來(lái)源：中國(guó)銀河證券

摘要：“6G=5G+衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)”，衛(wèi)星通信應(yīng)用前景廣闊。2017年11月，英國(guó)電信集團(tuán)(BT)首席網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師NeilMcRae對(duì)6G通信進(jìn)行了展望，他認(rèn)為6G將是“5G+衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)”，在5G的基礎(chǔ)上集成衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，并有望在2025年得到商用。

2018年11月，我國(guó)科技部擬將“與5G/6G融合的衛(wèi)星通信技術(shù)研究與原理驗(yàn)證”課題，列入國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“寬帶通信和新型網(wǎng)絡(luò)”重點(diǎn)專項(xiàng)中，說(shuō)明我國(guó)也已經(jīng)認(rèn)識(shí)到衛(wèi)星通信在未來(lái)通信領(lǐng)域的重要性，表明衛(wèi)星通信將在5G/6G通信時(shí)代有廣闊的應(yīng)用前景。

低軌衛(wèi)星通信應(yīng)用時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，成為投資熱點(diǎn)低軌衛(wèi)星通信優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)用阻礙得到解決。低軌通信衛(wèi)星距離地面近、通信時(shí)延短、數(shù)據(jù)傳輸率高，移動(dòng)終端重量、體積與個(gè)人移動(dòng)設(shè)備相差無(wú)幾，更適合大眾普及。

隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信和電子元器件技術(shù)的飛速發(fā)展，制約早期低軌通信衛(wèi)星系統(tǒng)的通話質(zhì)量、數(shù)據(jù)傳輸速率和使用成本等問(wèn)題迎刃而解，未來(lái)個(gè)人移動(dòng)終端與衛(wèi)星直連通話、上網(wǎng)已不是遙不可及，低軌衛(wèi)星通信的應(yīng)用時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。

國(guó)外公司加緊布局。據(jù)InternetWorldStats統(tǒng)計(jì)，截至2017年6月，全球互聯(lián)網(wǎng)普及率約為51.7%，意味著仍有約一半的人口未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接，面對(duì)如此廣闊市場(chǎng)，近年來(lái)波音、空客、亞馬遜、Google、Facebook、SpaceX等高科技企業(yè)紛紛投資低軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域，提出了OneWeb、Starlink等十余個(gè)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)方案，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全球互聯(lián)網(wǎng)覆蓋，若這些方案得以實(shí)施，未來(lái)五年內(nèi)將有20000余顆低軌衛(wèi)星進(jìn)入太空。

低軌衛(wèi)星軌道和頻譜資源競(jìng)爭(zhēng)將愈演愈烈。軌道和頻譜是通信衛(wèi)星能夠正常運(yùn)行的先決條件，國(guó)外公司紛紛推出規(guī)模龐大的低軌衛(wèi)星系統(tǒng)方案以搶占有限的低軌衛(wèi)星軌道和頻譜資源，爭(zhēng)取在低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)組網(wǎng)建設(shè)上占得先機(jī)，“跑馬圈地”意圖明顯。

國(guó)內(nèi)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)提上日程，將開(kāi)啟千億市場(chǎng)面對(duì)國(guó)外發(fā)展迅猛的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)航天科技和航天科工集團(tuán)分別提出了“鴻雁”和“虹云”低軌衛(wèi)星通信星座計(jì)劃，將分別發(fā)射300顆和156顆低軌通信衛(wèi)星組建太空通信網(wǎng)，兩個(gè)系統(tǒng)計(jì)劃將于2023年建設(shè)完成，目前兩個(gè)系統(tǒng)的首顆實(shí)驗(yàn)星都已于2018年底試射成功。

“鴻雁”和“虹云”系統(tǒng)首期組網(wǎng)建設(shè)投資估計(jì)約為300億元，根據(jù)SIA的數(shù)據(jù)，衛(wèi)星組網(wǎng)費(fèi)用占整個(gè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值的7.5%左右，由此測(cè)算，預(yù)計(jì)低軌衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到約4000億元，我國(guó)亦將進(jìn)入低軌衛(wèi)星通信時(shí)代。

▌低軌通信衛(wèi)星概述

衛(wèi)星通信技術(shù)

衛(wèi)星通信技術(shù)(Satellitecommunicationtechnology)是一種利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電波而進(jìn)行的兩個(gè)或多個(gè)終端之間的通信。

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展推動(dòng)了衛(wèi)星移動(dòng)通信的進(jìn)步。

衛(wèi)星通信具有覆蓋范圍廣、通信容量大、傳輸質(zhì)量好、組網(wǎng)方便迅速、便于實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫鏈接等眾多優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是建立全球個(gè)人通信必不可少的一種重要手段。

按照衛(wèi)星軌道高度的不同，通信衛(wèi)星可以分為低軌通信衛(wèi)星(LEO)、中軌通信衛(wèi)星(MEO)和高軌地球同步通信衛(wèi)星(GEO)。LEO衛(wèi)星軌道高度500km~2000km，MEO衛(wèi)星軌道高度2000km~36000km，GEO衛(wèi)星軌道高度為36000km。

低軌道帶來(lái)的好處是，一方面衛(wèi)星的軌道高度低，使得傳輸延時(shí)短，路徑損耗小，多個(gè)衛(wèi)星組成的星座可以實(shí)現(xiàn)真正的全球覆蓋，頻率復(fù)用更有效;另一方面蜂窩通信、多址、點(diǎn)波束、頻率復(fù)用等技術(shù)也為低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信提供了技術(shù)保障。因此，LEO系統(tǒng)被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的衛(wèi)星移動(dòng)通信技術(shù)之一。

低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)基本構(gòu)成

低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由空間段、用戶段、地面段、公用及專用網(wǎng)絡(luò)四部分等組成。

在若干個(gè)軌道平面上布置多顆衛(wèi)星，由通信鏈路將多個(gè)軌道平面上的衛(wèi)星聯(lián)結(jié)起來(lái)。

整個(gè)星座如同結(jié)構(gòu)上連成一體的大型平臺(tái)，在地球表面形成蜂窩狀服務(wù)小區(qū)，服務(wù)區(qū)內(nèi)用戶至少被一顆衛(wèi)星覆蓋，用戶可以隨時(shí)接入系統(tǒng)。

低軌衛(wèi)星通信可以在用戶段直接與單一地面終端連接，也可以通過(guò)地面關(guān)口站與地面公共網(wǎng)絡(luò)連接。

低軌衛(wèi)星通信應(yīng)用時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟

1. 低軌通信衛(wèi)星固有特點(diǎn)決定其更適合現(xiàn)代通信

地球同步軌道衛(wèi)星在通信、電視轉(zhuǎn)播等方面的應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟，它的缺點(diǎn)越來(lái)越明顯，如體積大、重量大，需要大型助推火箭，發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，只有一個(gè)軌道面，可容納衛(wèi)星數(shù)量有限，不能覆蓋極地地區(qū)，距離地球遙遠(yuǎn)，通信延遲長(zhǎng)，波束覆蓋區(qū)大，頻譜利用率低，容量有限，終端發(fā)射功率大，不易小型化等。

相對(duì)GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)，低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)有諸多優(yōu)勢(shì)，對(duì)用戶而言，通信時(shí)延縮短，數(shù)據(jù)傳輸率提高，終端重量、體積、發(fā)射功率與普通陸地移動(dòng)通信終端相差無(wú)幾，還可以與陸地通信系統(tǒng)兼容，真正做到全球無(wú)縫接入。

對(duì)運(yùn)營(yíng)商而言，衛(wèi)星體積小、重量輕，利用現(xiàn)代發(fā)射技術(shù)可以一箭雙星/多星同時(shí)發(fā)射入軌，系統(tǒng)頻譜利用率高，容量增大，因此，隨著衛(wèi)星制造技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)需求的逐漸旺盛，低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展方興未艾。

2.低軌通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)主要技術(shù)問(wèn)題已得到有效解決

低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)也存在固有的缺點(diǎn)，如需要衛(wèi)星數(shù)量較多，由此帶來(lái)地面控制、維護(hù)系統(tǒng)比較復(fù)雜，對(duì)通信而言，影響較大的問(wèn)題是波束切換和星間切換。

低軌衛(wèi)星相對(duì)地球高速運(yùn)動(dòng)，使得終端在通信過(guò)程中需要頻繁的切換到其他波束或衛(wèi)星上才能繼續(xù)通話，以銥星系統(tǒng)為例，其最小切換時(shí)間間隔10.3秒，平均切換時(shí)間間隔277.7秒。

實(shí)現(xiàn)切換需要一系列信令操作過(guò)程，頻繁的切換加重了系統(tǒng)的信令負(fù)荷。切換越頻繁，切換失敗的概率越大，銥星系統(tǒng)在運(yùn)行初期的切換成功率只有85%，后來(lái)經(jīng)過(guò)改進(jìn)達(dá)到92~98%，與陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)的切換掉話率不高于5×10的指標(biāo)相比相差甚遠(yuǎn)。

切換產(chǎn)生掉線的主要原因是切換發(fā)生時(shí)，早期低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的帶寬資源不能滿足切換呼叫最低的帶寬要求，但隨著近二十年來(lái)通信技術(shù)、微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，通信系統(tǒng)信號(hào)處理能力、通信帶寬不斷提升，從目前仍在運(yùn)行的銥星二代、全球星等低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)使用情況來(lái)看，困擾早期銥星系統(tǒng)的掉線率高等技術(shù)問(wèn)題已經(jīng)得到有效解決，為低軌衛(wèi)星通信的普及應(yīng)用掃清了障礙。

▌早期低軌通信衛(wèi)星系統(tǒng)生不逢時(shí)，不斷升級(jí)換代

衛(wèi)星移動(dòng)通信始于20世紀(jì)70年代，早期的通信衛(wèi)星較為簡(jiǎn)單，由于當(dāng)時(shí)對(duì)衛(wèi)星移動(dòng)通信信道的理解不夠深入，以及移動(dòng)終端小型化的技術(shù)也不成熟，因此，只能支持用于車輛和飛行器的通信，不能支持大量的小型終端用戶。

在隨后的20年中，很多研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)對(duì)衛(wèi)星移動(dòng)通信信道開(kāi)展了大量的實(shí)驗(yàn)和研究。為了實(shí)現(xiàn)全球通信，以及對(duì)市場(chǎng)的樂(lè)觀估計(jì)，相繼有多個(gè)低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)并投入運(yùn)行。

其中最有代表性的低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)是銥星系統(tǒng)(Iridium)和全球星系統(tǒng)(Globalstar)系統(tǒng)。

▌國(guó)外公司加緊布局新一帶低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)

在2000年左右，銥星系統(tǒng)、全球星系統(tǒng)都面臨GSM手機(jī)強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)，在使用費(fèi)用、終端成本、數(shù)據(jù)傳輸速率等方面都不占優(yōu)勢(shì)的情況下難以普及，只能應(yīng)用于緊急救援、海事通信、軍用通信等特殊領(lǐng)域。

但在20年后的今天情況已經(jīng)有了很大改觀，航天科技和電子信息技術(shù)的進(jìn)步降低了衛(wèi)星研制、量產(chǎn)和發(fā)射的成本，而衛(wèi)星通信資費(fèi)的降低和數(shù)據(jù)傳輸速率的提升又催生出無(wú)時(shí)無(wú)刻的互聯(lián)網(wǎng)接入和大數(shù)據(jù)需求，面對(duì)廣闊的市場(chǎng)需求，低軌衛(wèi)星通信的復(fù)興也自然水到渠成。

搶占30億“未連接市場(chǎng)”，多家公司積極布局低軌衛(wèi)星通信

據(jù)InternetWorldStats統(tǒng)計(jì)，截至2017年6月，全球互聯(lián)網(wǎng)普及率為51.7%，意味著全球仍有一半(約30億)的人口未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接。這些地面信息系統(tǒng)無(wú)法覆蓋的地方，將是衛(wèi)星通信有待開(kāi)墾的一塊新大陸。而隨著5G時(shí)代的到來(lái)，太空互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)顯現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)。

為打開(kāi)這30億“未連接市場(chǎng)”，Google、Facebook等都已提早布局。

2010年初，谷歌聯(lián)合匯豐銀行與歐洲有線電視運(yùn)營(yíng)商LibertyGlobal發(fā)起“O3b計(jì)劃”，O3b的原意是“Other3billion”，指的是目前仍舊不能夠上網(wǎng)的30億人，該計(jì)劃進(jìn)展遲緩，其項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)重新組建了OneWeb公司。

2015年，Google向SpaceX公司投資10億美元，其目的之一便是打造太空互聯(lián)網(wǎng)，同年SpaceX推出Starlink項(xiàng)目，計(jì)劃發(fā)射約12000顆衛(wèi)星組建低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

2017年Facebook成立子公司PointViewTechLLC，投入數(shù)百萬(wàn)美元研發(fā)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，該衛(wèi)星名為Athena，將比Starlink衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)速度快10倍。除了互聯(lián)網(wǎng)巨頭，包括波音、空客、三星等公司都正積極地開(kāi)展低軌通信衛(wèi)星系統(tǒng)的研發(fā)工作。

2019年4月，亞馬遜推出Kuiper項(xiàng)目，計(jì)劃發(fā)射3236顆低軌通信衛(wèi)星，從而在全球范圍內(nèi)提供快速且低延遲的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。

▌我國(guó)低軌通信衛(wèi)星發(fā)展進(jìn)入戰(zhàn)略機(jī)遇期

世界各國(guó)軌道頻譜資源競(jìng)爭(zhēng)激烈

軌道和頻譜是通信衛(wèi)星能夠正常運(yùn)行的先決條件，單顆低軌衛(wèi)星覆蓋范圍小，必須增加數(shù)量以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，因此，面對(duì)有限的軌道、頻譜資源，Oneweb、SpaceX、亞馬遜等行業(yè)巨頭，以及Google、Facebook等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)均加入了低軌通信衛(wèi)星競(jìng)爭(zhēng)陣營(yíng)，紛紛推出自己的低軌通信衛(wèi)星建造計(jì)劃，甚至SpaceX的Starlink計(jì)劃衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到驚人的12000顆，未免有“跑馬圈地”的意味.

目前，國(guó)外已經(jīng)公布的低軌通信衛(wèi)星方案中，衛(wèi)星總數(shù)量約為23892顆，衛(wèi)星軌道高度主要集中在1000~1500km之間，頻段主要集中在Ka、Ku和V頻段，在軌道高度十分范圍有限、頻段高度集中的情況下，衛(wèi)星軌道和頻譜的競(jìng)爭(zhēng)將愈加激烈。

由于軌道和頻譜在國(guó)際電信聯(lián)盟的有效占有時(shí)間有限，不如期發(fā)射衛(wèi)星，原有軌道和頻譜將失效，因此，預(yù)計(jì)下一階段各家公司將搶先發(fā)射衛(wèi)星，以實(shí)際占有軌道和頻譜，軌道和頻譜的爭(zhēng)奪將愈演愈烈。

中國(guó)力量加入低軌通信衛(wèi)星競(jìng)爭(zhēng)陣營(yíng)

1. 我國(guó)現(xiàn)有衛(wèi)星通信移動(dòng)寬帶服務(wù)能力亟待加強(qiáng)我國(guó)目前的衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要有衛(wèi)星廣播通信、衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星移動(dòng)通信三種類型。

在衛(wèi)星廣播通信領(lǐng)域，主要建設(shè)發(fā)展中星、亞太系列通信廣播衛(wèi)星系統(tǒng)，在軌運(yùn)行的民用通信衛(wèi)星約15顆，通信業(yè)務(wù)基本實(shí)現(xiàn)亞洲、歐洲、非洲、太平洋等區(qū)域覆蓋，在全球衛(wèi)星空間段運(yùn)營(yíng)服務(wù)商排名第六位。

在衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，我國(guó)高通量寬帶衛(wèi)星發(fā)展剛剛起步，整體技術(shù)水平、系統(tǒng)容量和服務(wù)能力與國(guó)外先進(jìn)衛(wèi)星系統(tǒng)尚有差距。2017年發(fā)射的首顆高通量Ka寬帶衛(wèi)星“中星16號(hào)”，容量達(dá)到20Gbps，主要面向遠(yuǎn)程教育、醫(yī)療、機(jī)載和船舶通信、應(yīng)急通信等領(lǐng)域的互聯(lián)網(wǎng)接入，不能面向個(gè)人移動(dòng)用戶。

在衛(wèi)星移動(dòng)通信領(lǐng)域，2016年我國(guó)發(fā)射的“天通一號(hào)”01星是我國(guó)自主建設(shè)的首顆移動(dòng)通信衛(wèi)星，支持最低1.2Kbps電路域話音、最高分組域384Kbps的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，移動(dòng)寬帶服務(wù)能力較為薄弱，與OneWeb約50Mbps的數(shù)據(jù)接入能力相比有明顯差距，難以滿足當(dāng)前地面移動(dòng)通信寬帶服務(wù)需求。

2. 低軌通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提上日程

我國(guó)疆域遼闊，自然地形復(fù)雜。在面對(duì)偏遠(yuǎn)山區(qū)的自然村落時(shí)，與地面光纜相比，“從天上”解決成本更低，并且能夠同時(shí)解決海上通信問(wèn)題。2016年12月的《十三五國(guó)家信息化規(guī)劃》中也明確提及“通過(guò)移動(dòng)蜂窩、光纖、低軌衛(wèi)星等多種方式，完善邊遠(yuǎn)地區(qū)及貧困地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。”

在此背景下，據(jù)新浪網(wǎng)報(bào)道，中國(guó)航天科技和中國(guó)航天科工兩大集團(tuán)都啟動(dòng)了各自的低軌通信項(xiàng)目“鴻雁”和“虹云”星座計(jì)劃，航天兩大集團(tuán)成為了我國(guó)低軌通信衛(wèi)星領(lǐng)域的“國(guó)家隊(duì)”。

在民間投資方面，據(jù)《華爾街日?qǐng)?bào)》報(bào)道，2018年底中國(guó)已有約80家太空技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)投入這一領(lǐng)域，太空已成中國(guó)商界的“新邊疆”。

以銀河航天為代表的民間資本低軌衛(wèi)星公司，2018年連續(xù)完成A輪三次融資，投資方包括順為資本、晨興資本、IDG資本、高榕資本、源碼資本、君聯(lián)資本等，公司估值已達(dá)到35億元。

按照銀河航天徐鳴的估算，如果要讓全球每一個(gè)角落都能聯(lián)網(wǎng)，投入低軌道通信衛(wèi)星的成本，有機(jī)會(huì)降到基站建設(shè)成本的1%。

“鴻雁”系統(tǒng)

1. 方案組成

“鴻雁”全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司提出，該系統(tǒng)將由300顆低軌道小衛(wèi)星及全球數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理中心組成，具有全天候、全時(shí)段及在復(fù)雜地形條件下的實(shí)時(shí)雙向通信能力，可為用戶提供全球?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)通信和綜合信息服務(wù)。

“鴻雁”星座首期投資約200億元，是我國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)的、投資規(guī)模最大的、具有里程碑意義的商業(yè)航天項(xiàng)目，將實(shí)現(xiàn)“溝通連接萬(wàn)物、全球永不失聯(lián)”。

項(xiàng)目創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)高效的商業(yè)模式，聚集全社會(huì)資源，打造覆蓋芯片、終端、系統(tǒng)集成、運(yùn)營(yíng)服務(wù)及人才培養(yǎng)等環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈條，創(chuàng)新衛(wèi)星及運(yùn)載火箭規(guī)模化研制模式和流程，培育新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，將帶動(dòng)上下游超千億元產(chǎn)值規(guī)模。

“虹云”系統(tǒng)

1.方案組成

“虹云”星座是中國(guó)航天科工大力推動(dòng)商業(yè)航天發(fā)展的“五云一車”(飛云、快云、行云、虹云、騰云和飛行列車)項(xiàng)目之一，旨在構(gòu)建覆蓋全球的低軌寬帶通信衛(wèi)星系統(tǒng)，計(jì)劃發(fā)射156顆衛(wèi)星，它們?cè)诰嚯x地面1000km的軌道上組網(wǎng)運(yùn)行，以天基互聯(lián)網(wǎng)接入能力為基礎(chǔ)，融合低軌導(dǎo)航增強(qiáng)、多樣化遙感，實(shí)現(xiàn)通、導(dǎo)、遙的信息一體化，構(gòu)建一個(gè)星載寬帶全球移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無(wú)差別的全球覆蓋。

整個(gè)“虹云”工程分為三個(gè)階段建設(shè)，第一階段，2018年底發(fā)射首星;第二階段，“十三五”末即2020年底前，發(fā)射4顆業(yè)務(wù)試驗(yàn)星;第三階段，到“十四五”中期即2023年左右，發(fā)射完成全部156顆衛(wèi)星，初步完成天地融合系統(tǒng)建設(shè)，具備全面運(yùn)營(yíng)條件。

2.首顆技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星“武漢”號(hào)順利發(fā)射

據(jù)新浪網(wǎng)報(bào)道，2018年12月22日，“虹云”工程首星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，進(jìn)入預(yù)定軌道，標(biāo)志著中國(guó)打造天基互聯(lián)網(wǎng)也邁出了實(shí)質(zhì)性的第一步。

該星由中國(guó)航天科工在武漢的國(guó)家航天產(chǎn)業(yè)基地生產(chǎn)，該基地將成為具備衛(wèi)星批產(chǎn)能力的智能化衛(wèi)星生產(chǎn)線，以支撐2022年左右整個(gè)星座衛(wèi)星的批量生產(chǎn)，為“虹云”工程后續(xù)星座組網(wǎng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

“虹云”工程首星首次將毫米波相控陣技術(shù)應(yīng)用于低軌寬帶通信衛(wèi)星，能夠利用動(dòng)態(tài)波束實(shí)現(xiàn)更加靈活的業(yè)務(wù)模式。

除通信主載荷外，虹云工程首星還承載了光譜測(cè)溫儀和3S(AIS/ADS-B/DCS)載荷，將實(shí)現(xiàn)高層大氣溫度探測(cè)和船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)信息、飛機(jī)廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)信息和傳感器數(shù)據(jù)信息采集(DCS)，實(shí)現(xiàn)通、導(dǎo)、遙的信息一體化，可廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、環(huán)境、海事、空管等領(lǐng)域。

▌未來(lái)我國(guó)低軌衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超千億

航天產(chǎn)業(yè)前景廣闊，我國(guó)通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)迅速

1. 世界航天產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展

據(jù)歐洲咨詢公司統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2015年全球航天產(chǎn)業(yè)總規(guī)模約為3353億美元，衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)總規(guī)模約為2400億美元，其中衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的總體規(guī)模約為1485億美元，同比上一年增長(zhǎng)了3.6%，約占衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)收入的62%，占航天產(chǎn)業(yè)收入的44.3%，說(shuō)明衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)是航天產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。

其中通信衛(wèi)星制造收入56億美元，通信衛(wèi)星發(fā)射收入19億美元，通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)收入125億美元，衛(wèi)星通信服務(wù)收入1285億美元。

根據(jù)美林銀行的預(yù)測(cè)，航天業(yè)的規(guī)模將從2016年的3500億美元增長(zhǎng)至2046年的超過(guò)2.7萬(wàn)億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率約為7%，其中相當(dāng)一部分增長(zhǎng)將源自新型低軌通信衛(wèi)星。

2. 通信衛(wèi)星是推動(dòng)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力

傳統(tǒng)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)主要由政府驅(qū)動(dòng)，主要是政府出資、政府使用，各類衛(wèi)星通信系統(tǒng)屬于國(guó)有的天基基礎(chǔ)設(shè)施。

然而，過(guò)去十年，商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)吸引了超過(guò)130億美元的投資，其中1/5來(lái)自于投資公司和私營(yíng)企業(yè)，其中半數(shù)以上都來(lái)自衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)。充滿活力的私營(yíng)企業(yè)期待的不僅僅是資本回報(bào)，更加看重充滿希望的發(fā)展前景。

2011~2015年，各類應(yīng)用衛(wèi)星年均發(fā)射90余顆，其中通信衛(wèi)星年均發(fā)射45顆。根據(jù)NSR的預(yù)測(cè)，2017~2022年，衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量將出現(xiàn)激增，年均發(fā)射數(shù)量高達(dá)219顆，其中通信衛(wèi)星年均發(fā)射146顆，比過(guò)去3年發(fā)射的總和還多。

經(jīng)過(guò)2023~2025年3年的短暫調(diào)整之后，再次回到發(fā)射數(shù)量的高峰，與對(duì)地觀測(cè)和其它應(yīng)用衛(wèi)星相比，在未來(lái)15年當(dāng)中，推動(dòng)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力仍然來(lái)自通信衛(wèi)星。

3.低軌衛(wèi)星數(shù)量明顯增加

根據(jù)SIA的數(shù)據(jù)，2017年低軌衛(wèi)星數(shù)量同比增加10顆，是各類軌道衛(wèi)星中數(shù)量增長(zhǎng)最快的，說(shuō)明低軌衛(wèi)星是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。

4. 國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信市場(chǎng)增速高于國(guó)際平均水平

《2019中國(guó)衛(wèi)星通信設(shè)備市場(chǎng)分析報(bào)告》的數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信市場(chǎng)規(guī)模亦呈逐年上升態(tài)勢(shì)，從2008年的110億元增長(zhǎng)到2016年的508.7億元，復(fù)合增長(zhǎng)率約為21.1%，其增長(zhǎng)率明顯高于美林銀行對(duì)世界航天業(yè)總規(guī)模的預(yù)測(cè)，究其原因，一方面與通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度高于航天產(chǎn)業(yè)平均水平有關(guān)，另一方面與中國(guó)國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信市場(chǎng)的快速發(fā)展有關(guān)。

近年來(lái)，隨著我國(guó)海上船只設(shè)備的更新及寬帶衛(wèi)星技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)在海上寬帶衛(wèi)星通信行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模保持快速增長(zhǎng)，《2019年中國(guó)海上寬帶衛(wèi)星通信行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和市場(chǎng)規(guī)模分析報(bào)告》的數(shù)據(jù)顯示，2017年行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到45.91億元，估計(jì)2018年行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為56.11億元，同比增長(zhǎng)22.2%，說(shuō)明單一的海上窄帶通話服務(wù)已經(jīng)不能滿足海上通信對(duì)象的需求，海上寬帶互聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)需求在日益增強(qiáng)，這從一個(gè)側(cè)面也說(shuō)明，未來(lái)能夠提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。

“6G=5G+衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)”，衛(wèi)星助力開(kāi)啟通信新時(shí)代

從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，隨著移動(dòng)衛(wèi)星通信的發(fā)展，關(guān)于衛(wèi)星與地面移動(dòng)通信相互融合的討論與嘗試就從未停止。

近年來(lái)快速發(fā)展的通信衛(wèi)星采用基于統(tǒng)一的IP交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與地面互聯(lián)網(wǎng)的融合互通。

在市場(chǎng)策略上，通信衛(wèi)星星座摒棄了銥星系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)初期獨(dú)立建網(wǎng)、與地面移動(dòng)通信相競(jìng)爭(zhēng)的策略，轉(zhuǎn)而與電信運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展合作，但當(dāng)前的銥星二代等低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法滿足用戶日新月異的數(shù)據(jù)傳輸需求。

隨著5G時(shí)代的即將到來(lái)，國(guó)際通信組織以及業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)開(kāi)始對(duì)6G時(shí)代進(jìn)行展望，當(dāng)前得到的共識(shí)是，5G/6G時(shí)代將是衛(wèi)星通信與地面通信網(wǎng)絡(luò)相融合從而真正實(shí)現(xiàn)全球通信，包括3GPP、ITU在內(nèi)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織成立了專門(mén)工作組，我國(guó)科技部也開(kāi)始著手開(kāi)展衛(wèi)星通信與5G/6G相融合的問(wèn)題，衛(wèi)星通信的時(shí)代即將開(kāi)啟。

1.“6G=5G+衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)”概念已經(jīng)提出

2017年11月，英國(guó)電信集團(tuán)(BT)首席網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師NeilMcRae對(duì)6G通信進(jìn)行了展望，他認(rèn)為5G將是基于異構(gòu)多層的高速因特網(wǎng)，早期是“基本5G”(將在2020年左右進(jìn)入商用)，中期是“云計(jì)算+5G”，末期是“邊緣計(jì)算+5G”;

6G將是“5G+衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)(通信、遙測(cè)、導(dǎo)航)”，有望在2025年得到商用，利用“無(wú)線光纖”等技術(shù)實(shí)現(xiàn)超快寬帶，并在5G的基礎(chǔ)上集成衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，可以為6G用戶提供網(wǎng)絡(luò)定位標(biāo)識(shí)、多媒體與互聯(lián)網(wǎng)接入、天氣信息等服務(wù)。

此外，2018年11月，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)正式成立Network2030研究組(ITU-TFGonNetwork2030)，該機(jī)構(gòu)旨在探索面向2030年及以后的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，包括保持向后兼容的網(wǎng)絡(luò)新概念、新構(gòu)架、新協(xié)議、新解決方案，以及支持現(xiàn)有的和新的應(yīng)用。

Network2030研究組主席，華為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家RichardLi就2030年以后的新互聯(lián)網(wǎng)愿景進(jìn)行了介紹，其中利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)空天一體化、全球覆蓋是其中重要一項(xiàng)，并對(duì)Starlink、OneWeb等低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，說(shuō)明衛(wèi)星通信在未來(lái)通信、互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的重要性已經(jīng)得到普遍認(rèn)同。

2.我國(guó)已著手對(duì)與5G/6G融合的衛(wèi)星通信技術(shù)開(kāi)展研究

2018年11月，科技部發(fā)布《國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“寬帶通信和新型網(wǎng)絡(luò)”重點(diǎn)專項(xiàng)2019年度項(xiàng)目申報(bào)指南建議》征求意見(jiàn)，提出的“專項(xiàng)總體目標(biāo)”之一是“開(kāi)展新型網(wǎng)絡(luò)與高效傳輸全技術(shù)鏈研發(fā)，使我國(guó)成為B5G/6G無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)的全球引領(lǐng)者，在未來(lái)無(wú)線移動(dòng)通信方面取得一批突破性成果”;

其中“與5G/6G融合的衛(wèi)星通信技術(shù)研究與原理驗(yàn)證”是重點(diǎn)項(xiàng)目之一，提及的衛(wèi)星類型主要是GEO和LEO，GEO主要用于電視信號(hào)等廣播類信號(hào)傳輸，LEO則應(yīng)該主要是用于衛(wèi)星移動(dòng)通信，說(shuō)明我國(guó)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到衛(wèi)星通信在5G/6G時(shí)代的重要性，并著手開(kāi)始研究，以引領(lǐng)國(guó)際通信未來(lái)發(fā)展。

3.低軌衛(wèi)星通信與5G融合是近期發(fā)展趨勢(shì)

隨著5G技術(shù)的日益成熟，包括3GPP、ITU在內(nèi)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織成立了專門(mén)工作組著手研究衛(wèi)星與5G的融合標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，業(yè)內(nèi)的部分企業(yè)與研究組織也投入到星地一體化的研究工作當(dāng)中。

未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，地面網(wǎng)絡(luò)將始終是5G通信的主體，衛(wèi)星通信將是對(duì)地面網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充，如銥星系統(tǒng)那樣，企圖用低軌星座完全取代地面基站，在短期內(nèi)是不現(xiàn)實(shí)的，但隨著科技的不斷發(fā)展，不依賴地面網(wǎng)絡(luò)的衛(wèi)星通訊系統(tǒng)或許在未來(lái)成為現(xiàn)實(shí)。

5G通信衛(wèi)星與地面通信網(wǎng)絡(luò)之間，存在一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)、互補(bǔ)以及融合的過(guò)程。我國(guó)5G時(shí)代的通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)，既需要利用到移動(dòng)、聯(lián)通、電信的地面基礎(chǔ)設(shè)施，也需要中國(guó)衛(wèi)通、鑫諾衛(wèi)星、亞太衛(wèi)星，或者剛剛成立的東方紅移動(dòng)這樣的衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商來(lái)配合，國(guó)家也可能設(shè)立專門(mén)的天地一體化通信運(yùn)營(yíng)商，或者將其融合到傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商服務(wù)體系中。

低軌衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超千億

1.未來(lái)5年低軌通信衛(wèi)星組網(wǎng)建設(shè)規(guī)模將超百億

采用低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全球通信，所需衛(wèi)星數(shù)量龐大，建設(shè)成本都在超百億人民幣規(guī)模。

例如，銥星系統(tǒng)66顆衛(wèi)星，耗資約50億美元;Starlink系統(tǒng)至少投入約100億美元;日本LeoSat低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)共108顆衛(wèi)星，耗資約36億美元;我國(guó)“鴻雁”星座300顆衛(wèi)星，首期投資約200億元人民幣，“虹云”星座156顆衛(wèi)星，按此推斷投資也將超過(guò)100億人民幣。

因此，如果按照現(xiàn)在的計(jì)劃開(kāi)展建設(shè)，未來(lái)5年間我國(guó)在低軌通信衛(wèi)星組網(wǎng)建設(shè)上的投入將超過(guò)300億人民幣。

2.低軌衛(wèi)星通信全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌?chǎng)規(guī)模將超千億

根據(jù)美國(guó)衛(wèi)星工業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)發(fā)布的數(shù)據(jù)，2017年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)收入2690億美元，從衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)占比上來(lái)看，衛(wèi)星制造業(yè)收入為155億美元，占比約為6%;衛(wèi)星發(fā)射產(chǎn)業(yè)收入46億美元，占比約為2%;地面設(shè)備產(chǎn)業(yè)收入1198億美元，占比約為45%;衛(wèi)星服務(wù)產(chǎn)業(yè)收入1287億美元，占比約為48%。

由此可見(jiàn)，衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射所占整個(gè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值規(guī)模不足10%，前期投入衛(wèi)星組網(wǎng)建設(shè)的費(fèi)用，對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈將帶來(lái)超過(guò)10倍的產(chǎn)值規(guī)模。

根據(jù)前面估算，“鴻雁”和“虹云”低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)組網(wǎng)投費(fèi)用入估計(jì)將超過(guò)300億人民幣，根據(jù)SIA的數(shù)據(jù)，對(duì)于衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈，組網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用約占產(chǎn)業(yè)鏈總產(chǎn)值的7.5%，由此測(cè)算，后期地面設(shè)備投入將約為1784億元，帶來(lái)的衛(wèi)星與地面服務(wù)產(chǎn)值將達(dá)到約1916億元，因此，低軌衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈總體產(chǎn)值將超過(guò)4000億元。

衛(wèi)星組網(wǎng)領(lǐng)域:

在低軌衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈中，衛(wèi)星組網(wǎng)包括衛(wèi)星制造與衛(wèi)星發(fā)射兩部分，將是全產(chǎn)業(yè)鏈最先受益的部分。

這部分主要參與者為航天科技集團(tuán)下屬航天一院、航天五院、航天八院和航天九院，以及航天科工集團(tuán)下屬航天二院，涉及的上市公司主要有與衛(wèi)星制造、火箭發(fā)射直接相關(guān)的中國(guó)衛(wèi)星(600118.SH)、航天電子(600879.SH)，以及與衛(wèi)星組網(wǎng)間接相關(guān)的航天發(fā)展(000547.SZ)、航天機(jī)電(600151.SH)等。

地面設(shè)備領(lǐng)域:

地面設(shè)備包括衛(wèi)星地面接收站、移動(dòng)衛(wèi)星終端等，預(yù)計(jì)在低軌衛(wèi)星通信建設(shè)初期，將類似3GPP提出的框架結(jié)構(gòu)，即大部分移動(dòng)終端設(shè)備利用地面網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)地面接收站實(shí)現(xiàn)全球通信服務(wù)，小部分海上、偏遠(yuǎn)地區(qū)使用移動(dòng)衛(wèi)星終端直接與衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)通信，這部分用戶類似目前天通衛(wèi)星、天通手機(jī)的直連模式，華力創(chuàng)通(300045.SZ)、中興通訊(000063.SZ)都已經(jīng)開(kāi)發(fā)了天通手機(jī)，具有前期優(yōu)勢(shì)，后期隨著這部分市場(chǎng)的逐步壯大，其他廠商也將加入移動(dòng)衛(wèi)星終端的競(jìng)爭(zhēng)中。

衛(wèi)星與地面通訊服務(wù)領(lǐng)域:

三大傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商仍是地面通信的主體，東方紅移動(dòng)是首個(gè)明確開(kāi)展低軌衛(wèi)星通信服務(wù)運(yùn)營(yíng)的公司，公司未來(lái)發(fā)展值得期待。

未來(lái)智能實(shí)驗(yàn)室是人工智能學(xué)家與科學(xué)院相關(guān)機(jī)構(gòu)聯(lián)合成立的人工智能，互聯(lián)網(wǎng)和腦科學(xué)交叉研究機(jī)構(gòu)。

未來(lái)智能實(shí)驗(yàn)室的主要工作包括：建立AI智能系統(tǒng)智商評(píng)測(cè)體系，開(kāi)展世界人工智能智商評(píng)測(cè)；開(kāi)展互聯(lián)網(wǎng)（城市）云腦研究計(jì)劃，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)（城市）云腦技術(shù)和企業(yè)圖譜，為提升企業(yè)，行業(yè)與城市的智能水平服務(wù)。

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總結(jié)

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