中國低軌道衛(wèi)星行業(yè)運行現(xiàn)狀及前景展望

中國低軌道衛(wèi)星行業(yè)運行現(xiàn)狀及前景展望衛(wèi)星按照用途大致可分為：通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星（狹義指民用地球觀測衛(wèi)星，廣義還包含軍事偵查衛(wèi)星）、導(dǎo)航衛(wèi)星（提供位置服務(wù)）、技術(shù)試驗衛(wèi)星等。根據(jù)SIA（美國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)協(xié)會）數(shù)據(jù)顯示，截至2018年底，全球共有在軌衛(wèi)星2092顆，其中通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星的占比分別為40%、26%、6%。2019年，全球共發(fā)射505顆衛(wèi)星，其中通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星的占比分別為33%、22%、3%。按照通信衛(wèi)星運行的軌道不同，衛(wèi)星通信（系統(tǒng)）可分為低軌道（LEO）衛(wèi)星通信、中軌道（MEO）衛(wèi)星通信和高軌道（GEO）同步衛(wèi)星通信。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。低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)由低軌道衛(wèi)星和主控站，關(guān)口地球站，移動地球站（車載站、船載站、機載站等），手持機以及無線電定位終端等組成。低軌道衛(wèi)星星座是指十幾顆至幾十顆低軌道運行的小型衛(wèi)星，繞地球在經(jīng)度上距離相等的若干個軌道面旋轉(zhuǎn)，作為移動通信中繼站，對地面形成無線蜂窩覆蓋，把整個地球表面都覆蓋在內(nèi)，可提供電話、傳真、數(shù)據(jù)、尋呼及無線電定位等業(yè)務(wù)。低軌道衛(wèi)星一般距地面約1000km，空間傳輸損耗較小。衛(wèi)星形成的覆蓋小區(qū)在地球表面很快移動，繞地球一周約需2小時。在低軌道上運行的衛(wèi)星，距地面的高度是變化的，每顆衛(wèi)星的覆蓋面積也在改變,所以在切換和覆蓋需要進行調(diào)整。自20世紀90年代以來，低軌寬帶通信衛(wèi)星系統(tǒng)開始受到各國廣泛關(guān)注，但由于發(fā)射成本、建設(shè)成本高，推進緩慢。近年來，隨著衛(wèi)星小型化、輕量化、低軌道發(fā)射成本的大幅下降，以及物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，低軌通信星座迎來了新的發(fā)展高潮。2018年全球低軌通信衛(wèi)星（LEO）入軌數(shù)量達53顆。目前，國外已經(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)星軌道和頻譜的競爭將愈加激烈。由于軌道和頻譜在國際電信聯(lián)盟的有效占有時間有限，不如期發(fā)射衛(wèi)星，原有軌道和頻譜將失效，因此，預(yù)計下一階段各家公司將搶先發(fā)射衛(wèi)星，以實際占有軌道和頻譜，軌道和頻譜的爭奪將愈演愈烈。我國疆域遼闊，自然地形復(fù)雜。在面對偏遠山區(qū)的自然村落時，與地面光纜相比，“從天上”解決成本更低，并且能夠同時解決海上通信問題。2016年12月的《十三五國家信息化規(guī)劃》中也明確提及“通過移動蜂窩、光纖、低軌衛(wèi)星等多種方式，完善邊遠地區(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)報道，中國航天科技和中國航天科工兩大集團都啟動了各自的低軌通信項目“鴻雁”和“虹云”星座計劃，航天兩大集團成為了我國低軌通信衛(wèi)星領(lǐng)域的“國家隊”。2018年，我國共發(fā)射衛(wèi)星91顆，其中通信衛(wèi)星4顆，占比為4.4%；2019年我國共發(fā)射衛(wèi)星54顆，其中通信衛(wèi)星12顆，占比為22.22%，比例快速提升。從發(fā)展階段來看，目前低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)處于起步階段，主要以星座等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為主，上游需求相對明確；未來隨著系統(tǒng)建設(shè)完成，產(chǎn)值占比更大的應(yīng)用服務(wù)將快速增長。從行業(yè)未來競爭格局來看，低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)資源壁壘高、前期投入金額大、建設(shè)周期長，未來星座互聯(lián)網(wǎng)將成為一個寡頭壟斷的市場。隨著5G時代的即將到來，國際通信組織以及業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)開始對6G時代進行展望，當前得到的共識是，5G/6G時代將是衛(wèi)星通信與地面通信網(wǎng)絡(luò)相融合從而真正實現(xiàn)全球通信，包括3GPP、ITU在內(nèi)的國際標準化組織成立了專門工作組，我國科技部也開始著手開展衛(wèi)星通信與5G/6G相融合的問題，衛(wèi)星通信的時代即將開啟。由于低軌道衛(wèi)星一般只有幾百公斤重，研發(fā)迭代周期短，成本低廉。衛(wèi)星用小型火箭就能發(fā)射，這也為及時更換有故障的衛(wèi)星提供了便利，對保證通信系統(tǒng)的質(zhì)量和高可靠性有利。低軌道衛(wèi)星通信的優(yōu)點在于：一方面衛(wèi)星的軌道高度低，使得傳輸延時短。路徑損耗小，衛(wèi)星數(shù)量大，覆蓋范圍廣，組成的星座可以實現(xiàn)真正的全球覆蓋，頻率復(fù)用更有效；小衛(wèi)星多采用Ka/Ku頻段，系統(tǒng)容量大，如OneWeb公司的單星容量5.8Gbps，系統(tǒng)總?cè)萘砍?1Tbps；另一方面蜂窩通信、多址、點波束、頻率