卫星互联网行业深度报告我国卫星互联网步入
(报告出品方/作者:东吴证券,侯宾、姚久花)
1.卫星通信互联网
1.1.卫星通信互联网简介
卫星互联网是指多次发射数百颗乃至上千颗小型卫星,组成卫星星座,以这些卫星作为“空中基站”,从而达到与地面移动通信类似的效果,实现太空互联网,本质就是传统航天和通信领域的技术拓展融合。按照工作轨道划分,可以分为低轨道卫星通信系统(LEO)、中轨道卫星系统(MEO)、地球同步轨道(地球静止轨道卫星系统(GEO/高轨道卫星系统)、太阳同步轨道卫星系统(SSO)、倾斜地球同步轨道卫星系统(IGSO))以及倾斜同步转移轨道(GTO)。
LEO(低地球轨道):单星覆盖面较小,但是传输时延低、链路损耗小,因此当前多用于对地观测、测地以及新的通信卫星系统。MEO(中地轨卫星):主要有Odyssey(奥德赛)、MAGSS-14、以及北斗定位系统部分卫星等,MEO兼具GEO以及LEO的优点,可实现全球覆盖和更有效额频率复用,但是需要大量部署,组网技术和控制切换等比较复杂。
地球同步轨道卫星:卫星的运行方与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等,在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星,即可实现除两极外的全球通讯。其中,GEO与卫星轨道面的倾角为零度,IGSO的倾角不为零,轨迹是一个跨南北半球的“8”字,SSO的轨道平面始终和太阳保持相对固定的取向,轨道倾角接近90度。SSO和IGSO从地球上看是移动的,但却每天可以经过特定的地区,因此,通常用于科研、气象或军事情报的搜集,以及两极地区和高纬度地区的通信。
GTO(地球同步转移轨道)为霍曼转移轨道之一,经加速之后可达到GEO,轨道倾角与发射场纬度相同的同步转移轨道。有时候,狭义的GTO就是指标准GTO,这条轨道也最省火箭燃料。
高轨道卫星通信成熟,高通量是技术发展的重要趋势:高通量卫星(HTS)也称高吞吐量通信卫星,是相对于使用相同频率资源的传统通信卫星可提供高出数倍甚至数十倍的容量,主要技术特征包括多点波束、频率复用、高波束增益等。一颗HTS卫星的总容量超过Gbit/s,但卫星建造、火箭发射、发射保险的费用与传统卫星持平,每Gbit/s的投资已经降到万美元~万美元(1美元=6.69元人民币,年5月22日),仅是一颗传统固定卫星业务(FSS)的1/50。自20世纪90年代,微小卫星技术迅猛发展,性价比提升,通信与导航卫星在低轨(LEO)的应用和潜能逐步被发掘。卫星互联网通过大量低轨通信卫星组成的通讯网络,实现全球通信无缝覆盖,弥补现有地面互联网网络的覆盖盲点,解决边远、分散地区以及空中、海上用户的联网需求。
1.2.卫星系统的发展历程
卫星互联网主要分为三个发展阶段,第一阶段(20世纪80年代-年)、第二阶段(-年)、第三阶段(年-至今)。
第一阶段(20世纪80年代-年),与地面通信网络正面竞争阶段:低轨卫星通信星座主要分为三类,大型LEO卫星移动电话系统、中小型LEO卫星移动数据传输系统、宽带多媒体通信系统(Ka波段)。其中小LEO系统是非语音非静止轨道卫星,在轨道高度较宽的范围内提供低速业务,大LEO系统主要提供语音、传真、数据和寻呼业务以及低速业务。当时的主要代表星座有轨道通、铱星、全球星、泰利迪斯、天桥系统等。
1、轨道通(ORBCOMM)
ORBCOMM是在全球范围内提供双向、窄带的数据传送、数据通信以及定位业务的卫星通信系统,主要分布在7个轨道面(A/B/C/D/E/F/G),其中A-D轨道倾角为45°,高度km;E为赤道轨道,高度km,F、G轨道倾角分别为70°和°,高度km。ORBCOMM每颗卫星不足50kg,是典型的低成本微小卫星。
2、铱星星座(Iridium)
铱星是美国摩托罗拉年提出的利用低轨道星座实现全球个人卫星移动通信系统的系统,年对外发布,年开始部署,年宣布破产,年完成重组。区别于其他卫星通信系统,铱星是卫星之间有星间通信链路,不依赖地面转接为地球上任意位置的终端提供连接,同时轨道低、传输速度快、损耗小。是全球第一个提供无缝实时语音通信、在卫星上用相控阵天线、单星四向星间通信卫星系统。
但是铱星系统仍然存在一定的缺陷,建筑物内无法接受信号、铱星电话过于笨重(摩托罗拉双模式手机约g,京瓷铱星单/双模式均g)、使用需要经过一定的培训;同时相对于地面通信,成本更高(双模情况下为了与当地的蜂窝电话网络相连,需要更换适合当地区域传输标准的通话卡,每个卡的价格大约为-美元(1美元=6.69元人民币,年5月22日),。通话质量及速率远低于蜂窝电话,铱星所采用的MFTDMA(多频时分多址)通信体制的话音质量不如CDMA(码分多址)。另外,铱星系统的数据传输速率仅有2.4kbps(GSM系统数据传输速率可达到64kbps),除通话外,只能传送简短的电子邮件或慢速的传真,无法满足互联网的需求。
3、全球星系统(GlobalStar)
“全球星”系统是美国Loral和Qual
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