1、 全球卫星通信产业发展全球卫星通信产业发展 前沿报告前沿报告 （20201919年）年） 中国中国通信学会通信学会 2019年年12月月 版权声明版权声明 本本前沿报告前沿报告版权属于版权属于中国通信学会中国通信学会，并受法律保护，并受法律保护。转转 载、摘编或利用其它方式使用载、摘编或利用其它方式使用本本报告报告文字或者观点的，应文字或者观点的，应注注 明明“来源：来源：中国中国通信学会通信学会” 。违反上述声明者，本。违反上述声明者，本学会学会将追将追 究其相关法律责任。究其相关法律责任。 专家组和撰写组名单专家组和撰写组名单 顾问顾问( (以姓氏笔划为序以姓氏笔划为序) )： 姚发海 中

2、国卫通集团股份有限公司科技委主任 研究员 陆建华 清华大学信息科技技术学院院长 教授 中国科学院院士 汪春霆 中国电子科学研究院首席科学家 研究员 李广侠 解放军陆军工程大学教授 专家组：专家组： 沈永言 中国卫通集团股份有限公司科技委副主任 撰写组撰写组( (按单位排名按单位排名) ) 单位 姓名 中国卫通集团股份有限公司科技委 沈永言 中国卫通集团股份有限公司创新中心 马芳 目 录 一、研究概述 . 1 二、全球发展态势 . 3 2.1 GEO HTS 向大容量、小型化、星座化方向发展 . 3 2.2 NGSO HTS 开始大规模部署 . 5 2.3 软件定义技术赋予通信卫星灵活性 . 6

3、 2.4 EHF、太赫兹、激光带来更大带宽容量 . 7 2.5 小卫星驱动卫星制造和发射业升级 . 8 2.6 卫星互联网与 5G 融合取得实质进展 . 10 2.7 电调控平板天线助推移动应用 . 11 2.8 通导结合提供卫星综合信息服务 . 11 2.9 中继通信成为新的卫星通信业务类型 . 12 2.10 在轨服务延长通信卫星寿命 . 13 三、我国发展现状 . 14 3.1 卫星通信综合实力进入国际前列 . 14 3.2 低轨星座建设得到多方的积极参与 . 15 3.3 有效载荷技术取得实质性突破 . 15 3.4 卫星终端天线制造最具市场活力 . 16 四、技术预见 . 16 4.

4、1 卫星通信轨道方面 . 16 4.2 卫星通信业务方面 . 17 4.3 数字载荷方面 . 17 4.4 星地融合方面 . 17 4.5 太赫兹应用方面 . 17 4.6 频率干扰和空间环境方面 . 18 4.7 平板天线方面 . 18 五、工程难题 . 18 5.1 频率资源获取方面 . 18 5.2 LEO 星座运行方面 . 18 5.3 LEO 星座结构方面 . 18 5.4 LEO 卫星制造方面 . 19 六、政策建议 . 19 1 一、一、 研究概述研究概述 近年来，在互联网和航天技术的推动下，全球卫星通信产业出现 了 HTS、NGSO 星座、灵活性载荷、EHF 和激光通信、电调平

5、板天 线、中继通信、在轨服务、量子保密通信等新的技术热点，整个行业 进入卫星互联网的新阶段。GEO HTS 向大容量和小型化两个方向演 进，少数运营商开始布局全球星座，以提高宽带卫星通信的全球服务 能力。OneWeb、SpaceX 两家公司在 LEO 星座领域同时启动全球部 署，不断扩充卫星容量。O3b 公司进一步扩大 MEO 星座规模和服务 能力。ViaSat 公司开始探索 MEO 和 GEO 之间的中继通信和协同发 展。 基于数字载荷和软件定义技术的灵活性卫星正在成为各大卫星运 营商的标配。卫星通信 Q/V 和激光传输已经进入实用阶段，太赫兹 在卫星通信和天地一体化信息网络中展现巨大的发展

6、潜力。LEO 星 座小卫星的蓬勃发展引发了卫星制造和发射业的行业变革和产业升 级。卫星互联网和 5G 融合取得实质性新进展，应用主要集中在内容 投递、宽带接入、基站中继、移动平台通信等方面。跨平台、跨网络 的电调控平板天线进入快速发展阶段，但其成本还有待进一步突破。 卫星通信、卫星导航以及 ADS-B 和 AIS 的综合应用越来越普遍。卫 星中继通信成为继固定通信、移动通信和广播之后新的业务类型。卫 星通信在轨服务在救援、维修、碎片处理等方面展现出良好的商业前 景。 我国卫星通信事业在 HTS、 移动通信、 直播电视等方面取得了长 足进步，建立了相对完整的产业体系，但在制造和服务方面仍有很多

7、提升空间。低轨星座建设得到多方的积极参与，成为我国商业航天领 2 域的重要推动力量。有效载荷技术取得实质性突破，卫星激光通信和 量子保密通信在全球处于领先地位。 卫星终端天线制造产业最具市场 活力，很多产品成功进入国际市场。 未来，高中低轨卫星都将在天地一体信息网络中发挥各自作用， NGSO 星座的大规模部署将促进卫星制造和发射服务业的升级。 卫星 互联网业务的开展需要得到 MEC（移动边缘计算） 、卫星组播和内容 缓存等技术的支持。 发展数字载荷和软件定义技术是提高通信卫星效 费比，适应市场需求变化的必要条件。软件定义有效载荷的普遍应用 也将对卫星互联网的网络安全提出新的挑战。5G 通信中的

8、大规模多 输入多输出（MIMO）、非正交多址（NOMA）、新型多载波传输等 新空口技术、网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）将成 为 LEO 星座与 5G 融合、卫星互联网标准化工作的重要内容。卫星 通信带宽需求的持续增长必然要求开发 EHF、 太赫兹、 激光等频率资 源。随着 NGSO 星座的大规模部署，频率冲突和干扰等矛盾将日益 突显，碰撞风险随之加大，这要求统筹规划星地频率资源、研究高效 的频率复用技术，加强人工智能在频率干扰检测、轨道预测、碰撞避 免中的应用领域。 在全球大规模发展卫星互联网的大背景下，频率轨道将是我国 NGSO 发展面临的最大瓶颈。LEO 卫星时刻处于高速

9、运动状态，其 内生的频率干扰、多普勒频移等问题不可避免。LEO 星座建设要面 临大规模关口站建设和星座系统复杂度之间的两难选择。LEO 星座 的部署和运营需要先进的卫星和地面终端成本控制和全球运营能力 来支持。我国卫星通信尚需加强技术、体制和机制创新。 3 二、二、 全球发展态势全球发展态势 2.1 GEO HTS 向大容量、小型化、星座化方向发展向大容量、小型化、星座化方向发展 为满足宽带接入、基站中继、高清/超高清视频等应用带来的带 宽增长需求，基于多点波束和频分复用的 HTS（高通量卫星）应运而 生。 自 2004 年以来， 全球超过半数的卫星通信运营商合计部署了 150 多颗 HTS。

10、HTS 包括 GEO（高轨）专用或搭载、MEO（中轨） 、LEO （低轨）等形式。目前应用较多的是 GEO HTS，比较代表性的系统 如表 1 所示。 表 1 全球代表性的 GEO HTS 数据来源：中国空间技术研究员通信卫星事业部 在这些 GEO HTS 当中， 北美 Viasat 公司 Viasat-2 和 Hughes 公司 Jupiter-2 两颗在轨 HTS 的容量分别达到 300Gbps 和 220Gbps， 在建的 Viasat-3 和 Jupiter-3 容量将分别达到 1Tbps 和 500Gbps，而传统通信 卫星容量只有 1Gbps 左右。Viasat 公司打算 2021

11、 年初发射面向美洲 的首颗 Viasat-3，约 6 个月后发射用于覆盖欧洲、中东和非洲的第二 颗，面向亚太的第三颗应会在 2022 年底前发射。此外，Eutelsat 的 “KONNECT VHTS”的容量也达 500Gbps，它与和 Hughes 公司的 Jupiter-3 都将在 2021 年发射。2019 年 8 月 8 日，Viasat 公司宣布其 Viasat-4 系列已处于初期研制阶段，它广泛利用 Viasat-3 卫星的研发 4 成果。容量的迅速增长使得大型 GEO HTS 单位 Gbps 制造成本降至 到百万美元以下，从而接近地面宽带网络的服务能力。 在一些 GEO HTS

12、努力向更大容量迈进的同时，一些卫星运营商 将目光瞄向针对小国家的、容量在 100Gbps 以下、重量在几百公斤 到 2000 公斤之间的小型 GEO HTS，其重量的减少源于可再编程 软件定义有效载荷和电推进等技术的应用。 2019 年 6 月 17 日，曾在 SES 供职的 Tom Choi 等几位官员组建 了土星（Saturn）卫星公司，专门从事小型 GEO 卫星的建造业务。 其客户是那些既想拥有自己的卫星又嫌传统卫星太大的国家， 这样的 卫星号称“国家星（Nationsat）”。 “国家星”实际包括两类小型 GEO 卫星，即宽波束的 C/Ku 频 段卫星和 85Gbps 的 HTS。拥有

13、 48 个 36MHz 转发器的 C/Ku 频段卫 星的价格约为 6500 万美元，85Gbps 的 HTS Ka 频段卫星约为 8500 万美元，它们的成本相比较于传统 GEO 卫星降低了 70-80%。在小容 量情况下， “国家星”成本同样能够达到每 Gbps 百万美元的水平。 目前，土星卫星公司打算每年建造大概两颗“国家星” ，并具备 把产能提高到年产 6 颗的能力。除了土星公司，波音、旧金山的阿斯 特拉尼斯、香港填空星（GapSat）和瑞典离区（Ovzon）等公司都在 建造各自的小型 GEO 卫星。 为了满足海事、 航空等领域的全球宽带通信需要， ViaSat、 Inmarsat 等卫

14、星运营商都开始建设各自的 GEO HTS 星座系统。Viasat-3 实际 是包含三颗卫星的星座系统，其目标市场主要是全球航空机载通信。 Inmarsat 的 GX 星座目前由四颗卫星 GX1-4 组成，到 2021 年将发射 GX5、GX6A 和 GX6B，含有动态波束的 GX7、GX8、GX9 将在 2023 5 年底发射，覆盖北极地区的 GX10A 和 GX10B 将在 2022 年发射。 2.2 NGSO HTS 开始大规模部署开始大规模部署 GEO HTS 虽然容量大、结构简单，但是传输延时长、覆盖面有 限，无法满足 5G 时代低延时、广覆盖等应用的需要，而 NGSO HTS 星座恰

15、好具有这样的优势。目前，全球新推出的 MEO 和 LEO 星座 计划有20个左右， 其中代表性的有O3b、 OneWeb、 SpaceX的Starlink、 LeoSat、Telesat 等星座系统。 OneWeb LEO 星座初期有 720 颗卫星，总容量达 10Tbps，已获 得美国 FCC 运营许可。2018 年，OneWeb 向 FCC 提出增加 1280 颗 MEO卫星， 并在后续修正案中进一步将MEO卫星的规模扩展到2560 颗。2019 年 2 月 28 号，OneWeb 成功发射首批 6 颗卫星，计划 2020 年开始商用。OneWeb LEO 星座采用“天星地网”架构，将卫星

16、作为 连通用户终端和关口站的通道， 通过全球分布的关口站提供互联网接 入服务。 2018 年 3 月，FCC 批准了 SpaceX（Starlink）LEO 星座，该系统 有 4425 颗卫星。 2019 年5 月23 日， SpaceX 发射了首批 60 颗小卫星， 计划 2020 年开始服务。2018 年 11 月，FCC 批准了 SpaceX 另外一个 有 7518 颗卫星的 LEO 星座计划，两项总共近 1.2 万颗卫星。这些卫 星分别位于三个轨道： 340 公里上 7500 颗； 550 公里上 1600 颗； 1150 公里上 2800 颗。2019 年 10 月，SpaceX 向

17、 FCC 申请，要求在 1.2 万 颗卫星基础上，再部署 3 万颗卫星。这些卫星将工作于 328580 公 里不等的轨道上。SpaceX LEO 星座采用“天星天网”架构，将卫星 作为网络传输节点，通过星间链路建立高速宽带通信网络，只需要有 6 限的关口站，就可以提供全球性互联网接入服务。 目前， 唯一在轨商用的 MEO HTS 是 O3b 系统。 该系统初期规模 是 20 颗卫星，工作于赤道轨道，目的为南北纬 40 度之间的 30 亿人 口提供互联网服务。 该系统于 2013 年开始建设， 目前在轨 16 颗。 2017 年 11 月，O3b 计划新增 30 颗 MEO 卫星，其中，20 颗

18、运行于赤道轨 道（O3bN） ，另外 10 颗运行于倾斜轨道（O3bI） ，且 30 颗卫星中的 12 颗采用先进的全电进和波束形成技术，以进一步提高服务能力。 为了弥补 GEO HTS 服务能力的不足， ViaSat 公司于 2016 年提出 了一个由 24 颗卫星组成的 MEO HTS 星座计划。该 MEO 星座采用 Ka 和 V 频段，卫星分布于 3 个轨道面，每轨道面 8 颗（再加 1 颗备 份星），轨道高度 8200km，轨道面与赤道倾角为 87 度，可为美国本 土、夏威夷、阿拉斯加、波多黎各和美国维尔京群岛的用户提供宽带 通信服务。 ViaSat 公司 MEO HTS 不仅带有载荷

19、遥感，还可以对 GEO HTS 进行跟踪和通信，以提供额外和备用的传输通道，从而实现两者之间 的协同工作。 2018 年 11 月， ViaSat 将从之前的 24 颗 MEO 卫星减少到 20 颗。 目前，美国 FCC 尚未批准 ViaSat 公司的申请。此外，Viasat 正在评 估“在可用的情况下把 GEO 卫星同低时延的地面基础设施乃至低时 延的LEO卫星结合起来， 以带来一种高低轨 （GEO-LEO） 混合体验” 。 2.3 软件定义技术赋予通信卫星灵活性软件定义技术赋予通信卫星灵活性 传统通信卫星技术状态在发射前两三年就要冻结， 在入轨后的十 五年服役时间内无法更改， 这一固定模式

20、无法适应今天动态变化的信 7 息网络服务市场环境。而软件定义技术具有可重构的显著优势，基于 软件定义技术的灵活性载荷可根据应用需求的变化，对卫星的覆盖、 连接、带宽、频率、功率、路由等性能进行动态调整和功能重构，从 而降低通信卫星的建设和运营成本，延长在轨卫星的使用寿命。 目前， 全球三家固定通信卫星运营商均已向灵活有效载荷做出布 局。根据 Euroconsult 公司的统计，全球一半左右的 HTS 带有灵活性 载荷，其中覆盖灵活性占 35%，连接、带宽和频率各占 15%，功率 占 9%。 Intelsat 公司的 EPIC （史诗） HTS 是载荷灵活性的典型案例， 它基于数字信道化器，可在

21、不同波束之间建立直接连接，克服了一般 HTS 网络星状结构的双跳缺陷。 这一功能也可有效地实现业务后向兼 容，确保原有用户不用更换终端设备就能使用新的 HTS 网络。 2019 年 5 月 10 日，号称全球首颗真正意义上的软件定义商用通 信卫星欧洲量子（Eutelsat Quantum）成功完成有效载荷舱与平 台的对接。欧洲量子可根据应用需求调整卫星覆盖、频率和功率等载 荷特性，这主要通过阵列天线与星载信号处理器实现。 2019 年，已有三个厂家推出了软件定义卫星，分别是空客的“一 星” （OneSat） 、波音的 702X 系列和泰雷兹的“灵感” （Inspire） 。 2.4 EHF、太

22、赫兹、激光带来更大带宽容量、太赫兹、激光带来更大带宽容量 频率是通信的基础和带宽的源头。频段越高，频率资源越丰富， 能够提供的带宽越大。经过多年的发展，卫星通信中的 L、S、C、 Ku频段资源已几乎被使用殆尽， Ka频段正在被广泛应用。 与此同时， 卫星通信的 C、Ka 频段也要面对 5G 网络的激烈争夺。2018 年底， 由 Intelsat、SES、Eutelsat、Telesat 全球四大卫星通信运营商组成的 C 8 频段联盟同意让出 200MHz 供 5G 网络使用，这要求卫星通信行业必 须大力开发 EHF（Q/V/W） 、太赫兹、激光等更高频段的频率资源。 近年来，Eutelsat、

23、ViaSat、Inmarsat、OneWeb、O3b、Iridium 等 卫星运营商都在进行 EHF 频段的研发。目前，Q、V 频段已经开始进 入商用阶段。2016 年 3 月，Eutelsat 率先在 Eutelsat 65 West A 卫星上 使用 Q 频段。OneWeb、波音、三星等公司的星座系统都有 V 频段的 使用计划。2018 年 6 月 20 日，由芬兰研制的纳卫星首次从太空向地 球发送 W 频段信号。EHF 频段主要用于关口站与卫星之间的馈电链 路以及星际链路。 太赫兹频率在 0.1-10THz 之间，兼有微波和光波的特性，具有频 谱资源丰富、 抗干扰能力强等技术优势， 其理

24、论传输速度可达1Tbps， 是 5G 的 50 倍，4G 的 1000 倍。2018 年 5 月，Tektronix/IEMN（一个 法国研究试验室）在 252-325GHz 频段实现了 100Gbps 无线传输（最 近 IEEE 802.15.3d 标准） 。 日本总务省规划将在 2020 年东京奥运会上 采用太赫兹通信系统实现 100Gbit/s 高速无线局域网服务。由于太空 中没有水分吸收问题，太赫兹特别适合用于卫星通信。 多年来， 美国、 欧洲、 日本开展了一系列卫星激光通信研究计划， 目前开始进入实用阶段。2019 年 2 月，欧洲空客公司与日本 SKY Perfect JSAT 公

25、司签订了 EDRS-D 节点设计准备合作协议，旨在共同 开展激光数据中继卫星业务。另外，一些 LEO 星座系统计划通过激 光链路，向用户提供点到点的数据传输服务。 2.5 小卫星驱动卫星制造和发射业升级小卫星驱动卫星制造和发射业升级 卫星制造和发射是卫星通信产业的上游， 它直接决定着卫星通信 9 运营服务的成本。LEO 星座小卫星的蓬勃发展引发了卫星制造和发 射业的变革。以 SpaceX 为例，从 2019 年 5 月开始，平均每月要部署 近120颗卫星， 才能按照FCC的要求在2027年底之前完成发射任务。 这必然要求对传统的卫星制造和发射进行升级换代， 缩短卫星研制和 发射周期，以降低研制

26、和发射成本。 在小卫星制造方面，OneWeb 等公司开始使用非航天级别的 COTS（商业现货）组件，利用 3D 打印、模块化设计、即插即用、 智能装配、大数据、机器人、增强现实等现有成熟技术，采用与飞机 和汽车生产相似的流水线组装方式，来批量生产小卫星，实现每天生 产3-5颗卫星的目标， 并将单颗小卫星的研制成本降到百万美元以下。 最新发射的 SpaceX 小卫星采用扁平化设计，以易于量产、装载、发 射；采用先进可靠的离子推进器，以进一步降低成本；配备光学追踪 器，以主动探测、自动避开太空垃圾；使用到期时，可自行拆解，以 实现 100%环保。 多星发射和一级火箭回收利用可以大幅降低卫星的发射成

27、本， 对 于需要大规模、多频次发射小卫星的 LEO 星座运营意义更大。2019 年 5 月 24 日，SpaceX 用此前飞过两次的“猎鹰 9 号”5 型旧第一级 火箭，成功将 60 颗每个重 227 公斤的小卫星送入轨道。SpaceX 公司 表示，5 型火箭被设计成“在无需例行整修的情况下”能反复使用 10 次，若“做适当的例行维护”可用 100 次。除了现役“猎鹰 9 号”重 鹰火箭， SpaceX 已开始研制星舰飞船+超重鹰火箭的下一代卫星发射 系统，它能一次性部署数百颗小卫星。 10 2.6 卫星互联网与卫星互联网与 5G 融合取得实质进展融合取得实质进展 5G 应用的全球化和机载通信

28、等应用的商用化促使 ITU、3GPP、 SaT5G 和 CBA（C 波段联盟）等国际标准化组织开始研究卫星互联 网与 5G 的融合问题。 ITU 提出了中继到站、小区回传、动中通及混合多播场景的 4 种 星地融合应用场景，以及支持这些场景的关键因素，包括多播、智能 路由、动态缓存管理及自适应流、延时、一致的服务质量、NFV（网 络功能虚拟化）/SDN（软件定义网络）兼容、商业模式灵活性等。 3GPP 定义了卫星互联网与 5G 融合中的连续服务、泛在服务和 扩展服务三大类用例，提出了内容投递、基站中继、固定宽带接入、 移动平台接入四种应用， 研究了卫星网络与地面网络间的切换等问题。 2017 年

29、 6 月，由卫星行业生产厂家、运营商、高校等 16 个单位 联合成立了 SaT5G 联盟，该联盟旨在通过一系列的研究、开发和实 验等工作，在 30 个月内解决延迟和多普勒频移等问题，为运营商创 建一种性价比高、 即插即用的卫星通信解决方案。 2019 年 6 月 19 日， SaT5G 宣布近期成功进行了一系列卫星 5G 演示，包括：1）基于卫 星和地面网络以及 MEC（移动边缘计算）的分层视频传输；2）基于 卫星组播技术和 MEC 的视频缓存和实况内容分发；3）基于 MEO 卫 星和地面无线混合 5G 网络的下一代机载娱乐和连网方案；4）基于 卫星与地面混合回传网络和 MEC 的本地内容缓存

30、和访问；5）基于 卫星网络的 5G NR（新无线通信）视频演示，其中的关键问题包括卫 星链路延迟和多普勒频移；6）面向农村市场和大型集会事件扩展服 务的混合 5G 回传演示。在以上 6 项服务中，面向飞机和农村市场的 11 5G 服务最具吸引力。 2019 年 5 月，Telesat、英国萨里大学与比利时 Newtec 公司合作 进行了 8K 流媒体传输、互联网浏览和视频聊天会话等应用测试，证 实了 LEO 卫星可为 5G 回传提供有效的解决方案。此次测试表明， LEO 卫星可以成为扩展 5G 网络覆盖范围的一个重要方式。 2.7 电调控平板天线助推移动应用电调控平板天线助推移动应用 机载、船

31、载、车载等平台的卫星移动通信对终端尺寸和功耗、波 束切换等要求的不断提高，以及中低轨卫星相对地面的高速运动，决 定了以小尺寸、低功耗为特点，能够同时跟踪多颗卫星、波束可以快 速指向的电调控平板天线 （ESA） 成为卫星互联网中的一项关键技术。 目前，Kymeta、hiSky、SatCube 和 SatPro 等制造商已拥有可用 于宽带卫星通信的 ESA。2019 年 1 月 25 日，OneWeb 公司宣称，其 自筹资金项目开发了一种厚度不到八分之一英寸、成本仅 15 美元的 ESA模块， 为卫星互联网终端未来200到300美元的定价打下了基础。 该天线可实现 50Mbps 的下行速率， 并有

32、望在 2020 年初实现商业化。 该产品初期工作于 Ku 频段，可在成本几乎不变的条件下调整到 Ka、 V 等频段。 由于 ESA 零件数目很多， 降低成本较为困难， OneWeb 目前开发 的 ESA 并不适合航空类特殊市场。尽管如此，NSR 公司预测，卫星 天线市场 2020 年后开始从 MSA（机械调控天线）向 ESA 转型。到 2026 年，平板天线的年销售量将超过 210 万块。 2.8 通导结合提供卫星综合信息服务通导结合提供卫星综合信息服务 通信与导航具有相同的物理基础和相似的应用场景， 很多情况需 12 要两者结合应用。在通信卫星上搭载卫星导航增强载荷，通过向用户 播发星历误差

33、、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，可以实现导 航定位精度和服务能力的有效提高。在 SBAS（星基增强系统）中， 基于 LEO 的 SBAS 具有覆盖面广、信号衰耗小、计算收敛速度快、 通信与导航信号可以融合设计等优点。Iridium 二代星搭载了美军 iGPS（集成全球定位系统）有效载荷，可将 GPS 定位精度由原来的 米级提高到厘米级。 除了一般性的导航定位之外， 面向全球空中和海上交通监视和跟 踪服务的 ADS-B（广播式自动相关监视）和 AIS（自动识别系统）也 是卫星通信与导航结合的重要应用领域。 Iridium 和 Globalstar 二代星 上都带有 ADS-B、AIS 等载

34、荷。Iridium 二代星携带的 Harris 公司 ADS-B 载荷可单星监视 3000 个目标，处理 1000 个以上目标，目标 用户包括空管、搜救和军方等。2019 年 6 月，基于 Iridium 二代星提 供 ADS-B 监视服务的 Aireon 成为 EASA（欧洲航空安全局）首次认 证的航空导航服务商。从此，Aireon 可以在丹麦、爱尔兰、意大利和 英国等区域提供该服务。Orbcomm 二代星中也增加了 AIS 载荷，用 于海上资产的跟踪与管理。有了星载 ADS-B 这样的系统，类似马航 MH370、法航 AF447 航班失踪等事故发生的概率就会大大降低。 2.9 中继通信成为

35、新的卫星通信业务类型中继通信成为新的卫星通信业务类型 卫星数据中继最初主要为遥感卫星、 飞船等飞行器提供全天候的 数据中继和测控服务。代表性的卫星中继系统有美国的 TDRSS、 LCRD 和欧洲的 ARTEMIS、EDRS 等，它们基本上属于专用系统。 2018 年是全球卫星中继通信商业化服务的元年。7 月，Inmarsat 13 和飞行硬件制造商Addvalue 与一家LEO 星座运营商签署了一份合作 协议，利用 Inmarsat 的 GEO 卫星和全球网络，对装有 Addvalue 开发 的 IDRS（卫星间数据中继系统）的 LEO 星座进行全球天候的卫星测 控、任务控制和故障查找等资产运

36、行和管理。10 月，Audacy 公司宣 布与用户签署了价值 1 亿美元的商业服务协议， 服务范围为地球观测、 物联网、 宽带星座、 运载火箭和深空任务。 Audacy 目前拥有三颗 MEO 数据中继卫星。未来，卫星中继通信服务将会从一般性的数据传输扩 展到空间资产管理和不同轨道卫星间的路由迂回。 2.10 在轨服务延长通信卫星寿命在轨服务延长通信卫星寿命 卫星通信行业是个重资产、高风险的行业。燃料耗尽、故障和碎 片碰撞等因素都可能影响卫星的寿命， 直接影响卫星通信运营商的收 入。以 GEO 卫星为例，其寿命通常为 15 年，当燃料耗尽时，即便卫 星功能完好，也要做离轨操作，如果发生故障或遭遇

37、碎片碰撞，则不 得不提前终止服务。 2019年4月， 服役仅3年的造价4亿美元的Intelsat 29e发生故障并最终解体， 直接影响Intelsat全年收入近5000万美元。 值得庆幸的是， 经过数十年尝试的基于空间机器人或无人飞船的在轨 服务有望改变这个局面。 劳拉公司的在轨服务项目RSGS 能够在静止轨道上为 20 到 30 颗卫星提供在轨维修服务。劳拉公司的无人飞船与需要维修的卫 星对接， 为其补充燃料， 同时修复或更换必要的组件。 空客公司的“太 空拖船”可以将报废卫星推到距地面 200 公里左右的轨道， 随后卫星 会逐渐下降，进入地球大气中燃烧成灰烬。Northrop Grumma

38、n 公司 旗下的 Space Logistics 将在 2019 年发射一个飞船，对接到 Intelsat 一 14 枚寿命已经到期的卫星上，为其提供动力。日本 Astroscale 公司正在 开发一种交会并捕捉太空碎片与报废卫星的系统， 英国萨里航天中心 等也在致力于碎片减缓和清除应用。此外，近年来，也出现了很多在 轨服务初创公司。 在轨服务已经进行了数十年的尝试。NSR 预测，该市场的长期 商业机会将不断增加。到 2028 年，在轨服务整体服务的累计收入将 达到 45 亿美元，其中延长服务占 59%，抢救占 11%，离轨占 8%。 未来的在轨服务还包括从所有退役卫星等航天器上回收可用部件。

39、 三、三、 我国发展我国发展现状现状 3.1 卫星通信综合实力进入国际前列卫星通信综合实力进入国际前列 从 1968 年至今，经过 50 年的艰苦奋斗，我国已经建立了比较完 整的卫星通信技术和应用体系。近五年多来，航天五院完成了 17 颗 军民商通信卫星的研制，国内军民卫星保持 100%自主研制。商业通 信卫星整星出口已达 10 颗，并带动国产 VSAT 设备走向国际市场。 东五平台的开发使我国具备了研制 1001000Gbps 超大容量 HTS 的 能力。2015 年 9 月 20 日，我国新型运载火箭长征六号成功将 20 颗 微小卫星送入太空， 展示了“一箭多星”发射通信卫星的潜力。 目前

40、， 我国由中星、亚太、亚洲、天通系列构成在轨商用通信卫星已达 20 多颗， 信号覆盖了全球 75%以上的国家和地区。 2008 年发射的中星 9 号直播电视用户数已达 1.4 亿户。2016 年，“天通一号”卫星的发射 拉开我国卫星移动通信的序幕，面向全球覆盖的天通 2、3 号已在建 设之中。2017 年，容量为 20Gbps 的中星 16 号 HTS 的发射标志着我 国进入宽带卫星通信时代， 后续的中星 19、 26 和 27 号和亚太 6D HTS 15 的总容量超过 400Gbps。 这些卫星将实现对中国全境和“一带一路” 等区域的覆盖。 3.2 低轨星座建设得到多方的积极参与低轨星座建

41、设得到多方的积极参与 在军民融合政策和商业航天、天地一体网络大潮的推动下，我国 航天、电子、中科院、高校等众多单位都在积极参与低轨星座系统的 建设。2014 年，北京信威公司和清华大学在联合研制和发射的灵巧 卫星上进行了智能天线、处理与交换、天地组网等技术试验。2018 年， 航天科技和航天科工集团分别发射了一颗低轨高通量实验星 鸿雁 1 号和虹云 1 号。鸿雁星座系统属于窄宽带融合系统，具有移动 通信、导航增强、ADS-B、AIS 等综合功能。虹云星座是宽带系统， 具备通信、导航和遥感一体化服务功能。2018 年 4 月 23 日，电科集 团发布了天地一体化信息网络重大专项中的首个成果“地面

42、信 息港”，其中融合了网络、遥感、地理信息、导航定位等功能。除了 以上央企， 一些民营企业也纷纷提出各自的卫星互联网和物联网星座 计划，有的已经开始提供商业服务。 3.3 有效载荷技术取得实质性突破有效载荷技术取得实质性突破 经过多年的技术攻关和试验验证，我国在灵活载荷、Q/V 频段载 荷、激光通信载荷产品功能等方面获得实质性突破，完成了单机研制 和整星系统集成验证。有效载荷技术的先进水平集中体现于亚太 6C 卫星，它是我国目前研制的民商用通信卫星中转发器路数最多、切换 程度最灵活、有效载荷功率最高、重量最大的通信卫星，有效载荷的 单机数量达到 700 余台。Q/V 频段载荷将应用于亚太 6D HTS 和印尼 PSN 项目。 2017 年 1 月 23 日， 借助中星 16 上搭载的激光通信终端， 16 哈工大空间光通信中心