工程难题

1. 频率资源获取

   • 频率轨道是稀缺资源，需加强国际协调和技术创新，以应对全球卫星互联网发展带来的竞争。

2. LEO星座运行

   • 高速运动导致频率干扰和多普勒频移，需优化用户接入、资源管理、传输体制设计等。

3. LEO星座结构

   • “天星地网”和“天星天网”两种结构各有挑战，前者需大量关口站建设，后者面临星际链路和路由算法难题。

4. LEO卫星制造

   • 需采用批量生产模式，提升制造效率和降低成本，以支持大规模星座部署。

政策建议

• 加强天地一体化信息网络整体规划，推动高中低轨卫星融合发展。
• 重视频轨资源综合利用，提升卫星通信的可持续发展能力。
• 加快卫星载荷灵活性和智能化发展，提升卫星通信的适应性和竞争力。
• 加大平板天线技术研究和应用，降低终端成本，提升用户体验。
• 加强卫星通信网络安全研究，应对软件定义时代的新挑战。
• 推广卫星通信在“宽带中国”、普遍服务、机载通信等领域的应用，拓展市场空间。
• 开展商业化高清、超高清和区域卫星直播电视服务，释放卫星直播电视的商业价值。
• 深化卫星通信与导航、遥感等技术的融合，提升综合服务能力。