一、衛星通信的分類
衛星通信系統中,衛星作為天地融合技術的重要主體承擔了關鍵通信任務。衛星通信系統的不同場景和組網方式與衛星的類型緊密相關。根據衛星的多種特征及業務場景不同,衛星具有多種類型分類標準。
圖表:通信衛星分類情況
資料來源:中研普華產業研究院整理
按照通信衛星運行的軌道不同,衛星通信(系統)可分為:
低軌道(LEO)衛星通信:LEO衛星較小,運行于距地面500-2000km的軌道上,具有傳輸時延(Starlink雙向通信時延為50-70ms)、覆蓋范圍、鏈路損耗、功耗較小等特征。典型系統為美國銥星通訊公司(IRDM)的第二代銥星系統。
中軌道(MEO)衛星通信:MEO衛星運行于距地面2000-20000km的軌道上,其傳輸時延(MEO衛星系統O3b雙向通信時延約為300ms)、覆蓋范圍、鏈路損耗、功耗大于LEO但小于GEO。典型系統為英國Inmarsat公司的國際海事衛星系統。
高軌道(GEO)同步衛星通信:GEO衛星運行于距地面35800km的地球同步靜止軌道上。傳統的GEO通信系統的技術最為成熟,但由于存在較長的傳播時延(雙向通信時延500ms以上)和較大的鏈路損耗,在實時通信中存在顯著的延遲。
衛星通信系統一般按照其運行的軌道分為同步軌道(GEO)、高橢圓軌道(HEO)、中軌道(MEO)和低軌道(LEO)等系統。各個軌道因其自身高度的不同具有不同的通信特點:
同步軌道的高度約為36000km。其技術成熟,通信距離遠,單顆衛星覆蓋面積大,約3-4顆即可覆蓋全球,但對高緯度地區覆蓋力較差,長距離對信號的傳播時延和干擾也有很大影響。典型系統為VSAT系統。
高橢圓軌道的高度約為40000km(遠地點),利用遠地點進行通信。采用大仰角,可以覆蓋高緯度地區,但需要星間鏈路,適用于其他衛星較難覆蓋到的高緯度區域。
中軌道的高度約為2000-20000km。其傳輸時延、覆蓋范圍、鏈路損耗、功耗大于低軌但小于高軌。典型系統為Inmarsat國際海事衛星系統。低軌道的高度約為500-2000km。具有傳輸時延、覆蓋范圍、鏈路損耗、功耗較小等特征,因此也較多的采用現代小衛星。典型系統為Motorola的銥星系統。
傳統衛星通信較多是依靠高軌衛星,不同于光纖、公眾移動通信等地面通信方式,其具有覆蓋區域廣、地面基礎設施少、組網部署靈活、信息安全能力強等方面優點,同時也具有信息延時較大、對用戶端要求高、帶寬容量有限、通信成本高等方面不足。
低軌衛星相對于高軌衛星具有傳播延遲小、衛星和地面終端設備簡單等特點,更加適合應用于個人移動衛星通信。通過圍繞地球飛行并覆蓋地球大部分或者全部地區的衛星群和信關站作為中轉站,實現全球通信,可作為全球尤其是偏遠地區的重要通信手段。
在經過了與陸地通信網絡的競爭后,業界也已經對低軌衛星通信作為全球通信網中重要的補充部分達成了共識。新一代的通信系統要求支持寬帶多媒體,而低軌衛星相對于高軌衛星的傳輸低時延、質量較好等優點剛好符合這一需求,從而更加奠定了低軌衛星通信在全球通信市場的重要地位。
按照衛星重量大小,可分為大衛星(1000kg以上)、中衛星(500-1000kg)和小衛星(500kg以下)。然而,隨著小衛星技術和應用的不斷發展,業界對小衛星分類又進行了細化。例如,國際電聯提出了對小衛星重量、功率、成本等主要參數的類型劃分標準。
二、國內和國際市場
世界上但凡是有能力發展航天、衛星等產業的國家及地區,近些年來大多較為關注和重視衛星通信建設,并配套出臺一系列政策來鼓勵和扶持相關企業,從而起到促進和推動產業發展的作用。
如美國于 2015 年先后頒布了《商業航天發射競爭力法》、《鼓勵私營航空航天競爭力與創業法》等法律,有力規范和促進私營企業參與衛星發射活動。2016 年歐盟委員會出臺的《歐洲航天戰略》強調推進歐洲航天一體化。日本 2017 年出臺《航天工業展望 2030》,明確將加緊構建航天產業生態鏈,提出為小型商業太空發射活動配備專用發射場、為航天新興企業提供在軌試驗機會、加速實現空間技術商業化等措施。
在國內,十三五期間航天領域國家政策密集出臺,衛星通信產業發展迎來重大契機。《“十三五”國家信息化規劃》指出十三五是國內由網絡大國向網絡強國過渡的關鍵時期,主要從科學規劃和利用衛星頻率/軌道資源、統籌推進航天領域軍民融合、建設陸海空天一體化信息基礎設施等方面著力,同時集中突破低軌衛星通信、空間互聯網等前沿關鍵技術,推動空間與地面設施互聯互通,構建覆蓋全球、無縫連接的天地空間信息系統和服務能力。《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015-2025 年)》為國內民用衛星通信產業發展指明方向,規劃指出固定通信衛星和移動通信衛星并重發展,強化地面系統建設,通過三步走方針,提出“十四五”衛星通信產業目標:新增建設22顆通信廣播衛星,其中全新研制的通信衛星有5顆,包括L移動多媒體廣播衛星、大容量寬帶通信衛星、整星容量超過100Gbps的超大容量寬帶通信衛星、高承載比寬帶通信衛星、全球移動通信星座科研星等,帶動我國衛星通信產業進入快速發展期。《國家航天法》立法已經提上日程。2019年4月,根據國家航天局消息,航天法已經列入全國人大立法計劃,力爭2022-2025年出臺,也將對商業航天發展相關細節列入其中,進一步完善頂層設計。
國內在兩個重大航天工程——虹云工程和鴻雁星座的引領下,低軌寬帶通信衛星系統建設穩步推進。國務院已明確支持民營企業進入衛星領域,《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃》(2015-2025年)中表明國內低軌衛星發展機制從政府投資為主向多元化、商業化發展轉變,自2014年國家鼓勵民營企業進入航天領域以來,越來越多的民營企業步入到微小衛星產業中。
2020年4月20日,國資委和國家發展改革委同時召開經濟運行例行發布會。國家發改委創新和高技術發展司司長伍浩表示,新基建中的“信息基礎設施”主要是指基于新一代信息技術演化生成的基礎設施,比如,以5G、物聯網、工業互聯網、衛星互聯網為代表的通信網絡基礎設施,以數據中心、智能計算中心為代表的算力基礎設施等。這是國家發改委首次將衛星互聯網列入新基建。
《2024-2029年中國衛星通信行業市場全景調研與發展前景預測報告》由中研普華衛星通信行業分析專家領銜撰寫,主要分析了衛星通信行業的市場規模、發展現狀與投資前景,同時對衛星通信行業的未來發展做出科學的趨勢預測和專業的衛星通信行業數據分析,幫助客戶評估衛星通信行業投資價值。