2024年通信卫星行业专题：低轨卫星互联网启动，天地一体通信迈向6G

1.0 行业概述

卫星通信+5G实现全方面网络覆盖：从全球网络覆盖面积来看，目前尚有80%以上的陆地区域和95%以上的海洋区域没有地面网络覆盖。非地面网络（NTN）是 地面蜂窝通信技术的重要补充，是手机直连卫星的技术方向之一。利用卫星通信网络与地面5G网络的融合，可以不受地形地貌的限制提供无处不在的覆盖能 力，连通空、天、地、海多维空间，形成一体化的泛在接入网。

卫星分类：按用途

卫星按用途可分为三类：遥感卫星、导航卫星、通信卫星。遥感卫星：通过多光谱成像仪、高光谱成像仪、全色成像仪、短波红外相机及合成孔径雷达等有源有源传感器和无源传感器，采集地球图像数据， 满足情报、监视和侦察的应用需求。导航卫星：全球卫星导航系统可以为用户提供地面或者接近地面空间任何位置的三维坐标、速度及时间信息的尖端技术。 通信卫星：卫星实现通信，具有覆盖范围广、通信容量大、通信距离远、不受地理环境限制等特点，在全球的通信中被广泛应用。 发展趋势：传统卫星向高通量卫星转型，扩大通信容量、增加转发器数量、采用多个通信频段和多波束天线、增长服务寿命。

卫星分类：按轨道高度

按轨道分类：地球同步轨道（GEO）、中轨道卫星（MEO）、低轨道卫星（LEO）：  GEO：覆盖性强，一颗卫星可以覆盖整个半球，但是延时较高。 MEO：主要与地面互联网有机结合，作为陆地移动通信系统的补充和拓展。 LEO：卫星轨道高度低，传输时延低，路径损耗小；卫星数量多，卫星组网可实现全球覆盖，频率复用更有效；地面互联网通信的蜂窝通信、 多址、点波束、频率复用等技术可为低轨道卫星移动通信技术提供技术保障。缺点在于系统结构复杂，操作、控制、管理难度较高。

国内高轨卫星发展基础与趋势

我国高轨通信卫星相对成熟，代表卫星有： 天通一号（高轨+窄带）：对标海事卫星Inmarsat-4，都是建立在GSM系统之上。我国在2016年8月成功发射了天通一号01星，迈出了我国自主区域卫 星移动通信系统建设与应用的第一步。支持5000个话音信道，可为30万用户提供话音、短消息、传真和数据等服务。 中星26号（高轨+宽带）：中星26号卫星，由航天科技集团五院抓总研制。由航天科技集团中国卫通负责运营管理，是卫通的第17位新成员。该卫星 采用了我国自主研发的东方红四号增强型卫星公用平台（DFH-4E），配备了50路转发器、1000多台单机、2000多个波导子组件，拥有94个用户波束和 11个信关波束。卫星工作在地球同步轨道（GEO，高地球轨道），使用Ka频段，单星容量超过100Gbps，能同时满足百万个用户终端使用，提供上行最 大可达200Mbps，下行最大可达450Mbps的通信能力。 高轨卫星技术发展趋势：1.卫星移动通讯和地面移动通讯逐步融合；2.卫星有效荷载得到加强:多波束天线技术，波束成形从模拟波束到数字波束和地基波 束。3.终端小型化：终端类型从固定、车船机载终端向手持终端发展，逐步实现卫星移动通信的个人化。

2.0 星链：低轨互联网卫星代表

星链Starlink（低轨+宽带）：SpaceX于2015年提出大规模巨型星座计划，目标是为美国以及全球的消费者提供高速、低延时宽带接入服务。星链是 SpaceX非常重要的一部分，其为公司实现太空移民提供资金支持，并且能辅助部署火星卫星通信系统。截止2023年，SpaceX已发射130批次星链卫星，共计5650颗。2023年以来，星链部署节奏加快，由2022年平均每10.7天发射一批，缩短至5.8天。星 链用户在快速增长，从2022年12月100万增长到2023年11月的230万。星链在未来基本上可以覆盖绝大多数国家。

星链：星座部署节奏

2016年11月，SpaceX首次正式xiangFCC提交星链星座建设的申请材料，此后共提出了三个星座建设方案：一代星链、V波段星链（已撤销）、二代星 链。V0.9、V1.0、V1.5 用于一代星链星座，V1.5 和V2.0用于二代星链星座。 2019.05-2021.07：SpaceX发射星链壳层1的V1.0版本卫星，并穿插少量V1.5卫星，用于星间激光链路测试。 2021.09-2023.07: SpaceX发射星链壳层4的V1.5版本卫星；壳层2、3、5的V1.5版本卫星主要在2023年上半年发射。期间穿插少量v2.0 mini版本， 用于前期测试。 2023.07-至今：发射星链卫星均为V2.0 Mini版本。 星链星座部署技术更加成熟，发射节奏逐步加快： 一代星座主要遵循：少量轨道面部署-> 轨道面逐层加密-> 所有轨道面部署完成。 二代卫星优先在所有轨道进行部署，进而加密各面内的卫星。

星链：应用场景与收费方式

星链收费包含终端费用与订阅费，套餐分为个人版与商业版： 个人版为住户、房车、船艇。提供50-200mbps的下载速度和10-20mbps的上传速度，时延在20-40ms左右。 商业版为固定位置、移动装备、海事和航空提供服务。商业版适用于大型组织和政府机构，提供业务速率可以达到350Mbps的下载速度和 40Mpbs的上传速度，有更多卫星和容量作为支撑，时延在20-40ms。 星链相较于美国主要通信卫星，数据流量没有上限，下载速度更快，延时更低，星链性能指标均领先于同行。同时星链的网络性能基本和传统通信 运营商相当，规模效应驱动套餐价格下降，使得在未来星链有望和传统通信运营商进行竞争。

星链通信系统的基本原理：

低轨卫星通信网络系统由空间段、地面端和用户端组成： 空间段由低轨卫星和星间链路组成，形成空间传输主干网络。星座以多个卫星作为空间网络的接入节点，卫星间可建立微波或激光星间链路， 实现数据包中继转发。 用户段包括各类用户终端、综合信息服务平台以及业务支撑系统等。用户终端也可作为接入点（AP，AccessPoint）建立局域网络，将通用用 户设备接入网络。移动卫星终端主要用于卫星通话，远期小型化、集成于消费端应用或成为趋势。地面段包括信关站、综合运控管理系统以及连接地面核心网的基础设施。信关站起到连接卫星网络和地面网络的网关功能。综合运控管理系 统包括网络、星座、数据、运营、数据等管理系统以及卫星测控站等，对全网进行综合管理和监控。

星链技术特点：相控阵

相控阵天线是指通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向形状的天线。由大量相同的独 立天线阵元组成雷达面阵，并通过移相器单独控制单个辐射单元的相位和增益，可快速而精确地改 变辐射方向和波束指向。 相控阵天线可通过数字域或模拟域的调幅调相，实现更为灵活和精准的天线辐射模式。

星链技术特点：相控阵-终端设备

星链终端设备持续迭代，终端设备依然采用了相控阵技术。考虑到成本与能耗，终端设备射频模块数量逐步减少，终端设备呈现出轻量化的趋势。 一代终端：射频链路部分由两种芯片构成，8个小芯片和其中的一个大芯片构成。小的芯片应该是负责T/R的前端芯片，有两个通道，分别带有低噪放 和末级功放；大的芯片负责8个小芯片，具有8通道带有调幅、调相、混频等功能。芯片部分的比例是1:8，总共有79个大芯片，632个小芯片，结合阵 面天线单元数量接近1300个阵元。 二代终端，波束赋形收发器总16颗射频模块，采用意法BiCMOS9工艺。 三代终端，波束赋形收发器总6颗射频模块。

星链技术特点：星间激光链路实现大规模组网

星链采用激光星间链路构建星座。激光通信具备高信道吞吐率、高传输带宽、强抗干扰能力、高保密性和安全性等优点。星座卫星数量规模巨大是低轨卫星 互联网实现全球服务的客观要求。Starlink卫星和地面终端均采用相控阵天线，相控阵天线波束偏离阵面法向的角度越大，扫描损失越大。星座中卫星数量 增加，可以降低星载相控阵天线和地面终端的波束扫描角度，降低星间、星地之间的距离，降低扫描损失，降低天线成本与功耗。

星座卫星数量规模巨大有利于提高系统抗干扰、抗毁能力。卫星数量多、高动态运动、全球可达，天然具备弹性抗毁能力；基于Ku点波束和强方向性，更多 卫星有利于提高干扰规避的能力。

星链的核心竞争力

星链相控阵通信能力提升，叠加成本端（卫星制造、卫星发射）下行，使得星链单位带宽成本下降，为星链提供了核心竞争力。 SpaceX垂直整合供应链大幅提高带宽效率：消费者对于通信服务最看重的是带宽和价格，其次才会考虑稳定性、覆盖度和时延等因素。过高的建造成本 导致下游消费者接受度不高，使得商业推广不及预期。SpaceX既有中大型火箭，又有大规模制造卫星能力，使得其推出的Starlink星座相较于其他卫星 通讯运营商有更高的带宽效率。

3.0 国内低轨星座加速布局

星网（GW）已申请1.2万颗卫星，力争占频保轨。于2022年 10月首次开始规模集采，航天五院、中科院上海微小卫星 工程中心、银河航天中标。2023年星网实验星发射成功， 下一代卫星研制启动。中国星网成立于2021年4月28日，是 我国第5家电信运营商，专注于卫星通信，开启我国卫星互 联网发展新历程。

“G60”星链推动低轨通信卫星快速发展。根据发射规划， 每次发射任务将以一箭18星的方式进行，在2025年前完成 648颗GEN1卫星发射任务，在2026-2027年完成后续648颗 GEN2卫星发射任务。

卫星制造与发射端商业化落地，24年航天发射任务数量显著增长

卫星制造端与发射端资源得到整合，卫星规模化、标准化制造，卫星商业化、常态化发射加速低轨卫星互联网商业化落地。

G60卫星工厂与2023年底下线，2023年12月27日上午，上海格思航天（ODM）G60卫星数字工厂投产暨G60卫星互联网首颗商业卫星下线仪式在长三角G60科创走廊顺 利举办。工厂启用后，在卫星互联网批量化的生产情况下，可在1.5天左右生产1颗卫星，年产预估达到300颗。

在文昌国际航天城管理局，海南“卫星超级工厂”项目历经五个月的筹备，终于迎来了论证的最后阶段。专家介绍，“卫星超级工厂”是指用造汽车的方式批量 生产卫星，让卫星制造降本增量，其大概年产能力能达到1000颗卫星。

在海南文昌，毗邻中国文昌航天发射场的一片工地上，建起了我国首个商业航天发射场——海南国际商业航天发射中心。有别于酒泉、太原及西昌卫星发射中心， 从地理位置上，文昌商业发射场的位置靠近赤道，纬度低，因而射向范围更宽，火箭于此发射的运载效能更高。海南国际商业航天发射中心计划2024年实现常态 化发射。

航天科技集团在京发布《中国航天科技活动蓝皮书（2023年）》并介绍2024年宇航任务整体情况。2024年中国航天全年预计实施100次左右发射任务，有望 创造新的纪录，我国首个商业航天发射场将迎来首次发射任务，多个卫星星座将加速组网建设；中国航天科技集团有限公司计划安排近70次宇航发射任务， 发射290余个航天器，实施一系列重大工程任务。

4.0 卫星互联网产业结构

卫星互联网产业链包含卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务四大环节。从产业链价值量的角度上去看，地面设备（50%） 与卫星运营及服务（41%）的占比较高，卫星制造与发射的占比不高（8%）。

行业发展方向向低轨卫星倾斜，由于星座规模、单星寿命等因素，卫星制造与发射端在产业价值量占比将持续提升。短期低轨星座依 然处于组网阶段，产业链价值更加集中于卫星制造与卫星发射。

报告节选：

编辑：火腿肠