衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)：這個(gè)故事怎么講？

高超

當(dāng)5G部署如火如荼展開的時(shí)候，同為新基建范疇的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)部署工作亦在穩(wěn)步推進(jìn)中，中國天地一體化通信體系正在形成。

6月6日，中國聯(lián)通與華為在北京簽署空天地一體化戰(zhàn)略合作協(xié)議。中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院與華為公司聯(lián)合搭建并演示了基于MEC的低軌衛(wèi)星—5G融合業(yè)務(wù)演示平臺(tái)，雙方將在低軌衛(wèi)星與5G網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)和方案方面開展合作，探索基于空地聯(lián)合的衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星車聯(lián)組網(wǎng)等業(yè)務(wù)應(yīng)用，共建產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

這是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入新基建范疇，馬斯克星鏈計(jì)劃引起業(yè)界廣泛關(guān)注之后，三大運(yùn)營商在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的最新動(dòng)作。事實(shí)上，三大運(yùn)營商對(duì)于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的布局并不僅限于此。

4月27日，中國聯(lián)通旗下聯(lián)通航美發(fā)布了四大衛(wèi)星系列產(chǎn)品，為政府企業(yè)客戶展示了中國聯(lián)通在天、地、海一體化的應(yīng)急通信服務(wù)能力。

早在今年1月份，中國電信的天通衛(wèi)星通信服務(wù)正式商用，為政務(wù)應(yīng)急、海上作業(yè)、航空通信等領(lǐng)域的客戶提供便捷優(yōu)質(zhì)、自主安全的語音、數(shù)據(jù)通信服務(wù)。

今年1月，中國移動(dòng)也完成了衛(wèi)星通信網(wǎng)第十二期工程的招標(biāo)工作，以增強(qiáng)偏遠(yuǎn)地區(qū)4G基站接入、應(yīng)急通信車等業(yè)務(wù)能力。

近年來，因其重要的戰(zhàn)略意義，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從科技界的熱門話題，上升到了國家戰(zhàn)略層面，中國、美國、俄羅斯、歐盟、日本等國家和地區(qū)出臺(tái)了一系列政策措施，鼓勵(lì)衛(wèi)星通信的發(fā)展。值得注意的是，衛(wèi)星通信網(wǎng)建設(shè)也是今年兩會(huì)代表委員建議提案的主要內(nèi)容之一。

很多企業(yè)也在這一時(shí)期紛紛入局，推動(dòng)全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長。

據(jù)賽迪顧問物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心的數(shù)據(jù)，2019年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)規(guī)模為2860億美元，同比增長3.20%。

另據(jù)申萬宏源研究預(yù)測(cè)，到2027年，中國衛(wèi)星運(yùn)營市場(chǎng)空間可達(dá)6975億元。顯然衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展空間廣闊。

產(chǎn)業(yè)布局加速

衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般按照其運(yùn)行的軌道分為同步軌道（GEO）、高橢圓軌道（HEO）、中軌道（MEO）和低軌道（LEO）等系統(tǒng)。國際上的海事通信衛(wèi)星、中國的天通1號(hào)、中星16號(hào)均屬于GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)，而馬斯克的星鏈計(jì)劃則屬于LEO衛(wèi)星系統(tǒng)序列。

與GEO衛(wèi)星系統(tǒng)相比，LEO衛(wèi)星系統(tǒng)具有傳播延遲小、帶寬大、衛(wèi)星和地面終端設(shè)備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，適合應(yīng)用于個(gè)人移動(dòng)衛(wèi)星通信，商業(yè)應(yīng)用前景更加廣闊。因此，國內(nèi)外已有多家企業(yè)提出了低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座計(jì)劃，且都加快了部署速度。

在中國，正在推進(jìn)的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃共有四個(gè)，分別是中國航天的鴻雁星座、中國航天科工的虹云工程、中國電科的天象星座和銀河航天的銀河Galaxy衛(wèi)星星座。

鴻雁星座是中國投資規(guī)模最大的國家級(jí)商業(yè)航天項(xiàng)目，由超過300顆低軌道小衛(wèi)星及全球數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理中心組成。該項(xiàng)目共分為兩期建設(shè)，一期預(yù)計(jì)投資200億元，在2022年建成由60顆衛(wèi)星組成的通信網(wǎng)絡(luò);二期預(yù)計(jì)2025年完成建設(shè)，通過數(shù)百顆衛(wèi)星構(gòu)建“海、陸、空、天”一體的衛(wèi)星移動(dòng)通信與空間互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全球任意地點(diǎn)的互聯(lián)網(wǎng)接入。

據(jù)悉，該項(xiàng)目首顆試驗(yàn)衛(wèi)星已于2018年12月發(fā)射升空，2020年7月計(jì)劃再發(fā)射兩顆試驗(yàn)衛(wèi)星。目前，鴻雁星座項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)營者東方紅衛(wèi)星移動(dòng)通信有限公司已經(jīng)開業(yè)，該公司由中國航天、中國電信、中國電子、中國國新等企業(yè)聯(lián)合投資成立。

虹云工程是中國航天科工五大商業(yè)航天工程之一。按照規(guī)劃，虹云工程為“1+4+156”三個(gè)發(fā)展階段。第一階段是在2018年前發(fā)射第一顆技術(shù)驗(yàn)證星，實(shí)現(xiàn)單星關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證;第二步在2020年之前，發(fā)射4顆業(yè)務(wù)試驗(yàn)星，組建一個(gè)小星座，讓用戶進(jìn)行初步業(yè)務(wù)體驗(yàn);第三步到2025年，實(shí)現(xiàn)全部156顆衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，完成業(yè)務(wù)星座構(gòu)建。

據(jù)了解，虹云工程首顆技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星已于2018年11月成功發(fā)射升空，該計(jì)劃應(yīng)用示范系統(tǒng)也將于今年投入使用。

此外，中國航天科工還專門成立空間工程發(fā)展有限公司，與湖北省政府達(dá)成了戰(zhàn)略合作，計(jì)劃在武漢國家航天產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)園，預(yù)計(jì)2020年建成。該產(chǎn)業(yè)園可以滿足2020年“虹云工程”業(yè)務(wù)試驗(yàn)星的發(fā)射需求，到2022年前后能夠滿足整個(gè)星座衛(wèi)星的批量生產(chǎn)。

天象星座由天基骨干網(wǎng)、天基接入網(wǎng)和地基節(jié)點(diǎn)網(wǎng)組成，并與地面互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)互聯(lián)互通，可實(shí)現(xiàn)“全球覆蓋、隨遇接入”。其中，天基骨干網(wǎng)由GEO軌道的6個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)而成，天基接入網(wǎng)規(guī)劃60顆綜合星和60顆寬帶星，地基節(jié)點(diǎn)網(wǎng)由多個(gè)地面互聯(lián)的地基節(jié)點(diǎn)組成。

據(jù)介紹，該項(xiàng)目落地合肥，并由中國電科38所承建合肥中心。該中心主要承接空間高速傳輸載荷的研發(fā)，主導(dǎo)低軌通信衛(wèi)星、 浮空平臺(tái)通信系統(tǒng)建設(shè)，是衛(wèi)星及浮空平臺(tái)裝備制造及服務(wù)基地、地面核心信息港，并發(fā)展大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)。兩顆試驗(yàn)衛(wèi)星已于2019年6月發(fā)射，成功進(jìn)入預(yù)定軌道，重大項(xiàng)目建設(shè)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

銀河Galaxy衛(wèi)星星座是中國民營企業(yè)中第一個(gè)有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃。據(jù)悉，該星座基于采用5G標(biāo)準(zhǔn)，通過由650顆低軌通信衛(wèi)星組成的覆蓋全球的天地融合5G衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，讓用戶可以高速靈活地接入5G網(wǎng)絡(luò)。目前該項(xiàng)目的首顆衛(wèi)星已于2020年1月16日發(fā)生升空入軌。

此外，九天微星物聯(lián)網(wǎng)星座計(jì)劃于2020年底前部署完成72顆低軌衛(wèi)星，星網(wǎng)宇達(dá)、和德宇航、歐科微、國電高科等公司也公布了低軌衛(wèi)星計(jì)劃，其中國電高科已發(fā)射了6顆衛(wèi)星，歐科威也發(fā)射了1顆衛(wèi)星。

與國內(nèi)相比，國外企業(yè)的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃更加龐大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國外有超過8家企業(yè)提出了各自的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃，其中既有波音、O3b、Telesat這樣的老牌企業(yè)，也有OneWeb、SpaceX這些新興科技公司。

SpaceX的星鏈計(jì)劃是目前知名度、部署規(guī)模最大的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座。據(jù)悉，該公司于2015年正式提出這項(xiàng)計(jì)劃，擬發(fā)射約12000顆小衛(wèi)星建設(shè)兩個(gè)天基互聯(lián)網(wǎng)。截至今年3月，該公司共發(fā)射了358顆衛(wèi)星，成為迄今為止全世界擁有衛(wèi)星數(shù)量最多的商業(yè)衛(wèi)星運(yùn)營商。

與SpaceX針鋒相對(duì)的是OneWeb公司。據(jù)了解，該公司是第一家獲得FCC準(zhǔn)入許可的低軌星座公司。2019年2月，OneWeb首批6顆衛(wèi)星發(fā)射升空。截至目前，該公司共發(fā)射升空升空了76顆衛(wèi)星，而該公司計(jì)劃共發(fā)射2000顆衛(wèi)星，建設(shè)兩張衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。

另外，波音公司、亞馬遜也分別提出了3000顆衛(wèi)星、3200顆衛(wèi)星的星座計(jì)劃，尚在籌備階段。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的部署得到了中國、美國、俄羅斯、日本、歐盟等國家和地區(qū)政府部門的重視，紛紛出臺(tái)鼓勵(lì)政策，推動(dòng)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。但是從實(shí)際情況來看，各國的發(fā)展速度和質(zhì)量參差不齊，有些國家的網(wǎng)絡(luò)部署已進(jìn)入實(shí)際操作階段，而有些國家還在探索和籌備階段。

有哪些挑戰(zhàn)？

建設(shè)一張高效的衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)需要克服部署、運(yùn)營等多重難關(guān)。

在技術(shù)層面，面臨的衛(wèi)星制造成本、發(fā)射成本和衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量等諸多難題。

在衛(wèi)星制造成本方面，據(jù)未來宇航研究院發(fā)布的《2018中國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)投資報(bào)告》估計(jì)，中國商業(yè)衛(wèi)星制造成本約為376萬美元/顆;據(jù)《The Future of the Space Industry》，美國衛(wèi)星制造成本已下降至100萬美元左右/顆，重量更小的衛(wèi)星制造成本甚至可以降至15萬美元。

在發(fā)射成本方面，SpaceX單顆衛(wèi)星發(fā)射成本僅50萬美元，中國衛(wèi)星發(fā)射成本約為470萬美元/顆。

在衛(wèi)星數(shù)量方面，根據(jù)UCS的數(shù)據(jù)，截至2020年3月底，在軌運(yùn)行的通信衛(wèi)星有1194顆，其中美國有672顆，中國擁有49顆通信衛(wèi)星，差距明顯。

值得注意的是，根據(jù)各家企業(yè)公布的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)計(jì)劃，美國計(jì)劃部署衛(wèi)星數(shù)量超過20000顆，中國2024年之前計(jì)劃發(fā)射650顆衛(wèi)星。而美國SpaceX可以一次性發(fā)射60顆衛(wèi)星，后期會(huì)增加到400顆，而中國最多可以一枚火箭發(fā)射20顆衛(wèi)星。從衛(wèi)星發(fā)射效率上來看，中國還有一定的發(fā)展空間。

在運(yùn)營層面，要面臨長期投入、長期負(fù)債、商業(yè)推廣的挑戰(zhàn)。

眾所周知，衛(wèi)星通信分為衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、地面設(shè)備、衛(wèi)星運(yùn)營四個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)。據(jù)申萬宏源研究發(fā)布的報(bào)告估計(jì)，在低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)前期的投資階段，到2027年，衛(wèi)星發(fā)射、衛(wèi)星制造及衛(wèi)星地面站設(shè)備中關(guān)口站的投資總規(guī)模累計(jì)達(dá)1690億元，各環(huán)節(jié)投資規(guī)模占比分別為46%、49%及5%。

較早開展相關(guān)服務(wù)的美國銥星公司就面臨著比較嚴(yán)峻的財(cái)務(wù)壓力。據(jù)該公司年報(bào)，2015—2019年，該公司總收入從4.11億美元增至5.60億美元;凈收入從710萬美元降至-1.62億美元;凈債務(wù)從10.42億美元增至15.86億美元。

與SpaceX齊名的OneWeb也遇到了麻煩。今年3月，OneWeb宣布向美國法院申請(qǐng)破產(chǎn)保護(hù)，并解雇了大多數(shù)員工。

在面臨經(jīng)營壓力的同時(shí)，市場(chǎng)推廣也讓這些公司舉步維艱。據(jù)銥星公司年報(bào)，2019年，該公司用戶有130萬戶，五年間僅增長51.8萬戶。而SpaceX的星鏈計(jì)劃在建設(shè)階段，尚未推向市場(chǎng)。

顯然，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營公司不僅需要在漫長的前期建設(shè)階段投入大量資金，還需要在后續(xù)較長時(shí)期內(nèi)持續(xù)投入，以維持衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，從目前發(fā)展形勢(shì)而言，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)要經(jīng)過比較長時(shí)間的資金投入，對(duì)相關(guān)公司的資金鏈和現(xiàn)金流都是巨大的考驗(yàn)。

未來如何發(fā)展？

盡管面臨一些挑戰(zhàn)，但是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)因其眾多優(yōu)良特性和獨(dú)特的戰(zhàn)略地位，正在得到越來越多國家的重視。

據(jù)了解，美國于2015年先后頒布了《商業(yè)航天發(fā)射競(jìng)爭(zhēng)力法》等法律，規(guī)范和促進(jìn)私營企業(yè)參與衛(wèi)星發(fā)射活動(dòng)。歐盟、日本等也出臺(tái)了類似的政策措施，強(qiáng)化航天一體化。

而中國在十三五期間也出臺(tái)了一系列航天領(lǐng)域的國家政策，促進(jìn)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展。特別是，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)納入新基建范疇，獲得了與5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等同等重要的地位，為商業(yè)航天領(lǐng)域帶來了廣闊的發(fā)展機(jī)遇。

那么，中國未來的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)如何發(fā)展？

在政策層面，希望國家主管部門從戰(zhàn)略角度出發(fā)，規(guī)劃把控在軌衛(wèi)星的數(shù)量，加大低軌衛(wèi)星發(fā)射的扶持力度，為外部資本投資衛(wèi)星通信提供更加便利的條件，也為商業(yè)航天企業(yè)落地提供更好的發(fā)展環(huán)境。

在企業(yè)層面，建議衛(wèi)星制造和發(fā)射企業(yè)加強(qiáng)火箭回收、一箭多星等技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)一步降低衛(wèi)星發(fā)射成本。同時(shí)，建議通信設(shè)備，特別是終端設(shè)備制造企業(yè)加快創(chuàng)新產(chǎn)品的研發(fā)，減輕終端設(shè)備的體積，提升設(shè)備的性能，改善設(shè)備的用戶體驗(yàn)。

在投資層面，建議投資機(jī)構(gòu)關(guān)注衛(wèi)星平臺(tái)建設(shè)中鋰離子蓄電池、OBC、高精度星敏感器方向，衛(wèi)星載荷眾多波束天線方向，通信基帶、射頻設(shè)備方向，為相關(guān)企業(yè)的研發(fā)提供資金支持，促進(jìn)這些企業(yè)的成長，從而提升中國在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的話語權(quán)。