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2019年全球卫星产业发展分析:低轨道卫星复苏,互联网以及物联网成主流应用

发布时间:2019-12-02  来源:立鼎产业研究网  点击量: 18 

低轨道卫星系统一般是指由多个卫星构成的实时信息处理的大型卫星系统,主要用于军事目标探测、手机通讯等,相较于地球同步轨道卫星,低轨道卫星相较高度地因此可使得传输延时短、路径损耗小。多个近地轨道卫星可组成覆盖全球的卫星通信系统,可通过频率复用有效提高频谱利用率。近期,随着卫星小型化技术的推进、信息技术发展以及卫星发射成本的降低,低轨道卫星系统特别是通信卫星系统悄然复苏,并受到诸多互联网、通信、航天航空等巨头企业的青睐。

主流在建近地轨道卫星规划项目


资料来源:公开资料

OneWeb为例,OneWeb的卫星星座规划在1200KM的近地轨道上,根据2019年最新规划,总计规划发射648颗卫星,其中48颗为备用卫星。20192月,OneWeb发射了首批6颗试验卫星,预计随着地面试验等逐步完成,年底预计将发射规划的大部分卫星。

卫星与地面的通信采用KU频段,频率在12-18GHz,用户终端的大小将控制在30cm*65cm,天线大小预计36cm*16cm,预计终端和现行笔记本大小类似,可方便地移动端需求。地面终端将配合星座系统提供预计50Mbit/s的下行速度,上行速度可能较低。

OneWeb卫星的设计重量预计在150kg左右,单星设计成本降控制在60万美元,并借鉴空客公司飞机批量生产的技术,实现规模生产进一步降低生产成本,预计每周生产16颗卫星。同时,整个系统采用透明转发工作方式,不设置空间链路,减少载荷设备质量、空间、功率等资源消耗,降低技术实现难度。单星具备多波束覆盖能力,支持频率复用,使单星容量达到10Gbit/s,卫星上总计配有16个长椭圆形波束,共覆盖星下1080km*1080km的范围,并支持频率复用,单个波束下行速度达750Mbit/s,上行速度375Mbit/s

OneWeb星座的部署、运营和服务主要依靠资本合作来完成:卫星制造采用与空客(Airbus)合作的方式;卫星发射由阿里安和维珍银河公司完成;高通负责空中接口的设计和打造双模终端;休斯负责终端的设计,并与可口可乐一起负责产品的分销;卫讯公司负责地面信关站的建设;印度巴哈蒂公司(Bharti Enterprise)和墨西哥通信公司(TotalplayTelecommunications)负责印度和墨西哥市场的分销和服务;洛克维尔-柯林斯公司(Rockwell Collins)公司和汉尼维尔公司(Honeywell)负责航空终端;与Intelsat共享用户和服务。

鉴于卫星通信广域覆盖的特点以及OneWeb合作伙伴的市场需求情况,OneWeb的定位将主要面向移动互联网/物联网、卫星宽带、政府以及蜂窝回传等重点领域,主要行业包括:远洋航运、航空互联网、企业通信以及政府全球通信等。

OneWeb 业务布局情况


资料来源:OneWeb官网

根据GSMA 统计,全球仍有很大部分地区未有被IP 网络很好的覆盖,而随着人类技术的进步,活动的边界在持续扩张,例如远洋、航天、沙漠等边缘地带,这些地带由于地理环境或者人口密度原因不能建设蜂窝基站或者蜂窝基站的建设不够经济。因此,在这种情况下,卫星通信覆盖范围广、建设周期短等优势开始显现,未来将有望成为蜂窝陆基通信的有力补充。

另外,除了直接的卫星通信联网服务,卫星通信结合蜂窝通信可以为偏远地区的蜂窝基站提供回传服务,特别是在卫星通信提速降费之后。相较于微波通信,卫星通信的覆盖范围更广、不用地面建设中继系统,且不受地理位置限制,随着价格的下降,其优势将有望进一步凸显。另外,相较于传统的光纤回传网络,基于卫星通信的回传网络由于基于直线传播,同时较光纤通信(20 万公里/秒)速度更高,因此延迟可以做到更低。根据测算,如果考虑Starlink 星际链路采用激光方案,相较于光纤通信,“伦敦-纽约”线路延时缩短25ms51ms VS 76ms),“伦敦-约翰斯堡(南非首都)”延时缩短100ms90ms VS 190ms)。因此,未来利用卫星星座系统将有望替代海缆等传统光纤网络提供更迅捷的服务。

卫星通信与微波通信对比优势明显


资料来源:GSMA

随着5G 的建设,物联网通信开始逐渐成为主流,替代日益饱和的人与人之间的通信需求成为新的增量。5G 的三大应用场景 eMBBmMTCuRLLC 中的mMTCuRLLC 都与物联网需求密不可分。由于卫星通信的全天候、全球覆盖等优势,卫星通信在物联网中将具备相当广泛的应用,将成为5G 物联网覆盖的有力补充。

国际清算银行(BIS)研究公司《全球卫星机器对机器(M2M)和物联网(IoT)网络市场、2018 - 2023 年分析与预测》报告显示,卫星M2M IoT 网络市场预计到2023 年将达到32.1 亿美元,预测期间年复合增长率为32.58%。随着计算机、传感和通信技术在第四次技术革命中出现,对减少人工干预、使用先进技术的期望越来越高。M2M IoT 随之出现以实现基于下一代传感器、云平台、远程信息学和各种其他技术工作的联网生态系统。这二者满足了通过卫星从全球分散资源获取信息的紧迫性。

根据Northern Sky Research 的研究结果,如果不是对延时有超高要求,卫星通信在稳定性、速度、节能等方面已经具备与5G 网络相竞争的实力。特别是随着卫星通信成本的快速降低,相关需求有望加速释放。铱星的IoT 服务收入已经降低到13 美元/月,相应的IoT 使用签约数量从2013 年到2017 年的复合增长率达到24%

STATCOM 物联网应用比例


资料来源:NSR

卫星物联网在陆地传输上的市场空间


资料来源:NSR

在市场定位方面,卫星移动通信不再定位于与蜂窝移动通信相竞争,而是更多的发挥自身长处,定位于陆基通信特别是蜂窝移动通信的补充,并将具备建设周期短、覆盖范围广以及全天候服务的特色,其规模以及应用将随着人类活动范围的持续扩宽而扩大。另外,随着M2M/IoT 应用的推广以及卫星通信成本在规模化之后持续降低,相应市场将迎来快速增长。在物联网链接之外,由于全球截止2018年仍有将近48%的人口没有接入互联网,卫星通信其广域覆盖的特性将有望实现低成本的广域联网,带来流量规模的再次飞跃,也将真正做到全球实时在线联网。

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