獲取本報(bào)告PDF版請(qǐng)見文末 出品方/分析師：天風(fēng)證券 潘暕 李魯靖

1、蘋果入場(chǎng)，低軌衛(wèi)星通訊將成為2022年電子業(yè)一大關(guān)鍵趨勢(shì)

Digital Trends預(yù)測(cè)iPhone 13的硬件規(guī)格可支持低軌衛(wèi)星通訊。我們看好iPhone布局的低軌衛(wèi)星通訊將在2022年加速帶動(dòng)相關(guān)服務(wù)與零部件出貨量成長(zhǎng)。

iPhone 13或支持低軌衛(wèi)星通訊功能。如蘋果實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通訊軟件功能，消費(fèi)者則可在無4G/5G 覆蓋范圍內(nèi)仍然可以通話+傳訊。根據(jù)商務(wù)周刊報(bào)道，蘋果或已研究與開發(fā)相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用已有一段時(shí)間。

1） Digital Trends 指出，iPhone 13采用高通X60基帶芯片以支持衛(wèi)星通訊功能。

2）高通與全球星合作緊密，2021年2月高通宣布其將在未來的 X65 基帶芯片支援全球的 n53 頻段，通過為n53提供全球5G頻段支持。其他智能手機(jī)品牌若想提供支援衛(wèi)星通訊的機(jī)型，須等到 2022 年采用 X65 基帶芯片。

全球星認(rèn)為其潛在的設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)將顯著擴(kuò)展。如果蘋果將要在 iPhone 13 上提供衛(wèi)星通訊功能，預(yù)判其極有可能合作的廠商為全球星。

3）總結(jié)以上兩點(diǎn)可以得出，蘋果與全球星在衛(wèi)星通訊的合作存在潛在可能性，低軌衛(wèi)星通訊將成為 2022 年電子業(yè)一大關(guān)鍵趨勢(shì)。我們預(yù)測(cè)消費(fèi)者可直接在 iPhone 13 上通過運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)使用全球星的衛(wèi)星通訊服務(wù)。

2、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)：千億美元市場(chǎng), 實(shí)現(xiàn)天地融合，萬物互聯(lián)的突破性技術(shù)

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可使全地球都能通過寬帶連上互聯(lián)網(wǎng)終端，解決現(xiàn)有世界上超 30 億人無法使用互聯(lián)網(wǎng)，超70%地理空間未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)覆蓋的問題。

當(dāng)前，全球通信市場(chǎng)已達(dá)到年均萬億美元規(guī)模，而網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍還不足地球面積的10％。由于地理因素限制，信號(hào)發(fā)射塔數(shù)量已接近飽和。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可使全地球都能通過寬帶連上互聯(lián)網(wǎng)終端，解決現(xiàn)有世界上超30億人無法使用互聯(lián)網(wǎng)，超70%地理空間未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)覆蓋的問題。

當(dāng)前，全球通信市場(chǎng)已達(dá)到年均萬億美元規(guī)模，而網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍還不足地球面積的10％。由于地理因素限制，信號(hào)發(fā)射塔數(shù)量已接近飽和，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)因其廣覆蓋、低時(shí)延、寬帶化、低成本優(yōu)勢(shì)成為未來發(fā)展焦點(diǎn)。

同時(shí)，作為空間通信基礎(chǔ)設(shè)施,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)也將為后續(xù)全球物聯(lián)網(wǎng)提供條件保障。

全球互聯(lián)網(wǎng)滲透率趨緩，傳統(tǒng)通信骨干網(wǎng)絡(luò)在人口與互聯(lián)網(wǎng)滲透低區(qū)域難度大，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)因其廣覆蓋、低延時(shí)、寬帶化、低成本等特點(diǎn)成為關(guān)注焦點(diǎn)。

互聯(lián)網(wǎng)滲透低意味著該區(qū)域缺乏基礎(chǔ)設(shè)施配套如光纖骨干網(wǎng)、能源網(wǎng)絡(luò)缺失等；人口密度低或意味著運(yùn)營(yíng)商投資回報(bào)不成比例。剩余未連入互聯(lián)網(wǎng)區(qū)域一定程度存在上述兩類問題造成普及障礙。

基于衛(wèi)星通信的互聯(lián)網(wǎng)，通過一定數(shù)量的衛(wèi)星形成規(guī)模組網(wǎng)，從而輻射全球，構(gòu)建具備實(shí)時(shí)信息處理的大衛(wèi)星系統(tǒng)，是一種能夠完成向地面和空中終端提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入等通信服務(wù)的新型網(wǎng)絡(luò)，具有廣覆蓋、低延時(shí)、寬帶化、低成本等特點(diǎn)。

衛(wèi)星通信因?yàn)槠涮旎W(wǎng)絡(luò)便于實(shí)現(xiàn)全球覆蓋的優(yōu)點(diǎn)，正成為通信行業(yè)對(duì)未來全球物聯(lián)網(wǎng)及 6G 技術(shù)演進(jìn)的重要研究方向之一。

6G 網(wǎng)絡(luò)將融合陸地?zé)o線移動(dòng)通信、中高低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信及短距離直接通信等技術(shù)，將通信與計(jì)算、導(dǎo)航、感知、智能相融合，通過空、天、地、海泛在覆蓋的網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)全息泛在的智能高速寬帶通信。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景極為廣闊。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將應(yīng)用于 5G 全球覆蓋、智能物聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、偏遠(yuǎn)地區(qū)、油田開采、航空通信、交通運(yùn)輸、應(yīng)急通信、科考探險(xiǎn)、緊急事件、車聯(lián)網(wǎng)、高速公路、海洋牧場(chǎng)、林業(yè)監(jiān)測(cè)、信令分流等諸多領(lǐng)域。

2.1. 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程：從“人與人”互聯(lián)到天地融合萬物互聯(lián)

互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程從1）4G“人與人”互聯(lián)，到2）5G“人與人、人與物和物與物”互聯(lián)，到3）衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)+5G 天地融合無縫隙通信網(wǎng)絡(luò)。

衛(wèi)星通信和 5G 基站兩者在信號(hào)覆蓋上形成良好互補(bǔ)。低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的帶寬和時(shí)延特性可以很好地承載 5G 基站業(yè)務(wù)。

互聯(lián)網(wǎng)自誕生之日起，作為基礎(chǔ)設(shè)施一直不斷改變?nèi)藗儯貏e是由4G時(shí)代的“人與人”互聯(lián)進(jìn)入 5G 時(shí)代的“人與人、人與物和物與物”互聯(lián)，愈發(fā)滲透并影響人們的生活，通過改變?nèi)藗兊纳顮顟B(tài)和生活方式，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)、政治與軍事影響。

目前，因?yàn)榻ㄔO(shè)成本和市場(chǎng)消費(fèi)能力等原因，世界上仍有超過一半的人無法享受到互聯(lián)網(wǎng)。發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，迎接 6G 時(shí)代，是實(shí)現(xiàn)天地融合萬物互聯(lián)的關(guān)鍵。

2.2. 競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)：廣覆蓋、低時(shí)延、寬帶化、低成本及推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展

1）廣覆蓋：

對(duì)公眾用戶而言，存在“陸海空”全域覆蓋的盲點(diǎn)問題，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)提供全域的無縫覆蓋。星座通信距離遠(yuǎn)，在衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)域內(nèi)，通信距離高達(dá) 13000 公里；部署在低空軌道的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座可以輕松地實(shí)現(xiàn)“陸海空”全域的無縫覆蓋。

如下圖所示，衛(wèi)星的波束覆蓋范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地面蜂窩基站，低軌衛(wèi)星覆蓋寬，在滿足低容量密度區(qū)域的通信需求時(shí)具有優(yōu)勢(shì)，地面蜂窩基站則可以用于覆蓋城市地區(qū)等容量密度需求大的區(qū)域。

圖 12：地面基站與低軌衛(wèi)星覆蓋對(duì)比示意圖

2）低延時(shí)：

對(duì)商業(yè)用戶而言，存在全球范圍長(zhǎng)距離傳輸?shù)臅r(shí)延問題，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)極大減少傳輸時(shí)延,對(duì)于金融交易等對(duì)低時(shí)延有強(qiáng)烈需求的場(chǎng)景尤為重要：在金融電子交易中，交易處理時(shí)間（包括電腦系統(tǒng)處理及網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間）比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手慢 5 毫秒，將損失 1% 的利潤(rùn)）。

以 Starlink 這個(gè)部署在 340 公里軌道高度的互聯(lián)網(wǎng)星座為例，走 Starlink 的衛(wèi)星會(huì)多出一段上下行星鏈的延遲，而走地面光纜的速度大概是真空光通信的 2/3。

也就是說，即使是平原直線，只要信號(hào)源距離超過 1400 公里，理論上都是 Starlink 占優(yōu)勢(shì)。例如，從北京訪問杭州、深圳、香港的網(wǎng)站都算是訪問偏遠(yuǎn)地區(qū)，Starlink 比起地面網(wǎng)絡(luò)延遲更短，更占優(yōu)勢(shì)。

如下圖所示，在銀河航天首發(fā)星測(cè)試中，對(duì)通信時(shí)延進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，典型值在 20 ms–40 ms，可與地面光纖相比擬。在長(zhǎng)距傳輸?shù)那樾蜗拢蛙壭l(wèi)星傳輸跳數(shù)相比地面光纖網(wǎng)絡(luò)更少，時(shí)延優(yōu)勢(shì)將更為明顯。

3）低成本：

與地面 5G 基站和海底光纖光纜等通信基礎(chǔ)設(shè)施相比，具有顯著成本優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)代小衛(wèi)星研發(fā)制造成本低。同時(shí)軟件定義技術(shù)又可以進(jìn)一步延長(zhǎng)在軌衛(wèi)星使用壽命。

在航天飛機(jī)時(shí)代，將衛(wèi)星發(fā)射到太空的成本約為每磅 24,800 美元。發(fā)射一顆重量 4 噸的小型通信衛(wèi)星的成本接近 2 億美元。

如今，SpaceX 的 Starlink 衛(wèi)星重量?jī)H有約 500 磅（227 千克）。可重復(fù)使用的設(shè)計(jì)和低廉的制造成本，意味著我們可以通過火箭一次性發(fā)射幾十顆衛(wèi)星，從而大幅降低成本。

4）寬帶化：寬帶承載能力大幅提升。

在衛(wèi)星通信方面，隨著衛(wèi)星通信帶寬從百 Mbps 提升 至 Gbps，帶寬承載能力大幅提升。

如下圖所示，在晴好天氣條件下進(jìn)行的基于衛(wèi)星鏈路的 5G 基站回傳測(cè)試中，回傳鏈路數(shù)據(jù)吞吐量達(dá)到了 500 Mb/s 以上。

這一測(cè)試結(jié)果表明，低軌通信衛(wèi)星在信關(guān)站和衛(wèi)星覆蓋范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的大帶寬傳輸，可為 LTE 或者 5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供衛(wèi)星鏈路回傳，為現(xiàn)有的電信運(yùn)營(yíng)商提供了一個(gè)非常重要的選擇。

5）推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)(車聯(lián)網(wǎng))快速發(fā)展，真正實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)

隨著 4G、5G 技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用，大大推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，城市物聯(lián)網(wǎng)往往借助傳統(tǒng)的地面移動(dòng)通信系統(tǒng)建立，但是，若在偏遠(yuǎn)地區(qū)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)是更有效的途徑。

物聯(lián)網(wǎng)很大程度上受制于通信基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，目前的三種通信方式：地面有線網(wǎng)、地面無線網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)。

地面通信網(wǎng)其覆蓋能力受限；我國80%以上的陸地和95%以上的海洋面積的無地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景非常豐富，如野生動(dòng)物保護(hù)，對(duì)于瀕危動(dòng)物、珍稀鳥禽的定位監(jiān)控、生理狀況采集是非常有效的保護(hù)手段，能夠防止偷獵，并且及時(shí)發(fā)現(xiàn)和救助遇險(xiǎn)動(dòng)物；

自然災(zāi)害防治，森林防火、地質(zhì)災(zāi)害、水災(zāi)旱災(zāi)預(yù)警，通過部署攜帶衛(wèi)星終端的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，可在無人值守的情況下自主預(yù)警；

另外，環(huán)境監(jiān)測(cè)、畜牧養(yǎng)殖漁業(yè)、無人機(jī)遠(yuǎn)程控制等可以很好地應(yīng)用到衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)。

2.3. 對(duì)標(biāo)客戶：為偏遠(yuǎn)地區(qū)、航海航空及低時(shí)延交易需求者提供全覆蓋及高速服務(wù)

1）地面網(wǎng)絡(luò)未通或欠發(fā)達(dá)地區(qū)的人口是最大潛在市場(chǎng)

We Are Social估計(jì)，在2020年3月以前的12個(gè)月里，近3億人首次上網(wǎng)，其中大多數(shù)新用戶生活在發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體。

截至，2020年3月，全球仍然有40%的人未聯(lián)網(wǎng)。

2）航空通信。

目前世界上有 2 萬架民航客機(jī)在運(yùn)行（未來 20 年數(shù)量還要加倍），保守估計(jì)美國有 20 萬架私人飛機(jī)。在這些飛機(jī)上安裝相應(yīng)的天線，就可以基于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為乘坐這些航班的乘客提供機(jī)艙高速上網(wǎng)。

3）航海通信。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)航海通信主要針對(duì)型郵輪與大型貨輪。目前世界上有 300~400 艘大型郵輪（載客量超過 1000 人），大型貨輪的數(shù)量暫未統(tǒng)計(jì)，但量級(jí)也是以萬計(jì)算的。在這些船舶上安裝相應(yīng)天線，就可以基于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為乘坐這些船舶的乘客提供船艙高 速上網(wǎng)。

4）海島及邊遠(yuǎn)地區(qū)通信。

在全球范圍內(nèi)，很多小型海島和私人島嶼如果購買 Starlink 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，其開銷將會(huì)比鋪設(shè)、維護(hù)海底光纜的費(fèi)用低得多對(duì)于地面公眾移動(dòng)/固定寬帶網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)，可以為其提供基于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的通信服務(wù)。

5）高頻量化交易。

由于光纖的限制，全球各大外匯交易市場(chǎng)雖然交易的是同一批“產(chǎn)品” （比如 EURUSD 貨幣對(duì)、USDCHF 貨幣對(duì)、DAX 差價(jià)合約等），但是價(jià)格不是同步變動(dòng)的。比如紐交所與港交所、倫交所物理距離極遠(yuǎn)，雖然有專用的光纜連接，但依然有近 100 毫秒的延遲。

Starlink 的星間通信真空光速要比光纖內(nèi)的光速高一些，能減少幾十毫秒的誤差。對(duì)于一秒內(nèi)能成交上百筆的高頻交易程序來說，這是非常有利的。在各交易所間打時(shí)間差，獲利極大。

Starlink 一旦部署，全球交易所、主要外匯交易商或流動(dòng)性提供商都必然購買它的服務(wù)，主要的金融機(jī)構(gòu)和投行也不能例外，甚至一些比較富裕的個(gè)人交易者也會(huì)考慮購買。

2.4. 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈：地面設(shè)備+衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)服務(wù)占比過九成

衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)服務(wù)和地面設(shè)備制造業(yè)是全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)收入的重要組成部分，2019 年二者占比90.7%。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈主要涵蓋衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、地面基站及終端設(shè)備、衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)服務(wù)等環(huán)節(jié)。

衛(wèi)星制造包括衛(wèi)星母體制造、星上載荷制造，其中星上載荷主要包括執(zhí)行特定衛(wèi)星任務(wù)的儀器、設(shè)備或分系統(tǒng)等。

衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)主要包括發(fā)射場(chǎng)服務(wù)和火箭研制兩部分。

地面基站及終端設(shè)備主要包括地球站設(shè)備制造、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造、終端設(shè)備制造。衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)服務(wù)主要包括衛(wèi)星電視直播、衛(wèi)星音頻廣播、衛(wèi)星寬帶、衛(wèi)星固定通信業(yè)務(wù)、衛(wèi)星移動(dòng)通信業(yè)務(wù)、對(duì)地觀測(cè)業(yè)務(wù)等。

占比 90%以上的地面設(shè)備及衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈拆分：

地面設(shè)備：

主要包括固定地面站、移動(dòng)式地面站（靜中通、動(dòng)中通等）以及用戶終端。固定地面站包括天線系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、信道終端系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)、電源系統(tǒng)以及衛(wèi)星測(cè)控站和衛(wèi)星運(yùn)控中心等；

移動(dòng)站主要由集成式天線、調(diào)制解調(diào)器和其它設(shè)備構(gòu)成；

用戶終端包含設(shè)備上游關(guān)鍵零部件及下游終端設(shè)備。衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)及服務(wù)：主要包含衛(wèi)星移動(dòng)通信服務(wù)、寬帶廣播服務(wù)以及衛(wèi)星固定服務(wù)等。

占比 7%的衛(wèi)星制造，百億美元產(chǎn)值新藍(lán)海。

衛(wèi)星主要由衛(wèi)星平臺(tái)、衛(wèi)星載荷組成，其中衛(wèi)星平臺(tái)方為總裝單位，即甲方的一級(jí)供應(yīng)商。其余如火箭發(fā)射、火箭配套、衛(wèi)星載荷等由產(chǎn)業(yè)鏈多家國企、民企共同構(gòu)成。

2.5. 商業(yè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展依托 FPGA 等核心芯片技術(shù)演進(jìn)

商業(yè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)要發(fā)展，終端接收設(shè)備必須先行，尤其是地面接收終端設(shè)備有望受益。當(dāng)前，國內(nèi)從事衛(wèi)星終端通信設(shè)備業(yè)務(wù)的公司主要有海衛(wèi)通、凱瑞得、中國電子54所等，但衛(wèi)星通信地面硬件設(shè)備還是以海外公司為主并占有市場(chǎng)較大份額。

衛(wèi)星的制造、發(fā)射、通信、導(dǎo)航，都需要關(guān)鍵的芯片技術(shù)參與。

與傳統(tǒng)衛(wèi)星不同，商用衛(wèi)星更強(qiáng)調(diào)商用性，追求更低廉的發(fā)射成本、更小的尺寸以及更容易制造，這些特性有助于提高潛在運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

所以商用衛(wèi)星在選擇芯片時(shí)，更希望是體積更小、質(zhì)量更好、成本又較優(yōu)的芯片。高性能信號(hào)鏈產(chǎn)品廣泛用于全球航空航天市場(chǎng)，對(duì)于商用衛(wèi)星也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

此外高頻收發(fā)器平臺(tái)技術(shù)在衛(wèi)星通信頻段中可以實(shí)現(xiàn)更高的選擇率，利用其小尺寸和低功耗的特性，可將收發(fā)器的整體尺寸縮小到一個(gè)數(shù)量級(jí)，為解決下一代衛(wèi)星通信的難題提供解決方案和實(shí)例。

基于 FPGA 的小衛(wèi)星通信系統(tǒng)在軌可重構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了小衛(wèi)星在軌功能重構(gòu)與更新。

小衛(wèi)星體積功耗較小，且需要在復(fù)雜多變、環(huán)境惡劣的空間環(huán)境中連續(xù)穩(wěn)定地工作數(shù)年， 為了適應(yīng)復(fù)雜的太空環(huán)境，完成空間探測(cè)、通信等任務(wù)，小衛(wèi)星電子設(shè)備的 FPGA 平臺(tái)就要能夠按照需求更新、修改其網(wǎng)表邏輯與軟件內(nèi)容。

重構(gòu)技術(shù)為小衛(wèi)星精簡(jiǎn)電子系統(tǒng)以及在軌功能維護(hù)更新提供了新的技術(shù)思路。小衛(wèi)星重構(gòu)平臺(tái)數(shù)字基帶模塊主要由 FPGA 和 DSP 組成，F(xiàn)PGA 為信號(hào)處理主體，實(shí)現(xiàn)編碼譯碼、調(diào)制解調(diào)等處理。可重構(gòu)功能控制模塊通過管理控制 FPGA 完成，重構(gòu)目標(biāo)為信號(hào)處理 FPGA、DSP 以及射頻前端部分。

該設(shè)計(jì)已經(jīng)在某小衛(wèi)星平臺(tái)上得到應(yīng)用，主要功能已經(jīng)得到試驗(yàn)驗(yàn)證，通過程序的在線注 入與加載可實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星平臺(tái)多速率、多體制、多頻段等多種通信模式不同功能的切換。

它在提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的可靠性與靈活性的同時(shí)降低成本，正逐步成為小衛(wèi)星通信技術(shù)的 一個(gè)重要發(fā)展方向。

3、市場(chǎng)展望：海外市場(chǎng)受“數(shù)字鴻溝“驅(qū)動(dòng)，我國受物聯(lián)網(wǎng)需求+有限軌道資源驅(qū)動(dòng)

3.1. 全球市場(chǎng)：近50億的潛在用戶數(shù)千億美元的未來市場(chǎng)

預(yù)計(jì)2019到2025年，全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)收入至少翻倍。隨著太空空間探索的逐步深入，國內(nèi)外就衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)紛紛展開部署，2019年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)總收入為2860億美元，同比增長(zhǎng)3.20%。

預(yù)計(jì)2025年前，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)值可達(dá)5600 億～8500億美元。市場(chǎng)潛在用戶或接近50億。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)規(guī)模研判衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)群體包括41億人次的航空員工和旅客、3000 萬人次的航海員工和旅客、約占偏遠(yuǎn)地區(qū)30億人口5%~10%（1.5億~3億人）的富裕階層、3 億人次左右戶外旅行探險(xiǎn)者等。

美國發(fā)射衛(wèi)星顆數(shù)未來占比超九成，中國厚積薄發(fā)。

細(xì)分國家來看，預(yù)計(jì)到 2029 年全球?qū)⒃诘厍蚪剀壍啦渴鹂傆?jì)約 57000 顆低軌衛(wèi)星。其中美國將部署 50，000 顆占比 87.7%，中國將加快布局，預(yù)計(jì)到 2019 年部署 1900 顆占比 3.3%。

3.2. 國際市場(chǎng)：“數(shù)字鴻溝“為主要驅(qū)動(dòng)力，加速帶動(dòng)市場(chǎng)需求

3.2.1. 移動(dòng)寬帶普及率未過半，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是彌合“數(shù)字鴻溝“的最佳手段

數(shù)字鴻溝指在信息時(shí)代工具擁有者和未曾擁有者之間存在的鴻溝。數(shù)字鴻溝（Digital Divide）的概念，最早由美國學(xué)者托夫勒在 1990 年出版的《權(quán)力的轉(zhuǎn)移》書中提出。美國國家電信和信息管理局（NTIA）于 1999 年發(fā)布《在網(wǎng)絡(luò)中落伍：定義數(shù)字鴻溝》報(bào)告中明確。

數(shù)字鴻溝所體現(xiàn)的差距現(xiàn)象，不僅存在于信息技術(shù)的開發(fā)領(lǐng)域，也廣泛存在于信息技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，并且不著痕跡地滲透在人們的經(jīng)濟(jì)、政治、教育和社會(huì)生活的方方面面。

由于對(duì)信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的擁有程度、應(yīng)用程度以及創(chuàng)新能力的差別，處于鴻溝不幸的一邊成為“信息窮人”，就意味著很少有機(jī)會(huì)參與到以信息化為基礎(chǔ)的新經(jīng)濟(jì)當(dāng)中，也很少有條件體驗(yàn)到在線的教育、培訓(xùn)、購物、娛樂和交往，其與“信息富人”之間的信息落差，將導(dǎo)致貧富兩極分化趨勢(shì)的不斷加大。

全球平均移動(dòng)寬帶人口普及率 48%，我國占比已達(dá)到 98%，除去中國后全球平均移動(dòng)寬帶 普及率更低，可見海外數(shù)字鴻溝凸顯，而衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是彌合數(shù)字鴻溝的最佳手段。從世界范圍看，衛(wèi)星通信和地面網(wǎng)絡(luò)，是解決電信普遍服務(wù)問題的兩種主要通達(dá)手段。

下圖可見兩種通達(dá)手段的“成本距離”規(guī)律存在明顯差異。從統(tǒng)計(jì)學(xué)分布特點(diǎn)看，地面網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本與人口分布高度正相關(guān)，并且隨著通信距離增加而呈現(xiàn)非線性式的增長(zhǎng)，除了適用于城市地區(qū)以外，也適用于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)總成本目標(biāo)能夠覆蓋住的距離城市較近的農(nóng)村地區(qū)。

而衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本不會(huì)隨著地理距離的增長(zhǎng)而增加，這種成本距離特點(diǎn)就決定了，在邊遠(yuǎn)地區(qū)和光纖難以通達(dá)區(qū)域，以衛(wèi)星通信方式為主建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)有限資源擇優(yōu)分配、網(wǎng)絡(luò)整體經(jīng)濟(jì)性最佳的解決辦法。

3.2.2. 下游客戶接受度極高，需求端未來增量可期

過半美國民眾接受并計(jì)劃使用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。Reviews.org 最近進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查顯示，超過一半的美國人準(zhǔn)備轉(zhuǎn)向美國太空探索技術(shù)公司 SpaceX 的星鏈衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。調(diào)查顯示，在不使用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的受訪者中，55%的人表示，如果星鏈衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的連接速度更快，他們會(huì)永久使用它，即使它的價(jià)格高于目前的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商。

3.3. 國內(nèi)市場(chǎng)：萬物智聯(lián)+地緣政治+軌道資源不可再生促進(jìn)產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展

2019 年，我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模接近 700 億元，預(yù)計(jì) 2020 年我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將超過 800 億元。當(dāng)前，中國在軌衛(wèi)星數(shù)量位于世界前列，我國商業(yè)航天市場(chǎng)的逐步開放，將帶動(dòng)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(chǎng)發(fā)展，中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將迎來高速發(fā)展。

“數(shù)字鴻溝”問題在我國已基本通過“寬帶中國”戰(zhàn)略解決。

自 2013 年“寬帶中國”戰(zhàn)略實(shí)施以來，我國的寬帶普及程度快速提升。截至 2019 年 6 月，我國固定寬帶用戶達(dá) 4.35 億，家庭普及率 86.1%，人口普及率 31.1%，其中光纖寬帶用戶占比超過 91%，遠(yuǎn)高于 OECD 國家 26%的平均水平。

移動(dòng)寬帶人口普及率達(dá)到 98%，遠(yuǎn)高于全球平均水平的 48%，其中 4G 用戶滲透率 77.6%，遠(yuǎn)高于 47.4%的全球平均水平。

3.3.1. 車聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)需求迭起，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)低成本優(yōu)勢(shì)凸顯

隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，地面物聯(lián)網(wǎng)迎來了廣闊的應(yīng)用前景，但成本制約其進(jìn)一步發(fā)展。2025 年全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)量將達(dá)到甚至超過 270 億。但受限于覆蓋能力及建設(shè)成本，以互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等為信息承載體的地面物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展受到一定制約。

相對(duì)于地面物聯(lián)網(wǎng)，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)在覆蓋范圍、通信容量以及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，尤其是低軌衛(wèi)星星座系統(tǒng)。由低軌衛(wèi)星構(gòu)成的星座系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全球的無縫覆蓋。新興的低軌星座容量提升顯著，如星鏈星座（4 425 顆衛(wèi)星）吞吐量可達(dá)到 23.7 Tbit/s。

此外，低軌衛(wèi)星空間組網(wǎng)不受地面地形與規(guī)劃的限制，且在自然災(zāi)害導(dǎo)致地面網(wǎng)絡(luò)被損壞的情況下仍可正常工作。擁有上述優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，低軌衛(wèi)星與終端之間的相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致終端在網(wǎng)絡(luò)中的接入位置不斷變化，嚴(yán)重影響服務(wù)的連續(xù)性和可靠性。為了保障網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，移動(dòng)性管理是面向 6G 衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。

圖 29：衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景 圖 30：衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

地面應(yīng)用端我們認(rèn)為低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)完成后將有力驅(qū)動(dòng)以智能汽車產(chǎn)業(yè)為代表的大規(guī)模車聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)行業(yè)發(fā)展。

據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)披露2019年全球汽車產(chǎn)量達(dá)到92176萬輛2020年產(chǎn)業(yè)受疫情影響較大產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)失真從中長(zhǎng)期看汽車行業(yè)仍將保持穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢(shì)預(yù)計(jì)至2024年全球汽車產(chǎn)量將達(dá)到11470萬。

以此產(chǎn)量為基數(shù)在全球汽車產(chǎn)量保持不變的情況下若汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)汽車向智能汽車的迭代替換則低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)地面應(yīng)用端將會(huì)帶來 573.35 億美元增量市場(chǎng)空間。

產(chǎn)品 單價(jià)按照 starlink 終端單價(jià) 499 美元臺(tái)進(jìn)行計(jì)算。國內(nèi)的天通一號(hào)、北斗系統(tǒng)均可提供衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。鴻雁、虹云等低軌星座計(jì)劃相繼發(fā)布，首個(gè)“天基物聯(lián)網(wǎng)”被命名為“行云工程”，計(jì)劃由 80 顆低軌衛(wèi)星組成。

此外，九天微星的“瓢蟲系列”7 顆衛(wèi)星于 2018 年成功入軌，在野生動(dòng)物保護(hù)、野外應(yīng)急救援、車輛船舶監(jiān)測(cè)、物流追溯等領(lǐng)域開展星座物聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證。2019 年，北京國電高科科技有限公司研制的天啟·滄州號(hào)衛(wèi)星成功入軌，實(shí)現(xiàn)了天啟物聯(lián)網(wǎng)星座初步組網(wǎng)運(yùn)行。

3.3.2. 空間軌道和頻段這些不可再生的戰(zhàn)略資源將日益緊缺

境外衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)一旦完成頻率與軌道占位，我國將可能面臨被迫關(guān)閉部分或整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的顛覆性風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)前。

隨著美國“星鏈”計(jì)劃啟動(dòng)，全球低軌星座發(fā)展已全面進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)提速期，空間軌道和頻段這一不可再生的戰(zhàn)略資源將日益緊缺。

因此，各國政府力量加速加力介入：美國軍方多項(xiàng)目并行推進(jìn)“星鏈”計(jì)劃星座開發(fā)應(yīng)用、英國政府收購衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商 One Web、加拿大政府斥巨資扶持本國的電信衛(wèi)星低軌公司(Telesat LEO)、俄羅斯利用俄羅斯國家集團(tuán)(Roscosmos)統(tǒng)籌加快衛(wèi)星星座建設(shè)。

以上舉動(dòng)充分說明，各國已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到軌道頻率資源的重要戰(zhàn)略地位，并加大力度爭(zhēng)相搶占。我國目前僅有 3 顆在軌運(yùn)行的低軌寬帶通信衛(wèi)星，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)較為滯后.

圖 33：我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀

3.3.3. 政治的不確定性使實(shí)現(xiàn)自主可控成為我國發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)重要戰(zhàn)略

“實(shí)體名單“限制引發(fā)政治不確定，自主可控是發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的重要策略。2019年以來美國將多家中國機(jī)構(gòu)與公司列入出口管制“實(shí)體名單”，限制零部件的購買。

當(dāng)前國際形勢(shì)日益復(fù)雜，可能為通信衛(wèi)星的發(fā)展帶來風(fēng)險(xiǎn)，因此，我國高通量衛(wèi)星要堅(jiān)持向自主可控方向發(fā)展，包括產(chǎn)業(yè)鏈以及軌道的自主可控。高通量衛(wèi)星是未來空間網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，軟硬件及管理能力缺一不可，政治的不確定性將給高通量衛(wèi)星發(fā)展帶來挑戰(zhàn)。

產(chǎn)業(yè)鏈上，我國在電子元器件、應(yīng)用系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)服務(wù)等領(lǐng)域能力有待加強(qiáng)。衛(wèi)星類型上，我國 GEO 高通量衛(wèi)星經(jīng)驗(yàn)相對(duì)豐富，但 LEO/MEO 衛(wèi)星星座需要進(jìn)一步布局。

3.3.4. 中國投入比例小于10%，國內(nèi)市場(chǎng)化程度有極大提升空間

全球航天領(lǐng)域的投資近年來明顯升溫，預(yù)計(jì)中短期內(nèi)仍將持續(xù)增長(zhǎng)。類型上，低軌衛(wèi)星的投資將占據(jù)主流。

地區(qū)上，美國占主導(dǎo)地位，中國資本比例小于10%，仍有上升空間。

3.3.5. 揚(yáng)帆起航，我國“新基建”等政策大力推動(dòng)星地融合通信時(shí)代

2020 年 4 月 20 日，國家發(fā)改委首次將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和 5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等一起列入信息基礎(chǔ)設(shè)施，明確了建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在新一代信息技術(shù)演進(jìn)上的重大戰(zhàn)略意義。

在 3GPP RAN主導(dǎo)的 5G NR（新空口）網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中，非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）技術(shù)也將衛(wèi)星和高空平臺(tái)作為重要的研究方向，已經(jīng)有眾多參與方提交并形成了一系列重要的技術(shù)報(bào)告，并積極推進(jìn)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范制定工作。

4. 發(fā)展趨勢(shì)：融合5G、開發(fā)AI、低軌高通量衛(wèi)星技術(shù)及太赫茲等頻率資源助力6G

1） 衛(wèi)星通信和 5G 基站兩者在信號(hào)覆蓋上形成良好互補(bǔ)。

衛(wèi)星通信最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠以較低的成本解決全球信號(hào)覆蓋的問題，能確保網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在飛機(jī)上、海洋上乃至戈壁荒漠也能隨時(shí)隨地的暢通，可以說衛(wèi)星通信和 5G 基站兩者在信號(hào)覆蓋上互補(bǔ)，未來將協(xié)同發(fā)展。

2）太赫茲頻段適用于衛(wèi)星通信，將在未來 6G 通信和天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮關(guān)鍵作 用。

衛(wèi)星通信帶寬需要的持續(xù)增長(zhǎng)將需要開發(fā)EHF、太赫茲、激光等頻率資源。太赫茲不僅可以用于高速傳輸，還可以用于檢測(cè)、成像，將在未來 6G 通信和天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

3）傳統(tǒng)到高通量衛(wèi)星轉(zhuǎn)變可實(shí)現(xiàn)吞吐量實(shí)現(xiàn)提升 。

高通量衛(wèi)星（ HTS ， High Throughput Satellite），也稱高吞吐量通信衛(wèi)星。通俗地來形容，從傳統(tǒng)通信衛(wèi)星到高通量衛(wèi)星的轉(zhuǎn)變，相當(dāng)于把家庭上網(wǎng)從電話撥號(hào)升級(jí)到了百兆寬帶。

4） 低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座可實(shí)現(xiàn)：

高帶寬、高性能全球覆蓋、可便攜式嵌入式終端、低成本、邊際成本的全球互聯(lián)服務(wù)。按照軌道高度，衛(wèi)星主要分為低軌、中軌、高軌三類，其中低軌衛(wèi)星由于傳輸時(shí)延小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活、應(yīng)用場(chǎng)景豐富、整體制造成本低，非常適合衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展。

現(xiàn)有中高軌道通信衛(wèi)星僅解決全球基本覆蓋問題，技術(shù)特點(diǎn)無法滿足全球互聯(lián)接入需求。

5）基于人工智能及云計(jì)算的衛(wèi)星管理系統(tǒng)：

降低了衛(wèi)星任務(wù)管理成本，解決衛(wèi)星數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)所帶來的數(shù)據(jù)量爆炸的問題。

4.1. 低軌衛(wèi)星與 5G 融合架構(gòu)形成無縫銜接通信網(wǎng)絡(luò)

低軌衛(wèi)星與 5G 互補(bǔ)應(yīng)用場(chǎng)景分析：低軌衛(wèi)星通信不可替代的優(yōu)勢(shì)在于全球無縫覆蓋，特別是接入點(diǎn)分散時(shí)的低成本優(yōu)勢(shì)，與 5G 互補(bǔ)，將覆蓋 5G 因技術(shù)或經(jīng)濟(jì)因素?zé)o法建設(shè)和運(yùn)行的偏遠(yuǎn)地區(qū)、空中、海洋、沙漠、山區(qū)、森林等。在成本可接受的情況下，衛(wèi)星通信具有其獨(dú)特應(yīng)用價(jià)值，但絕不是替代 5G。

（1）增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）應(yīng)用場(chǎng)景“星鏈”等低軌衛(wèi)星的優(yōu)勢(shì)是服務(wù)于偏遠(yuǎn)地區(qū)的住戶、空中的飛機(jī)乘客、海洋與大湖中船舶的船員和乘客、穿越荒漠的火車乘客、野外科考者等。大多數(shù)的衛(wèi)星終端形態(tài)是機(jī)載、船載、車載的客戶端設(shè)備（CPE），提供 Wi-Fi 接入；野外科考者利用便攜衛(wèi)星終端直接通信。而對(duì)于城市普通用戶而言，5G 手機(jī)的小體積、大帶寬和低資費(fèi)仍具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

（2）萬物互聯(lián)（mMTC）應(yīng)用場(chǎng)景針對(duì)沙漠與海洋等油井和天然氣井、采礦等野外作業(yè)、環(huán)境和氣候監(jiān)測(cè)、貨運(yùn)與交通長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)跟蹤、邊境和邊防的電子圍欄等行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，低軌衛(wèi)星具有全球覆蓋和成本比較優(yōu)勢(shì)。

（3）低時(shí)延高可靠（uRLLC）應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于時(shí)延敏感業(yè)務(wù)，衛(wèi)星通信處于絕對(duì)的劣勢(shì)。5G 的空口時(shí)延是毫秒級(jí)；而低軌衛(wèi)星的空口時(shí)延達(dá)數(shù)十毫秒，車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用場(chǎng)景的低時(shí)延和高可靠性要求是其無法滿足的。

陸地移動(dòng)通信基站分布密度與人口密度的地理分布、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r是正相關(guān)的，從 1G 到 4G 都是這樣。人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，則基站密度高；反之，人口稀疏、經(jīng)濟(jì)落后，則基站密度低。

另外，基站優(yōu)先建設(shè)在人口稠密和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市和工業(yè)園區(qū)等，再擴(kuò)展到人口相對(duì)稀疏、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的郊區(qū)和農(nóng)村。

而 5G 目標(biāo)是服務(wù)于千行百業(yè)和萬物互聯(lián)，那么按道理說未來 5G 基站分布將取決于人口分布或行業(yè)應(yīng)用需求。

矛盾點(diǎn)就在于人的活動(dòng)空間是相對(duì)集中的，而行業(yè)應(yīng)用中需要通信與監(jiān)控的物體在地理與空間分布上是相對(duì)分散的。

某些行業(yè)應(yīng)用需求是 5G 由于技術(shù)或 經(jīng)濟(jì)因素很難實(shí)現(xiàn)的，特別是空中飛機(jī)及無人機(jī)、海上油井和船舶、森林防火及野生動(dòng) 物的視頻監(jiān)控、天然氣管道及電力線路和鐵路沿線的巡檢、邊境線的防控等應(yīng)用場(chǎng)景。

即使在陸地的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用，采用 5G 覆蓋，前期商業(yè)模式面臨很大的挑戰(zhàn)，收入規(guī)模與 5G 建站和運(yùn)維成本不相匹配。

這就給低軌衛(wèi)星通信帶來了商機(jī)，全球覆蓋，且成本敏感性與行業(yè)應(yīng)用的地理位置和通信接入點(diǎn)區(qū)域密度沒有直接相關(guān)性，特別是對(duì)于低密度用戶接入場(chǎng)景下的寬帶互聯(lián)和通信更具優(yōu)勢(shì)。

若通信對(duì)象在一定區(qū)域（如幾平方千米到幾十平方千米）是密集的，則 5G 基站還是有優(yōu)勢(shì)的，回傳（中繼）則可以是衛(wèi)星通信，如一個(gè)海洋孤島、沙漠中的頁巖油開發(fā)區(qū)等。

LEO 與 5G 網(wǎng)絡(luò)的融合旨在形成一張無縫銜接的通信網(wǎng)絡(luò)，覆蓋地球上除極地以外的絕大部分區(qū)域，實(shí)現(xiàn)空、天、地一體化通信，其融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如上圖，系統(tǒng)包括：

a）終端（UE）：以手機(jī)、pad為代表的傳統(tǒng)用戶終端（UE）和車載衛(wèi)星、機(jī)載衛(wèi)星等衛(wèi) 星終端。

b）用戶鏈路（Service link）：UE和衛(wèi)星、基站之間的鏈路。

c）空間平臺(tái)（Space Platform）：具備星上數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)透?jìng)髂芰Φ男l(wèi)星。

d）星間鏈路（Inter-Satellite links）：具備星座內(nèi)或星座間數(shù)據(jù)透?jìng)鞯募す饣蛭⒉ㄦ溌贰?/p>

e）信關(guān)站（Gateway）：負(fù)責(zé)地面網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)口。

f）饋電鏈路（Feeder links）：衛(wèi)星與地面控制站相互通信的鏈路。

LEO 網(wǎng)絡(luò)與地面 5G 網(wǎng)絡(luò)融合包括以下方面，從最低程度覆蓋融合向最高程度系統(tǒng)融合遞 進(jìn)。

a）覆蓋融合：LEO 網(wǎng)絡(luò)作為地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，用于覆蓋地面移動(dòng)網(wǎng)難以覆蓋的高山、荒漠、海洋等區(qū)域，仍是相互獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。

b）業(yè)務(wù)融合：獨(dú)立組網(wǎng)為用戶提供相似的服務(wù)內(nèi)容及服務(wù)質(zhì)量，能達(dá)到相當(dāng)水平的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。

c）用戶融合：用戶使用同一 ID 可接入 2 種網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量選擇通信網(wǎng)絡(luò)，可自動(dòng)完成網(wǎng)絡(luò)切換。

d）體制融合：二者之具有相同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、傳輸和交換協(xié)議，終端、地面基站、信關(guān)站、衛(wèi)星可使用相同的技術(shù)機(jī)制。

e）系統(tǒng)融合：LEO 通信網(wǎng)與 5G 網(wǎng)絡(luò)完全融合，形成一張網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)空天地一體化無縫銜接，采用相同的資源調(diào)度、計(jì)費(fèi)、漫游方式。

現(xiàn)階段 5G 網(wǎng)絡(luò)與 LEO 網(wǎng)絡(luò)的融合大多是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層面的融合，實(shí)現(xiàn)二者之間的網(wǎng)絡(luò)互 通、架構(gòu)互聯(lián)，可完成多種不同類型的終端之間數(shù)據(jù)互通，通過云平臺(tái)的調(diào)度完成融合終端的無差別服務(wù)提供。

在下一階段的研究方向中，將重點(diǎn)實(shí)現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡(luò)與 LEO 網(wǎng)絡(luò)之間在物理層解決方案、接口架構(gòu)、核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)、鑒權(quán)管理解決方案、基于 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和資源控制、通用地面無線接入體系結(jié)構(gòu)和接口協(xié)議規(guī)范以及服務(wù)和系統(tǒng)方面的融合。

4.2. EHF、太赫茲、激光等頻率資源是 6G 天地一體化信息網(wǎng)的技術(shù)基石

大力開發(fā) EHF、太赫茲、激光等頻率資源以形成天地一體化信息網(wǎng)。

頻率是通信的基礎(chǔ)和帶寬的源頭。頻段越高，頻率資源越豐富，能夠提供的帶寬越大。經(jīng)過多年的發(fā)展，衛(wèi)星通信中的 L、S、C、Ku 頻段資源已幾乎被使用殆盡，Ka 頻段正在被廣泛應(yīng)用。與此同時(shí)，衛(wèi)星通信的 C、Ka 頻段也要面對(duì) 5G 網(wǎng)絡(luò)的激烈爭(zhēng)奪。

2018 年底，由 Intelsat、SES、Eutelsat、Telesat 全球四大衛(wèi)星通信運(yùn)營(yíng)商組成的 C 頻段聯(lián)盟同意讓出 200MHz 供5G網(wǎng)絡(luò)使用，這要求衛(wèi)星通信行業(yè)必須大力開發(fā) EHF（Q/V/W）、太赫茲、激光等更高頻段的頻率資源。

太赫茲適用于衛(wèi)星通信，將在未來 6G 通信和天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。衛(wèi)星通信帶寬需要的持續(xù)增長(zhǎng)將需要開發(fā)EHF、太赫茲、激光等頻率資源。太赫茲不僅可以用于高速傳輸，還可以用于檢測(cè)、成像，將在未來 6G 通信和天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

太赫茲頻率在 0.1-10THz 之間，兼有微波和光波的特性，具有頻譜資源豐富、抗干擾能力強(qiáng)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其理論傳輸速度可達(dá) 1Tbps，是 5G 的 50 倍，4G 的 1000 倍。

2018 年 5 月，Tektronix/IEMN（一個(gè)法國研究試驗(yàn)室）在 252-325GHz 頻段實(shí)現(xiàn)了 100Gbps 無線傳輸（最近 IEEE 802.15.3d 標(biāo)準(zhǔn)）。

日本總務(wù)省規(guī)劃將在 2020 年東京奧運(yùn)會(huì)上采用太赫茲通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 100Gbit/s 高速無線局域網(wǎng)服務(wù)。由于太空中沒有水分吸收問題，太赫茲特別適合用于衛(wèi)星通信。

4.3. 推動(dòng)高通量系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)吞吐量提升

傳統(tǒng)到高通量衛(wèi)星轉(zhuǎn)變可實(shí)現(xiàn)吞吐量的提升。

高通量衛(wèi)星（HTS，High Throughput Satellite），也稱高吞吐量通信衛(wèi)星。

通俗地來形容，從傳統(tǒng)通信衛(wèi)星到高通量衛(wèi)星的轉(zhuǎn)變，相當(dāng)于把家庭上網(wǎng)從電話撥號(hào)升級(jí)到了百兆寬帶。高通量衛(wèi)星呈現(xiàn)軌道多樣化、高頻拓展的發(fā)展特點(diǎn)，供應(yīng)量預(yù)計(jì)將大幅增加，預(yù)計(jì) 2018-2024 年 CAGR 1.7%，從 2018 年的 5%提升到 2024 年的 23%。

地球軌道通信衛(wèi)星相對(duì)于傳統(tǒng)的高地球軌道衛(wèi)星，具有軌道多樣化、微型生產(chǎn)批量化、終端小型化、時(shí)延低、頻率復(fù)用率高、能夠覆蓋全球等特點(diǎn)。

從全球高通量衛(wèi)星容量供應(yīng)來看，2009 年之前，全球只有北美洲和亞洲地區(qū)部署高通量衛(wèi)星。

2010年以來，高通量衛(wèi)星系統(tǒng)開始加速發(fā)展，目前已經(jīng)成為衛(wèi)星容量供應(yīng)量增量的主要推動(dòng)因素。

高通量衛(wèi)星容量供應(yīng)量在2018年達(dá)到1.8Tbit/s，預(yù)計(jì)到2021年可用容量達(dá)到3.8Tbit/s。多個(gè)低軌寬帶星座全面投入運(yùn)營(yíng)的時(shí)間均設(shè)在2022年前后，因此預(yù)計(jì)2022年的可用供應(yīng)量將大幅增加，達(dá)到10.8Tbit/s。

圖 38：通信衛(wèi)星行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)（億美元）

在高通量衛(wèi)星時(shí)代，衛(wèi)星使用場(chǎng)景不再局限于手持一臺(tái)笨重設(shè)備，到處搜索衛(wèi)星信號(hào)，只為了打一通電話，而很可能是你用自己的手機(jī)連上了 Wi-Fi，享受著與日常無異的上網(wǎng)體驗(yàn)，而遠(yuǎn)程的信號(hào)傳輸則是由衛(wèi)星來完成。

高通量衛(wèi)星有 3 大特征：1）技術(shù)升級(jí)；2）頻段拓展；3）軌道開發(fā)。

1）技術(shù)升級(jí)：

高通量衛(wèi)星是相對(duì)于使用相同頻率資源的傳統(tǒng)通信衛(wèi)星而言的，主要技術(shù)特征包括多點(diǎn)波束、頻率復(fù)用、高波束增益等；

2）頻段拓展：

高通量衛(wèi)星逐漸向更高頻段發(fā)展，因傳統(tǒng)使用的 C、Ku 頻段逐漸飽和，如 使用 Ka 頻段的中國首顆高通量衛(wèi)星中星 16 號(hào)，又例如銀河航天的使用 Q/V 頻段的 5G 通信衛(wèi)星。Ka 頻段可用于同步衛(wèi)星通信的帶寬達(dá)到 3.5GHz，超過了現(xiàn)有的 L、S、C、Ku 頻段的總和。此外，Ka 高通量衛(wèi)星還具有頻率高、抗干擾性強(qiáng)、天線靈活易控等優(yōu)勢(shì)；

3）軌道開發(fā)：

地球同步軌道軌位屬于戰(zhàn)略資源，由國家向國際電信聯(lián)盟（ITU）申請(qǐng)， 遵循“先申報(bào)先使用”的原則。但赤道同步軌道僅此一條，資源相當(dāng)緊張。

據(jù)學(xué)者測(cè)算， 地球同步軌道可容納衛(wèi)星 1800 顆。根據(jù)國際電聯(lián)（ITU）統(tǒng)計(jì)，目前在軌運(yùn)行的同步軌 道衛(wèi)星共計(jì) 522 顆，另有登記在冊(cè)未發(fā)射的衛(wèi)星超過 800 顆，考慮很多軌位處在太平洋、 大西洋等廣域海洋上空，可利用性較小，而人口密集的亞洲、歐美地區(qū)可用軌位十分有 限。

4.4. 低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座是實(shí)現(xiàn)全球互聯(lián)的核心解決方案

低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座可實(shí)現(xiàn)：高帶寬、高性能全球覆蓋、可便攜式 嵌入式終端、低成本、 邊際成本的全球互聯(lián)服務(wù)：

五大特點(diǎn)：

1)高穩(wěn)定性：

系統(tǒng)抗災(zāi)害能力強(qiáng)，局部的自然災(zāi)害和突發(fā)事件幾乎不影響系統(tǒng)正常工作。

2)低時(shí)延：

衛(wèi)星處在近地軌道運(yùn)行，天地之間 的通信距離較短，通常在 350 1 000 km ， 與高軌 衛(wèi)星相比，通信距離明顯縮短，可提供更加實(shí)時(shí)的 信息傳輸。

3)低成本輕量化終端：

低軌 衛(wèi)星 在地面終端和衛(wèi)星輕質(zhì)量化、低功耗化方面具備明顯優(yōu) 勢(shì)。由于低軌通信距離較短，無線通信信號(hào)的衰減明顯減弱，與使用相同頻率的高軌衛(wèi) 星相比，設(shè)備和衛(wèi)星所需要的發(fā)射功率、接收靈敏度都低，功耗下降明顯，可應(yīng)用嵌入 式技術(shù)打開廣闊應(yīng)用場(chǎng)景。

4)不依賴地面基礎(chǔ)設(shè)施：

星座衛(wèi)星數(shù)量龐大，可實(shí)現(xiàn)天基中繼傳輸，從而擺脫對(duì)地面基礎(chǔ)設(shè)施的依賴。

5)可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋：

通信不受地域限制，并能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)擴(kuò)展到遠(yuǎn)海和天空。

按照軌道高度，衛(wèi)星主要分為低軌、中軌、高軌三類，其中低軌衛(wèi)星由于傳輸時(shí)延小、 鏈路損耗低、發(fā)射靈活、應(yīng)用場(chǎng)景豐富、整體制造成本低，非常適合衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的 發(fā)展。

現(xiàn)有中高軌道通信衛(wèi)星僅解決全球基本覆蓋問題，技術(shù)特點(diǎn)無法滿足全球互聯(lián)接入需求 現(xiàn)有的中高軌道衛(wèi)星解決了地球的覆蓋問題，相當(dāng)于移動(dòng)通信的 2/3G 網(wǎng)絡(luò)，僅提供基本 語音和低容量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

中高軌衛(wèi)星設(shè)計(jì)要求穿透性強(qiáng)、信號(hào)覆蓋面積大，一般采用的低頻段波段。其組建一個(gè)完整覆蓋地球的衛(wèi)星數(shù)量少（如中國天通一號(hào)高通量衛(wèi)星單一一顆可覆蓋全國）。

但存在兩大問題：

（1）地面終端要求嚴(yán)格無法脫離成熟通信基礎(chǔ)設(shè)施向所有無基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域用戶提供性價(jià)比高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

（2）帶寬有限，導(dǎo)致可容納用戶數(shù)量有限，無法滿足全球海量用戶的互聯(lián)容量需求。因此傳統(tǒng)中高軌道衛(wèi)星通信主要用于特定用戶的信息互聯(lián)或電視轉(zhuǎn)播。

4.5. 基于 AI 技術(shù)的衛(wèi)星系統(tǒng)自主任務(wù)控制和切換將成重要趨勢(shì)

“一星多用、多星協(xié)同、天基組網(wǎng)、智能自主”為未來重要技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

隨著低軌通信星座的大規(guī)模部署，星座運(yùn)控成為運(yùn)營(yíng)商面臨的現(xiàn)實(shí)問題。通過軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的自主任務(wù)控制和切換，打造太空云平臺(tái)，可極大降低未來大規(guī)模星座地面運(yùn)控的復(fù)雜度。

同時(shí)，隨著未來太空中衛(wèi)星數(shù)量的高速增長(zhǎng)，衛(wèi)星軌道逐漸擁擠，碰撞風(fēng)險(xiǎn)不斷增加， 自主運(yùn)行衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)在軌自動(dòng)避讓等操作。

目前來看，無論是洛馬公司基于軟件定義無 線電技術(shù)的“智能衛(wèi)星”（Smartsat）、“黑杰克”項(xiàng)目的“賭臺(tái)官”（PitBoss），還是美國 空軍擬打造的“變色龍”（Chameleon）星座計(jì)劃，都屬于這一范疇。

特別是“黑杰克”項(xiàng)目所體現(xiàn)出的“一星多用、多星協(xié)同、天基組網(wǎng)、智能自主”等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已逐步被美軍所認(rèn)可。在全球衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量高速增長(zhǎng)、低軌通信星座計(jì)劃層出不窮的背景下，這一技術(shù)顯得尤為重要。

2020年，以特超巨星公司（Hypergiant）為代表的航天創(chuàng)企著力于基于人工智能的衛(wèi)星系統(tǒng)自主任務(wù)控制和切換，可大幅提升大規(guī)模衛(wèi)星群管理能力。

基于人工智能及云計(jì)算的衛(wèi)星管理系統(tǒng)：降低了衛(wèi)星任務(wù)管理成本，解決衛(wèi)星數(shù)量呈指 數(shù)級(jí)增長(zhǎng)所帶來的數(shù)據(jù)量爆炸的問題。

2020年5月21日，美國人工智能創(chuàng)企—特超巨星公司正式推出名為“超智能航天器增強(qiáng)”（HIVE）的衛(wèi)星任務(wù)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)面向商業(yè)用戶和政府用戶，旨在利用人工智能（AI）技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)降低衛(wèi)星任務(wù)管理成本，可同時(shí)支持人為遠(yuǎn)程和自主航天器任務(wù)操控模式，減少操控人員的培訓(xùn)時(shí)間，提高衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)管效率。

目前，美國空軍太空與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心（SMC）已經(jīng)與特超巨星公司簽署協(xié)議，將在未來的任務(wù)中使用該平臺(tái)。

HIVE 系統(tǒng)具備兩大技術(shù)特點(diǎn)：

一是基于人工 智能技術(shù)：

系統(tǒng)可自動(dòng)提取航天器任務(wù)操控所需的各類信息，并能通過與外部數(shù)據(jù)源進(jìn) 行關(guān)聯(lián)分析，對(duì)未來任務(wù)需求、任務(wù)類型進(jìn)行預(yù)測(cè)，還能對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行的健康狀況進(jìn)行監(jiān) 控和診斷，從而自動(dòng)控制衛(wèi)星開展相應(yīng)在軌任務(wù)操作。

相比傳統(tǒng)人工模式，有效節(jié)省了 數(shù)據(jù)提取和分析的時(shí)間，降低了衛(wèi)星任務(wù)管理成本。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)營(yíng)商可大幅改進(jìn)其管理能力，實(shí)現(xiàn)從原來同時(shí)運(yùn)管 3 ～ 5 顆衛(wèi)星提升至 75 ～ 100 顆衛(wèi)星，解決衛(wèi)星數(shù)量呈 指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)所帶來的數(shù)據(jù)量爆炸的問題。

二是基于云計(jì)算技術(shù)和下一代人機(jī)交互界面技術(shù)：

具備各類移動(dòng)平臺(tái)的可移植性，支持在筆記本電腦、平板電腦等各類移動(dòng)終端遠(yuǎn)程上，對(duì)所運(yùn)管的衛(wèi)星進(jìn)行操控，這為緊急情況下，衛(wèi)星操控人員無法現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行任務(wù)提供了極大的靈活性。

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