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苹果iPhone 13带火低轨道卫星通讯(LEO),国内外玩家有哪些?

2021-09-08 EDN China 阅读:
随着iPhone 13将支持低轨道卫星通讯这一消息的推动,低轨卫星通讯成为了近期电子行业一大关键趋势。数据显示,受物联网需求+有限轨道资源驱动,预计2021-2035年我国卫星互联网总产值或可达9337.7亿美元( 61161.94亿人民币)。那么,目前的低轨卫星通领域国内有哪些玩家呢?

日前,天风证券郭明錤在最新研报中预测iPhone 13将在硬件上支持低轨道卫星通讯,如果苹果激活软件功能,则当iPhone 13使用者不在4G、5G覆盖范围时,也能通过卫星进行通话和收发信息,引起网友热议和关注。dtkednc

EDN也从硬件角度分析了iPhone 13支持低轨道卫星通讯(LEO)的可行性。(详见:《硬件角度分析iPhone 13支持低轨道卫星通讯(LEO)的可行性》)dtkednc

随后,彭博社辟谣,卫星功能尚处研发阶段,不会在2021年就推出,但也从侧面验证了iPhone将增添卫星通讯功能,因此,低轨卫星通讯成为了近期电子行业一大关键趋势。dtkednc

近日,天风证券发表《卫星互联网应用元年:天地万物互联时代到来》报告,揭秘苹果入场的低轨卫星通讯市场的现状和趋势。dtkednc

低轨卫星通讯市场的现状和技术发展趋势

未来五年有近50亿的潜在用户+千亿美元市场。海外市场受数字鸿沟驱动,平均移动宽带人口普及率少于48%,卫星互联网是弥合“无互联网”人口数字鸿沟的最佳手段。我国受物联网需求+有限轨道资源驱动。预计2021-2035年我国卫星互联网总产值或可达9337.7亿美元( 61161.94亿人民币)。dtkednc

  1. 随着5G网络的发展,地面物联网迎来了广阔的应用前景,但成本制约其进一步发展,低轨卫星星座在覆盖范围、通信容量以及网络建设等方面有明显的优势,助力物联网持续发展。
  2. 地球近地轨道可容纳约6万颗卫星。到2029年,地球近地轨道将部署总计约57000颗低轨卫星,轨道资源不可再生使空间轨位战略价值成为卫星互联网公司的主要争夺点。同时“实体名单“限制引发政治不确定,自主可控是发展卫星互联网的重要策略。

技术发展趋势:dtkednc

  1. 低轨卫星与5G互补形成无缝衔接通信网络;
  2. 太赫兹适用于卫星通信,将在未来6G通信和天地一体化信息网络中发挥关键作用
  3. 低轨高通量系统技术发展将实现吞吐量提升、高稳定性及低时延,
  4. 基于AI和云计算技术的卫星系统自主任务控制降低了卫星任务管理成本,解决卫星数量呈指数级增长所带来的数据量爆炸的问题

商业卫星产业快速发展依托FPGA等核心芯片技术演进。卫星的制造、发射、通信、导航,都需要关键的芯片技术参与。同时,与传统卫星不同,商用卫星更强调商用性,追求更低廉的发射成本、更小的芯片尺寸、更高的芯片质量。以FPGA芯片为例,FPGA可以实现小卫星在轨功能重构与更新。地面设备业和卫星制造业中,核心包含FPGA、功率放大器,基带,射频,DSP,陀螺仪,角加速度传感器,SOC等,叠加商用芯片低成本小体积高质量需求,可见芯片作为关键一环技术不断演进助力商用卫星产业快速发展。dtkednc

国内外玩家有哪些?

国际公司

铱(Iridium)卫星移动通信。dtkednc

铱系统是美国 Motorola 公司提出的一种利用低轨道卫星群实现全球卫星移动通信的方案。它是最早提出并被人们所了解的低轨道卫星系统。资金的筹集和技术的开发等方面均进展顺利。在技术上 Motorola 的技术人员在实验室里验证了所有的论证。并在模拟试验中取得令人满意的效果。dtkednc

铱系统的原始设计是由 77 颗小型智能卫星,均匀有序地分布于离地面 785KM 的上空的7 个轨道平面上,通过微波链路形成全球连接网络。因为其与铱原子的外层电子分布状况有一定的类似,故取名为铱系统。尔后为减少投资强度,简化结构以及增强与其他 LEO系统的竞争能力,摩托罗拉公司将其卫星数降低到 66 颗,轨道平面降至 6 个圆形极地轨道,每条极地轨道上的卫星仍为 11 颗,轨道高度改为 765KM,卫星直径为 1.2M,高度为 2.3M,重量为 386.2KG,寿命为 5 年(最高为 8 年)。dtkednc

高通入股的全球星(Globalstar)系统。dtkednc

全球星(Globalstar)系统是美国 LQSS(Loral Qualcomm Satellite Service)公司于1991 年 6 月向美国联邦通信委员会(FCC)提出低轨道卫星移动通信系统。LQSS 公司是由 Loral 宇航局和 Qualcomm 公司共同组建的一个股份公司。全球星(Globalstar)系统与铱系统在结构设计和技术上均不同。全球星(Globalstar)系统属于非迂回型,不单独组网,其作用只是保证全球范围内任意用户随时可以通过该系统接入地面公共网联合组网,其联结接口设在关口站。当时全球星(Globalstar)系统已经制定了卫星发射计划表,计划在 1997 年底发射 12~16 颗卫星,并于 1998 年发射其他的卫星。dtkednc

全球星(Globalstar)系统的基本设计思想是利用 LEO 卫星组成一个连续覆盖全球的移动通信卫星系统。向世界各地提供话音、数据或传真、无线电定位业务。它是作为地面蜂窝移动通信系统和其他移动通信系统的延伸,与这些系统具有互运行性。此外,它还是一个类似于无绳电话的无线电话系统,但其服务范围不受限制,同一手持机就可以在世界上任何的地方、任何时间与任何地方的用户建立可靠、迅速、经济的通信联络。全球星(Globalstar)系统采用低成本、高可靠的系统设计,一个关口站只需要 35 万美元。dtkednc

手持机的价格只相当于目前广泛使用的蜂窝手机的价格,故其服务对象更适合为边远地区蜂窝电话用户、漫游用户、外国旅行者,以及希望低成本扩充通信的国家和政府通信网和专用网。按目前全球星(Globalstar)系统合作伙伴的分布情况来看,它可以为 33 个国家提供服务,其中包括 14 个欧洲国家,8 个亚洲国家,6 个美洲国家以及其他地区的 5个国家。dtkednc

传统卫星服务巨头 SES、Intelsat、Eutelsat。dtkednc

其中SES 2018 年销售额约 24 亿美元,Intelsat 22 亿美元,Eutelsat16.2 亿美元。目前,“三巨头”都已启动了自己的高通量卫星计划,为市场提供更大容量、更快的速率,提升原有网络服务质量。dtkednc

Eutelsat 于 2010 年发射了第一颗 Ka 频段高通量卫星,拥有 90Gbps 容量,并可提供50Mbps 下行速率与 6Mbps 上行速率。公司计划于 2021 年发射下一代 VHTS 高通量卫星,为欧洲区域的固定宽带连接和机载连接提供 500Gbps 容量的 Ka 频段服务。dtkednc

Intelsat 自 2016 年起启动“Intelsat EpicNG”计划,已于 2018 年 10 月完成了由 6 颗GEO 卫星组成的高通量卫星星座,实现全球覆盖,单颗卫星可提供 25-60Gbps 容量。在设计上,IntelsatEpicNG 主要面向运营商,提供固定流量速率服务,而非面向消费者级的宽带应用。dtkednc

SES 于 2016 年 8 月收购 O3b,将其 12 颗 MEO 高通量卫星并入网内,未来计划用 27 颗MEO 高通量卫星组成星座群。同时 SES 自 2017 年起发射 GEO 高通量卫星,目前已有 3颗在轨。通过 MEO 与 GEO 高通量卫星的复合组网,SES 可以提供低延时、广覆盖的卫星通信。系统覆盖全球 99.9%的区域,单波束可以达到 1Gbps 容量与 150ms 以下的延时。dtkednc

新进入者:SpaceX,OneWeb,Amazon。随着低轨星座的成本大大降低,高科技企业纷纷通过 LEO 高通量卫星进入市场,在实现全球互联网覆盖的同时,服务于各领域的创新应用。典型的新进入者包括: SpaceX,OneWeb,Amazon。dtkednc

SpaceX 的 2015 年提出的的 Starlink 星链项目计划于 2025 年完成 12,000 颗低轨卫星的部署,其中第二阶段发射 7,518 颗 VLEO 卫星运行在不超过 346km 的超低轨道,时延比LEO 卫星更低。星链项目被视作为未来特斯拉等车企实现高级自动驾驶大规模落地的铺路。目前,特斯拉已为旗下车型配备了必须的硬件,仅需通过软件升级即可在未来实现完全自动驾驶。据测算,自动驾驶的数据传输量约为 40TB/小时。未来特斯拉可以通过SpaceX 的宽带网络安全传输、管理自动驾驶的海量数据。dtkednc

OneWeb 获得了空客、高通、维珍集团等公司的投资,计划发射约 650 颗 LEO 卫星与1,280 颗 MEO 卫星,在 2022 年初步建成低轨卫星系统,并在 2027 年实现全球覆盖。其卫星服务的应用场景包括应急救援、空中与海上移动通信、车载蜂窝网络,并且可以用低成本的用户终端普及网络接入,实现农村及偏远地区覆盖。同时,OneWeb 与空客合作,共同开发飞行中的 5G 应用,未来的第二代星座有望将速率进一步提升至 2.5Gb/s。dtkednc

科技巨头亚马逊 Kuiper 项目计划在未来发射 3,236 颗 LEO 卫星,此项目旨在为数千万缺乏基本宽带互联网接入的人提供高速、低时延的互联网服务。同时,LEO 星座可以为亚马逊 AWS 云服务垂直整合产业链。目前亚马逊 AWS 已提供地面基站服务,为客户提供卫星通信、AWS 云服务接入、数据处理、运营优化等服务。未来随着 Kuiper 卫星组网的建成,亚马逊可以拥有自主可控的卫星资源,为各行各业的通信卫星应用提供一站式解决方案。dtkednc

国内公司:中国星网集团成立+民营初创型公司百花齐放

中国卫星市场在过去几乎是国家包办,市场力量非常微弱。在卫星与火箭制造的极高壁垒下,资金投入大、开发周期长,都是让社会资本望而却步的原因。但随着卫星开发模式、发射模式的改变,卫星的入门成本得到了大幅降低,从数十亿级别降到了千万级别,供给侧迎来了利好。dtkednc

而在需求侧,通信卫星在未来将紧密地与信息化社会相连,带来的商机远远高于传统的广播通信应用,数据传输业务、天基互联网等新机会创造了广阔的市场需求。因此,随着供需两侧的推动,将会有更多的市场力量进入到高通量卫星领域,不仅带来资本,也带来新的发展思路与新的业务模式。dtkednc

我国低轨卫星互联星座呈现百花齐放的态势,既包括大型央企亦包括民营初创型公司。目前,从事商业航天的初创型公司有近 20 个。另外,根据公开消息,我国卫星互联网国家队——中国卫星网络通信集团公司正在筹备中。dtkednc

低轨通信卫星星座实现全球覆盖,可为全球用户提供低延时、高带宽、全球无缝覆盖、灵活便捷的互联网接入服务。多家企业提出了建设低轨通信卫星星座,包括“鸿雁”星座、“虹云”工程等。dtkednc

2020 年 1 月,银河航天首发星发射成功,这是我国首颗由商业航天公司研制的低轨宽带通信卫星,可通过卫星终端为用户提供宽带通信服务。5 月,中国航天科工集团有限公司天基物联网星座的首发星行云二号 01、02 星发射升空。上海欧科微航天科技有限公司打造低轨通信卫星星座“翔云”,为行业用户提供天基物联服务。dtkednc

吉利集团也于近年开始布局卫星互联网,2020 年与中国移动等多家公司签署战略合作协议,共同推进低轨卫星通信、自动驾驶等领域合作,并为全球客户提供航天信息与通信基础设施和应用方案。北京国电高科科技有限公司建设运营的物联网星座“天启”星座已有多颗业务卫星在轨,服务于全球物联网数据业务,支持物联网向海洋、沙漠、森林等区域延伸,助力万物互联。dtkednc

中国卫星网络集团有限公司dtkednc

2021年 4 月 29 日,经国务院批准,公司由国务院国有资产监督管理委员会代表国务院履行出资人职责,列入国务院国有资产监督管理委员会履行出资人职责的企业名单。公司业务涉及卫星互联网的论证设计、研究试验、工程建设、工程服务、运行控制、运营管理等多个领域。同时,卫星互联网系统软硬件和系统衍生产品的标准制定、检测鉴定、产品认证、网络与信息安全、系统防护及相关技术服务也将由公司作为主要责任人,预计公司将成为我国商业卫星发射主要承包单位。dtkednc

航天科工:“虹云工程“协同 “行云工程”实现星座构,打造天基物联网dtkednc

1999 年,中国航天机电集团公司成立,2001 年正式更名为中国航天科工集团公司。2017年,航天科工完成改制,由全民所有制改制为国有独资公司,名字变更为中国航天科工集团有限公司,为世界 500 强企业之一。dtkednc

在低轨卫星领域,航天科工提出“虹云工程”。“虹云工程”是我国首次提出建立基于小卫星的低轨宽带互联网接入系统。“虹云工程”预计将一共发射 156 颗卫星,最终将构建一个覆盖全球的低轨 Ka 宽带通信卫星系统,以天基互联网接入能力为基础,融合低轨导航增强、多样化遥感,实现通、导、遥的信息一体化。“虹云工程”将分三个阶段,2018年已发射第一颗技术验证星;到 2020 年末,将发射 4 颗业务试验星,使用户进行初步业务体验;到“十四五”中期,则将实现全部 156 颗卫星组网运行,完成业务星座构建。2018 年 12 月发射的工程首星“武汉号”是我国首颗低轨宽带通信技术验证卫星,搭载通信主载荷、光谱测温仪和 3S 载荷,后续将以“武汉号”为基础,开展低轨天基互联网试验与应用示范。dtkednc

航天科技:“鸿雁星座”预计在 2022 年建成并投入运营dtkednc

 航天科技集团公司于 1999 年正式成立,2013 年,中国航天科技集团设立董事会。2017年,航天科技完成了公司制改制,由全民所有制企业改制为国有独资公司,企业名称变更为中国航天科技集团有限公司。航天科技为世界 500 强企业之一。在低轨卫星领域,航天科技将运营低轨通信卫星项目“鸿雁星座”。“鸿雁星座”将由 300 多颗低轨小卫星及全球业务处理中心组成,具备全天候、全时段及复杂地形条件下的实时全球双向通信能力,实现“沟通连接万物、全球永不失联”。“鸿雁”一期将由 60 颗核心骨干卫星组成,主要实现全球移动通信、物联网、导航增强、航空监视等功能,预计于 2022 年建成并投入运营;二期则将实现全球任意地点的互联网接入,预计于 2025 年完成建设。dtkednc

2018 年12 月,航天科技已发射了“鸿雁星座”首颗实验卫星“重庆号”。这颗实验星配置有 L/Ka频段通信载荷、导航增强载荷、航空件事载荷,将实现“鸿雁星座”关键技术在轨试验。航天科技拥有 8 个大型科研生产联合体、11 家专业公司和 13 家上市公司,科研生产基地遍及北京、上海、西安、深圳、香港等地。目前,航天科技拥有“实践十三号”高通量卫星。航天科技于 2018 年在重庆成立东方红卫星移动通信有限公司,由该公司负责建设与运营“ 鸿雁星座”这一低轨卫星项目。dtkednc

银河航天:2020 年 1 月成功发射首发卫星dtkednc

银河航天成立于 2018 年,为国内民营商业航天的独角兽企业,,计划发射上千颗低轨 5G通信卫星,在 1200 km 的近地轨道组成星座网络,让用户可以高速灵活地接入 5G 网络。 2020 年 1 月完成首颗 200 kg 量级卫星发射并进入预定轨道,为我国首颗低轨宽带 5G 卫星。其公司研发人员由航天、互联网、通信或电信以及工业生产等四大块组成,与Starlink 项目人员结构安排类似。dtkednc

2020 年 1 月 16 日银河航天成功发射首发星,该卫星是一颗低轨宽带通信卫星。目前,该星已成功开展了近一年的星地通信联试,完成了信关站信标跟踪对比测试、卫星信道特性测试、通信业务呼叫流程以及相关的通信性能验证等一系列测试用例,同时基于信关站和卫星用户波束的覆盖范围,开展场景场地适应性测试,验证了低轨宽带卫星的通信能力,探索出一套行之有效的低轨卫星通信系统测试方法,为后续低轨卫星座的建设提供了有力的测试数据支撑。dtkednc

九天微星:已形成从卫星设计研制、通信系统到行业应用的商业闭环dtkednc

北京九天微星科技发展有限公司于 2015 年 6 月成立,目前已形成从卫星设计研制、通信系统到行业应用的商业闭环,并开发出针对卫星通信、LTE、NB-IOT 的物联网终端,还计划于 2022 年完成 72 颗物联网卫星在全球的部署。九天微星的应用重点领域是航天教育业务以及卫星物联网业务。dtkednc

2017 年 8 月九天微星计划实施,发射了 72 颗低轨卫星,组建物联网星座。2018 年 2 月,教育共享卫星“少年星一号”成功发射,负责无线电存储及转发,并进行空间成像试验等活动。同年 12 月瓢虫系列 7 颗卫星成功发射,并将在野生动物保护、野外应急救援等领域开展物联网系统级验证,为后续服务行业客户奠定基础。dtkednc

小结:卫星互联网,一把双刃剑

天风证券提醒表示,低轨卫星通讯的发展,必将大量占用空间轨道资源和频谱资源。成千上万颗高速运行的低轨卫星,将使低轨轨道变得“拥堵”,增加了碰撞风险,并且容易造成连锁反应,产生大量空间碎片,对现有航天器带来毁灭性打击。dtkednc

而低轨互联网卫星受大气影响, 使用寿命普遍比高轨卫星短。如何回收或处理报废卫星也是一大难题。dtkednc

此外,大量低轨卫星的出现, 同样对天文观测提出了巨大挑战。dtkednc

据外媒报道, 在“星链” 计划第二批卫星发射成功后,一些天文学家展示了 “星链”卫星在他们观测范围内留下的高亮轨迹,并表达了担忧: 低轨运行的卫星亮度远超大部分天文观测目标,拥挤的近地轨道,将使天文观测和科研受到越来越多的光线干扰。同时, 这类全球卫星星座计划“天生” 就可用于军事, 也将构成对空间安全的潜在威胁。dtkednc

着眼未来太空资源的和平开发利用, 如何应对其中的一系列潜在安全风险,是一道亟待全人类共同探讨解决的课题。既任重道远,又迫在眉睫。dtkednc

本文资料来源于天风证券《卫星互联网应用元年:天地万物互联时代到来》报告,详细报告可点击下方链接下载:dtkednc

卫星互联网应用元年: 天地万物互联时代到来.pdf
65d3782cfeb0e68598d7c914d2e8145e.pdf (4.88 MB)

责编:Demidtkednc

  • 感觉主要还是物联网的需求比较大,但是投资回报率不看好。不过为了抢占低轨资源也必须先把星发上去。
  • 涨见识了。
  • 少了Mask的starlink
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