空天信息产业研究报告：同步轨道卫星、低轨卫星（41页）

行业报告下载 2020年02月25日 06:58 管理员

为打开全球未“互联”的 30 亿潜在市场，多家海外公司已投入低轨卫星通信的研发中。2015 年，在谷歌（Google）等互联网巨头的推动和支持下，一网公司（OneWeb）、太空探索公司（SpaceX）、三星、低轨卫星公司（Leosat）等多家企业提出打造由低轨小卫星组成的卫星星座，为全球提供互联网接入服务。提供互联网服务的卫星星座并不是一个新事物，20 世纪 90 年代开始不断涌现提供通信和网络服务的卫星星座。如果按照卫星与地面通信的竞争合作关系对卫星互联网星座的发展阶段进行划分，主要可以分为 3 个历史阶段： 1）第1阶段（20世纪80年代末至 2000年）：以铱星（Iridium）、全球星（Globalstar）、轨道通信（Orbcomm）、 “泰利迪斯” （Teledesic）和“天空之桥” （Skybridge）系统为代表，力图重建一个天基网络、销售独立的卫星电话或上网终端与地面电信运营商竞争用户。 2）第 2 阶段（2000—2014 年）：以新铱星、全球星和轨道通信公司为代表，既为电信运营商提供一部分容量补充和备份，也在海事、航空等极端条件下的面向最终用户提供移动通信服务，与地面电信运营商存在一定程度的竞争，但主要还是作为地面通信手段的 “填隙”，规模有限。

OneWeb 卫星重约 150kg，设计寿命 5 年，发射包络约为 1m x 1m x 1.3m，配备两个太阳能电池板，采用电推进系统进行轨道机动、构型保持以及主动离轨，并使用 Ku 波段通信天线实现用户链路和 Ka 波段通信天线实现网关链路，可提供高仰角、优于 50ms 延时、宽带速率达 50Mps 的互联网接入服务。 OneWeb 的第一代低轨星座设计方案，包含 648 颗在轨卫星与 234 颗备份卫星，总数达 882 颗。这些卫星将被均匀放置在不同的极地轨道面上，距离地面 1200km 左右。卫星高速运动，不同卫星交替出现在上空，保障某区域的信号覆盖。公司正在考虑增加卫星数量，总数达到近2000颗。开始运行后，OneWeb 星座不仅能覆盖美国，亦能覆盖全球还没有连接互联网的农村边远地区。OneWeb 的目标是，到 2022 年初步建成低轨卫星互联网系统，到 2027 年建立健全的、覆盖全球的低轨卫星通信系统，为每个移动终端提供约 50Mbps 速率的互联网接入服务。

2G、3G、4G、5G 甚至是未来的 6G 都属于地面无线通信技术，需要通过光纤将各个基站连接起来组成交互网络，难以建设基站的荒野就是移动通讯的盲区。全球超过 80%的陆地及 95%以上的海洋包括 5G 在内的移动通讯网络都无法覆盖。移动通讯基站建设性价比的考量是限制互联网覆盖面的重要因素。以美国为例，该国人口密度低，基站间平均距离远，铺设光纤投入产出比低，限制了地面通信的覆盖。在中国，是国家巨额资金的投入将通信网络向农村等边缘地区延伸才有了全国 4G 覆盖率达到 99．7％的奇观。即便如此中国在海洋、沙漠、雪原、民航等领域仍处于互联网的空窗期这对于即将实现物联网时代来说是无法容忍的；想要实现无视地形的信号覆盖就必须改变信号覆盖的策略。 2013-2018 年我国在 4G 建设中三大运营商总投入超过 8000 亿元，而未来的 5G 建设花费将超万亿。 5G 基站覆盖范围小、能耗巨大的特点决定其在人口密集的城市、乡村才有必要铺设；而天基互联网系统能够实现全球覆盖且无视地形和环境要素。因此我们预测未来天基互联网和 5G 将形成一种相辅相成、互相融合的关系：以 5G 为代表的地面基站负责人口稠密的城市和乡村，而天基互联网负责人口稀少、建设基站困难的地区，如天空、海洋和极地；可以预见，天基互联网将成为以 5G 为代表的地面基站的倍增器；未来 10 年天基互联网将进入高速发展期，全球无缝覆盖 WiFi 即将成为现实。