衛星是環繞地球或其他行星在空間軌道運行的無人航天器,是人類太空活動的主要形式,具有廣泛的功能和應用領域。除部分用于科學研究和技術試驗外,衛星按照應用領域可分為通信衛星、遙感衛星、導航衛星。
衛星是環繞地球或其他行星在空間軌道運行的無人航天器,是人類太空活動的主要形式,具有廣泛的功能和應用領域。除部分用于科學研究和技術試驗外,衛星按照應用領域可分為通信衛星、遙感衛星、導航衛星。
衛星通信是以衛星為中繼的通信手段,由空間段、地面段、用戶段構成。衛星通信是指地球上(包括地面和低層大氣中)的無線電通信站間利用衛星作為中繼而進行的通信。衛星系統包括空間段、地面段、用戶段,空間段由不同軌道、用途、頻段的衛星構成;地面段指在地球表面的無線電通信站,包括地面站、機載站和船(艦)載站,負責衛星信號接收處理以及衛星姿態的控制等;用戶段包括不同類型的用戶設備。
信號傳輸的流程是用戶段發出基帶信號經過發射地面段處理變為射頻信號后發送到空間段,再由空間段對收到的射頻信號進行低噪聲、變頻、功率放大等處理后發送到接收地面段,再對其處理變成基帶信號后,發送到用戶段。
通信衛星按軌道劃分可分為低軌衛星(LEO)、中軌衛星(MEO)、高軌衛星(GEO)。高軌衛星以與地球自轉相同的速度繞地球運行,使得衛星始終保持在相同的位置上,可以提供穩定的覆蓋范圍,3顆衛星即可實現全球覆蓋。雖然高軌衛星技術成熟、壽命長等特點,但是存在時延高、損耗大,軌道資源極其稀缺的特點。而相比之下,低軌衛星具有低延時、低成本、靈活組網等特點,正在成為衛星通信建設的焦點。
衛星通信按照帶寬可分為寬帶通信和窄帶通信。根據國際電信聯盟(ITU)的頻段劃分標準,衛星通信常使用 L(1-2GHz)、S(2-4GHz)、C(4-8GHz)、X(8-12GHz)、Ku(12-18GHz)、K(18-27GHz)、Ka(27-40GHz)等波段的電磁波。窄帶通信以 L/S/C 頻段為主,主要分布在 GEO 軌道,由于其傳輸速率低、雨衰小的特點,主要用于電視、廣播和物聯網應用;寬帶通信以 Ku/Ka 頻段為主,傳輸速率可達上百 Mbs,因此可以滿足高速數據傳輸的互聯網多媒體應用需求。為了滿足日益增加的頻率軌道資源需求,目前行業已著手開發 Q(36-46GHz)、V(46-56GHz)等更高的頻段資源。
衛星通信行業發展現狀
衛星通信市場規模不斷擴大。根據前瞻產業研究院數據顯示,2015-2021 年,我國衛星通信產業總產值CAGR 為 8.7%,2021 年同比增速為 4.8%。若衛星通信產業增速維持 4.8%,預計 2023 年產業總產值達 832 億元。
截止 到 2023 年 7 月 30 日 Starlink 星鏈共有衛星 4784 顆,在軌 3885,392 顆 burned 降軌,2022 年全年發射衛星 1722 顆;中國在軌通信衛星則不足美國通信衛星數量的 1/40,差距主要在于低軌衛星星座發射,我國衛星未來發展空間巨大。近年來國內衛星發射數量增幅較快,通信衛星發射數量呈穩步增長趨勢,隨著互聯網星座的規劃落地,通信衛星數量有望快速增加。2021 年,為實現我國全球寬帶衛星通信網絡構建,國資委組建的中國衛星網絡集團成立,根據集團官網披露,其向 ITU 申請計劃發射的衛星總數量達到 12992 顆。
根據中研普華產業研究院發布的《2024-2029年中國衛星通信行業發展分析與投資咨詢報告》分析
衛星通信行業發展趨勢
衛星通信本身具備覆蓋廣的特點,近年來正向低軌化,高通量,小型化方向發展。
低軌衛星星座優勢明顯,成為衛星通信發展新趨勢。相比于地面通信,衛星星座通信可實現廣域無縫隙覆蓋,成本優勢明顯;相比于中高軌衛星,具備傳輸延時小、鏈路損耗低、發射靈活、應用場景豐富、制造成本低等優點;根據 UCS 提供的數據,截至 2022 年 5 月 1 日,低軌衛星數量達 4700 顆,占比86%。雖然低軌衛星需要通過組網實現全球覆蓋,衛星數量需求多,組網和控制切換等相對復雜,但仍是最具有發展前景的衛星通信技術。
提速降費,高通量衛星應用迎來普及黃金期
高通量衛星具有技術升級、頻段拓展、軌道開發三大特征。高通量衛星(HTS),也稱高吞吐量通信衛星,為了實現吞吐量的提升,高通量衛星具有 3 大特征:1)技術升級,通過多點波束、頻率復用、波束增益等關鍵技術提升衛星容量;2)頻段拓展,傳統使用的 C、Ku 頻段逐漸飽和,高通量衛星逐漸向更高頻段(Ka 頻段、Q/V 頻段)發展;3)軌道開發,GEO 占主流,但資源接近飽和,LEO 衛星成為行業新熱點。
提速降費,高通量衛星通信應用迎來普及黃金期。傳統通信衛星受限于頻段資源限制,傳輸速度往往在Kbps 級別,與地面 4G 網絡 100Mbps 的水平相差甚遠。但高通量衛星采用多點波束、頻率復用技術以及更高頻寬,可以提供媲美于地面通信的數據服務。除了速度,影響衛星通信普及的重要因素之一是昂貴的價格,隨著高通量衛星不斷擴容,短期已經供給過剩,價格處于下降通道。根據羅蘭貝格數據,2016-2019 年,高通量衛星通信價格的降幅普遍在 30%-60%,預計未來衛星通訊費用將進一步下降。對于下游用戶來說,更便宜的價格將增加衛星方案的使用頻率。
小型化趨勢明顯,成為低軌衛星重要組成部分
我國將重量在 200kg 左右的衛星稱為微小衛星。微小衛星主要特點是重量輕、體積小、成本低、研制周期短、功能密度高、性價比高、可進一步組網,以分布式星座形成“虛擬大衛星”,實現大范圍、實時的通信和對地觀測。
衛星小型化趨勢愈發明顯,成為低軌衛星的重要組成部分。目前微小衛星在通信、遙感、導航等領域迅速發展,已成為衛星技術的發展趨勢之一。在非同步軌道衛星中,微小衛星占比最高,已成為低軌衛星星座的重要組成部分。根據《衛星及應用產業發展白皮書》數據,2019~2021 年全球微小衛星數量達1684 顆;預計 2025 年前,我國小衛星或微小衛星需求達 1664 顆。
了解更多本行業研究分析詳見中研普華產業研究院《2024-2029年中國衛星通信行業發展分析與投資咨詢報告》。同時, 中研普華產業研究院還提供產業大數據、產業研究報告、產業規劃、園區規劃、產業招商、產業圖譜、智慧招商系統、IPO募投可研、IPO業務與技術撰寫、IPO工作底稿咨詢等解決方案。
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