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卫星互联网行业驱动力

频轨资源稀缺性,先占先得


频轨资源有限且具有“先占先得”的特征,发展低轨星座具有战略必要性。卫星频率和轨道资源是指卫星电台使用的频率和所处的空间轨道位置,是卫星系统建立和正常工作的前提,二者具有不可再生性和稀缺性。无线电只有在有限区间频段中传输耗损相对较小,且受卫星覆盖范围、卫星高度(信号质量)、同频段卫星间距等因素影响,广阔太空中可用卫星轨道数量十分有限。频轨资源采取国际电信联盟(ITU)先申报先使用总原则,且要求申报后 7 年内,必须发射卫星启用所申报的资源,否则自动失效,9 年内必须投放申报卫星总数的 10%,12 年内必须投放申报卫星总数的 50%,14 年内完成全部投放。


根据《中国航天》数据披露,当前地球静止轨道(GEO)上 90%的 C 和 Ku 频段被少数国家的运营商垄断控制,各国提交的轨道申请超过 6 万份,当前对卫星频轨资源的争夺进入白热化状态。


2021 年,为实现我国全球宽带卫星通信网络构建,国资委组建的中国卫星网络集团成立,根据ITU 披露,其向 ITU 申请计划发射的卫星总数量达到 12992 颗。


图 1  卫星通信所用无线电频率资源紧缺


军事价值突显,民用多场景需求释放


军用领域,低轨卫星抗干扰能力强、容错性高,在信息化战争中拥有极其重要的军事战略意义。现代战争是陆、海、空、天、电的综合对抗,战场空间趋于多维和扩展,信息化战场日益透明,需要一体化联合作战与体系对抗和网络对抗,这一切都离不开军用卫星通信支持。军用卫星通信具有覆盖范围广、容量大等优点,能更好地满足战场信息传输需求。


现阶段,美军重点发展的新一代军用卫星通信系统是“先进极高频”(AEHF)卫星通信系统。SpaceX“星链”计划——巨型低轨卫星互联网星座项目在俄乌战争中发挥了巨大作用。新一代的低轨道卫星容错性高,只有在所有卫星均被攻击时整个系统才会瘫痪,在信息化作战时代,“星链”的价值不容小觑。同时,SpaceX 还依托“星链”的技术及发射能力,发布为政府、国防和情报部门服务的“星盾”卫星项目,具备通信、导航、遥感等基础功能,同时可提供数据加密传输、战场信息感知等多项服务。此外,欧盟将建设 IRIS2 宽带卫星网络用于军事、政府和公众用途;日本也将出于自卫目的建设“卫星集群”系统。我国要在未来的现代化战争中取得胜利,离不开军用卫星通信的支持,因此,需要大力发展我国的军用卫星通信系统,并采用先进的通信技术及抗干扰、抗截获技术。


星链、OneWeb 等已打开军用市场,为美国军方提供关键任务服务和设备。近年来,美国军方高度重视低轨卫星系统的军事潜力。目前,美国空军已利用星链星座开展机载宽带传输试验;美国陆军与 SpaceX 公司签署协议,利用星链星座进行宽带数据传输测试;OneWeb 提供的加密手机、物联网设备和 DTCS(散布式战术通信系统)已经被美国政府视为关键任务服务和设备。


图 2 美国太空发展局智能化天基信息网络,支撑未来全域作战目标


民用领域,toB 及 toC 多场景需求释放推动我国通信卫星发射数量增长。


  • 个人用户:国际电信联盟 ITU 数据显示,截至 2022 年初,全球 27 亿人口尚未接入互联网,卫星互联网可为地面网络覆盖不到的地区提供宽带上网服务,重点解决偏远地区 30%~40%人口的宽带上网问题;与地面移动网络的服务价值链相比,卫星网络运营商可以通过减少运营和业务支持成本,提供全球互联网服务;


  • 航空平台接入:航空机载通信逐渐由空对地通信(AirtoGround,ATG)向卫星 Ku/Ka 频段过渡,我国民航客机机载网络接入业务起步较晚,航空互联网目前尚未实现商业化运营;


  • 航海平台接入:传统海事卫星服务的带宽非常小,只能满足应急需求,无法承担宽带互联网的应用,海上宽带互联网的应用拓宽了通信卫星在海事领域的使用;


  • 能源平台接入:在通信基础设施落后的偏远地区进行能源勘探和开采离不开通信基础设施的支持,但光纤等地面基础设施很难到达这些偏远地区,卫星通信在很多情况下是唯一的通信方式,卫星互联网的介入对于能源勘探和开采行业具有重要意义。

产业政策密集出台,星网集团招投标落地

产业政策密集出台,中国通信卫星发射数量或将迎来高速攀升。我国在十九大报告中明确提出建设航天强国的战略目标,将建设航天强国上升为国家层面的重大战略,目前已推进至深入发展阶段。2020 年 4 月,卫星互联网被国家发改委划定为“新基建”信息基础设施之一。2020 年 5月,国家发改委提出支持商业航天发展,并扩展通信卫星应用领域。


“十四五规划”中明确提出要打造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系,建设商业航天发射场,进一步加速了中国通信卫星发展进程。此外,各省市也积极推出各项针对通信卫星的卫星制造、基础设施建设、推广应用及商业运营等方面的政策,助力卫星互联网快速落地。


图 3  中国国民经济规划中卫星通信政策演变


中美通信卫星数量差距主要在于低轨卫星星座规模差距,我国组建星网集团加速卫星互联网规划落地。据 UCS 统计数据显示,截至 2022 年 5 月,美国在轨通信卫星合计 2690 颗,占全球通信卫星总数的 49.2%,美国“星链”星座建设步伐领先全球,2022 年全年发射卫星 1722 颗;中国在轨通信卫星 67 颗,不足美国通信卫星数量的 1/40,差距主要在于低轨卫星星座发射,未来发展空间巨大。


近年来国内卫星发射数量增幅较快,通信卫星发射数量呈稳步增长趋势,随着互联网星座的规划落地,通信卫星数量有望快速增加。2021 年,为实现我国全球宽带卫星通信网络构建,国资委组建的中国卫星网络集团成立,根据集团官网披露,其向 ITU 申请计划发射的卫星总数量达到12992 颗。


图 4  近 5 年中国通信卫星发射情况(单位:颗)


卫星及火箭技术进步,制造成本降低


卫星制造生产成本降低助力低轨卫星互联网快速落地。


  • 卫星柔性智能化生产线:从总体来看,卫星设计和制造从定制化走向标准化,生产线由单件小批量手工生产升级为高度自动化生产,模块化生产,提高运营速度的同时实现制造成本更加低廉;


  • 公用平台及模块化平台:从卫星平台来看,基于卫星公用平台及模块化平台的设计可缩短卫星研制周期,降低研制成本,提高卫星可靠性。根据美国宇航公司估算,研制并使用模块化卫星平台技术,卫星成本将降低 29%;


  • 技术进步:从卫星载荷来看,多波束天线的使用可以减小系统成本,提高经济效益;


  • 工业级元器件替代:小卫星制造中部分元器件可使用工业级元器件替代宇航级元器件以降低成本;


  • 火箭回收及一箭多星:通过一箭多星和火箭回收技术等方式提高资源利用率,降低发射成本。卫星成本的下降能够有效地满足我国日益增长的通信卫星需求,推动通信卫星发射数量增长。


来源:我想我思

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