中國(guó)衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或發(fā)射無(wú)線電波，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間或地球站與航天器之間通信的一種通信系統(tǒng)。衛(wèi)星通信的概念最早由阿瑟〃克拉克在1945年提出，1965年美國(guó)“晨鳥”通信衛(wèi)星成功發(fā)射，衛(wèi)星通信技術(shù)正式進(jìn)入實(shí)用階段。早期的衛(wèi)星通信系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、廣播業(yè)務(wù)、電話業(yè)務(wù)等基本通信需求，在航海通信、應(yīng)急通信、軍事通信、偏遠(yuǎn)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮不可替代的作用。隨著以高頻段(Ku、Ka等)、大容量、高通量為特點(diǎn)的寬帶通信技術(shù)的成熟，通過通信衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入已經(jīng)成為可能。衛(wèi)星在空間中通常繞地球做無(wú)動(dòng)力飛行，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)所在的平面稱為軌道面，運(yùn)動(dòng)的軌跡稱為軌道。根據(jù)衛(wèi)星軌道形狀、傾角、周期、高度等不同特征，衛(wèi)星軌道可以有不同的分類。對(duì)于衛(wèi)星通信系統(tǒng)來(lái)說，通常是根據(jù)衛(wèi)星軌道高度進(jìn)行分類，具體可分為靜止軌道(GEO,GeostationaryEarthOribt)、中軌(MEO,MediumEarthOrbit)和低軌(LEO,LowEarthOrbit)三種。一、低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)衛(wèi)星工作軌道高度和系統(tǒng)復(fù)雜程度的不同，從而帶來(lái)單星技術(shù)、規(guī)模、成本上的差異，最終影響系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本以及系統(tǒng)可靠性。低軌衛(wèi)星通信星座的技術(shù)特點(diǎn)，也將影響系統(tǒng)的通信質(zhì)量，對(duì)地面終端設(shè)備也提出了不同的技術(shù)和性能要求。此外，低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以采用蜂窩通信、點(diǎn)波束、多址、頻率復(fù)用等技術(shù)，且通信具有全球覆蓋、低延時(shí)等方面的優(yōu)點(diǎn)，可以支持在線游戲、視頻通話等實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，在與地面通信骨干網(wǎng)融合后可能將催生出新的應(yīng)用場(chǎng)景。衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)成本包括衛(wèi)星研制成本、火箭和發(fā)射費(fèi)用、地面站建設(shè)成本和用戶終端價(jià)格等主要部分。對(duì)于低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)而言，空間段和地面站建設(shè)可以在現(xiàn)有的技術(shù)框架內(nèi)找到成本控制方案；考慮廣闊的應(yīng)用前景，運(yùn)營(yíng)商也可以接受稍高的一次性資本開支。而用戶終端的成本是決定衛(wèi)星系統(tǒng)能否取得商業(yè)成功的關(guān)鍵，目前高軌通信衛(wèi)星的固定終端價(jià)格約為3000美元，便攜式終端價(jià)格約為28000美元。低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)地面終端的天線需對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行跟蹤，并保證在衛(wèi)星切換時(shí)信號(hào)不中斷，增加了終端天線的技術(shù)難度，用戶很難接受數(shù)萬(wàn)甚至數(shù)十萬(wàn)美元的終端產(chǎn)品，這對(duì)低成本雙拋物面天線或相控陣天線技術(shù)提出了更高的要求。二、衛(wèi)星通信市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)目前全球共有627顆通信衛(wèi)星在軌運(yùn)行，其中美國(guó)衛(wèi)星數(shù)量最多，中國(guó)在軌通信衛(wèi)星數(shù)量全球第50據(jù)美國(guó)憂思科學(xué)家聯(lián)盟(UCS)全球在軌衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)顯示，全球共有769顆遙感衛(wèi)星在軌運(yùn)行，包括各類軍用通信衛(wèi)星以及政府部門和企業(yè)所有的民用通信衛(wèi)星。在軌運(yùn)行的627顆遙感衛(wèi)星由全球36個(gè)國(guó)家和地區(qū)所有,美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、英國(guó)、中國(guó)、日本6個(gè)國(guó)家通信衛(wèi)星數(shù)量超過20顆，其中美國(guó)是全球擁有通信衛(wèi)星數(shù)量最多的國(guó)家，目前共有274顆遙感衛(wèi)星在軌運(yùn)行，中國(guó)共有35顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行。高通量、小型化、星座化是未來(lái)通信衛(wèi)星發(fā)展的主要趨勢(shì)，全球衛(wèi)星通信運(yùn)營(yíng)商采購(gòu)的GE0通信衛(wèi)星的數(shù)量正逐漸減少。在2008-2018年間，GE0衛(wèi)星采購(gòu)量的最高峰為2009年的30顆，最后采購(gòu)數(shù)量逐漸減少，2018年運(yùn)營(yíng)商采購(gòu)的數(shù)量?jī)H為7顆。伴隨著第二代“鉉星系統(tǒng)”的組網(wǎng)建設(shè)，以及OneWeb、03b、SpaceX等公司的低軌通信星座開始試驗(yàn)或發(fā)射組網(wǎng)，LEO通信衛(wèi)星的發(fā)射量則顯著上升。未來(lái)低軌衛(wèi)星通信星座的大規(guī)模組網(wǎng)，上游通信衛(wèi)星制造市場(chǎng)衛(wèi)星數(shù)量上的差異將會(huì)表現(xiàn)的更加明顯。2018年間全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為2774億美元，較上年同期增加3.28%。從近5年的數(shù)據(jù)看，若不考慮統(tǒng)計(jì)口徑的變化，全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模保持在3%左右緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)。從市場(chǎng)的構(gòu)成情況看，衛(wèi)星服務(wù)業(yè)和地面設(shè)備是衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)中最大的兩塊細(xì)分市場(chǎng)，二者規(guī)模占比均在45%左右，2018年的市場(chǎng)規(guī)模均超過1250億美元。衛(wèi)星制造和衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)是其中發(fā)展速度最快的細(xì)分市場(chǎng)，增速分別達(dá)到25.81%和34.78%o衛(wèi)星電視直播、無(wú)線電廣播、衛(wèi)星寬帶等衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)是衛(wèi)星服務(wù)業(yè)收入的最主要來(lái)源，占到全年收入的98%以上。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在地面設(shè)備中的占比僅為11%左右,但自2015年以來(lái)進(jìn)入了加速增長(zhǎng)的階段，其中2018年收入較上一年增長(zhǎng)16.90%,收入的增速也比上年同期高出了2.3個(gè)百分點(diǎn)。地面網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及衛(wèi)星制造、發(fā)射服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模的變化表明，全球通信衛(wèi)星行業(yè)正在進(jìn)行大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并且空間段的建設(shè)要略領(lǐng)先于地面段。三、國(guó)內(nèi)中外低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀以美國(guó)、加拿大為代表的西方科技強(qiáng)國(guó)意識(shí)到近地軌道和頻譜資源的戰(zhàn)略價(jià)值,以及低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)的巨大商業(yè)價(jià)值，近年來(lái)積極支持私營(yíng)商業(yè)航天企業(yè)在近地軌道開展商業(yè)活動(dòng)：2018年美國(guó)副總統(tǒng)邁克彭斯先后表示，“美國(guó)2019財(cái)年預(yù)算將支持私營(yíng)航天企業(yè)增加在近地軌道上的活動(dòng)，美國(guó)政府將作為私營(yíng)企業(yè)的合作伙伴或消費(fèi)者，而非競(jìng)爭(zhēng)者”，“美國(guó)政府將改革過時(shí)和瑣碎的法規(guī)，以鼓勵(lì)開創(chuàng)性的太空，在近地軌道上開展業(yè)務(wù)”。加拿大政府在2018年財(cái)政預(yù)算中為戰(zhàn)略創(chuàng)新基金提1億美元，以支持近地軌道(LE0)衛(wèi)星項(xiàng)目。加拿大衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商Telesat還將獲得安大略省2000萬(wàn)美元的投資，力爭(zhēng)成為首批面世的LEO互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商。中低軌通信星座的巨大商業(yè)價(jià)值也吸引了科技企業(yè)和資本市場(chǎng)的關(guān)注。2018年美國(guó)北方天空研究所(NSR)對(duì)全球?qū)拵ㄐ判亲M(jìn)行了首次盤點(diǎn)，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所劉全對(duì)NSR的研究結(jié)果進(jìn)行了補(bǔ)充和更新，繪制了全球主要的中低軌寬帶通信星座的空間分布示意圖。截止2020年1月17日，全球中軌、低軌衛(wèi)星通信星座數(shù)量共計(jì)達(dá)到37個(gè)，共涉及至少12個(gè)國(guó)家30家企業(yè),計(jì)劃發(fā)射衛(wèi)星總數(shù)已超過34235顆。四、國(guó)內(nèi)主要中低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)《2020-2026年中國(guó)衛(wèi)星通信系統(tǒng)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分析及投資潛力研究報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：在空間基礎(chǔ)設(shè)施、天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)等重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)，以及國(guó)內(nèi)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展等因素的共同推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)正處于快速發(fā)展階段。目前由各類企業(yè)、高校提出的星座建設(shè)計(jì)劃超過10個(gè)，“虹云”星座、“鴻雁”星座成功完成試驗(yàn)星的空中試驗(yàn)，電科集團(tuán)“天象”試驗(yàn)1星、2星在2019年完成發(fā)射。在民營(yíng)企業(yè)主導(dǎo)的組網(wǎng)計(jì)劃中，“天啟”星座已完成5顆組網(wǎng)星發(fā)射，其天啟衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)正式上線，銀河航天低軌寬帶通信衛(wèi)星星座首發(fā)星于2020年1月16日成功發(fā)射。五、軌衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策政策的松綁促進(jìn)了國(guó)內(nèi)航天產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展，為衛(wèi)星通信行業(yè)的發(fā)展注入了新的力量。2016年12月，中國(guó)國(guó)務(wù)院新聞辦發(fā)布的《2016中國(guó)的航天》白皮書中,進(jìn)一步提出“鼓勵(lì)引導(dǎo)民間資本和社會(huì)力量有序參與航天科研生產(chǎn)、空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、空間信息產(chǎn)品服務(wù)、衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)等航天活動(dòng)，大力發(fā)展商業(yè)航天”。目前在火箭和衛(wèi)星配套及總體制造，測(cè)控、導(dǎo)航和遙感應(yīng)用等環(huán)節(jié)涌現(xiàn)出了大量的民營(yíng)企業(yè),截至2018年年底，國(guó)內(nèi)已注冊(cè)的商業(yè)航天領(lǐng)域公司有141家，其中民營(yíng)航天企業(yè)123家，成為參與航天活動(dòng)的新勢(shì)力。小衛(wèi)星研制與發(fā)射、網(wǎng)絡(luò)融合、終端天線等方面技術(shù)的進(jìn)步，使實(shí)現(xiàn)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)和商業(yè)化應(yīng)用的成為了可能。通過引入3D打印、模塊化設(shè)計(jì)、C0TS元件、智能裝配等先進(jìn)技術(shù)，降低了衛(wèi)星的研制成本