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[导读]卫星通信是一种受益于卫星广覆盖能力,用以弥补地面通信系统的局限性,并实现更广阔连接的通信类应用,是地面通信体系的重要辅助。

通信" target="_blank">卫星通信:以太空为基石的广域通信网络系统

卫星通信是一种受益于卫星广覆盖能力,用以弥补地面通信系统的局限性,并实现更广阔连接的通信类应用,是地面通信体系的重要辅助。 卫星通信具有三大特点:1)信号覆盖范围广:可以覆盖大片区域,能够服务于偏远地区以及海洋;2)信号传输距离远:卫星在高空轨道 运行,能够实现地球上遥远位置之间的通信;3)抗干扰能力强:卫星通信采用超高频和微波频段,能有效抵御各种干扰信号。 卫星通信一般有三种分类方式:1)依据应用领域层面可分为通信卫星、导航卫星、遥感卫星等;2)依据下游的适用对象层面可分为军用 卫星、政府卫星、民用卫星等;3)按照轨道高低层面可分为低轨道卫星(LEO)、中轨道卫星(MEO)、高轨道卫星(GEO)。

新一代卫星通信平台——东方红5号卫星平台

东方红系列通信卫星平台已经发展至第五代。2019年12月27日,搭载着实践二十号卫星的长征五号顺利发射;2020年1月5日,卫星经历七 次轨道机动后,在3.6万公里高度的地球同步轨道成功定点,东5平台首次成功发射。 东五平台创新设计理念,实现了智能化自主运行管理,采用桁架式主承力结构、多模式电推力器、可展开式热辐射器、二维二次展开半刚 性太阳翼、大功率电源控制器等多项新技术,具有高承载、高功率、高热耗、高控制精度的特点,达到国际领先水平。未来东5平台将作为 我国主力公共卫星平台,参与国际商业卫星市场竞争。

卫星通信技术趋势一:低轨卫星建设进程加速

卫星互联网业务发展重点在于低轨卫星建设。低轨是指距离地面高度约350公里的轨道,远低于轨道高度为600-1200公里的传统低轨道( LEO)。超低轨道的引入可能改变互联网范式。 低轨卫星具有以下特点:1)低时延:低轨卫星通信链路均为视距通信,支持视频通话、网络直播、在线游戏等实时性要求较高的应用;2) 容量大:卫星数量相对中轨卫星、高轨卫星较多,通常采用Ka/V频段或更高频段,可实现超过500Mbit/s大容量通信;3)广泛应用型:通 过星间链路可实现全球覆盖,不受地域限制,可将通信范围扩大至远洋和沙漠;4)多种技术协同发展:点波束、多址接入、频率复用等技 术可缓解低轨卫星网络中存在的频率资源紧张等问题。

卫星通信技术趋势二:带宽、数据传输需求助力高通量卫星市场扩容

高通量卫星(HTS),可提供比常规卫星高出数倍甚至数十倍的容量,传统通信卫星容量不到10吉比特每秒(Gbit/s),HTS容量可达几 十吉比特每秒到上百吉比特每秒。 高通量卫星具有两方面的天然优势:1)具有更多的频率资源:传统卫星普遍使用 4~8 GHz的C波段,频率较低且太过拥挤;而高通量卫星 广泛使用Ku波段(12-18 GHz)和Ka波段(27-40 GHz),可有效实现资源传输。2)负载能力强:高通量卫星使用电推动加化学推动、混 合动力等供电技术,本身卫星平台体积较大,信号转发器数量较多,使得高通量卫星具有大带宽的特征。

卫星通信技术趋势三:空天地一体化

空天地一体化的焦点在于融合,非地面网络与地面网络相互赋能。一体化系统将通过轨道卫星构成的天基网络、飞行器构成的空基网络、 传统的地基网络三方面协同作用。其中,地面网络的优势在于其强大的计算、存储、数据传输能力,以及低时延、低成本覆盖能力;非地 面网络(天基、空基)可以突破地表限制,实现全球全域的无线覆盖和大尺度的快速通信服务,在偏远地区具有更低的覆盖和容量成本。

一体化通信体系将具备如下特征:1)实现不同轨道卫星统一规划;2)多网络深度融合,采用统一空口技术与核心网架构;3)多层次覆盖, 可提供多重业务类型;4)端到端统一编排调度,实现智能业务体验。统一的规划部署及系统运维将在降低时延、节省后向带宽、CDN内容 分发、图像渲染、区块链能力等方面持续赋能,助力算力侧与通信侧应用领域持续成长。

关键结论与投资建议 1、卫星应用是卫星产业链的价值重心之一,当前阶段最成熟的卫星通信应用是包括电视广播业务等在内的视频业务。而低轨卫星在家庭 宽带、中继回传、企业网络、海事通信、机载通信、政府及特种市场以及卫星物联网等场景有较高的应用潜力,未来十年市场的复合增 长率或超过15%,市场规模突破450亿美元。

2、本文对海内外主要的卫星运营商进行梳理,并总结卫星运营商主要的商业模式:(1)开放式卫星运营商,主要包括虚拟运营商和独 立运营模式,该模式下卫星运营商主要从事卫星带宽资源的出租;(2)批发分销模式,该模式下卫星运营商自建网络系统,但服务通过 本地化的分销商,例如电信运营商、DTH运营商、ISP等经营;(3)垂直一体化模式,该模式下卫星运营商打通运营全链条,直接面向消 费者提供服务;(4)租用卫星资源开展卫星业务。不同商业模式从盈利模式的角度来看,主要体现为从“卖带宽”到“卖流量”的区别。

3、从财务角度,卫星运营商的毛利率在35-50%区间,但成本端高昂的折旧费用以及债务融资形成的利息费用对利润的挤压较为明显。不 过高轨卫星运营商业务成熟稳定,现金流状况通常较为良好。

4、竞争格局方面,目前卫星通信已全面进入高通量卫星(HTS)竞争时代,低轨卫星通信厂商快速崛起,显著降低单位带宽价格,不具 备高通量卫星能力的运营商很难适应HTS时代的价格压力。同时头部厂商加强全球覆盖并积极拓展应用领域,卫星运营市场竞争整体呈现 加剧态势。在这一背景下,卫星运营商通过加强双向合作、加强垂直整合的方式降低成本、扩大收入。 竞争壁垒方面:(1)资金壁垒,卫星建设需要大量资金投入且后续需定期更新星座;(2)资质壁垒,例如卫星运营在我国需要取得电 信业务资质及无线电频率使用许可;(3)服务壁垒,卫星运营服务的开展需要加强本地化服务能力;(4)技术与经验壁垒,运营经 验与技术积累保证网络安全稳定。

01、卫星通信应用:数据业务应用潜力充足

我国低轨卫星建设步入加速发展,应用潜力充足

低轨卫星建设具有资源有限性、建设时限性的特征,而星网招标落地示意我国的低轨卫星建设进入加速落地周期。当前我国建设低轨 卫星的必要性中,最核心的要点在于低轨卫星的频谱和轨道都是有限的,先到先得;同时ITU也对建设时限有了明确要求。在这一背景下, 星网于今年完成了首批卫星的招标,预示着我国低轨卫星建设进入加速落地周期。 同时,中长期来看低轨卫星应用具有自身内在的应用需求逻辑。在首篇专题《低轨星座建设蓄势待发,产业链上游率先受益》中,我 们已提出,除短期内频谱与轨道战略资源争夺的催化外,低轨卫星也具有广阔的应用潜力,但对卫星通信尤其是低轨卫星通信的应用仍 梳理仍有不足之处。针对这一点,本文将重点介绍和分析低轨卫星通信的应用潜力和价值。

卫星应用是产业链价值重心之一

围绕卫星应用,终端与运营服务两大环节是卫星产业中的价值链重心。据SIA数据,2021年全球卫星产业链共实现收入2794亿美元, 其中卫星服务实现收入1180美元,产业链价值占比超过40%,同地面设备环节贡献卫星产业链的绝大部分收入。 随着低轨卫星的建设发展,对应卫星应用市场将迎来加速。在通信卫星中,低轨卫星的建设目前相对滞后于高轨高通量卫星。但随着 后续建设完善,低轨卫星的应用市场规模将迎来快速增长,据Euroconsult预测,预计2030年低轨卫星市场规模复合增速有望超30%。

卫星通信是规模最大的卫星应用

卫星通信是规模最大的卫星类型与应用。从在轨卫星数量、产值等多个维度,卫星通信目前是卫星产业链中贡献最大的应用,据SIA 数据,2021年全球在轨卫星数量4852颗,其中商业和非盈利通信卫星及军民用通信卫星占比达到65%。从产值来看,据SIA数据,包括卫 星电视直播等卫星通信引用占据全球卫星服务业务的主要收入。

应用一:视频业务——预期有所衰退

电视广播等视频业务是当前卫星通信服务中规模最大、最成熟的细分业务种类,相关业务主要依赖高轨宽带卫星进行。 网络视频的发展下,电视广播业务或受负面影响。但全球范围来看,流媒体视频等互联网服务的发展对卫星电视需求产生负面影响, 卫星通信业务的增长点转为数据服务。据Euroconsult,卫星通信服务收入中,数据服务产生的收入将快速增长(预计2031年提升到514 亿美元),而包括卫星电视广播在内的视频业务将出现萎缩——预计到2031年将失去2600万DTH用户和8500个卫星电视频道。

应用二:宽带接入——远期最大宽带卫星应用场景

宽带接入是远期最大的宽带卫星应用场景。根据Euroconsult数据,预计到2030年,全球高通量卫星的容量将以28%的复合增速增长, 其中消费者宽带接入的细分市场有望占全球容量增长的近60%。从市场规模来看,据SIA数据,2020年全球卫星宽带收入约28亿美元,同 比+7.7%,预计21-30年CAGR将超20%。

应用三:海事通信——卫星通信刚需场景

海事卫星通信应用于包括商船、客船、渡轮和休闲船、渔船以及海上油气平台等场景。相较于陆地、机载等场景仍可以使用部分地面 网络,海事运输,尤其是远洋运输对于卫星通信具有刚需。传统海事通信卫星带宽相对有限,主要提供卫星电话、短信等窄带通信服务; 随着卫星带宽的提升、VSAT动中通技术的进步等,海事通信也发展出高速网络连接。海事卫星通信对带宽的需求持续提升。为了满足远洋航行的船员互联网接入需要以及增值服务应用,海事通信需要向宽带通信加速升 级。据Euroconsult数据,预计2025年不同规模海事船只对带宽的需求将在2020年的基础上普遍翻倍,带宽总需求将突破100Gbps。

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