行業(yè)聚焦|高通量衛(wèi)星時(shí)代來(lái)臨,開(kāi)啟衛(wèi)星通信新紀(jì)元
2017-11-17 / 閱讀次數(shù):2424
核心觀點(diǎn)
高通量衛(wèi)星大幅提升了容量并降低了單位帶寬成本,開(kāi)啟衛(wèi)星通信新紀(jì)元。高通量衛(wèi)星是指高吞吐量的通信衛(wèi)星,單顆星容量可達(dá)幾十Gbps到上百Gbps,多運(yùn)行在地球靜止同步軌道,采用Ka頻段。高通量衛(wèi)星的同步軌位資源和空間頻率資源都屬于國(guó)家層面稀缺性戰(zhàn)略資源。
全球高通量衛(wèi)星進(jìn)入快速發(fā)展期,供需兩端齊增長(zhǎng)。全球高通量衛(wèi)星進(jìn)入密集發(fā)射階段,在數(shù)量、容量、收入和需求方面都有望迎來(lái)快速發(fā)展。高通量衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)和服務(wù)模式相對(duì)成熟,商業(yè)化前景廣闊,當(dāng)前地域發(fā)展仍不均衡,市場(chǎng)重心在歐美,亞太市場(chǎng)最具發(fā)展?jié)摿Α?/span>
高通量衛(wèi)星具有軍民兩用的特性。民用方面,高通量衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域和收入結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)通信衛(wèi)星略有不同,市場(chǎng)應(yīng)用更側(cè)重流量數(shù)據(jù)通信,有望在寬帶接入、移動(dòng)通信和通信中繼領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速發(fā)展。軍用方面,面對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)衛(wèi)星通信帶寬需求的日益劇增,一方面需要建設(shè)高通量衛(wèi)星專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)級(jí)通信,另一方面需要在戰(zhàn)時(shí)通過(guò)租用商業(yè)通信衛(wèi)星短期提升的帶寬能力。
中國(guó)高通量衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)剛起步,十三五有望迎來(lái)重要發(fā)展機(jī)遇。中星16號(hào)的成功發(fā)射填補(bǔ)了我國(guó)自主研制高通量衛(wèi)星的空白。中國(guó)高通量衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段,在國(guó)家大力發(fā)展空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及推廣航天商業(yè)化的政策支持下,多家央企和民企公司已啟動(dòng)高通量衛(wèi)星計(jì)劃,有望在“十三五”迎來(lái)重要發(fā)展機(jī)遇。
高通量衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈大致分為衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、運(yùn)營(yíng)服務(wù)和地面設(shè)備制造四個(gè)環(huán)節(jié)。中國(guó)擁有完善的通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈:衛(wèi)星制造和衛(wèi)星發(fā)射在全球具有較高的技術(shù)壁壘和資金壁壘;運(yùn)營(yíng)服務(wù)方面,國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商如中國(guó)衛(wèi)通和亞太衛(wèi)星等紛紛布局,新銳力量如新研股份、星空年代、華訊方舟集團(tuán)等積極參與;地面設(shè)備方面,國(guó)內(nèi)參與者眾多,但主營(yíng)業(yè)務(wù)主要以天線產(chǎn)品和系統(tǒng)集成居多,核心技術(shù)仍與歐美有較大差距。
風(fēng)險(xiǎn)提示:高通量衛(wèi)星發(fā)射低于預(yù)期;高通量衛(wèi)星應(yīng)用推廣低于預(yù)期;海外運(yùn)營(yíng)商參與國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)的風(fēng)險(xiǎn)。
高通量衛(wèi)星,開(kāi)啟衛(wèi)星通信新紀(jì)元
1.1衛(wèi)星通信作為地面通信的重要補(bǔ)充,應(yīng)用前景廣闊
通信衛(wèi)星是用于無(wú)線電通信中繼的人造地球衛(wèi)星。通信衛(wèi)星是指在地球軌道上作為無(wú)線電通信中繼站的人造地球衛(wèi)星,通過(guò)反射或轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào),實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信地球站之間或地球站與航天器之間的通信。通信衛(wèi)星是各類衛(wèi)星通信系統(tǒng)或衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的空間部分,除各國(guó)自行經(jīng)營(yíng)的通信衛(wèi)星外,一些國(guó)際組織也經(jīng)營(yíng)了許多通信衛(wèi)星,進(jìn)行商業(yè)運(yùn)行。
全球在軌衛(wèi)星超過(guò)半數(shù)為通信衛(wèi)星。截止2015年,全球共有在軌衛(wèi)星1381顆,與2011年在軌衛(wèi)星數(shù)量(986顆)相比,5年期間衛(wèi)星數(shù)量增長(zhǎng)了39%。全球在軌衛(wèi)星中,通信衛(wèi)星數(shù)量707顆,占據(jù)半壁江山,比例達(dá)51%,而其中商業(yè)通信衛(wèi)星占比37%,軍民兩用通信衛(wèi)星占比14%。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段組成。
•空間段:指衛(wèi)星或者衛(wèi)星星座,用于地面站設(shè)備和用戶設(shè)備之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),實(shí)現(xiàn)天地通信。
•地面段:指衛(wèi)星地面關(guān)口站、地面衛(wèi)星控制中心、跟蹤、遙測(cè)和指令站。關(guān)口站是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面公眾網(wǎng)的接口,地面用戶可通過(guò)關(guān)口站出入衛(wèi)星系統(tǒng)形成鏈路。地面段是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的管理段,完成衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)的連通,分配資源并計(jì)費(fèi)。
•用戶段:指各種用戶終端,包括車載、機(jī)載、船載終端,以及手機(jī)、電腦等便攜移動(dòng)終端。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)與地面通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成天地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋。在一般通信方面,以地面骨干通信網(wǎng)絡(luò)為主,衛(wèi)星通信為輔,作為地面通信網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充和備份,衛(wèi)星通信主要覆蓋地面網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋的低密度地區(qū)和偏遠(yuǎn)地區(qū);在一些特殊領(lǐng)域應(yīng)用衛(wèi)星通信具有優(yōu)勢(shì),如遠(yuǎn)洋通信、應(yīng)急通信、軍用通信、防汛救災(zāi)、科考勘探等,應(yīng)用空間巨大。
通信衛(wèi)星用途廣泛,軍民融合度高。通信衛(wèi)星廣泛用于軍用、商業(yè)和科研通信,近五年發(fā)射的通信衛(wèi)星有70%為商業(yè)用途,但很多通信衛(wèi)星同時(shí)承擔(dān)軍事任務(wù)和滿足民用需求,軍民融合度很高。通信衛(wèi)星按用途可分為軍用指揮通信衛(wèi)星、直播衛(wèi)星、海事通信衛(wèi)星和跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星等。
1.2高通量衛(wèi)星大幅提升容量并降低單位帶寬成本,成為重要發(fā)展趨勢(shì)
高通量通信衛(wèi)星(HTS,High Throughput Satellite),也稱高吞吐量通信衛(wèi)星,是相對(duì)于使用相同頻率資源的傳統(tǒng)通信衛(wèi)星而言的,主要技術(shù)特征包括多點(diǎn)波束、頻率復(fù)用、高波束增益等。
相比于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星,高通量衛(wèi)星在容量及單位帶寬成本方面具有優(yōu)勢(shì),帶來(lái)與地面網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)的可能性。高通量衛(wèi)星建造費(fèi)用稍高于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星,但火箭發(fā)射、發(fā)射保險(xiǎn)的費(fèi)用與傳統(tǒng)衛(wèi)星持平,我們將ViaSat公司的高通量衛(wèi)星與普通衛(wèi)星進(jìn)行對(duì)比,高通量衛(wèi)星在容量和單位帶寬成本等方面具有優(yōu)勢(shì)。
• 容量?jī)?yōu)勢(shì):ViaSat-1衛(wèi)星容量高達(dá)140Gbps,相當(dāng)于63顆傳統(tǒng)衛(wèi)星的容量總和;而ViaSat-2衛(wèi)星容量則達(dá)到了300Gbps。
• 制造成本:ViaSat-1衛(wèi)星造價(jià)4.9億美元;而容量?jī)杀队赩iaSat-1的ViaSat-2造價(jià)5.3億美元,費(fèi)用稍有增長(zhǎng),其中制造費(fèi)用3.6億美元,發(fā)射和保險(xiǎn)費(fèi)1.7億美元。高通量衛(wèi)星的制造費(fèi)用高于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星,發(fā)射與保險(xiǎn)費(fèi)用與傳統(tǒng)衛(wèi)星相當(dāng)。
• 單位帶寬成本優(yōu)勢(shì):衛(wèi)星容量大幅提升極大地降低了單位帶寬成本,即將發(fā)射的ViaSat-2衛(wèi)星單位帶寬成本低至175萬(wàn)美元/Gbps,遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星的單位帶寬成本,在高通量衛(wèi)星中也處于絕對(duì)低位。
高通量衛(wèi)星通過(guò)多點(diǎn)波束、頻率復(fù)用、高波束增益等關(guān)鍵技術(shù)提升衛(wèi)星容量。
•多點(diǎn)波束:使用大量的點(diǎn)波束實(shí)現(xiàn)廣域范圍覆蓋,利用天線波束將空間分割出互不重疊的多個(gè)邏輯信道,以滿足同頻、同時(shí)向多點(diǎn)通信的目的,代價(jià)是增加了衛(wèi)星通信天線的復(fù)雜度和技術(shù)難度。
•頻率復(fù)用:將帶寬分為多個(gè)子波段,基于多點(diǎn)波束技術(shù),使得大量不相鄰的點(diǎn)波束之間可以使用相同頻率,顯著增加了頻率利用率和衛(wèi)星通信容量。如果要保障波束間無(wú)干擾,則需要使用窄波束且波束間隔較遠(yuǎn),但實(shí)際中為保證覆蓋的連續(xù)性,波束間會(huì)有重疊,故可使用極化復(fù)用和地區(qū)隔離相結(jié)合的方式重復(fù)使用頻率,來(lái)擴(kuò)展通信容量。
•高增益波束:采用多波束技術(shù)和頻率復(fù)用技術(shù)增大通信容量,為了提高頻譜資源復(fù)用率,希望波束數(shù)量盡量多而波束寬度盡量小,因此高增益窄波束成為未來(lái)通信衛(wèi)星的發(fā)展趨勢(shì),高增益天線技術(shù)可以提高衛(wèi)星G/T值,并簡(jiǎn)化了地面終端設(shè)備,使其小型化。
在應(yīng)用方面,高通量衛(wèi)星基本適用于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星的各個(gè)領(lǐng)域,在寬帶接入、衛(wèi)星中繼站、移動(dòng)通信、廣播通信等方面具有更廣闊的競(jìng)爭(zhēng)力和應(yīng)用前景。
• 寬帶接入:容量大幅提升極大地降低了使用成本,價(jià)格和網(wǎng)速上遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)衛(wèi)星,可與地面寬帶競(jìng)爭(zhēng)。
• 衛(wèi)星中繼站:可為沒(méi)有地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島、沙漠、山區(qū)提供高速通信服務(wù)。
• 移動(dòng)通信:為車輛、輪船、飛機(jī)等移動(dòng)載體提供高速聯(lián)網(wǎng)服務(wù),極大地改善當(dāng)前網(wǎng)速慢或者完全無(wú)網(wǎng)絡(luò)的用戶體驗(yàn)。
• 廣播通信:快速傳送高清視頻,可傳輸數(shù)量更多的4K超高清節(jié)目。
1.3高通量衛(wèi)星多數(shù)位于地球同步軌道,軌位稀缺屬于戰(zhàn)略資源
通信衛(wèi)星的主要運(yùn)行軌道大致包括地球同步軌道、中軌道、低軌道。通信衛(wèi)星根據(jù)運(yùn)行軌道高度的不同大致可分為低軌道(LEO)衛(wèi)星、中軌道(MEO)衛(wèi)星和地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星,衛(wèi)星通過(guò)地球同步轉(zhuǎn)移軌道(GTO)進(jìn)入地球同步軌道?;诓煌壍罉?gòu)建的衛(wèi)星通信系統(tǒng),在系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度、在軌維護(hù)成本、發(fā)射成本、衛(wèi)星壽命、星地通信時(shí)延等方面,具有不同特點(diǎn)。
多數(shù)高通量衛(wèi)星選擇使用地球同步軌道(GEO)。絕大多數(shù)高通量衛(wèi)星選擇地球同步軌道,主要原因有如下幾方面:
• 覆蓋區(qū)域的優(yōu)勢(shì):單顆星覆蓋區(qū)域廣,可覆蓋地球表面超過(guò)40%的區(qū)域,有利于為固定區(qū)域提供服務(wù)。在覆蓋區(qū)域內(nèi),任何地球站之間可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷通信,服務(wù)十分穩(wěn)定。
• 衛(wèi)星組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì):衛(wèi)星系統(tǒng)構(gòu)建簡(jiǎn)單,3顆同步地球衛(wèi)星就可覆蓋除兩極外絕大多數(shù)區(qū)域,系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)少,運(yùn)營(yíng)和在軌維護(hù)性價(jià)比高。
• 衛(wèi)星壽命優(yōu)勢(shì):不受大氣阻力影響,壽命在15年以上,攤薄單位帶寬成本。
地球同步軌道軌位由國(guó)家申請(qǐng),屬于國(guó)家層面爭(zhēng)奪的戰(zhàn)略性稀缺資源。地球同步軌道軌位由國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)管理和分配,遵循“先申報(bào)先使用”的原則,由國(guó)家向ITU申請(qǐng)。除留給亞太和拉丁美洲地區(qū)特定的廣播通信軌位外,其他可使用軌位由國(guó)家向ITU申請(qǐng),公示批準(zhǔn)后即可使用;若軌位已被使用,則需通過(guò)ITU與使用者協(xié)商,在保證頻率無(wú)沖突、通信有保障的條件下共用軌位。
地球同步軌道有效軌位資源緊張。根據(jù)學(xué)者Lawrence Roberts計(jì)算,地球同步軌道可總共容納衛(wèi)星1800顆。根據(jù)國(guó)際電聯(lián)(ITU)統(tǒng)計(jì),目前在軌運(yùn)行的同步軌道衛(wèi)星共計(jì)522顆,另有登記在冊(cè)未發(fā)射的衛(wèi)星超過(guò)800顆,考慮很多軌位處在太平洋、大西洋等廣域海洋上空,可利用性較小,而人口密集的亞洲、歐美地區(qū)可用軌位十分有限。此外,大量的衛(wèi)星碎片侵占了可用軌位,使得有效軌位資源更加緊張。
中、低軌道高通量衛(wèi)星另辟蹊徑,剛剛起步。目前中軌道的高通量衛(wèi)星已有成功運(yùn)營(yíng)案例,例如O3b;低軌道高通量衛(wèi)星正在規(guī)劃中,例如OneWeb。中、低軌道高通量衛(wèi)星系統(tǒng)方案的優(yōu)點(diǎn)在于:1)通信時(shí)延遠(yuǎn)小于同步軌道衛(wèi)星,拓展可新的應(yīng)用領(lǐng)域;2)大大降低了單顆星的研制及發(fā)射成本,降低了參與商業(yè)應(yīng)用的門檻。但綜合來(lái)看,中、低軌道多星組網(wǎng)的方案在設(shè)計(jì)難度以及在軌運(yùn)營(yíng)管理的復(fù)雜程度方面要遠(yuǎn)高于同步軌道衛(wèi)星,后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)的費(fèi)用也更高,幾種方案孰優(yōu)孰劣目前并無(wú)定論。
1.4C/Ku空間頻率資源緊張,高通量衛(wèi)星向Ka高頻段發(fā)展
高通量衛(wèi)星一般選用C、Ku和Ka頻段。根據(jù)國(guó)際電聯(lián)規(guī)定,衛(wèi)星通信一般使用L、S、C、X、Ku和Ka頻段。一般來(lái)說(shuō),頻段越低,電波進(jìn)入雨層中引起的衰減越小,繞射能力越強(qiáng),對(duì)終端天線的方向性要求也低,適合低速率通信和移動(dòng)通信;而頻段越高,情況正好相反,雨衰相對(duì)較大,但適合高速數(shù)據(jù)傳輸。
C頻段和Ku頻段資源緊張,通信衛(wèi)星向高頻段發(fā)展。一方面,由于C頻段和Ku頻段帶寬有限,且發(fā)展較早,當(dāng)前已接近飽和,若高通量衛(wèi)星要使用,則需傳統(tǒng)的Ku/C衛(wèi)星退出服務(wù)才能騰出頻率;另一方面,與地面移動(dòng)通信系統(tǒng)之間對(duì)頻譜資源的爭(zhēng)奪也越來(lái)越激烈??臻g頻譜資源的緊張,成為制約衛(wèi)星通信發(fā)展的重要因素,日益增長(zhǎng)的帶寬需求推動(dòng)衛(wèi)星通信向更高頻段Ka甚至Q/V頻段發(fā)展。
當(dāng)前大多數(shù)高通量衛(wèi)星多采用Ka頻段。由于Ka頻率資源豐富,可用頻帶寬,因此Ka頻段成為當(dāng)前高通量衛(wèi)星的首選。Ka頻段可用于同步衛(wèi)星通信的帶寬達(dá)到3.5GHz,超過(guò)了現(xiàn)有的L、S、C、Ku頻段的總和。此外,Ka高通量衛(wèi)星還具有頻率高、抗干擾性強(qiáng)、天線靈活易控等優(yōu)勢(shì)。
頻率資源由各國(guó)無(wú)線電管理部門向ITU申請(qǐng)使用。與軌位資源相同,頻率資源由各國(guó)無(wú)線電管理部門向ITU申請(qǐng)使用,分配原則同樣遵循“先申報(bào)先使用”。主管部門必須在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)投入使用前不早于5年,但不晚于2年,向ITU申報(bào)并公布擬使用的衛(wèi)星頻率和軌道資源。并且,衛(wèi)星頻率和軌道資源在登記后的7年內(nèi),必須發(fā)射衛(wèi)星啟用所申報(bào)的資源,否則所申報(bào)的資源自動(dòng)失效。
全球高通量衛(wèi)星進(jìn)入快速發(fā)展期,供需兩端齊增長(zhǎng)
2.1迎來(lái)密集發(fā)射期,供需兩端進(jìn)入快速發(fā)展階段
高通量衛(wèi)星起步較早,發(fā)展歷經(jīng)三代。第一顆高通量衛(wèi)星Thaicom 4于2005年發(fā)射,屬于泰國(guó)Thaicom公司,標(biāo)志著通信衛(wèi)星進(jìn)入高通量時(shí)代。經(jīng)過(guò)三代發(fā)展,隨著多波束覆蓋、頻率復(fù)用等技術(shù)使用,各國(guó)的高通量衛(wèi)星向著系統(tǒng)容量更大、用戶終端更小、業(yè)務(wù)速率更大的高通量方向發(fā)展。
高通量衛(wèi)星的建設(shè)如火如荼,多數(shù)衛(wèi)星通信運(yùn)營(yíng)商已完成布局,16家衛(wèi)星通信公司高通量衛(wèi)星投入運(yùn)營(yíng)。根據(jù)Euroconsult數(shù)據(jù),截止2015年,已有16家衛(wèi)星通信公司的高通量衛(wèi)星開(kāi)始運(yùn)營(yíng),有9家將陸續(xù)發(fā)射其首顆高通量衛(wèi)星。根據(jù)通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商的計(jì)劃,到2017年,將有25家衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展高通量衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。
O3b、Intelsat、Inmarsat公司高通量衛(wèi)星通信完成全球布局,其他公司以區(qū)域覆蓋為主。綜合客戶資源、投資能力、軌位頻段獲取等多方面因素,衛(wèi)星通信運(yùn)營(yíng)商大多提供區(qū)域覆蓋,僅有少數(shù)幾家能提供全球覆蓋,高通量衛(wèi)星系統(tǒng)更是如此。O3b、Intelsat、Inmarsat公司已率先完成全球覆蓋,提供寬帶接入、高速移動(dòng)通信、廣播通信等服務(wù),ViaSat公司也將在2019年實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,其他公司則是區(qū)域覆蓋。
1)數(shù)量快速增長(zhǎng)
高通量衛(wèi)星已迎來(lái)密集發(fā)射期,在軌數(shù)量占比將逐步提升。通信衛(wèi)星是迄今為止發(fā)射數(shù)量第二、在軌數(shù)量第一的航天器。2015年,全年共發(fā)射31次,成功將52顆通信衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。截止到2015年,全球已有707顆通信衛(wèi)星在軌運(yùn)行,其中有48顆左右為高通量衛(wèi)星。根據(jù)NSR數(shù)據(jù),自2015年起,高通量衛(wèi)星進(jìn)入發(fā)射密集期,通信衛(wèi)星將以發(fā)射高通量衛(wèi)星為主,Ku頻段的傳統(tǒng)衛(wèi)星也將不斷退役,為Ku高通量衛(wèi)星提供軌位,高通量衛(wèi)星數(shù)量占比將逐步提升。
2)容量快速增長(zhǎng)
高通量衛(wèi)星年發(fā)射容量大幅提升,有望超過(guò)600Gbps。2005-2014年,傳統(tǒng)通信衛(wèi)星總發(fā)射容量為400Gbps,寬頻(Ka頻段)高通量衛(wèi)星總發(fā)射容量為950Gbps。根據(jù)NSR數(shù)據(jù),2016年、2018年寬頻高通量衛(wèi)星發(fā)射容量均將超過(guò)600Gbps。
高通量衛(wèi)星容量供應(yīng)量2023年將達(dá)2500Gbps,占通信衛(wèi)星總?cè)萘勘壤龔?5%提升到50%。高通量衛(wèi)星雖然單顆容量大,但由于數(shù)量較少,2015年僅占通信衛(wèi)星總?cè)萘?5%;根據(jù)NSR的預(yù)測(cè),隨著高通量衛(wèi)星的密集發(fā)射,到2023年,高通量衛(wèi)星容量總供應(yīng)量將達(dá)到2500Gbps,占總衛(wèi)星容量比例超過(guò)50%。
高通量衛(wèi)星容量需求2023年將達(dá)1310Gbps,年復(fù)合增速達(dá)31%。2013年,高通量衛(wèi)星容量使用量?jī)H為109Gbps,全球范圍內(nèi),尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家,對(duì)高移動(dòng)網(wǎng)速、寬帶接入的需求量極大,直接刺激高通量衛(wèi)星加速發(fā)射,通信容量快速增長(zhǎng)。根據(jù)NSR預(yù)測(cè),高通量衛(wèi)星容量需求2023年將達(dá)到1310Gbps,年復(fù)合增速高達(dá)31%,占通信衛(wèi)星總帶寬總需求的比例將從2013年的17%提升到2023年的50%。
高通量衛(wèi)星容量長(zhǎng)期供大于求,帶寬使用率有所提升,但仍低于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星。容量使用率是衡量通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的重要參數(shù),使用率越高說(shuō)明盈利能力越強(qiáng)。高通量衛(wèi)星容量使用率在2013年僅為18%,根據(jù)NSR預(yù)測(cè),2023年有望超過(guò)50%,但仍不及傳統(tǒng)衛(wèi)星70%以上的使用率。高通量衛(wèi)星使用率較低的原因主要有二:
• 高通量衛(wèi)星密集發(fā)射及運(yùn)營(yíng)商間的競(jìng)爭(zhēng)使得供應(yīng)端增幅遠(yuǎn)超需求端;
• 寬帶接入是高通量衛(wèi)星最大容量占用業(yè)務(wù),與地面網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)仍處劣勢(shì),導(dǎo)致容量使用量有限,大部分地面通信網(wǎng)無(wú)法覆蓋區(qū)域的市場(chǎng)有待開(kāi)拓。
3) 收入快速增長(zhǎng):
高通量衛(wèi)星收入年復(fù)合增速有望超過(guò)30%,占通信衛(wèi)星總收入比例有望達(dá)到50%。雖然高通量衛(wèi)星由于容量擴(kuò)張帶來(lái)了終端使用價(jià)格大幅下降,且衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商的增多使得競(jìng)爭(zhēng)更加激烈,但終端用戶強(qiáng)烈的使用需求推動(dòng)市場(chǎng)快速擴(kuò)張。根據(jù)NSR預(yù)測(cè),高通量衛(wèi)星收入年復(fù)合增速將超過(guò)30%,高通量衛(wèi)星收入占通信衛(wèi)星總收入的比例將由2015年的15%增長(zhǎng)到2025年的50%。
高通量衛(wèi)星收入占比低于帶寬占比。根據(jù)NSR預(yù)測(cè),高通量衛(wèi)星帶寬、收入占比分別將在2023年、2025年突破50%,同時(shí)期的收入占比要低于帶寬占比。同時(shí)期收入占比低于帶寬占比,主要原因:一是高通量衛(wèi)星單位帶寬成本較低,產(chǎn)品價(jià)格也較低,收入占比會(huì)低于帶寬占比;二是高通量衛(wèi)星帶寬使用率在2023年以前未超過(guò)50%,收入效應(yīng)未得到充分釋放。
2.2發(fā)展具有地域性特征,歐美領(lǐng)先,亞太最具潛力
高通量衛(wèi)星區(qū)域發(fā)展不均衡,市場(chǎng)重心仍在歐美。由于不同地區(qū)的科技、生產(chǎn)力和消費(fèi)水平參差不齊,高通量衛(wèi)星建設(shè)成本相對(duì)較高,而發(fā)展中國(guó)家的衛(wèi)星寬帶通信消費(fèi)能力較低,因此高通量衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)重心仍在歐美地區(qū)。高通量衛(wèi)星覆蓋區(qū)域主要集中在歐美地區(qū),20家主要衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商中有一半來(lái)自歐美地區(qū)。
亞太地區(qū)是全球第二大市場(chǎng),高通量衛(wèi)星容量需求有望10年增長(zhǎng)13倍。亞太地區(qū)是高通量衛(wèi)星第二大市場(chǎng),2014年亞太地區(qū)高通量衛(wèi)星容量需求僅為17Gbps,根據(jù)NSR預(yù)測(cè),2023年該需求將達(dá)到236Gbps,10年間有望增長(zhǎng)13倍。
全球各大運(yùn)營(yíng)商加入亞太地區(qū)市場(chǎng)爭(zhēng)奪。亞太地區(qū)則是全球第二大高通量衛(wèi)星市場(chǎng),目前,亞洲地區(qū)高通量衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商主要是iPStar。從2013年開(kāi)始,O3b 、休斯、國(guó)際通信衛(wèi)星公司、國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星公司(INMARSAT)等公司也在積極開(kāi)拓基于高通量衛(wèi)星的LTE和4G基站中繼市場(chǎng),將目標(biāo)鎖定在亞太地區(qū)。
• 中國(guó)市場(chǎng):iPStar與中國(guó)電信衛(wèi)星和中國(guó)香港協(xié)同通信公司建立合作關(guān)系,由后者代理銷售iPStar在中國(guó)市場(chǎng)的11 G b i t / s衛(wèi)星容量(占衛(wèi)星總?cè)萘康?4%),主要業(yè)務(wù)為基站和IP中繼以及企業(yè)聯(lián)網(wǎng)。
• 日本市場(chǎng):iPStar有4家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商客戶。
• 東南亞市場(chǎng):2014年,O3b成功發(fā)射了8顆中軌道衛(wèi)星,已與東帝汶、馬來(lái)西亞、巴基斯坦、索馬里、密克羅尼西亞群島等國(guó)家和地區(qū)的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商簽署了預(yù)售合同。
2.3運(yùn)營(yíng)服務(wù)模式相對(duì)成熟,商業(yè)化前景廣闊
高通量衛(wèi)星價(jià)值鏈由衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)、電信港設(shè)施、關(guān)口站設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)、服務(wù)提供、最終用戶等環(huán)節(jié)組成。
• 衛(wèi)星運(yùn)營(yíng):指衛(wèi)星本身,用于天地間數(shù)據(jù)通信。
• 電信港設(shè)施:互連衛(wèi)星、光纖、微波的樞紐,并提供托管功能。
• 關(guān)口站設(shè)施:通信轉(zhuǎn)接站,有足夠容量用于分發(fā)數(shù)據(jù)。
• 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng):衛(wèi)星地面網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作。
• 服務(wù)提供:直接面向終端客戶提供服務(wù)。
• 最終用戶:衛(wèi)星通信的最終使用者。
根據(jù)空間衛(wèi)星段和地面網(wǎng)絡(luò)段的設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)是否獨(dú)立,高通量衛(wèi)星價(jià)值鏈環(huán)節(jié)的不同組合,形成了封閉式和開(kāi)放式兩類商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式。傳統(tǒng)的C/Ku頻段衛(wèi)星的多采用開(kāi)放式運(yùn)營(yíng)模式,空間段運(yùn)營(yíng)和地面段運(yùn)營(yíng)分開(kāi)進(jìn)行。而Ka頻段HTS衛(wèi)星有所不同,由于應(yīng)用方向更加側(cè)重于寬帶接入及高速數(shù)據(jù)傳輸,對(duì)衛(wèi)星和地面網(wǎng)絡(luò)的一體化設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)具有更高要求,因此出現(xiàn)了開(kāi)放式和封閉式兩種運(yùn)營(yíng)模式。
開(kāi)放式的模式是獨(dú)立運(yùn)營(yíng)模式,衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商只運(yùn)營(yíng)空間段衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源,獨(dú)立運(yùn)營(yíng)商要完全建立自己的網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)。運(yùn)營(yíng)商把衛(wèi)星的物理帶寬(MHz)、轉(zhuǎn)發(fā)器出售或出租給大的客戶,由該客戶購(gòu)買關(guān)口站及其他地面設(shè)備,完成組網(wǎng),向其客戶提供服務(wù)。例如,歐洲的Avanti、SES,亞洲的Ipstar等網(wǎng)絡(luò)。
封閉式運(yùn)營(yíng)模式由一個(gè)實(shí)體公司來(lái)運(yùn)營(yíng)衛(wèi)星、構(gòu)建關(guān)口站、采購(gòu)地面終端,再直接、或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)合作伙伴向最終用戶提供服務(wù)。例如,北美地區(qū)的Hughes、Viasat Exede,歐洲的Tooway以及中東地區(qū)的YahClick等網(wǎng)路。封閉式運(yùn)營(yíng)模式可細(xì)分為垂直一體化模式、批發(fā)分銷模式和虛擬運(yùn)營(yíng)三種。
• 垂直一體化模式:運(yùn)營(yíng)商擁有完整的業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng),擁有最終用戶,是一種B2C模式。衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商通過(guò)運(yùn)營(yíng)高通量衛(wèi)星或租賃高通量衛(wèi)星容量、管理和運(yùn)營(yíng)地面網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施,直接面向終端用戶提供衛(wèi)星服務(wù)并收取費(fèi)用,適合用戶規(guī)模大、應(yīng)用環(huán)境一致性強(qiáng)的市場(chǎng)。該模式對(duì)衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商的能力提出極高要求,必須進(jìn)行大量投資進(jìn)行衛(wèi)星和地面系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng),而地面運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)設(shè)施的搭建、服務(wù)的定制以及終端用戶的市場(chǎng)開(kāi)拓并不容易,也并非是傳統(tǒng)衛(wèi)星通信運(yùn)營(yíng)商的強(qiáng)項(xiàng)。
• 批發(fā)分銷模式:運(yùn)營(yíng)商向服務(wù)提供商提供服務(wù),服務(wù)提供商擁有最終客戶,是一種B2B模式。衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商擁有衛(wèi)星和網(wǎng)絡(luò),但不直接面向終端用戶,采用批發(fā)分銷方式,把服務(wù)批發(fā)給本地分銷商,減少了市場(chǎng)推廣相關(guān)的投資和市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。服務(wù)提供商負(fù)責(zé)根據(jù)業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng),確定用戶費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)等級(jí),發(fā)展客戶,并完成客戶管理,包括設(shè)備安裝服務(wù)等工作。服務(wù)提供商也可以綁定特定行業(yè)或特定客戶,提供定制服務(wù)。
• 虛擬運(yùn)營(yíng):虛擬運(yùn)營(yíng)商要在衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商地面網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上建設(shè)自己的運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng),以管理自己的業(yè)務(wù)。虛擬運(yùn)營(yíng)商與批發(fā)分銷商的區(qū)別在于擁有自己的運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)。虛擬運(yùn)營(yíng)商比批發(fā)分銷商更加自主,投入更大;而衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商則無(wú)需管理運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)市場(chǎng),運(yùn)營(yíng)開(kāi)支大幅減少。
高通量衛(wèi)星采用開(kāi)放式還是封閉式運(yùn)營(yíng)模式,取決于衛(wèi)星能力、覆蓋區(qū)域、地面系統(tǒng)建設(shè)等多方面因素,目前多以封閉式居多。高通量衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)模式的選擇,需要綜合考慮衛(wèi)星容量、覆蓋區(qū)域、細(xì)分市場(chǎng)、運(yùn)營(yíng)商對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈和地面互聯(lián)網(wǎng)接入商的控制力,以及是否在特定市場(chǎng)具有完善的市場(chǎng)營(yíng)銷渠道、售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等因素。目前大多數(shù)高通量衛(wèi)星星上饋線鏈路波束位置固定,故其關(guān)口站位置是固定的,客戶自建關(guān)口站的地理位置相對(duì)受限,因此,目前多以封閉式運(yùn)營(yíng)模式為主。在實(shí)際應(yīng)用中,封閉式系統(tǒng)中的垂直一體化及批發(fā)分銷兩種模式可以兼容。
北美國(guó)家國(guó)土廣闊,運(yùn)營(yíng)商實(shí)力雄厚,以垂直一體化模式為主。北美衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)相對(duì)成熟,Viasat、Hughes等公司整合了一批下游企業(yè),建立了各自銷售渠道和網(wǎng)絡(luò)。由于服務(wù)運(yùn)營(yíng)商有強(qiáng)大的銷售網(wǎng)絡(luò),Viasat等公司與DISHNETWORK、NRTC、DirectTV等服務(wù)運(yùn)營(yíng)商也簽訂了分銷。據(jù)統(tǒng)計(jì)在系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)的前3個(gè)月,37%的客戶來(lái)自批發(fā)分銷合作伙伴,而63%來(lái)自其自有的銷售網(wǎng)絡(luò)
歐洲國(guó)家國(guó)土狹小,歐洲衛(wèi)星公司采用批發(fā)分銷模式。歐洲也是衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)成熟市場(chǎng),由于國(guó)土面積較小,衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)公司通常找大衛(wèi)星公司批發(fā)衛(wèi)星通信資源,再轉(zhuǎn)售用戶;或者向大衛(wèi)星公司購(gòu)買/出租頻段資源,自行運(yùn)作地面用戶系統(tǒng)及服務(wù)。
亞洲市場(chǎng)高通量衛(wèi)星處于起步階段,采用批發(fā)分銷模式。亞太地區(qū)市場(chǎng)成熟度遠(yuǎn)不如歐美地區(qū),高通量衛(wèi)星業(yè)務(wù)處于起步階段,主要由各服務(wù)提供商向各大衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)公司購(gòu)買服務(wù),然后銷售給終端客戶。覆蓋區(qū)域的優(yōu)勢(shì):?jiǎn)晤w星覆蓋區(qū)域廣,可覆蓋地球表面超過(guò)40%的區(qū)域,有利于為固定區(qū)域提供服務(wù)。在覆蓋區(qū)域內(nèi),任何地球站之間可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷通信,服務(wù)十分穩(wěn)定。
高通量衛(wèi)星服務(wù)商的收入來(lái)源分為容量收入、服務(wù)收入和設(shè)備收入三大類。
• 容量收入:一類是向終端用戶出售流量;一類是向服務(wù)提供商出售或租賃頻段或流量。
• 服務(wù)收入:向客戶提供通信服務(wù)及增值服務(wù),以收取服務(wù)費(fèi)。
• 設(shè)備收入:向終端客戶出售衛(wèi)星電視終端、寬帶終端、移動(dòng)通信終端等。
2.4民用方面:寬帶接入、通信中繼、移動(dòng)通信等應(yīng)用領(lǐng)域前景廣闊
高通量衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域與傳統(tǒng)通信衛(wèi)星相同,主要分為衛(wèi)星消費(fèi)通信、衛(wèi)星固定通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信三大領(lǐng)域。高通量衛(wèi)星可以勝任傳統(tǒng)通信衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域,并且更具速度和容量?jī)?yōu)勢(shì)。
衛(wèi)星消費(fèi)通信是衛(wèi)星通信的主要收入來(lái)源,占2015年衛(wèi)星通信總收入的83%。2015年,全球衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)總收入1256億美元,衛(wèi)星消費(fèi)通信業(yè)務(wù)收入1043億元美元,占比83%,其中衛(wèi)星電視直播收入占比高達(dá)81.5%;衛(wèi)星固定通信業(yè)務(wù)收入179億美元,占比14%;衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)占比3.4億美元,占比3%。
高通量衛(wèi)星行業(yè)的收入結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星行業(yè),市場(chǎng)應(yīng)用更側(cè)重流量數(shù)據(jù)通信端,寬帶接入、移動(dòng)通信、中繼通信有望成為主要應(yīng)用領(lǐng)域。高通量衛(wèi)星的特點(diǎn)是高容量降低單位帶寬成本,使得數(shù)據(jù)流量費(fèi)用降低,更加切合需求不斷上漲的數(shù)據(jù)流量市場(chǎng)。根據(jù)NSR的預(yù)測(cè),2024年高通量衛(wèi)星行業(yè)收入構(gòu)成將與當(dāng)前通信衛(wèi)星行業(yè)的收入構(gòu)成有很大差別:
• 公眾寬帶:2024年將占高通量衛(wèi)星行業(yè)收入的23.6%,是最大收入來(lái)源,而2015年寬帶業(yè)務(wù)收入僅在通信衛(wèi)星行業(yè)占據(jù)1.5%。
• 移動(dòng)通信:2024年將占高通量衛(wèi)星行業(yè)收入的22.3%,是第二大收入來(lái)源,而2015年移動(dòng)通信收入僅在通信衛(wèi)星行業(yè)占據(jù)2.7%。
• 中繼通信:2024年將占高通量衛(wèi)星行業(yè)收入的15%,在2015年通信衛(wèi)星行業(yè)中由于體量偏小并沒(méi)有單獨(dú)統(tǒng)計(jì),而是并入移動(dòng)通信的類別。
• 企業(yè)商用和公務(wù)通信:2024年將分別占高通量衛(wèi)星行業(yè)收入的18.6%和17%,雖然該部分份額按用戶類型劃分,但從應(yīng)用方式看仍將以寬帶接入和移動(dòng)通信為主。
• 廣播通信:并非高通量衛(wèi)星的主要應(yīng)用領(lǐng)域,雖然2015年作為通信衛(wèi)星行業(yè)最大收入來(lái)源,占比高達(dá)81.5%,但預(yù)計(jì)2024年僅占高通量衛(wèi)星行業(yè)收入的3%。
高通量衛(wèi)星行業(yè)的帶寬需求和收入結(jié)構(gòu)差異較大,高帶寬占用并不代表高收入。根據(jù)NSR預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),不同應(yīng)用場(chǎng)景占用的高通量衛(wèi)星帶寬和獲得的收入結(jié)構(gòu)差異較大,例如:2024年公眾寬帶業(yè)務(wù)將占據(jù)78%的高通量衛(wèi)星帶寬,收入僅占23.6%;而帶寬占用僅為3.9%的移動(dòng)通信卻貢獻(xiàn)了22.3%的收入。收入差異是源于不同應(yīng)用場(chǎng)景的帶寬定價(jià)機(jī)制不同,高帶寬占用并不代表高收入。
1)寬帶接入業(yè)務(wù):面向解決偏遠(yuǎn)地區(qū)30-40%人口的寬帶上網(wǎng)問(wèn)題
偏遠(yuǎn)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本較低是高通量衛(wèi)星相對(duì)地面寬帶最大優(yōu)勢(shì)。根據(jù)Avanti公司測(cè)算,地面寬帶連通最后1%人口的建設(shè)費(fèi)用將是連通前95%人口的40倍,而高通量衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不受地域影響,是相對(duì)地面寬帶最大的優(yōu)勢(shì)。
世界40%的人口居住在相對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū),流量消費(fèi)僅占總流量的15%,市場(chǎng)潛力巨大。根據(jù)Avanti公司提供的數(shù)據(jù),目前世界30%的人口居住在1%的陸地面積上,消費(fèi)了60%的數(shù)據(jù)流量;有45%的人口居住在地面寬帶不易到達(dá)的區(qū)域,流量消費(fèi)僅占15%,是最大的潛在市場(chǎng)。
高通量衛(wèi)星寬帶費(fèi)用雖然稍貴于地面寬帶費(fèi)用,但綜合考慮網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本,高通量衛(wèi)星方案仍具備相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)力。對(duì)比高通量衛(wèi)星服務(wù)商Hughes和地面寬帶xfinity服務(wù)商產(chǎn)品情況,相同價(jià)格檔位的產(chǎn)品,雖然Hughes在網(wǎng)速和流量上有較大劣勢(shì),但仍能提供10Mbps以上的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)速。如果考慮偏遠(yuǎn)地區(qū)地面寬帶高昂的建設(shè)費(fèi)用,高通量衛(wèi)星寬帶方案具有相當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)力。
高通量衛(wèi)星寬帶用戶有望實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。隨著各地區(qū)高通量衛(wèi)星投入運(yùn)營(yíng),高通量衛(wèi)星寬帶用戶數(shù)有望快速提升,根據(jù)NSR預(yù)測(cè),到2023年,高通量衛(wèi)星寬帶終端用戶數(shù)有望達(dá)到880萬(wàn)人,約為2014年的3.5倍。
• 美國(guó)公司:休斯公司和衛(wèi)訊公司已分別發(fā)展了100萬(wàn)和60萬(wàn)以上的寬帶用戶。
• 歐洲公司:歐洲通信衛(wèi)星公司、SES公司分別擁有10萬(wàn)以上的寬帶用戶。
市場(chǎng)機(jī)會(huì)以非城市地區(qū)為主,但用戶培養(yǎng)需要時(shí)間,并且前期定價(jià)會(huì)處于低位。由于城市地面寬帶用戶的使用習(xí)慣和穩(wěn)固的市場(chǎng)格局已經(jīng)形成,預(yù)計(jì)高通量衛(wèi)星寬帶接入在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)很難對(duì)城市地面寬帶產(chǎn)業(yè)形成沖擊。短期看,我們認(rèn)為市場(chǎng)機(jī)會(huì)將主要集中在非城市區(qū)域,但由于經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展的不均衡,非城市區(qū)域的購(gòu)買力往往十分有限,因此,一方面培養(yǎng)用戶需要更長(zhǎng)的時(shí)間,另一方面在推廣應(yīng)用的前期預(yù)計(jì)高通量衛(wèi)星寬帶產(chǎn)品的定價(jià)將會(huì)處于低位。
2)通信中繼業(yè)務(wù):具有覆蓋優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì),面向偏遠(yuǎn)地區(qū)的數(shù)據(jù)流量需求
衛(wèi)星中繼站直接接受衛(wèi)星信號(hào),信號(hào)強(qiáng)且衰減較少。地面中繼站是通過(guò)各基站進(jìn)行層層信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā),最終將信號(hào)送達(dá)終端客戶,信號(hào)在每層轉(zhuǎn)發(fā)中均會(huì)有衰減,最高可能衰減50%以上,影響了用戶體驗(yàn)。而衛(wèi)星中繼站直接接收衛(wèi)星信號(hào)連接核心網(wǎng)絡(luò),信號(hào)衰減較少,保證了連接質(zhì)量。
高通量衛(wèi)星大幅降低衛(wèi)星中繼站費(fèi)用,僅為地面中繼站總費(fèi)用的47%。中繼站費(fèi)用由建設(shè)費(fèi)用、使用費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用三部分構(gòu)成,傳統(tǒng)衛(wèi)星中繼站費(fèi)用僅比地面中繼站低10%,成本優(yōu)勢(shì)不大;高通量衛(wèi)星中繼站由于無(wú)需承擔(dān)場(chǎng)地租賃、光網(wǎng)核心站的運(yùn)行費(fèi)用,使得使用費(fèi)用降幅高達(dá)60%,總費(fèi)用僅為地面中繼站的47%,成本優(yōu)勢(shì)十分明顯。
衛(wèi)星中繼通信單位帶寬收益高。根據(jù)NSR預(yù)測(cè),2024年高通量衛(wèi)星中繼將會(huì)以5.2%的帶寬貢獻(xiàn)15%的收入,具有較高的單位帶寬收益。
4G普及導(dǎo)致移動(dòng)數(shù)據(jù)流量暴增,偏遠(yuǎn)地區(qū)的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量需求有望驅(qū)動(dòng)衛(wèi)星中繼站規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng)。進(jìn)入4G時(shí)代后,移動(dòng)數(shù)據(jù)流量暴增,發(fā)展中地區(qū)、偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島、沙漠、山區(qū)等區(qū)域的數(shù)據(jù)流量需求將主要通過(guò)衛(wèi)星中繼基站滿足。2014年,全球衛(wèi)星中繼站僅20個(gè),根據(jù)NSR預(yù)測(cè),到2023年,衛(wèi)星中繼站將達(dá)6000個(gè)。
3)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)——“動(dòng)中通”,船載、機(jī)載、車載移動(dòng)通信的最佳解決方案。
全球海洋產(chǎn)業(yè)規(guī)模巨大,但海洋通信能力發(fā)展嚴(yán)重滯后。海洋產(chǎn)業(yè)非常龐大,相關(guān)產(chǎn)業(yè)總價(jià)值24.2萬(wàn)億美元,總產(chǎn)值2.5萬(wàn)億美元,相當(dāng)于全球第六大經(jīng)濟(jì)體,全球85%的貿(mào)易是通過(guò)海運(yùn)完成。然而,弱小的海洋通信能力與密集的遠(yuǎn)洋航線完全不匹配。根據(jù)Euroconsult數(shù)據(jù),截止到2016年,全球海洋衛(wèi)星通信總帶寬僅有66Gbps,低于700個(gè)深圳家庭的寬帶總和。目前,海洋船舶及鉆井平臺(tái)共計(jì)70萬(wàn)條,每條船的平均帶寬不足100K,相當(dāng)于陸地上使用固定電話撥號(hào)上網(wǎng)的水平。
遠(yuǎn)洋船舶通信需求迫切,衛(wèi)星通信是唯一解決方案。海洋通信需求十分強(qiáng)烈,在抵御災(zāi)害、船舶防衛(wèi)、人員通信、海洋監(jiān)管等方面有廣闊應(yīng)用。但由于海上無(wú)法建立通信基站,衛(wèi)星通信是實(shí)現(xiàn)海洋通信的唯一方式。
海洋通信需求提升驅(qū)動(dòng)高通量衛(wèi)星的船載應(yīng)用快速發(fā)展。由于高通量衛(wèi)星相比于傳統(tǒng)的通信衛(wèi)星具有更大的容量、和更低的帶寬成本,為提升海洋通信能力的提升帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。2014年,配備高通量衛(wèi)星終端的遠(yuǎn)洋船舶僅6艘,;根據(jù)NSR預(yù)測(cè),配備高通量衛(wèi)星終端的遠(yuǎn)洋船舶數(shù)量有望從2014年的6艘,快速增長(zhǎng)到到2023年的22000艘。根據(jù)Akamai《2016年第四季度互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r報(bào)告》,2016年全球平均帶寬為7Mbps。假設(shè)到2023年,遠(yuǎn)洋船舶平均帶寬能達(dá)到7Mbps,則總帶寬需求將有望超過(guò)150Gbps。
機(jī)載通信方面,后艙通信是高通量衛(wèi)星應(yīng)用的主要需求來(lái)源。機(jī)載通信分為前艙通信和后艙通信,前艙通信是安全業(yè)務(wù)通信,手段十分成熟;后艙通信是指航空客艙通信娛樂(lè),用于乘客介入互聯(lián)網(wǎng)或與地面人員語(yǔ)音通信。隨著智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)電子設(shè)備的普及,后艙通信需求呈顯著增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
高通量衛(wèi)星具備覆蓋優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì),有望成為機(jī)載后艙通信的發(fā)展方向。機(jī)載后艙通信有地面基站(ATG)和衛(wèi)星通信兩大途徑,目前全球提供機(jī)載后艙通信服務(wù)的航班有一半左右是通過(guò)地面基站提供服務(wù)。相比于傳統(tǒng)衛(wèi)星通信以及地面基站通信方式,高通量衛(wèi)星通信具有大容量、低帶寬成本、無(wú)地面建設(shè)費(fèi)用、覆蓋區(qū)域廣的優(yōu)勢(shì),未來(lái)有望成為機(jī)載后艙通信領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。
機(jī)載后艙通信市場(chǎng)2025年收入有望達(dá)到46.5億美元,其中高通量衛(wèi)星收入占比有望從2015年的3%提升到2025年的45%。面對(duì)密集的航線,各大衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商紛紛發(fā)射高通量衛(wèi)星并進(jìn)軍機(jī)載后艙通信市場(chǎng)。根據(jù)NSR預(yù)測(cè),到2025年,機(jī)載后艙通信收入將由2015年的16億美元增長(zhǎng)至46.5億美元;同時(shí),高通量衛(wèi)星收入占比也將由3%提升至45%。
北美是機(jī)載后艙通信最大市場(chǎng),亞歐市場(chǎng)快速成長(zhǎng)。北美地區(qū)長(zhǎng)期保持最大機(jī)載后艙通信市場(chǎng)地位,并有望將在未來(lái)繼續(xù)保持。根據(jù)NSR預(yù)測(cè),亞太地區(qū)和歐洲地區(qū)2025年提供機(jī)載后艙通信的航班有望分別達(dá)到6256、5465架次,是全球的第二和第三大市場(chǎng),機(jī)載后艙通信需求十分迫切。
2.5軍用方面:戰(zhàn)術(shù)通信使用專用衛(wèi)星星座,戰(zhàn)時(shí)可租用商業(yè)衛(wèi)星提升能力
現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)衛(wèi)星通信帶寬需求日益劇增。軍用通信衛(wèi)星是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的生命線,戰(zhàn)場(chǎng)上70%以上的通信是靠軍用通信衛(wèi)星完成。美軍在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)帶寬需求僅100Mbps,在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)的帶寬需求達(dá)到4Gbps,是海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)的近40倍。美國(guó)國(guó)防部2010年估測(cè),發(fā)動(dòng)一場(chǎng)立體化聯(lián)合作戰(zhàn)需要至少16Gbps的帶寬,隨著照片和視頻精度的不斷提升,數(shù)據(jù)包增大,這個(gè)需求量仍在快速提升。
高通量衛(wèi)星在軍事領(lǐng)域作用日益突顯,實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸,提高戰(zhàn)場(chǎng)信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性。美軍完成從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到定位、瞄準(zhǔn)、攻擊、評(píng)估戰(zhàn)果這五大步驟,海灣戰(zhàn)爭(zhēng)需要100分鐘,科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)為40分鐘,阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)為20分鐘,伊拉克只需10分鐘。戰(zhàn)場(chǎng)信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性是決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的關(guān)鍵因素,通信衛(wèi)星帶寬提升是美軍作戰(zhàn)效率大幅提高的保障。高通量衛(wèi)星的高容量、高速在傳遞大量作戰(zhàn)數(shù)據(jù)時(shí)優(yōu)勢(shì)十分明顯。
高通量衛(wèi)星在軍事應(yīng)用領(lǐng)域具有效果好、安全性高、使用成本低三大優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)軍事通信衛(wèi)星相比,高通量衛(wèi)星在軍事領(lǐng)域應(yīng)用有先天性優(yōu)勢(shì)。
無(wú)人機(jī)衛(wèi)星通信帶寬占用量大,是高通量衛(wèi)星軍用的重要推力。無(wú)人機(jī)承擔(dān)偵察和武裝打擊任務(wù),需要把實(shí)時(shí)的高分辨紅外影像、雷達(dá)探測(cè)信息回傳到指揮中心,數(shù)據(jù)傳輸量大,傳輸速度要求高,傳輸延時(shí)必須要小,大航程無(wú)人機(jī)要求更高,故利用高通量衛(wèi)星進(jìn)行無(wú)人機(jī)通信是最佳解決方案。根據(jù)美國(guó)國(guó)防部計(jì)劃,到2022年,美軍將裝備大航程無(wú)人機(jī)650架;世界范圍內(nèi),大規(guī)模裝備無(wú)人機(jī)也是軍隊(duì)發(fā)展趨勢(shì)。無(wú)人機(jī)的大量裝備,對(duì)衛(wèi)星帶寬提出了較高要求,加速了高通量衛(wèi)星在軍用通信的應(yīng)用。
歐美擁有專用的軍用高通量衛(wèi)星星座,處于全球領(lǐng)先地位。目前,僅美國(guó)獨(dú)立擁有軍用高通量衛(wèi)星星座WGS(Wideband Global SATCOM system),該星座由10顆衛(wèi)星組成,于2007年開(kāi)始組建,用以替換上一代DSCS通信衛(wèi)星星座。在歐洲,法國(guó)、意大利聯(lián)合研發(fā)了一顆軍用高通量衛(wèi)星Athena-Fidus衛(wèi)星,用于補(bǔ)充窄帶衛(wèi)星Syracuse 3的通信功能,覆蓋整個(gè)歐洲大陸。
軍用通信衛(wèi)星帶寬長(zhǎng)期不足,租用商業(yè)通信衛(wèi)星是常態(tài),戰(zhàn)時(shí)租借量大。各國(guó)軍用通信衛(wèi)星的帶寬增速遠(yuǎn)低于需求增速,軍用通信衛(wèi)星帶寬長(zhǎng)期處于不足的狀態(tài)。由于各大衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商已建立多個(gè)高通量衛(wèi)星系統(tǒng),包括美國(guó)在內(nèi)的西方軍事強(qiáng)國(guó)均向運(yùn)營(yíng)商租用高通量衛(wèi)星用以軍事用途,在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期租用量更是巨大。伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期,美軍動(dòng)用衛(wèi)星超過(guò)160顆,其中一半以上是商業(yè)衛(wèi)星。根據(jù)Euroconsult統(tǒng)計(jì),軍方商業(yè)衛(wèi)星帶寬租用量在2011年達(dá)到峰值12.5GHz,在2011年底美軍從伊拉克撤軍后租用量開(kāi)始下降,到2016年下降近20%。O3b、Inmarsat、Intelsat等大型衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商均向軍方提供高通量衛(wèi)星服務(wù)。
中國(guó)高通量衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)剛起步,“十三五”迎發(fā)展機(jī)遇
3.1中國(guó)通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展落后于歐美,差距正在縮小
中國(guó)通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)七十年代,自力更生,經(jīng)歷了從無(wú)到有、從試驗(yàn)走向應(yīng)用、追趕差距、同臺(tái)競(jìng)技四個(gè)重要發(fā)展階段:
第一階段(1970年-1984年):從無(wú)到有,十年磨一劍——東方紅2號(hào)。1975年中國(guó)空間技術(shù)研究院確定方案,不進(jìn)行中高軌試驗(yàn),直接發(fā)射靜止軌道試驗(yàn)通信衛(wèi)星。1984年4月8日,東方紅2號(hào)發(fā)射成功,中國(guó)成為世界第五個(gè)獨(dú)立發(fā)射地球靜止軌道通信衛(wèi)星的國(guó)家。東方紅2號(hào)衛(wèi)星是我國(guó)第一代通信衛(wèi)星,在軌一共兩顆。
第二階段(1984年-1997年):從試驗(yàn)走向?qū)嵱没獤|方紅2A。東方紅2A是基于第一代平臺(tái)東方紅2號(hào)改進(jìn)而來(lái),屬于小容量通信衛(wèi)星。東方紅2A星載通信轉(zhuǎn)發(fā)器由2臺(tái)增至4臺(tái)(C頻段),電視轉(zhuǎn)播頻道由2個(gè)增至4個(gè),電話傳輸能力由1000路增至3000路,設(shè)計(jì)壽命由3年增至4年半。東方紅2A首星于1988年成功發(fā)射,使中國(guó)的衛(wèi)星通信和電視轉(zhuǎn)播跨入新階段,大大改變了邊遠(yuǎn)地區(qū)收視難、通信難的狀況。
第三階段(1997年-2007年):縮小差距,全面提升性能——東方紅3號(hào)。東方紅3號(hào)是中等容量通信衛(wèi)星平臺(tái),設(shè)計(jì)瞄準(zhǔn)了20世紀(jì)80年代的國(guó)際先進(jìn)水平,首星發(fā)射于1997年,首次在地球同步軌道使用三軸穩(wěn)定型平臺(tái)技術(shù)。東方紅3號(hào)衛(wèi)星載有24個(gè)C波段轉(zhuǎn)發(fā)器,數(shù)量增加了6倍,設(shè)計(jì)壽命延長(zhǎng)了2倍,能力相當(dāng)于12顆東方紅2A衛(wèi)星,用于電視傳輸、電話、電報(bào)、傳真和數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧ㄐ艠I(yè)務(wù),大大緩解了中國(guó)衛(wèi)星通信的緊張狀況。
第四階段(2007年至今):同臺(tái)競(jìng)技,向國(guó)際主流水平看齊——東方紅4號(hào)、東方紅3B、東方紅5號(hào)。進(jìn)入21世紀(jì),中國(guó)通信衛(wèi)星整體性能向國(guó)際先進(jìn)水平看齊,具有容量大、功率大、承載能力強(qiáng)、服務(wù)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。成功發(fā)射了東方紅4號(hào)衛(wèi)星、東方紅3B衛(wèi)星,在研東方紅5號(hào)衛(wèi)星。東方紅3B衛(wèi)星是我國(guó)首顆全電推高通量衛(wèi)星,標(biāo)志著我國(guó)通信衛(wèi)星進(jìn)入了高通量時(shí)代。
中國(guó)通信衛(wèi)星的數(shù)量與美俄仍有較大差距,發(fā)展?jié)摿κ恪?/span>根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù),截止2015年底,中國(guó)擁有通信衛(wèi)星34顆,遠(yuǎn)低于美國(guó)的334顆和俄羅斯的80顆。從結(jié)構(gòu)方面看,中國(guó)通信衛(wèi)星占衛(wèi)星總數(shù)的19%,而美國(guó)和俄羅斯則分別高達(dá)59%和60%,中國(guó)通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展充滿潛力。
3.2中星16號(hào)填補(bǔ)空白,中國(guó)高通量衛(wèi)星已起步
中星16號(hào)衛(wèi)星發(fā)射成功,填補(bǔ)我國(guó)自主研發(fā)高通量衛(wèi)星的空白。4月12日19時(shí)04分,我國(guó)首顆高通量通信衛(wèi)星中星16號(hào)(實(shí)踐13號(hào))長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射。中星16號(hào)衛(wèi)星是東方紅3B平臺(tái)全配置首發(fā)星,設(shè)計(jì)壽命為15年,由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院研制,在完成技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證后,將交由中國(guó)衛(wèi)通集團(tuán)運(yùn)營(yíng)。
中星16號(hào)開(kāi)啟衛(wèi)星“寬帶中國(guó)”新時(shí)代。中星16號(hào)衛(wèi)星的通信總?cè)萘砍^(guò)20Gbps,平臺(tái)產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到100%。中星16號(hào)可讓用戶方便快速地接入網(wǎng)絡(luò),將優(yōu)先滿足教育部提出的遠(yuǎn)程教育容量需求,兼顧遠(yuǎn)程醫(yī)療、應(yīng)急救災(zāi)等公益應(yīng)用。中星16號(hào)衛(wèi)星技術(shù)上做到了國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星的三個(gè)首次:
• 首次采用Ka頻段:可滿足日益增長(zhǎng)的容量需求和速率需求。
• 首次采用全電推:攜帶四臺(tái)200毫米口徑的氙離子電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī),該發(fā)動(dòng)機(jī)屬于中等功率離子推進(jìn)器,比沖可以達(dá)到3000秒以上,是常規(guī)的化學(xué)推進(jìn)劑10倍以上。全電推發(fā)動(dòng)機(jī)使得衛(wèi)星攜帶的常規(guī)化學(xué)燃料減少了四五百公斤,有效載荷增加了40%,具有壽命長(zhǎng)、位保調(diào)節(jié)精度高的特點(diǎn)。
• 首次在高軌應(yīng)用激光通信:激光通信可以輕松實(shí)現(xiàn)10Gbps以上的通信速率,具有抗干擾能力強(qiáng)、抗截獲能力強(qiáng)、安全保密性好、體積小重量輕功耗低等優(yōu)點(diǎn),通信的質(zhì)量更高。
中星16號(hào)衛(wèi)星的技術(shù)和性能與歐美領(lǐng)先水平仍有較大差距。中星16號(hào)總?cè)萘績(jī)H為20Gbps,相當(dāng)于第一代高通量衛(wèi)星,遠(yuǎn)低于歐美當(dāng)前100Gbps左右的主流水平。衛(wèi)星平臺(tái)的性能不足是造成差距的主要原因,東方紅3B平臺(tái)屬于中型衛(wèi)星平臺(tái),雖然使用了全電推技術(shù),但載荷功率仍遠(yuǎn)小于歐美SSL-1000、Boeing-702HP、Airbus-E3000等大型衛(wèi)星平臺(tái)。未來(lái),隨著我國(guó)東方紅5號(hào)大型衛(wèi)星平臺(tái)的研制與應(yīng)用,我國(guó)高通量衛(wèi)星容量有望得到極大提升。
中星16號(hào)衛(wèi)星擬采用封閉式商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式,中國(guó)衛(wèi)通商業(yè)模式做出改變。在傳統(tǒng)通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)方面,中國(guó)衛(wèi)通采用開(kāi)放式運(yùn)營(yíng),直接向用戶提供轉(zhuǎn)發(fā)器資源及監(jiān)測(cè)等服務(wù)。中星16號(hào)是中國(guó)衛(wèi)通的首顆高通量衛(wèi)星,擬采用封閉式商業(yè)模式運(yùn)營(yíng)。中國(guó)衛(wèi)通要負(fù)責(zé)建設(shè)地面關(guān)口站及相關(guān)運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng),以形成向用戶直接提供服務(wù)的能力,并計(jì)劃動(dòng)用批發(fā)、代理、虛擬運(yùn)營(yíng)等多種商業(yè)模式,來(lái)調(diào)動(dòng)各方的積極性,形成完整的衛(wèi)星商業(yè)生態(tài)。
3.3政策支持高通量衛(wèi)星商業(yè)化發(fā)展,“十三五”迎重要發(fā)展機(jī)遇
國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向密切關(guān)系航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美俄歐等航天強(qiáng)國(guó)高度重視航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,均設(shè)有專門的航天產(chǎn)業(yè)部門,如美國(guó)航天局,歐洲航天局,俄羅斯航天委員會(huì)等,產(chǎn)業(yè)的決策權(quán)掌握在政府的國(guó)防部門的最高權(quán)力機(jī)構(gòu)中。
政策加碼通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展,由衛(wèi)星制造向衛(wèi)星應(yīng)用及商業(yè)運(yùn)用轉(zhuǎn)變。2015年出臺(tái)的《國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2015-2025年)》和2016年出臺(tái)的《2016中國(guó)的航天》提出“衛(wèi)星通信以商業(yè)化模式為主,保障公益性發(fā)展需求”,“逐步建成覆蓋全球主要地區(qū)、與地面通信網(wǎng)絡(luò)融合的衛(wèi)星通信廣播系統(tǒng)”。高通量衛(wèi)星發(fā)展處于政策黃金期。
航天科技集團(tuán)與中交通信強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合組建運(yùn)營(yíng)公司,我國(guó)首個(gè)全球高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)正式啟航。2016年7月23日,由亞太衛(wèi)星、中交通信、國(guó)新(深圳)和社會(huì)資本發(fā)起成立亞太衛(wèi)星寬帶通信(深圳)有限公司(亞太星通)。亞太星通將建設(shè)我國(guó)首個(gè)全球高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng),擔(dān)負(fù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)、衛(wèi)星空間段服務(wù)、衛(wèi)星固定和移動(dòng)通信服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)連接、網(wǎng)路和系統(tǒng)集成及技術(shù)咨詢等任務(wù)。
高通量衛(wèi)星系統(tǒng)投資近百億,“十三五”末期實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。該系統(tǒng)總投資近100億元,亞太星通計(jì)劃于2018年底發(fā)射該系統(tǒng)的第一顆高通量衛(wèi)星亞太6D,2019年開(kāi)展亞太地區(qū)衛(wèi)星通信運(yùn)營(yíng)服務(wù)。到“十三五”末期,該公司還將發(fā)射兩顆服務(wù)于美洲地區(qū)和歐非地區(qū)的高通量衛(wèi)星,組成全球?qū)拵l(wèi)星通信系統(tǒng)。
民營(yíng)企業(yè)積極參與高通量衛(wèi)星產(chǎn)業(yè),注入新活力。國(guó)內(nèi)民營(yíng)企業(yè)積極參與高通量衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè),新研股份、華訊方舟集團(tuán)、星空年代等公司均提出了自己的高通量衛(wèi)星計(jì)劃,瞄準(zhǔn)我國(guó)及一帶一路沿線國(guó)家龐大市場(chǎng)。
• 新研股份投資設(shè)立衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)公司明日宇航,向衛(wèi)星通信綜合服務(wù)商邁進(jìn)。根據(jù)公司公告,明日宇航擬建設(shè)具有12顆在軌衛(wèi)星的高通量衛(wèi)星星座,首星合同簽署在即。公司規(guī)劃利用成熟技術(shù)建造第一顆衛(wèi)星,在2018年提供服務(wù);同步開(kāi)展新衛(wèi)星的研制,確保在2019年發(fā)射一顆國(guó)際領(lǐng)先水平的衛(wèi)星。力爭(zhēng)用10年左右的時(shí)間,建設(shè)成具有12顆在軌衛(wèi)星的全天候、安全可靠、自主可控的寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)。公司3月公告擬與航天五院簽訂高通量衛(wèi)星首星“明日宇航1號(hào)”采購(gòu)合同,衛(wèi)星采用Ka頻段,交易金額不超過(guò)十億元。
• 華訊方舟集團(tuán)與海外衛(wèi)星通信企業(yè)深入合作,打造全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。華訊方舟集團(tuán)與美國(guó)波音、勞拉、休斯等公司開(kāi)展合作,打造由三顆高軌衛(wèi)、一百零八顆低軌衛(wèi)星、平流層熱氣球構(gòu)成的全球互聯(lián)互通的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)全球數(shù)據(jù)三分鐘一次更新,全球網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫隙全覆蓋。此外,華訊方舟集團(tuán)投資建設(shè)“中國(guó)天谷”產(chǎn)業(yè)園,打造千億級(jí)衛(wèi)星通訊產(chǎn)業(yè)集群,其與波音、勞拉、休斯等公司打造的全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)總部也將設(shè)于產(chǎn)業(yè)園中。
• 星空年代與Thaicom公司合作共建高通量衛(wèi)星系統(tǒng),服務(wù)“一帶一路”國(guó)家。星空年代主導(dǎo)投資建設(shè)“星空1號(hào)”高通量衛(wèi)星,將于2018年由泰星公司發(fā)射,衛(wèi)星采用Ka頻段,容量70Gbps,擁有90%的帶寬資源,將是亞太地區(qū)容量最大的高通量衛(wèi)星。馬來(lái)西亞Measat公司將于2019年發(fā)射容量為55Gbps的“星空2號(hào)”,星空年代公司買斷了該星Ka頻段的資源,以實(shí)現(xiàn)更廣區(qū)域覆蓋。星空年代高通量衛(wèi)星系統(tǒng)主要覆蓋“一帶一路”沿線國(guó)家,為“一帶一路”戰(zhàn)略服務(wù),目前所申請(qǐng)軌位已被納入國(guó)際電聯(lián)(ITU)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)操作者資格審核程序。
高通量衛(wèi)星的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/span>
高通量衛(wèi)星生產(chǎn)制造期為3-5年,在軌壽命可達(dá)15年以上。目前,一顆標(biāo)準(zhǔn)的高通量衛(wèi)星在軌運(yùn)行期為15年左右,隨著全電推、元器件小型化技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟,高通量衛(wèi)星運(yùn)行壽命有望達(dá)到20年。要發(fā)射一顆高通量衛(wèi)星,有六大步驟:
• 獲得頻段和軌位:在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)投入使用前不早于5年,但不晚于2年,向所在國(guó)及國(guó)際電聯(lián)申報(bào)并公布擬使用的衛(wèi)星頻率和軌道資源。
• 籌集資金:籌集建造衛(wèi)星系統(tǒng)所需的資金。
• 制造衛(wèi)星:向衛(wèi)星制造商預(yù)定衛(wèi)星,通常設(shè)計(jì)制造期為3-5年。
• 發(fā)射衛(wèi)星:向衛(wèi)星發(fā)射商購(gòu)買發(fā)射服務(wù),將衛(wèi)星送入軌道。
• 獲得服務(wù)許可:向擬定服務(wù)區(qū)域管理部門獲得入網(wǎng)許可,并在區(qū)域內(nèi)建立地面站及網(wǎng)絡(luò)。
• 商業(yè)推廣:向各級(jí)客戶銷售服務(wù),對(duì)于商業(yè)級(jí)客戶,衛(wèi)星服務(wù)資源在制造發(fā)射期內(nèi)即開(kāi)始銷售或出租,發(fā)射前即可銷售完畢;對(duì)于終端客戶,需在服務(wù)體系初步建立后才開(kāi)始市場(chǎng)營(yíng)銷。
高通量衛(wèi)星的產(chǎn)業(yè)鏈與傳統(tǒng)通信衛(wèi)星相同,分為衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、運(yùn)營(yíng)服務(wù)、地面設(shè)備制造四個(gè)環(huán)節(jié)
4.1衛(wèi)星制造:高技術(shù)壁壘、高投入、高風(fēng)險(xiǎn),制造商集中于歐美國(guó)家
衛(wèi)星制造分為平臺(tái)制造和有效載荷制造兩部分。
• 衛(wèi)星平臺(tái):由衛(wèi)星本體和服務(wù)(保障)系統(tǒng)組成,可以支持一種或幾種有效載荷的組合體,是除了有效載荷或有效載荷艙以外衛(wèi)星的其余部分。
• 有效載荷:直接執(zhí)行特定衛(wèi)星任務(wù)的儀器、設(shè)備或分系統(tǒng)。有效載荷種類很多,通信衛(wèi)星的有效載荷主要是通信轉(zhuǎn)發(fā)器和天線。
衛(wèi)星制造具有高技術(shù)壁壘、高投入、高風(fēng)險(xiǎn)三大特點(diǎn)。
• 高技術(shù)壁壘:衛(wèi)星的運(yùn)行環(huán)境具有空間輻射和高能粒子干擾、大溫差、真空等特點(diǎn),衛(wèi)星設(shè)備的研制要求與航空產(chǎn)品和地面產(chǎn)品都有很大不同,且衛(wèi)星是涉及眾多學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng),具有很高的技術(shù)壁壘。
• 高投入:衛(wèi)星產(chǎn)品單價(jià)高,批量小,研制周期長(zhǎng),核心技術(shù)需要前期大量研發(fā)資金投入,衛(wèi)星制造業(yè)具有很高的資金壁壘。
• 高風(fēng)險(xiǎn):衛(wèi)星在制造、發(fā)射、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中都存在很大不確定性,研制進(jìn)展不順利、發(fā)射故障、在軌運(yùn)行失效等原因都會(huì)導(dǎo)致?lián)p失,風(fēng)險(xiǎn)性很高。
高通量研發(fā)和制造周期長(zhǎng),單價(jià)高,制造商主要集中在歐美、俄羅斯、中國(guó),小型公司難以參與。高通量衛(wèi)星多數(shù)為地球同步軌道衛(wèi)星,使用大型衛(wèi)星平臺(tái),國(guó)外大型衛(wèi)星制造商同時(shí)擁有衛(wèi)星平臺(tái)及有效載荷制造能力,一般由其總包生產(chǎn)。高通量衛(wèi)星研發(fā)和制造周期長(zhǎng),單價(jià)高,制造商向歐美、俄羅斯、中國(guó)的大型衛(wèi)星制造公司集中,小型公司難以參與。
4.2衛(wèi)星發(fā)射:高通量衛(wèi)星發(fā)射要求高,行業(yè)集中度高
衛(wèi)星發(fā)射是指將衛(wèi)星從地面到送入軌道的整個(gè)過(guò)程。高通量衛(wèi)星一般位于地球同步軌道,有轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射和直接發(fā)射兩種發(fā)射方式。
• 轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射:利用火箭將衛(wèi)星送到同步轉(zhuǎn)移軌道(GTO),再依靠衛(wèi)星自身動(dòng)力逐步定點(diǎn)到地球同步軌道。轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射對(duì)火箭運(yùn)載能力及控制系統(tǒng)要求遠(yuǎn)低于直接發(fā)射,但整個(gè)發(fā)射周期需要2-3天。
• 直接發(fā)射:利用火箭直接將衛(wèi)星送入地球同步軌道,使用這種方法,可以使同步軌道衛(wèi)星入軌的時(shí)間縮短到1天以內(nèi),但要求火箭運(yùn)載能力強(qiáng),火箭“上面級(jí)”要求很高。
火箭技術(shù)是發(fā)射成功的關(guān)鍵,發(fā)射相對(duì)于衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈較為獨(dú)立。衛(wèi)星依靠火箭入軌,火箭的運(yùn)載能力、控制技術(shù)是發(fā)射成功的關(guān)鍵。相對(duì)于衛(wèi)星研制與運(yùn)營(yíng),衛(wèi)星發(fā)射較為獨(dú)立,只要向衛(wèi)星制造商開(kāi)放接口即可,與上下游關(guān)系密切度不大,更多的受政治關(guān)系影響。
高通量衛(wèi)星發(fā)射向歐美俄中日等航天強(qiáng)國(guó)集中。高通量衛(wèi)星多為地球同步軌道衛(wèi)星并且重量大多超過(guò)5噸,對(duì)運(yùn)載火箭能力提出較高要求。發(fā)射過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)較高,優(yōu)先選用成熟可靠的發(fā)射技術(shù)和發(fā)射型號(hào),使得高通量衛(wèi)星發(fā)射進(jìn)一步向美國(guó)、歐洲、俄羅斯、中國(guó)、日本等航天強(qiáng)國(guó)集中。
4.3運(yùn)營(yíng)服務(wù):高通量衛(wèi)星多采用天地一體運(yùn)營(yíng)模式
衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)服務(wù)分為空間段運(yùn)營(yíng)和地面段運(yùn)營(yíng)兩部分。
• 空間段運(yùn)營(yíng):指衛(wèi)星本身,用于天地間數(shù)據(jù)通信。衛(wèi)星所有者將衛(wèi)星的物理帶寬(MHz)、轉(zhuǎn)發(fā)器出售或出租給大的客戶,無(wú)需建立地面網(wǎng)絡(luò),不面向終端客戶。
• 地面段運(yùn)營(yíng):購(gòu)買衛(wèi)星關(guān)口站及其他地面設(shè)備,完成衛(wèi)星通信地面組網(wǎng),直接面向最終客戶提供服務(wù),包括出售衛(wèi)星電視終端、寬帶終端、移動(dòng)通信終端以及提供通信服務(wù)及增值服務(wù)。
高通量衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)多采用天地一體的封閉式經(jīng)營(yíng)模式,與第三方地面段運(yùn)營(yíng)商合作開(kāi)拓市場(chǎng)。目前提供高通量衛(wèi)星通信服務(wù)的運(yùn)營(yíng)商多為大型衛(wèi)星通信運(yùn)營(yíng)商,深耕市場(chǎng)多年,擁有自建的地面網(wǎng)絡(luò),故多采用天地一體的封閉式經(jīng)營(yíng)模式,空間段、地面段同時(shí)經(jīng)營(yíng),并與第三方地面段運(yùn)營(yíng)商合作開(kāi)拓終端市場(chǎng)。
4.4地面設(shè)備制造:市場(chǎng)化較充分,領(lǐng)先企業(yè)集中于歐美和以色列
衛(wèi)星地面設(shè)備分為地面網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用戶終端設(shè)備兩大類。
• 地面網(wǎng)絡(luò)設(shè)備:包括地面站、控制站、靜中通、動(dòng)中通等產(chǎn)品。
• 用戶終端設(shè)備:包括衛(wèi)星電視終端、衛(wèi)星無(wú)線電終端、衛(wèi)星寬帶終端、衛(wèi)星移動(dòng)通信終端等產(chǎn)品。
地面設(shè)備市場(chǎng)化較充分,領(lǐng)先企業(yè)集中于歐美和以色列。地面設(shè)備制造商比較分散,系統(tǒng)集成商較多,產(chǎn)品覆蓋各型終端設(shè)備,以及天線、芯片、板卡等核心零部件。地面設(shè)備各細(xì)分領(lǐng)域擁有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的公司具有競(jìng)爭(zhēng)力,參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。全球領(lǐng)先的企業(yè)主要分布在歐美和以色列,國(guó)內(nèi)廠商多以天線制造和系統(tǒng)集成為主,與全球領(lǐng)先企業(yè)還有相當(dāng)差距。
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