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北國咨觀點

衛星互聯網系列研究(一):產業發展概況

發布日期:2023-09-08

來源:北京國際工程咨詢有限公司

 

衛星互聯網是當前乃至未來相當長一段時期大國競爭的新高地,是我國新型基礎設施的重要領域,是構建天地互連網絡的重要組成部分。當前,全球主要國家及頭部商業企業正積極搶占產業發展先機,構筑競爭壁壘。

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一、衛星互聯網基本情況

(一)衛星互聯網概念及構成

衛星互聯網是一種基于衛星通信技術構建的全球性互聯網系統,通過衛星組成的網絡實現全球范圍的覆蓋,滿足偏遠地區、海洋、航空航天等通信需求。

衛星互聯網由通信衛星、地面接收站和用戶終端構成。通信衛星是衛星互聯網的核心,它通過自身天線與地面終端連接,負責接收用戶發送的數據,并將數據發送到目標地點;地面接收站是接收衛星信號的設施,將衛星傳輸的數據轉發到互聯網或其他目標設備;用戶終端包括個人電腦、智能手機、衛星電話等設備。

(二)衛星互聯網特點

1.廣覆蓋:提供覆蓋全球的互聯網

衛星互聯網通過衛星信號實現全球范圍的網絡覆蓋,克服地理限制,實現偏遠山區、沙漠、海洋等人口稀少或地理環境惡劣地區的互聯網連接,是地面通信網絡的補充和延伸。具備靈活性和快速啟動等優勢,可以作為自然災害或緊急情況下的有效通信方式。

2.低時延:降低網絡的傳輸延時

衛星互聯網低延時的特點使其成為全球范圍內實時通信和數據傳輸的理想選擇。通過利用部署在近地軌道的衛星網絡,數據信號的往返傳輸時間被縮短至幾十毫秒的水平。在銀河航天首發星測試中,典型的延時值在20~40毫秒之間,可以與地面光纖網絡媲美。衛星互聯網的低延時對金融交易等對于即時數據傳輸和快速響應需求高的應用場景具有重要意義;同時,低延時的優勢在長距離傳輸中尤為明顯,為全球范圍內的通信提供可靠的解決方案。

3.寬帶化:提供高帶寬容量的寬帶服務

通過采用高頻段通信技術、多點波束和頻率復用等先進技術,衛星互聯網的通信能力得到顯著提升。一方面高頻段通信技術提供更廣闊的頻譜資源,使得衛星互聯網能夠實現更高的信息傳輸速率,滿足高信息速率業務的需求。另一方面,多點波束技術使得衛星能夠同時與多個地面終端進行通信,提高頻譜利用效率和資源分配的靈活性。此外,頻率復用技術使得衛星可以同時傳輸多個頻段的數據,提高頻譜利用率,降低單位寬帶成本。

4.低成本:建設成本低于地面通信設施

相比地面基礎設施,衛星互聯網的基礎設施建設成本較低,無需大規模的物理設備和光纖鋪設,其建設不會隨著地理距離加長而增加成本。同時,衛星互聯網具備快速部署和靈活調整的優勢,能夠根據需求靈活擴展和調整網絡,避免過度投資和資源浪費。此外,衛星互聯網采用軟件定義技術,能夠延長衛星的使用壽命,減少人力和物力資源投入,降低更換和維護的成本。

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二、衛星互聯網的發展過程

(一)初創探索階段:20世紀80年代~2000年

上世紀80年代,以摩托羅拉公司的“銥星”星座為代表,歐美企業紛紛提出衛星星座計劃,積極建設覆蓋全球的衛星通信網絡。這一階段目標是通過部署低軌衛星,為全球提供語音通信、低速數據傳播和物聯網等服務。但同期,地面通信系統發展迅速,衛星通信的優勢減弱。

(二)商業化發展階段:2000年~2014年

2000年以后,以新銥星、全球星和軌道通信公司等為代表,將衛星互聯網定位為對地面通信系統的補充和延伸,衛星互聯網進入商業化發展的階段。新銥星、全球星通過重新部署衛星星座,實現偏遠地區、海洋以及災難區網絡覆蓋;軌道通信公司致力于物聯網應用,主要應用于跟蹤和監測物流、農業和環境等領域的數據,提高效率和可持續性。

(三)快速崛起階段:2014年~2020年

2014年以后,以OneWeb、SpaceX、亞馬遜等企業為代表籌劃建設新型衛星互聯網星座,該階段星座規模數量龐大,企圖實現全球范圍的互聯網覆蓋,并與地面通信系統進行融合發展,衛星互聯網逐步步入寬帶互聯時代。同時,我國航天科工、航天科技等企業也提出建設衛星互聯網星座計劃,旨在利用衛星網絡為全球提供高速互聯網。

(四)快速創新發展階段:2020年至今

2020年以后,以SpaceX公司一箭多星、可回收、低成本等技術為代表,新的技術和解決方案不斷涌現,衛星互聯網進入快速創新發展階段。同期,中國將衛星互聯網納入新型基礎設施,并成立中國星網公司,推動衛星互聯網的建設。該階段,衛星互聯網建設目標更加明確,技術快速迭代更新,國際競爭和頭部企業間競爭進入快車道。

 

 

圖1  衛星互聯網發展階段

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三、我國衛星互聯網發展現狀

(一)政策力度加大,引導產業高質量發展

國家高度重視衛星互聯網發展。國家出臺一系列政策文件,為衛星互聯網產業發展提供政策支持和指導。2014年,國務院發布《關于創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》,首次鼓勵民間資本積極參與衛星研制、發射和運營商業遙感衛星,標志著我國開始從政策層面鼓勵民營企業參與商業航天發展。2020年4月,國家發改委明確將衛星互聯網納入“新基建范疇”,作為新一代通信網絡設施的重要組成部分,與5G、物聯網、工業互聯網等并列。2021年11月,工信部發布《“十四五”信息通信行業發展規劃》,提出加快布局衛星通信,推進衛星通信與地面信息通信系統深度融合。2023年2月,工信部放開衛星互聯網設備進網許可管理,為衛星通信網絡的部署建設提供便利。

表1  我國衛星互聯網產業發展相關政策

 

 


各地方省市積極搶抓產業發展先機。在國家大力推動衛星互聯網的發展之下,部分重點城市如北京、上海、深圳、重慶、武漢、西安、合肥、寧波等,紛紛制定衛星互聯網產業支持政策,積極爭取成為國內衛星互聯網產業的領軍者。

表2  我國部分省份衛星互聯網相關政策

 

 


(二)星座計劃啟航,產業上游進入快車道

以星網公司、航天科工、航天科技為代表的國家隊和以銀河航天、和德宇航為代表的頭部民營企業,積極加快星座部署,旨在通過建設大規模的衛星網絡來實現全球范圍內的無縫覆蓋和寬帶接入。如GW星座、鴻雁星座、虹云工程、行云工程、銀河Galaxy、G60星座等項目。

表3  我國部分衛星互聯網星座建設計劃

 

 

 


(三)國企民企齊發力,合力推動產業快速發展

我國衛星互聯網產業起步晚,面對稀缺且不可再生的軌道資源,正在加快產業布局。一方面,國家積極整合優勢資源,2021年在雄安注冊成立中國衛星網絡集團有限公司(星網集團),致力于建設一個更加龐大的低軌衛星移動通信與空間互聯網系統。另一方面,形成以航天科技、航天科工、中國衛星等國家隊引領,銀河航天、九天微星、航天宏圖、和德宇航等民營企業積極參與的多元化衛星互聯網產業格局,推動技術創新、商業化發展和行業繁榮。

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四、衛星互聯網產業鏈情況

衛星互聯網核心產業的產業鏈主要包含衛星研制、衛星發射、地面設備、衛星運營及服務四大環節。向上延伸主要為材料、燃料、電子元器件,向下延伸主要為應用環節。

 

圖2  衛星互聯網產業鏈

(一)衛星研制環節及代表企業

衛星研制環節包括衛星平臺、衛星載荷,具體細分領域如下。

 


圖3  衛星研制產業全景圖

在衛星研制環節,航天科技、航天科工作為國家隊,承擔著多個衛星項目,包括高分系列遙感衛星、北斗導航衛星和氣象衛星等研發和制造。民營隊包括銀河航天、九天微星等企業。其中,銀河航天是國內商業衛星互聯網的第一家獨角獸企業,目前已經發射8顆試驗衛星,組建星地融合5G試驗網絡“小蜘蛛網”。九天微星專注于小型衛星的研制和應用,率先實現民營企業百公斤級衛星的自主研制及在軌驗證。

(二)衛星發射環節及代表企業

衛星發射環節包括火箭制造和發射服務,具體細分領域如下。

 

 

 


圖4  衛星發射產業全景圖

2015年以后,涌現出一批民營火箭公司,如藍箭航天、零壹空間、星際榮耀、深藍航天、星河動力、天兵科技、中科宇航等,與中國航天科技和中國航天科工一起,推動中國商業火箭的創新和發展。2023年以來,中國民營火箭企業共計成功發射7次,其中,藍箭航天的朱雀二號(遙二)是全球首枚成功入軌的液氧甲烷火箭,展現中國商業航天的實力和潛力。

(三)地面設備環節及代表企業

地面設備主要包括固定地面站、移動式地面站(靜中通、動中通等)以及用戶終端,具體細分領域如下。

 

 

 


圖5  地面設備產業全景圖

我國地面設備制造行業綜合化程度較高,涉及領域廣泛,吸引眾多跨行業參與者,市場競爭相對比較激烈。同時,我國衛星地面設備制造產業呈現出明顯的區域集聚特點。目前,形成五大產業集聚區,包括京津冀、珠三角、長三角、華中以及川渝陜,其中,北京、上海、深圳、重慶、西安等重點城市展現出良好發展勢頭。國家隊代表企業包括海格通信、普天科技等,專注于通信網絡設備、終端產品和解決方案的研發、制造和銷售。民營隊代表企業包括華力創通、柒星通信、星網宇達等,其中,柒星通信重點研發融合公網、專網通信的網絡通信設備與終端產品。

(四)衛星運營及服務環節及代表企業

衛星運營及服務主要包括衛星移動通信服務、寬帶廣播服務以及衛星固定服務等,具體細分領域如下。

 

 


圖6  衛星運營及服務產業全景圖

衛星運營及服務環節是衛星互聯網產業鏈中的重要組成部分。國家隊中,中國衛通主要運營高軌通信衛星,開展電視廣播、海事通信、應急通信等業務;中國星網未來主要負責低軌衛星互聯網星座的運營。目前,受限于通信衛星運營牌照申請的壁壘,民營隊暫未有企業獲得該項運營許可。

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五、衛星互聯網產業規模情況

(一)整體產值規模

美國衛星產業協會(SIA)數據顯示,2021年全球衛星通信行業規模達到1816億美元,近5年復合增長率11.98%。中商產業研究院研究數據顯示,2021年中國衛星互聯網行業市場規模達到292.48億元,預計2025年將增長至446.92億元,2021~2025年復合增長率達到11.18%,衛星互聯網行業前景廣闊。隨著衛星通信技術的不斷創新和商業化應用的推進,衛星互聯網行業將為全球用戶提供更廣泛、可靠的通信和互聯網服務,同時為相關企業和市場帶來巨大的商機和經濟價值。

 

圖7  我國衛星互聯網市場規模預測(單位:億元)

(二)各細分領域產值規模

數據顯示,衛星互聯網產業鏈中衛星研制、火箭發射、地面設備和運營服務占總市場規模的比例分別為7.10%、2.20%、45.10%和45.60%,衛星研制和發射是產業鏈中的關鍵環節,但僅占據相對較小的市場份額,而地面設備和地面運營則占據相對較大的市場份額,起著關鍵支撐和運營角色。當前整個產業處于組網階段,因此衛星研制和發射占據主導,隨著組網完成,運營及下游應用將占據主導。


圖8  全球衛星產業細分結構圖

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六、發展衛星互聯網的重要意義

(一)構筑國家綜合實力的重要組成

衛星互聯網建設和應用可以充分體現一個國家在航天技術、通信技術和網絡安全等方面的技術創新能力。同時,衛星互聯網的運行和維護對于國家的戰略通信和情報偵察具有重要的意義。隨著現代戰爭形態的演變,信息化戰爭已經成為國家安全的重要方面,衛星互聯網可以提供全時、全域、全方位的軍事情報,獲取高分辨率的目標圖像、視頻等數據,還可以作為地面通信設備受損后的補充,增強國家的信息化戰略能力和安全防護能力,提升國家的綜合國力和競爭力。

(二)全面縮小數字鴻溝的關鍵舉措

衛星互聯網的推廣和應用有助于縮小數字鴻溝,為全球各地的人們提供平等接入互聯網的機會。中國幅員遼闊,擁有廣闊的海洋領域,同時許多偏遠農村地區、西部沙漠地帶和戈壁地區等地仍然存在通信盲區。衛星互聯網可以提供全球互聯網接入服務,不受地理限制,彌補傳統地面網絡無法覆蓋的限制,促進這些地區信息流動和共享,帶動經濟發展、教育、醫療、應急救援等領域的進步。

(三)深度賦能各行各業數字化發展

衛星互聯網的廣泛應用將對各行各業產生深遠影響,為各個領域創造更多機會和發展空間。在交通運輸領域,衛星互聯網可以提供實時的交通信息、路況監測、貨物監測等,提高交通運輸的效率和安全性。在農業生產領域,衛星互聯網可以監測農作物的生產情況、土壤濕度、氣候變化等因素,優化農業生產與管理。在醫療服務領域,通過遠程醫療服務,衛星互聯網可以打破地理限制,實現醫生遠程診斷、治療和手術等操作,為偏遠地區和醫療匱乏地區提供高質量的醫療服務。在災害監測和救援方面,衛星互聯網可以預測和監測自然災害,提供通信和救援指導。同時,衛星互聯網的普及還將為數字經濟帶來廣闊的發展前景,廣泛應用于電子商務、在線教育、遠程辦公等數字經濟活動,促進經濟的包容性和發展的平衡。

作者:盧躍

 

 

 


 

 

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