資料來源：廣發(fā)證券，國泰君安，36氪，中國航天，ViaSat

作者：櫻木花道

物聯(lián)網(wǎng)智庫 整理發(fā)布

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在電影中我們經(jīng)常看到使用衛(wèi)星電話的場景——在沙漠、深山、沒有手機(jī)信號的地方，人們只能依靠衛(wèi)星。當(dāng)然，通信衛(wèi)星的能力遠(yuǎn)不止打電話這么簡單。

由于頻段不同，衛(wèi)星通信適合的場景也有很大差異，一般來說，低頻段適合低速率通信和移動通信，而高頻段則適合高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。對物?lián)網(wǎng)的多樣性應(yīng)用場景而言，低速通信和高速數(shù)據(jù)傳輸同樣重要。

此外，正在積極推動的5G，衛(wèi)星通信也是不可缺少的一環(huán)。覆蓋面大、部署快、不受地面情況影響，衛(wèi)星通信一直是特殊地理位置、特殊場合的唯一通信手段。而“一發(fā)多收”的廣播功能優(yōu)勢，是地面通信無法替代。衛(wèi)星通信的這些特殊優(yōu)勢，使其在5G時代還會繼續(xù)發(fā)揮作用。

總之，衛(wèi)星通信作為地面通信的重要補(bǔ)充，將會有廣闊的市場前景。借用一位老人的話，不管黑貓白貓，能捉老鼠的就是好貓，同樣，能給我們帶來安全有效的通信體驗(yàn)就是好的通信方式。

頻譜資源爭奪戰(zhàn)從有氧模式上升到了無氧模式

2018年2月，馬斯克將SpaceX原型衛(wèi)星Microsat-2a和Microsat-2b送上了天，意味著12000顆衛(wèi)星的互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃（Starlink）邁出了第一步。

當(dāng)我們還在地面上爭奪有限的頻譜資源之時，馬斯克們已經(jīng)將眼光放在了太空。不管地面通信還是衛(wèi)星通信，能用的頻譜資源都是一樣的，地面通信和衛(wèi)星通信的競爭會越來越激烈。頻譜資源爭奪戰(zhàn)已經(jīng)從有氧模式上升到了無氧模式。不過無氧模式的環(huán)境更加激烈，不僅來自于頻譜資源的競爭，軌道資源的稀缺也是一方面原因。

圖 1軌道碎片

來源：NASA

當(dāng)然，馬斯克不是第一個喝牛奶的人，銥星計(jì)劃的劃時代構(gòu)想為讓我們找到了另一種全球通信的可能，奈何銥星人面臨的是跨時代的阻礙。但是20年過去了，正如人類已經(jīng)有了足夠強(qiáng)的乳糖耐受力一樣，衛(wèi)星通信技術(shù)也發(fā)生了翻天覆地的變化。

銥星計(jì)劃依然是一個可以參考的方向，通過數(shù)量龐大的的衛(wèi)星將地球“包圍”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)寬帶地球的目標(biāo)。除了在衛(wèi)星數(shù)量上做文章，提高單顆衛(wèi)星的容量則另一條通向羅馬的道路。基于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星的銥星計(jì)劃正在向著新一代衛(wèi)星星座和高通量通信衛(wèi)星（HTS）方向發(fā)展。

下文將會對高通量衛(wèi)星及市場做一些簡單的介紹。

高通量通信衛(wèi)星

定義

高通量通信衛(wèi)星(HTS，High Throughput Satellite)，也稱高吞吐量通信衛(wèi) 星，是相對于使用相同頻率資源的傳統(tǒng)通信衛(wèi)星而言的，可提供比常規(guī)通信衛(wèi)星高出數(shù)十倍甚至上百倍的容量，主要技術(shù)特征包括多點(diǎn)波束、頻率復(fù)用、高波束增益等，多點(diǎn)波束的效果類似于地面通信的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

HTS的核心參數(shù)體現(xiàn)在有效載荷上，而有效載荷則與天線陣列設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量有直接關(guān)系，我國已經(jīng)出口的通信衛(wèi)星上，大多數(shù)是國產(chǎn)轉(zhuǎn)發(fā)器和法國轉(zhuǎn)發(fā)器各占一半。

圖 2傳統(tǒng)衛(wèi)星與高通量衛(wèi)星波束對比

來源：Euroconsult

技術(shù)

與傳統(tǒng)通信衛(wèi)星相比，HTS的工作頻段主要集中于C、Ku和Ka，并且從近期最近部署HTS來看，由于頻段資源競爭和軌道資源的稀缺，HTS正在向Ka、甚至Q/V頻段發(fā)展。Ka頻段可用于同步衛(wèi)星通信的寬帶達(dá)到了3.5GHz，超過了現(xiàn)有的L、S、C、Ku頻段的總和，更能適應(yīng)高清視頻等應(yīng)用的傳輸要求，傳輸速度更快，對物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛等有著可觀的應(yīng)用前景。而對于衛(wèi)星本身而言，高頻段的通信衛(wèi)星具有抗干擾性強(qiáng)、天線靈活易控等優(yōu)勢。

表格 1通信衛(wèi)星不用頻段特點(diǎn)

產(chǎn)品

目前，HTS已經(jīng)發(fā)展到了第三代產(chǎn)品，第一代HTS是2005年發(fā)射的Thaicom 衛(wèi)星，使用C、Ku、Ka頻段，容量僅為10-70Gbps，第二代以ViaSat-1為代表，使用頻段與Thaicom一樣，但容量已經(jīng)提升到了100-200Gbps，第三代同樣是來自ViaSat的ViaSat-2，使用C、Ku、Ka、Q/V頻段，容量也達(dá)到了300Gbps以上。而計(jì)劃2020年發(fā)射的ViaSat-3容量將會達(dá)到1T Gbps。

與國外頂尖高通量衛(wèi)星相比，2017年4月發(fā)射，2018年1月投入使用的“中星十六號”高通量衛(wèi)星的容量接近20 Gbps，差距極大。不過與之前發(fā)射的通信衛(wèi)星相比，“中星十六”的突破不僅體現(xiàn)在頻段上，更體現(xiàn)在通信容量上，如果說之前Ku頻段和C頻段的通信衛(wèi)星是30座的大巴，那么Ka頻段的“中星十六”就是8節(jié)的高鐵列車。

市場

北美在高通量衛(wèi)星應(yīng)用方面占據(jù)這絕對的優(yōu)勢，除了衛(wèi)星通信的資費(fèi)能夠?yàn)橄M(fèi)者所承受之外，地廣人稀的國土情況也是主要原因。根據(jù)NSR的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2014年，全球高通量衛(wèi)星容量總需求為110Gbps，而北美的需求為73Gbps，占比66%，同時預(yù)計(jì)2023年，這一數(shù)字將上升到550Gbps（北美地區(qū)），并且高通量衛(wèi)星寬帶終端用戶數(shù)有望達(dá)到880萬人，約為2014年的3.5倍。

圖 3已發(fā)射HTS分布

來源：AsiaSAT

隨著技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的迭代，HTS的容量快速增長的同時，其單位成本也在急速下降，為市場拓展提供了可能。以ViaSat系列高通量衛(wèi)星為例，隨著產(chǎn)品的迭代，容量提高的同時，單位成本也在快速下降，ViaSat-1的單位帶寬成本已經(jīng)到達(dá)了350萬美元，ViaSat-2的成本則為175萬美元。

圖 4衛(wèi)星容量、單位寬帶成本對比

來源：ViaSat

除了單位寬帶成本之外，在遠(yuǎn)離城市的偏遠(yuǎn)地區(qū)，高通量衛(wèi)星寬帶的建設(shè)費(fèi)用比地面寬帶要低很多。來自Avanti的數(shù)據(jù)顯示，隨著距離的增加，地面寬帶的建設(shè)成本大幅上升，畢竟沒有哪個運(yùn)營商會在隔壁沙漠建造同樣密度的基站，但高通量衛(wèi)星寬帶的建設(shè)成本則保持不變，這也是北美地區(qū)衛(wèi)星通信市場份額最高的原因之一。

圖 5高通量衛(wèi)星寬帶與地面寬帶建設(shè)費(fèi)用對比

來源：Avanti

通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈

既然衛(wèi)星通信有這樣的技術(shù)優(yōu)勢和成本優(yōu)勢，以及未來廣泛的應(yīng)用前景，那么都有哪些公司參與到這其中？

由于衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)是一個高技術(shù)含量、高資金投入、高風(fēng)險的三高行業(yè)，因此這背后不乏政府、財(cái)團(tuán)、老牌公司的身影。衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈大體可以劃分為衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、衛(wèi)星運(yùn)營以及衛(wèi)星地面四個環(huán)節(jié)。

衛(wèi)星制造

衛(wèi)星制造又可以分為平臺制造和有效載荷，平臺就是支持有效載荷的組合，而在通信衛(wèi)星中，有效載荷指的就是轉(zhuǎn)發(fā)器和天線。美國的勞拉公司（SSL）、波音、洛克希德·馬丁公司，歐洲的空客，法國的泰雷茲等等都是知名的衛(wèi)星制造商，而中國最強(qiáng)的衛(wèi)星制造公司當(dāng)屬航天五院。

其他核心零部件的國外企業(yè)包括SatixFy、AdvantechWireless、Satcom Technologies 、CSR等，國內(nèi)公司包括杰賽科技、南京熊貓、海格通信、北斗星通等。

圖 6通信衛(wèi)星有效載荷