頻譜資源爭(zhēng)奪戰(zhàn)從有氧模式上升到了無(wú)氧模式，衛(wèi)星通信了解一下？

衛(wèi)星通信作為地面通信的重要補(bǔ)充，將會(huì)有廣闊的市場(chǎng)前景。借用一位老人的話，不管黑貓白貓，能捉老鼠的就是好貓，同樣，能給我們帶來(lái)安全有效的通信體驗(yàn)就是好的通信方式。

在電影中我們經(jīng)常看到使用衛(wèi)星電話的場(chǎng)景——在沙漠、深山、沒(méi)有手機(jī)信號(hào)的地方，人們只能依靠衛(wèi)星。當(dāng)然，通信衛(wèi)星的能力遠(yuǎn)不止打電話這么簡(jiǎn)單。

由于頻段不同，衛(wèi)星通信適合的場(chǎng)景也有很大差異，一般來(lái)說(shuō)，低頻段適合低速率通信和移動(dòng)通信，而高頻段則適合高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。?duì)物聯(lián)網(wǎng)的多樣性應(yīng)用場(chǎng)景而言，低速通信和高速數(shù)據(jù)傳輸同樣重要。

此外，正在積極推動(dòng)的5G，衛(wèi)星通信也是不可缺少的一環(huán)。覆蓋面大、部署快、不受地面情況影響，衛(wèi)星通信一直是特殊地理位置、特殊場(chǎng)合的唯一通信手段。而“一發(fā)多收”的廣播功能優(yōu)勢(shì)，是地面通信無(wú)法替代。衛(wèi)星通信的這些特殊優(yōu)勢(shì)，使其在5G時(shí)代還會(huì)繼續(xù)發(fā)揮作用。

總之，衛(wèi)星通信作為地面通信的重要補(bǔ)充，將會(huì)有廣闊的市場(chǎng)前景。借用一位老人的話，不管黑貓白貓，能捉老鼠的就是好貓，同樣，能給我們帶來(lái)安全有效的通信體驗(yàn)就是好的通信方式。

頻譜資源爭(zhēng)奪戰(zhàn)從有氧模式上升到了無(wú)氧模式

2018年2月，馬斯克將SpaceX原型衛(wèi)星Microsat-2a和Microsat-2b送上了天，意味著12000顆衛(wèi)星的互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃（Starlink）邁出了第一步。

當(dāng)我們還在地面上爭(zhēng)奪有限的頻譜資源之時(shí)，馬斯克們已經(jīng)將眼光放在了太空。不管地面通信還是衛(wèi)星通信，能用的頻譜資源都是一樣的，地面通信和衛(wèi)星通信的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)越來(lái)越激烈。頻譜資源爭(zhēng)奪戰(zhàn)已經(jīng)從有氧模式上升到了無(wú)氧模式。不過(guò)無(wú)氧模式的環(huán)境更加激烈，不僅來(lái)自于頻譜資源的競(jìng)爭(zhēng)，軌道資源的稀缺也是一方面原因。

當(dāng)然，馬斯克不是第一個(gè)喝牛奶的人，銥星計(jì)劃的劃時(shí)代構(gòu)想為讓我們找到了另一種全球通信的可能，奈何銥星人面臨的是跨時(shí)代的阻礙。但是20年過(guò)去了，正如人類已經(jīng)有了足夠強(qiáng)的乳糖耐受力一樣，衛(wèi)星通信技術(shù)也發(fā)生了翻天覆地的變化。

銥星計(jì)劃依然是一個(gè)可以參考的方向，通過(guò)數(shù)量龐大的的衛(wèi)星將地球“包圍”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)寬帶地球的目標(biāo)。除了在衛(wèi)星數(shù)量上做文章，提高單顆衛(wèi)星的容量則另一條通向羅馬的道路。基于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星的銥星計(jì)劃正在向著新一代衛(wèi)星星座和高通量通信衛(wèi)星（HTS）方向發(fā)展。

下文將會(huì)對(duì)高通量衛(wèi)星及市場(chǎng)做一些簡(jiǎn)單的介紹。

高通量通信衛(wèi)星

定義

高通量通信衛(wèi)星(HTS，High Throughput Satellite)，也稱高吞吐量通信衛(wèi) 星，是相對(duì)于使用相同頻率資源的傳統(tǒng)通信衛(wèi)星而言的，可提供比常規(guī)通信衛(wèi)星高出數(shù)十倍甚至上百倍的容量，主要技術(shù)特征包括多點(diǎn)波束、頻率復(fù)用、高波束增益等，多點(diǎn)波束的效果類似于地面通信的蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

HTS的核心參數(shù)體現(xiàn)在有效載荷上，而有效載荷則與天線陣列設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量有直接關(guān)系，我國(guó)已經(jīng)出口的通信衛(wèi)星上，大多數(shù)是國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)發(fā)器和法國(guó)轉(zhuǎn)發(fā)器各占一半。

技術(shù)

與傳統(tǒng)通信衛(wèi)星相比，HTS的工作頻段主要集中于C、Ku和Ka，并且從近期最近部署HTS來(lái)看，由于頻段資源競(jìng)爭(zhēng)和軌道資源的稀缺，HTS正在向Ka、甚至Q/V頻段發(fā)展。Ka頻段可用于同步衛(wèi)星通信的寬帶達(dá)到了3.5GHz，超過(guò)了現(xiàn)有的L、S、C、Ku頻段的總和，更能適應(yīng)高清視頻等應(yīng)用的傳輸要求，傳輸速度更快，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛等有著可觀的應(yīng)用前景。而對(duì)于衛(wèi)星本身而言，高頻段的通信衛(wèi)星具有抗干擾性強(qiáng)、天線靈活易控等優(yōu)勢(shì)。

產(chǎn)品

目前，HTS已經(jīng)發(fā)展到了第三代產(chǎn)品，第一代HTS是2005年發(fā)射的Thaicom 衛(wèi)星，使用C、Ku、Ka頻段，容量?jī)H為10-70Gbps，第二代以ViaSat-1為代表，使用頻段與Thaicom一樣，但容量已經(jīng)提升到了100-200Gbps，第三代同樣是來(lái)自ViaSat的ViaSat-2，使用C、Ku、Ka、Q/V頻段，容量也達(dá)到了300Gbps以上。而計(jì)劃2020年發(fā)射的ViaSat-3容量將會(huì)達(dá)到1T Gbps。

與國(guó)外頂尖高通量衛(wèi)星相比，2017年4月發(fā)射，2018年1月投入使用的“中星十六號(hào)”高通量衛(wèi)星的容量接近20 Gbps，差距極大。不過(guò)與之前發(fā)射的通信衛(wèi)星相比，“中星十六”的突破不僅體現(xiàn)在頻段上，更體現(xiàn)在通信容量上，如果說(shuō)之前Ku頻段和C頻段的通信衛(wèi)星是30座的大巴，那么Ka頻段的“中星十六”就是8節(jié)的高鐵列車。

市場(chǎng)

北美在高通量衛(wèi)星應(yīng)用方面占據(jù)這絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，除了衛(wèi)星通信的資費(fèi)能夠?yàn)橄M(fèi)者所承受之外，地廣人稀的國(guó)土情況也是主要原因。根據(jù)NSR的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2014年，全球高通量衛(wèi)星容量總需求為110Gbps，而北美的需求為73Gbps，占比66%，同時(shí)預(yù)計(jì)2023年，這一數(shù)字將上升到550Gbps（北美地區(qū)），并且高通量衛(wèi)星寬帶終端用戶數(shù)有望達(dá)到880萬(wàn)人，約為2014年的3.5倍。

隨著技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的迭代，HTS的容量快速增長(zhǎng)的同時(shí)，其單位成本也在急速下降，為市場(chǎng)拓展提供了可能。以ViaSat系列高通量衛(wèi)星為例，隨著產(chǎn)品的迭代，容量提高的同時(shí)，單位成本也在快速下降，ViaSat-1的單位帶寬成本已經(jīng)到達(dá)了350萬(wàn)美元，ViaSat-2的成本則為175萬(wàn)美元。

除了單位寬帶成本之外，在遠(yuǎn)離城市的偏遠(yuǎn)地區(qū)，高通量衛(wèi)星寬帶的建設(shè)費(fèi)用比地面寬帶要低很多。來(lái)自Avanti的數(shù)據(jù)顯示，隨著距離的增加，地面寬帶的建設(shè)成本大幅上升，畢竟沒(méi)有哪個(gè)運(yùn)營(yíng)商會(huì)在隔壁沙漠建造同樣密度的基站，但高通量衛(wèi)星寬帶的建設(shè)成本則保持不變，這也是北美地區(qū)衛(wèi)星通信市場(chǎng)份額最高的原因之一。

既然衛(wèi)星通信有這樣的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)，以及未來(lái)廣泛的應(yīng)用前景，那么都有哪些公司參與到這其中？

由于衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)是一個(gè)高技術(shù)含量、高資金投入、高風(fēng)險(xiǎn)的三高行業(yè)，因此這背后不乏政府、財(cái)團(tuán)、老牌公司的身影。衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈大體可以劃分為衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)以及衛(wèi)星地面四個(gè)環(huán)節(jié)。

衛(wèi)星制造

衛(wèi)星制造又可以分為平臺(tái)制造和有效載荷，平臺(tái)就是支持有效載荷的組合，而在通信衛(wèi)星中，有效載荷指的就是轉(zhuǎn)發(fā)器和天線。美國(guó)的勞拉公司（SSL）、波音、洛克希德?馬丁公司，歐洲的空客，法國(guó)的泰雷茲等等都是知名的衛(wèi)星制造商，而中國(guó)最強(qiáng)的衛(wèi)星制造公司當(dāng)屬航天五院。

其他核心零部件的國(guó)外企業(yè)包括SatixFy、AdvantechWireless、Satcom Technologies 、CSR等，國(guó)內(nèi)公司包括杰賽科技、南京熊貓、海格通信、北斗星通等。

衛(wèi)星發(fā)射

我們熟悉的衛(wèi)星發(fā)射公司應(yīng)該就是SpaceX，由特斯拉汽車CEO伊隆·馬斯克（Elon Musk）于2002年創(chuàng)辦。5月13日，獵鷹 9 號(hào)終極版本“Block 5”完成首次發(fā)射，將孟加拉國(guó)一枚 3.5 噸重的通信衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，并且一級(jí)火箭海上回收成功。獵鷹 9已經(jīng)在世界航天發(fā)射市場(chǎng)占據(jù)統(tǒng)治地位。其他的衛(wèi)星發(fā)射公司包括聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司（波音、洛馬合資）、空客、赫魯尼契夫國(guó)家航天研制中心、三菱重工和航天一院，主要集中在美歐中俄日等強(qiáng)國(guó)手中。

衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)

衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商通過(guò)自建網(wǎng)絡(luò)向客戶直接提供服務(wù)，或者將帶寬出租給地面運(yùn)營(yíng)商，間接為客戶提供服務(wù)。國(guó)外的高通量衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商包括Echostar 、ViaSat、Intelsat、Inmarsat、Avanti、Thaicom、Spacecom，國(guó)內(nèi)的公司主要包括中國(guó)衛(wèi)通、亞太星通、中信衛(wèi)星、亞太衛(wèi)星、中國(guó)電信、中國(guó)衛(wèi)星等。

衛(wèi)星地面

地面設(shè)備既包括測(cè)控站、關(guān)口站等地面站，也包括移動(dòng)衛(wèi)星通信終端(即衛(wèi)星電話或衛(wèi)星手機(jī))和固定接收終端。地面設(shè)備制造商主要分布在歐美和以色列，移動(dòng)終端的公司主要包括Hughes、COMSYS華力創(chuàng)通、振芯科技、中國(guó)衛(wèi)星、中電科 54 所、星網(wǎng)衛(wèi)通、 海萊特、中郵世紀(jì)等，固定終端的公司主要有iDirect、ViaSat、Hughes、Gilat、中國(guó)衛(wèi)星、海格通信、北斗星通、中電科 54 所、航天五院西 安分院、南京熊貓等，而隨著高通量衛(wèi)星的迭代，地面設(shè)備也在呈現(xiàn)更加靈活的配置方式。

阻礙衛(wèi)星通信拓展的原因有很多，比如技術(shù)難度、市場(chǎng)需求、商業(yè)模式、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)等等，但如果能夠打破單位成本的桎梏，很多問(wèn)題都迎刃而解，這也是目前很多參與者都在尋求的突破點(diǎn)。

一直以來(lái)，不斷有行業(yè)內(nèi)外的巨頭試圖嘗試覆蓋全球的衛(wèi)星通信計(jì)劃。90年的銥星公司迫于成本和價(jià)格太高的原因，最終放棄了這一項(xiàng)目；2016年，由于獵鷹9火箭的突然爆炸讓扎克伯格價(jià)值2億美元的Amos-6衛(wèi)星意外炸毀。但是，沒(méi)有嘗試就沒(méi)有成功，隨著技術(shù)的發(fā)展和成本的大幅降低，尋求到新的商業(yè)模式之后，全球衛(wèi)星通信的設(shè)想也將成為可能。