卫星通信是地球站之间或航天器与地球站之间利用卫星转发器进行的无线电通信,是通过人造通信卫星把需要信息交换的站点进行互联互通的一种通信手段。卫星通信是现代通信技术与航天技术的结合,构成了航天产业的重要组成部分。
技术原理方面,卫星通信是利用人造卫星上的通信转发器接收由地面站点发射的信号,并对信号进行处理后转发给其他地面站点,从而以通信卫星为桥梁完成两个地面站点之间信息交互的一种通信方式。典型的卫星通信模式为“用户-卫星-基站”模式,即一方地面站点为用户使用的卫星终端,可以安装在车、船、飞机上,也可为随身携带便携站;另一方地面站为卫星主站,卫星主站可以接入互联网或一些专用网络,最终实现卫星终端与互联网或专用网络的信息(数据、图片、视频、语音)互通。卫星通信系统示意图如下:
资料来源:艾瑞咨询研究院《中国商业航天通信应用发展研究报告》
卫星通信系统可以划分为空间段和地面段。其中卫星空间段是整个通信系统的核心组成部分,主要包括空间轨道中运行的通信卫星,以及对卫星进行跟踪、遥测及指令的地面测控和监测系统;卫星地面段则以用户主站为主体,包括用户终端、用户终端与用户主站连接的“陆地链路”以及用户主站与“陆地链路”相匹配的接口。
随着技术不断发展演进、政策支持力度加大,以通信、导航、遥感等为代表的卫星应用场景日益丰富,由军用需求逐渐拓展到民用市场,紧密结合各行业与消费者,带来卫星需求急剧增加。全球卫星发射数量稳步增长,2021 年全球共发射卫星 1,336 颗,同比增长 4.3%。
资料来源:中科星图股份有限公司 2021 年年度报告,华泰研究
2021 年我国共发射 102 颗卫星(占比 7.6%),与未来七年平均每年国内市场对卫星需求 428 颗差距较大,卫星产能缺口约 75%。从 2021 年我国卫星成功发射情况来看,目前我国卫星总装主要由“国家队”完成,相关元器件很多也是由“国家队”制造的。2021 年,我国卫星通信市场规模约为 792 亿元,同比增长 9.6%。
卫星通信终端天线对于整个系统的可用性和业务的竞争力具有决定性的影响。随着天线制造技术的进步、星上发射功率的提升、卫星通信频率的升高,以及车载、机载、船载等移动平台应用需求的增多,卫星通信终端天线也逐步从大型固定抛物面天线向动中通、便携式、平板式等形态发展,总的趋势是低轮廓、低成本、低功耗、小尺寸。
由于政策和资金壁垒相对较低,我国卫星通信终端天线制造领域表现出较高的市场活力,在西安、成都、北京等地出现一批有创新能力的从事动中通、静中通、平板、相控阵天线研发和制造的民营企业,有的成功打入国际市场,并具有一定的行业竞争力。
卫星通信地面系统是卫星通信系统的重要组成,卫星通信地面系统一般采用包括信关站、用户站等构成的星形结构。信关站用于连接卫星和地面网络,主要由射频分系统、基带分系统组成,基带分系统又包括卫星调制解调器、接入服务网、web 加速器、网络路由和安全系统等;典型用户站主要包括天线、室外单元(ODU)、室内单元(IDU)三部分。
除此之外,卫星通信地面系统还包括网络运营中心,用于管理卫星网络和用户服务。国内卫星通信地面系统以军用为主,随着天通一号、中星 16 号陆续投入运营,我国民用卫星通信产业也开始起步。民用系统主要厂商包括中国卫星子公司航天恒星、中电科 54 所、华力创通等。另外,随着国内卫星互联网加速建设,部分军用通信设备厂商也开始加速在民用卫星通信领域的布局。
卫星通信行业的一大重要发展趋势是更大容量的高通量卫星的应用。高通量卫星在使用相同频率资源的条件下,通信容量比常规通信卫星高数倍甚至数十倍。传统通信卫星容量不到 10 吉比特每秒(Gbit/s),而高通量通信卫星的通信容量可达几十吉比特每秒到上百吉比特每秒,其应用领域包括个人上网、企业数据传输、基站回传、飞机通信、航海通信、军事通信等。
国家已出台多项政策措施鼓励推动卫星在各行业的规模化应用、商业化服务及国际化拓展,行业面临重大的发展机遇。调研数据显示,2021 年全国卫星通信行业市场规模达到约 792 亿元,同比增长 9.6%。近年来中国卫星通信市场规模的估算如下:
资料来源:思瀚咨询
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