值得注意的是,将低轨卫星通信需使用的非地面波(NTN)技术纳入5G范畴,正是全球通信标准制定组织3GPP正在努力的目标。2021年9月,3GPP公布5G技术标准的R17版本将于2022年冻结发布,标准将首度引入非地面波技术,以作为5G标准的一部分。业内广泛认为,这对于移动与卫星通信产业而言,将是一座重要里程碑。
TrendForce研报预估,截至2022年全球卫星市场产值将有望达2950亿美元,年增长率达33%。尤其是在我国,受物联网需求与有限轨道资源驱动。预计2021 2035年我国卫星互联网总产值或可达93377亿美元。
标准先行 与5G互补融合
卫星互联网的提出由来已久,早在上世纪80年代末,摩托罗拉便提出了“铱星”计划,但在地面网络尚未完善的彼时,该计划也因实现成本过高而终告流产。直至近年来伴随5G网络的演进,卫星通信的优势才重新显现,并获得重视。
中国信科集团副总经理陈山枝博士此前接受采访时曾表示,低轨卫星通信的定位应该是与5G实现差异化互补,到6G时代,陆地移动通信和低轨卫星通信则将实现有机融合,包括架构融合、空口融合及终端融合等层面。
更为重要的是,对于目前的5G网络而言,支撑各垂直行业的物联网应用连接则是更为紧迫的任务,据中国互联网协会今年7月发布的最新报告显示,到2025年,我国移动物联网连接数将高达801亿个,年复合增长率达141%;全球则预计将有309亿台物联联网设备接入。
天风证券研报指出,低轨卫星互联网将成为2022年电子行业的关键趋势之一。预计在相关企业推动下,低轨卫星服务与相关零部件出货量将在2022年显著成长,低轨道卫星服务供应商将优先受益。
企业探路 卫星发射迈入活跃期
与任何产业的崛起路径类似,企业的先行 探索 也成为我国低轨卫星市场寻求突破的重要特征与趋势。
供应链拆解信息显示,卫星产业生态链包括卫星制造、卫星发射、卫星地面站、卫星服务四大领域,目前产业阶段以卫星制造与发射为主,在国内,领衔这一环节的为两大央企巨头——中国航天 科技 和中国航天科工。
公开信息显示,在星链计划诞生的2015年同年,中国航天 科技 和中国航天科工便同时公布了各自的低轨卫星项目——“鸿雁”和“虹云”,两者计划各自发射300颗和156颗低轨通信卫星,并将于2023年建设完成,其中,两大系统的首颗实验星都已于2018年底试射成功。
值得注意的是,在“鸿雁”和“虹云”两大工程完工前,我国还于2018年部署了首个低轨卫星物联网系统工程“天启 星座 ”。官方信息显示,这一系统由38颗低轨卫星组成,目前已成功发射15颗,并计划于2022年部署完成,届时能够解决70%以上陆地、全部的海洋及空中物联网数据通信覆盖盲区问题。
同时,中国航天科工也牵头推出了天基物联网 星座 “行云工程”,中国航天三江集团所属航天行云 科技 有限公司董事长钱微表示,目前项目第一阶段建设任务已圆满完成。计划在2022年完成第二阶段共12颗卫星的发射任务,并完成小规模组网。据其透露,届时该工程将会在集装箱运输监管、地质灾害监测、电网传输安全监管、油气勘探以及水利水务监管等诸多领域发挥作用。
而在央企之外,民营卫星发射企业也开始站上舞台中央。以银河航天为例,继今年5月与中国信通院成功合作开展一系列低轨卫星 星座 体制技术试验后,该公司又于今年10月与北京邮电大学合作,初步完成了5G卫星接入组网通信测试。
“随着国家队与民营航天企业同时在低轨卫星发射上发力,预计2022年国内卫星发射次数有至少2倍的倍数级增长。”张毅预计。
领航产业 政策加速落地
为了护佑引领低轨卫星产业的 健康 发展,我国中央与地方层面近年来也出台了多条产业政策。
国家层面,2020年4月,我国首次提出“新基建”计划,卫星互联网被纳入其中的通信网络基础设施范畴。2021年3月,我国“十四五”规划出炉,明确提出将建设高速泛在、天地一体、集成互联、安全高效的信息基础设施,打造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系,建设商业航天发射场。
2021年11月,工信部对外发布《“十四五”信息通信行业发展规划》(以下简称“《规划》”),进一步在“十四五”规划总体目标基础上细化,提出包括全面部署5G、千兆光纤网络、IPv6、移动物联网、卫星通信网络等新一代通信网络基础设施5项重点任务。
《规划》指出,加快布局卫星通信,加强卫星通信顶层设计和统筹布局,推动高轨卫星与中低轨卫星协调发展;推进卫星通信系统与地面信息通信系统深度融合,初步形成覆盖全球、天地一体的信息网络,为陆海空天各类用户提供全球信息网络服务;积极参与卫星通信国际标准制定;鼓励卫星通信应用创新,促进北斗卫星导航系统在信息通信领域规模化应用,在航空、航海、公共安全和应急、交通能源等领域推广应用。
《北京市关于加快建设全球数字经济标杆城市的实施方案》则指出,超前布局6G网络,支持发展下一代信息通信网络、通信感知一体化、通信与人工智能融合、星地一体融合组网、通信网络内生安全等通信融合技术,协同开展6G相关的高端芯片、核心器件、仿真验证平台等攻关研制。
对于各地的政策加持,张毅分析称,卫星的发射需要极高的技术积累与资源调配能力,短期内在政策利好背景下诞生的企业很难具备航天发射需要的能力,而从地方政策的内容指向看,也更多会是材料、遥感、无线、芯片等产业链配套企业,后者在2022年会有明显的数量增长。
此外,张毅认为,中央与地方产业政策的密集出台,反映了卫星产业建设将在各地加速落地。随着商业卫星发射在2022年进入活跃阶段,2022年低轨卫星市场规模也将迎来进一步的增长。
据报道,中国航天科工四院院旗下航天行云科技有限公司今天揭牌,并正式启动“行云工程”天基物联网卫星组建工作,该工程计划发射80颗行云小卫星,建设我国首个低轨窄带通信卫星星座,打造最终覆盖全球的天基物联网。
中国航天科工四院副院长、行云公司董事长张镝表示,现阶段,全球超过80%的陆地及95%以上的海洋,移动蜂窝网络都无法覆盖。但有了天基物联网,这一切都有望被改写,海洋、岛屿、沙漠等地或能轻松互联。
所谓天基物联网,是指通过卫星系统将全球范围内各通信节点进行联结,并提供人-物、物-物有机联系的信息生态系统,具有覆盖地域广、不受气候条件影响、系统抗毁性强、可靠性高等特点,具有广阔的应用前景。
张镝说,行云科技致力于研制和发射在低轨道运行的小卫星并组网形成星座,建设天基物联网,实现全球范围内物联网信息的无缝获取、传输与共享,同时构建包括云计算、大数据等服务的信息生态系统。
2017年1月,“行云工程”首颗技术验证星“行云试验一号”卫星乘快舟一号甲运载火箭已成功发射入轨。
如今,“行云工程”进入卫星星座的正式组建阶段。
根据计划,行云科技的80颗行云小卫星,将分α、β、γ三个阶段逐步建设系统。其中α阶段,计划建设由“行云二号”01星与02星组成的系统,同步开展试运营、示范工程建设;β阶段,将实现小规模组网;γ阶段将完成全系统构建,并进行国内以及“一带一路”等国外市场的开拓。
北斗卫星导航系统已经无处不在,从地图导航到外卖,再到车库停车,无处不在。全球有超过372亿手机使用北斗导航系统。北斗系统的发展是一个不断创新、开拓进取的过程。北斗一号的主要成就是两颗卫星实现了广泛的高精度定位和授时服务,覆盖中国和周边地区。根据GPS定位原理,需要12颗卫星,双向授时精度10ns,全球领先。定位和报告可以在同一渠道同时完成。用户知道我在哪里,指挥部门也知道我们在哪里,定位报告是北斗与GPS最大的区别。
北斗是世界上第一个具有三频完整服务能力的导航系统。北斗是全球首个连续导航定位报告双模式集成系统。双模用户计算机带来了巨大的社会效益和经济效益。主要成就是独立建立了时间和空间的全球基准,因为只有全球系统是全球系统的代表,那些区域系统没有能力建立时间基准,所以北斗系统没有。北斗七星实际上是从第一阶段到第四阶段的航行,因此北斗七星的成就是跨代的。
我国北斗建成后,基本上达到了L频计级的导航精度。在2030年或2035年,一个导航、通信、遥感融合深度的空间系统将来自中国,中国的高速网络采用5g地面网络,实现全球天空物体和内容的连通性,第六代移动通信,中国的6G道路和西方国家的不一样,中国是先建设地面系统,然后建设空间系统,中国的空间系统是基于北斗时空基准的,所以中国的5G将会成功,中国的6G也会成功。
未来会有一个北斗全球物联网。互联网是人与人之间的一种联系,人们非常包容。为了实现全球动态事物之间的互联,全球物联网必须在时空基准下进行维护。世界一流的动态分米级北斗卫星导航系统已经实现,提供了统一时空基准的天基物联网,获得了天基无线电全球系统对地球的认知,北斗未来天基物联网模块实现了空间物体与空间的互联,空间与地球内容联网,任务超出了地球导航方法的研究。其意义在于充分发挥北斗空时基准的基本价值,打破世界上独立建筑行业导航、通信、遥感的固化状态,为包括遥感在内的大部分行业提供公共数据链接。北斗多业务卫星无线电系统是我国重要的空间信息基础设施。北斗三号在基础导航、星基增强、精确单点定位、信息通信、国际搜救等服务领域的综合创新,是未来发展的良好开端。
研究团队将原本的火箭末子级改造成成本极低的科学实验和通信平台,实现了太空垃圾“变废为宝”。
中国风云三号04星(FY-3D)由长征四号丙运载火箭成功发射升空,将卫星送入预定轨道。
据悉,在以往各国每一次火箭发射后,随着一级火箭、二级火箭以及整流罩的脱落并返回地面,末子级火箭会随着它的有效载荷一同进入轨道,并长期在太空中占据宝贵的轨道资源,对在轨空间飞行器造成安全威胁,是目前体量最大的太空垃圾,也是国际社会共同关心的问题。
为了解决这一困扰,由复旦大学信息科学与工程学院微纳系统中心、上海智能电子与系统研究院、复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室、上海宇航系统研究所和下属上海埃依斯航天科技有限公司等组成的研究团队经过长达两年多时间的联合攻关,对常规微纳卫星功能模块高度集成化与芯片化,硬件资源可重构和智能化设计,使其重量降至30克以内,整机结构重量降低到11千克。
据介绍,本次发射,复旦大学与航天八院双方研究人员巧妙地安装了多组这种芯片系统,建成了首个末子级留轨智能应用平台,开展天基物联网实验。研究团队介绍,在火箭发射任务相对频繁的当下,这种方法具有发射周期短、在轨数量多、载荷成本低等众多优势,对构建未来多轨道天基信息网络具有重要的价值。
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