2019年中国商业航天通信应用发展研究报告.pdf

脚踏 大地，仰望星空中国商业航天通信应用发展研究报告2019年22019.6 iResearch Inc. iresearch开篇摘要低轨通信星座与高轨高通量 卫星共存 ， 卫星通信与地面蜂窝网络融合 是未来通信发展的大趋势 。 我国卫星产业在卫星研制和发射领域 ， 企业实力突出 、 竞争力强；而在电子元器件 、 终端类 产品和应用系统等 领域 ， 目前我国企业规模较小 ， 整体实力偏弱 ， 尤其是芯片 、 板卡 、 天线 、 算法 、 软件 、接收器和终端技术水平与国外顶尖水平差距明显 。卫星宽带以及卫星移动通信收入逐年稳步上升 ， 2009-2018年平均复合增长率分别为 10.2%和 7.2%，这两块业务合计占卫星服务业收入仅 5.1%。 2016年 全球固定卫星的转发器使用率尚不足 60%， 因此卫星互联网 的 目标 市场一定不是当前固定卫星通信的主要市场 （ 主要指卫星电视直播 ） ， 而是传统通信卫星难以解决和进入的增量市场 。受惠 于村村通项目的不断落地 ， 国内真正 由于无法连接互联网而不能使用网络的人口不足总人口的4.3%。 因此即使卫星信号可以覆盖尚未使用互联网的国内公民 ， 卫星通信企业依然很难将这部分群体发展为用户 。 企业可在实现区域覆盖后向 国内行业客户提供 B2B卫星通信 服务 ， 待设备生产规模、 营业额 、 现金流 、 成本控制等各方面达到一定程度之后 ， 再向个人用户提供卫星网络服务 。来源：艾瑞咨询研究院自主研究并绘制。企业全球化发展的过程中 ， 可与本地 电信运营 商合作 ， 由本地运营商直接 向用户提供服务 ， 选择该策略的原因包括： 1. 借助本地电信运营商的资源 ， 获得当地 运营落地许可相对 容易； 2. 借助本地电信运营商积累的用户资源 ， 打开市场相对 容易 。 广 电或成为卫星通信企业选择合作的电信运营 商 。3行业背景 1行业现状 2企业案例分析 3企业发展破局之道 442019.6 iResearch Inc. iresearch商业航天概念下的卫星通信卫星体量 差异静止通信卫星往往重量达到 1吨，低轨移动通信卫星质量属于小卫星（百公斤左右）轨道高度差距静止通信卫星轨道位于距离地球 35786公里的地球同步轨道，而低轨移动通信该卫星位于距离地球表面 100-2000公里的轨道平面上。经济性差异两者之间的制造成本及研发成本天差地别，另外由于卫星重量不同带来的发射费用差异巨大，低轨星座对于发展前中期的公司发展较为适合 。格局：低轨通信星座与高轨高通量卫星并存卫星通信发展距今已达 60年 。 随着商业航天概念的兴起 ， 众多国际互联网巨头纷纷涉足商业航天领域 。 商业航天赋予卫星通信新的概念与含义 。 传统的卫星通信往往采用位于地球同步轨道的大型通信卫星 ， 而商业航天概念下的卫星通信格局则是在大型通信卫星基础上增加了低轨移动通信星座 ， 形成高轨与低轨共存 、 单星与星座共存的格局 。来源：艾瑞咨询研究院自主研究并绘制。低轨移动通信星座与静止通信卫星区别驱动 因素不同商业航天企业追求市场和盈利而非追求技术的先进程度。参与主体不同商业航天企业的参与主体较多拥有民营资本和互联网企业背景。开放程度不同商业航天企业在发展过程中往往要参考当前的主流技术的发展方向并与之结合（物联网、人工智能、 5G等）。商业航天与传统航天的区别52019.6 iResearch Inc. iresearch新时代卫星通信发展背景地面移动通信与卫星通信融合是未来大势所趋第五代移动通信技术即将商用 ， 在传输速率和降低延时方面达到了新的高度 ， 同时进一步降低每比特的成本 ， 使得地面移动通信于人口稠密地区在各方面几乎完胜卫星通信 。 然而地面移动通信 难以 解决偏远地区覆盖性价比低 ， 部分业务 场景难以覆盖的问题 。 3GPP、 ITU在内的标准化 组织 已 成立专门 工作组着手研究星地融合的标准化 问题 ， 科技部于 2018年 11月拟将 “ 与 5G/6G 融合的卫星通信技术 研究 与原理验证 ” 课题 ， 列入国家重点研发计划 “ 宽带通信和新型 网络 ” 重点专项中 。这说明星地融合的天地一体化网络将是未来通信系统的一个重要发展方向 。来源：艾瑞咨询研究院根据互联网公开资料自主研究并绘制。地面移动通信与卫星通信优劣势对比地面移动通信发展格局 5G商用临近 ， 然而由于 5G单基站造价高 ， 基站覆盖范围降低 （ 由于使用高频信号 ） ， 未来相当长的一段时间内 ， 都将是 2G、 4G、 5G、 WLAN 等多网络制式并存的局面 。发展优势局限性传输速率高， 4G通信传输速率可以高达100Mbps， 5G传输速率可达 10Gbps。通信费率低，数据流量费低至 1元 /G。卫星通信随着商业航天概念的兴起，众多互联网公司与参与到低轨移动星座的建设中。未来高中低轨道卫星共存解决不同应用场景下的需求。覆盖范围广 ；灵活性 高：卫星通信系统的建立不受地理条件限制通信距离与成本无关；灾难容忍性强：在自然灾害如地震、台风发生时仍能提供稳定的通信。GEO卫星传输 时延 大 （ 500毫秒 800毫秒 ） ； LEO卫星网络切换频繁；频率 轨位资源有限 ， 不能无限制地增加卫星数量；太空中的日凌现象和星食现象会中断和影响卫星通信 ；卫星发射 成本 高 。地表大部分区域如海洋 、 沙漠无法 建立基 站；用户 稀少或人员难以到达的边远地区建立基站的 成本极高；发生 自然灾害时 (如洪涝、地震、海啸等 )地面网络容易被损坏 。62019.6 iResearch Inc. iresearch卫星互联网和物联网应用简介基于通信卫星提供的服务主要包括三种：大众消费通信 （ 电视直播 、 音频广播 、 卫星宽带 ） 、 卫星固定通信 （ 转发器租赁协议 、 网络管理服务 ） 、 卫星移动通信 （ 移动语音 、 移动数据业务 ） 。 目前国内外从事卫星通信的商业航天企业主要将业务集中在两个方面 卫星宽带业务与移动数据业务 。 这些企业正在或计划组建卫星宽带 通信 卫星星座与窄带通信卫星星座 ， 分别对应着卫星互联网与卫星物联网两个方面的应用 。来源：艾瑞咨询研究院根据互联网公开资料整理。卫星互联网与卫星物联网应用简介当前卫星通信主要服务于政企客户 政府专网 应急突发事件救援 应用 侦察 、采集 数据快速回传应用 太空 探索、星际通信 应用 偏远 地区视频授课 偏远 地区个人生活娱乐使用卫星互联网 卫星物联网 海洋 、森林、矿产等资源的监视与管理 森林 、山体、河流、海洋等地区灾害的监测、预报 深海 、远海的海洋监测管理，海上浮标、海上救生等 交通 、物流、输油管道、电网等监控管理 野外 环境下珍稀 动物跟踪 监测 军事 的无人机、导弹、舰船、车辆的协同控制72019.6 iResearch Inc. iresearch卫星通信产业链卫星通信产业链复杂，产业链上下游发展不平衡卫星及其应用产业链较为复杂 ， 总体分为四个环节： 1. 电器 元件 材料等卫星火箭配套厂商 ； 2. 卫星 研制商 、 发射服务提供商以及地面设备制造商； 3. 卫星 运营商与卫星应用服务提供商； 4. 终端 用户 （ 政府 、 企事业单位 、 个人 ） 。 与国外相比 ，我国卫星产业在卫星研制和发射领域 ， 企业实力突出 、 竞争力强；而在电子元器件 、 终端类产品 、 应用系统和运营服务等领域 ， 目前我国企业规模较小 ， 整体实力偏弱 ， 尤其是芯片 、 板卡 、 天线 、 算法 、 软件 、 接收器和终端技术水平与国外顶尖水平差距明显 。 自 2015年起 ， 随着资本的注入 ， 大批民营初创航天 企业进驻到产业链各个环节中 。来源：艾瑞咨询研究院。卫星通信产业链结构卫星配套设备火箭配套设备卫星总体制造火箭总体制造 提供发射服务空间段运营卫星测控地面段运营地面设备制造经销商政府 /行业客户个人客户系统集成网络设备消费设备软件系统网络接入消费设备卫星入轨卫星在轨运行数据转发器容量运载火箭通信卫星82019.6 iResearch Inc. iresearch卫星通信产业链图谱注释 ：卫星平台 /载荷仅 自用的企业没有列 于 卫星总体制造 一栏 。来源：艾瑞咨询研究院自主绘制。火箭总体制造火箭配套厂商卫星总体制造卫星配套厂商 卫星测控地面设备制造卫星通信运营及服务卫星通信服务提供商92019.6 iResearch Inc. iresearch卫星通信实现原理利用卫星转发器作为中继反射或转发无线电信号的通信方式卫星通信系统是 以人造通信卫星 作为核心设施的通信系统 ， 属于 空间 基础设施 。 卫星通信 系统主要 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 。利用卫星通信系统进行通信时 ， 在发射地球站 ， 用户发出的基带信号经过 卫星通信 设备处理后变为射频信号 （ 使用上行频率 ） 后发送到卫星 。 卫星作为 空中的 一个中继站 ， 由卫星转发器对卫星天线接收到的射频信号进行低噪声放大 、 变频 、 功率放大后通过卫星天线发射到地面 。 在接收地球站 ， 卫星发出的射频 信号 （ 使用下行频率 ） 被接收 ， 并经过处理后变为基带信号 。来源：艾瑞咨询研究院根据互联网公开资料整理。卫星通信系统示意图信源编码信道编码调制上变频功放低噪放下变频解调信达编码信源编码基带信号 中频 射频基带信号射频 中频发射地球站 接收地球站102019.6 iResearch Inc. iresearch组网方式网状网络传输延时低，但建设成本高，使用费用高卫星通信的组网方式主要有两种：星形组网 ， 网状组网 。 如图所示 ， 采用星形组网方式 ， 系统内的小站与主站之间通过卫星建立直接通信链路 （ 小站 卫星 主站 ） ， 两个用户之间如需实现通信 ， 则必须经过主站转接 （ 小站 卫星主站 卫星 小站 ） 。 采用网状网组网方式 ， 两个用户之间可以直接通信而不必经过主站 （ 小站 卫星 小站 ） ，传输延时将比星形网络减少一半 ， 但对小站的设备要求高 ， 建设费用高 ， 使用费用高 。来源：艾瑞咨询研究院根据互联网公开资料整理。用户链路 馈线链路 地面光纤地面运控中心 地球站信息发送方1. 发起 入网申请2. 传输 入网申请3. 申请 通过，分配资源4. 获得 入网申请5. 传输 上行数据6. 传输 上行数据7. 数据交换8. 传输 下行数据9. 获得 回传数据互联网 /PSTN信息接收方星形组网方式地面运控中心信息发送方1. 发起 入网申请2. 传输 入网申请3. 申请 通过，分配资源4. 获得 入网申请5. 传输 上行数据5. 获得 回传数据信息接收方网状组网方式