卫星互联网是以卫星为接入手段的互联网宽带服务模式,其本质是卫星通信领域的重要应用领域之一。卫星互联网系统主要包括空间段、地面段和用户段三部分。卫星互联网在特种领域、商用宽带通信领域存在较大的应用价值,且卫星轨道及卫星频谱存在稀缺性特点,同时当代高通量卫星技术的发展促使卫星互联网通信的性能大幅提升和用户成本的快速下降,卫星互联网产业发展已经进入快车道。全球各大航天企业,包括卫星通信运营商Viasat、Telesat、SpaceX、OneWeb等纷纷入局;其中SpaceX、OneWeb已进入卫星互联网空间基础设施建设测试阶段。
拓展空天地一体化网络技术是新时代的必然之举,具备广覆盖、低延时、宽带化、低成本等特点的卫星互联网是空天一体网络的必要组成部分,对支撑和推动经济、政治、文化、社会各领域发展的作用显著。世界各国纷纷通过制定战略法规、设立专门机构、汇集关键资源要素等方式加强自身在卫星互联网领域的竞争力与话语权。受益政策催化、技术演进、成本降低、场景更新等多重因素叠加,全球卫星互联网产业建设发展提速,其产业链随着基建推进,从卫星制造、火箭发射逐步延伸到地面设备和卫星服务四大产业环节,万亿级产业赛道渐进式打开。
因我国高、低轨卫星互联网系统存在一定差异,结合我国互联网用户的消费习惯以及当前国际局势,我国卫星互联网产业已进入高、低轨卫星互联网两大技术途径并举的时代,通过高低轨星间链空间组网的方式突破全球地面布站和频率资源匮乏限制,确保卫星互联网业务安全可靠,为用户提供更优质的服务体验。
我国低轨卫星互联网产业的发展主要由“国家队”统筹规划,受抢占轨道资源及频谱资源需求驱动;卫星互联网下游市场的拓展则以较为成熟的高轨卫星互联网为主。目前,我国在低轨卫星互联网方面的“国家队”包括航天科技集团的鸿雁计划与航天科工集团的虹云工程等。高、低轨联合组网方面,中国电科集团已经披露天地一体化信息网络计划。高轨卫星互联网方面,国内市场的主要运营商为航天科技集团的中国卫通。
迈向新轨道的万亿产业
作为战略性新兴产业,卫星互联网的产业链类似于传统的卫星通信产业。卫星互联网产业属于卫星通信产业的一种特殊应用,空间段建设与通信卫星制造产业链高度一致。产业链上游主要为通信卫星的工程研制,包括卫星的总体论证、设计、仿真测试及试验。通信卫星制造产业链中游主要包括卫星试样的设计、制造及生产。其中有效载荷、结构系统、测控系统、姿轨控制系统、热控系统、电源系统等对相关专业技术积累及资质要求较高,同时设计与卫星的总体论证、设计关联性强,行业壁垒较高。通信卫星产业链下游主要包括卫星互联网应用产业,可以再细分为包括卫星互联网应用地面终端设备制造、集成、运营服务等。
卫星互联网建设成本显著低于地面通信设施,具备全面、快速建设的基础,目前,产业链前端的卫星生产制造环节依托卫星发射进程提速率先受益,随着技术设施建设的逐步完善,产业链下游的卫星互联网应用侧相关环节迎来黄金发展阶段。
低轨卫星已成新一轮科技革命的竞技场,全球主要经济体结合卫星互联网生态发展需要,相继推出超大规模星座项目,截至2022年末,全球卫星市场产值接近3000亿美元,年增长率达3.3%。在全球卫星星座快速组网的背景和需求下,卫星制造能力和火箭发射能力是各国布局卫星互联网的必要前提,也是综合实力的重要体现。欧洲议会提出到2027年部署完成由欧盟拥有的通信卫星群;美国“星链”计划将在2024年完成1.2万颗卫星的发射,亚马逊公司部署和运营3236颗宽带卫星的计划也已得到批准。我国已向国际电信联盟申报近1.3万颗卫星,规划总数量超过1.6万颗。随着我国商业卫星发射进入密集期,卫星互联网迎来新的产业阶段。据预测,受物联网需求与有限轨道资源驱动,2021至2035年我国卫星互联网产业总产值将超过9000亿美元。
卫星互联网在航空、海事领域独具优势,车联网是其在交通运输领域的另一个重要应用方向。卫星互联网可为数字经济发展提供算力支撑,推动工业互联网、农业互联网、医疗互联网、能源互联网等快速发展,让这些垂直行业/企业信息化、数字化、智能化应用更为完善,场景适应性更强。比如能源开发、生产和传送因具有场地分散、过程连续、资产密集等特点,卫星互联网在其中的安全运行保障作用突出。
移动通信技术将由5G向具备泛在互联、普惠智能、多维感知、全域覆盖、绿色低碳、内生安全等多重特性的6G迭代升级,而卫星互联网已被各主要经济体确定为6G基本框架,冀望以此构建空天地海一体化通信系统,实现全球无缝立体覆盖,用户随时随地接入。卫星互联网是6G无线通信网络的重要组成部分,有望开启并引领下一轮通信板块基础设施建设。
万亿级市场规模背后是极高的行业门槛,比如巨大的投资规模、多重的技术壁垒、严格的资质壁垒等,各方都难以规避,竞争加剧下的合作与整合、头部厂商加强全球覆盖致使区域竞争加剧、应用领域多维拓展进一步挤压资源价格等将趋于常态化。并且,卫星互联网在覆盖范围、用户接入方式、运营主体和模式等方面与传统互联网服务有显著差异,对互联网监管及国际网络信息安全带来新挑战。在此情况下,加强对卫星互联网设备的许可管理,既是为了保障通信安全,也是对快速发展的该领域市场进行必要的监管。
全球竞速中的中国路径
我国卫星互联网产业起步较晚但发展较快,中国版“星链”已在多个项目中有所具现。2020年4月,卫星互联网首次纳入“新基建”范围,卫星互联网建设已经上升为国家战略性工程,成为我国空天地一体化信息系统的重要组成部分。2022年2月“星网工程”正式批复立项,中国星网成为我国卫星互联网行业的核心力量。2022年年末,我国首个5G星载宽带通信链路打通,该技术使普通智能手机通过低轨卫星星座实现宽带上网成为可能,亦表明我国在新一代低轨卫星互联网宽带通信载荷研发方面处于世界前列。
卫星互联网是我国各省区市着力未来产业的首要发展对象,此前已在根据自身产业现况与特点进行布局,2023年各省区市的政府工作报告进一步明晰对空天信息产业、卫星应用及卫星互联网产业的新愿景与新举措,以期实现差异化发展,分阶段建设全球覆盖、技术先进、高效运行的卫星互联网,聚焦中低轨路线,完善卫星制造、卫星发射、卫星运营及服务产业链,探索天地一体化商业运营新模式。
“打通链路,求稳共创”是各地卫星互联网产业拓新的共同点。湖北省政府工作报告提出,“坚持产业数字化、数字产业化双向发力,全面促进数字技术与实体经济融合发展,加快打造人工智能、超算服务、空天信息等一批具有全国影响力的特色数字产业集群”;广东省政府工作报告提出,“全面提升当家产业优势,大力推进20个战略性产业集群建设,在人工智能、量子科技、基因技术、深海空天等领域抢占制高点”;上海市政府工作报告提出,“持续推进新能源汽车、民用航空、空间信息等产业补链固链强链,加快长兴岛海洋产业发展,大力发展数字经济、绿色低碳、元宇宙、智能终端四大新赛道,在未来健康、未来智能、未来能源、未来空间、未来材料五大领域加速布局”;吉林省政府工作报告提出,“发挥‘吉林一号’卫星系统优势,加速布局以卫星遥感、通信、导航应用为核心的卫星应用产业链,打造全球最大的商业遥感卫星星座系统”;四川省政府工作报告提出,“提速建设现代化基础设施,加快布局卫星互联网、量子信息设施”;福建省、云南省、河南省、重庆市等均提出大力培育卫星互联网等未来产业集群。
实际上,今年以来,我国持续推动卫星互联网领域的相关发展举措落地显效;1月,国资委提出切实强化稳增长稳投资措施,聚焦基础设施建设,计划加大投资力度的领域中即包含卫星互联网;2月,工信部将卫星互联网设备、功能虚拟化设备纳入现行进网许可管理;3月,由中国卫星网络集团有限公司总体牵头,五大运营商联手其他相关机构联手构建基于5G的卫星互联网技术标准体系。
受到可能存在的全球地面布站限制和频率资源匮乏限制,星间链路通信技术成为影响我国卫星互联网产业发展的核心技术。与其他国家略有差别的是,我国卫星互联网产业发展总体呈现“国资牵引、央企总抓、国有企业与民营企业协力共创”的局面,充分集纳各个层级力量的优势以尽早实现跨越式发展。引导民间资本积极投入、寻求产业模式创新是其中的重要举措,有望消弭成本控制与商用场景更新等我国卫星互联网产业尚待解决的短板,“卫星互联网产业属于重资产运营,前期需要制造和发射大量卫星形成组网,资金需求量大,产业发展初期缺乏自我造血能力,对外部融资依赖较大。积极吸纳民间资本注入有助于完善全产业链,推进卫星互联网产业发展进程。”
来源:《产城》杂志2023年3月刊
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