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行業(yè)新聞
行業(yè)聚焦|高通量衛(wèi)星時代來臨，開啟衛(wèi)星通信新紀元
2017-11-17 / 閱讀次數(shù)：2269
核心觀點
高通量衛(wèi)星大幅提升了容量并降低了單位帶寬成本，開啟衛(wèi)星通信新紀元。高通量衛(wèi)星是指高吞吐量的通信衛(wèi)星，單顆星容量可達幾十Gbps到上百Gbps，多運行在地球靜止同步軌道，采用Ka頻段。高通量衛(wèi)星的同步軌位資源和空間頻率資源都屬于國家層面稀缺性戰(zhàn)略資源。
全球高通量衛(wèi)星進入快速發(fā)展期，供需兩端齊增長。全球高通量衛(wèi)星進入密集發(fā)射階段，在數(shù)量、容量、收入和需求方面都有望迎來快速發(fā)展。高通量衛(wèi)星運營和服務(wù)模式相對成熟，商業(yè)化前景廣闊，當前地域發(fā)展仍不均衡，市場重心在歐美，亞太市場最具發(fā)展?jié)摿Α?/span>
高通量衛(wèi)星具有軍民兩用的特性。民用方面，高通量衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域和收入結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)通信衛(wèi)星略有不同，市場應(yīng)用更側(cè)重流量數(shù)據(jù)通信，有望在寬帶接入、移動通信和通信中繼領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速發(fā)展。軍用方面，面對現(xiàn)代戰(zhàn)爭對衛(wèi)星通信帶寬需求的日益劇增，一方面需要建設(shè)高通量衛(wèi)星專網(wǎng)實現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)級通信，另一方面需要在戰(zhàn)時通過租用商業(yè)通信衛(wèi)星短期提升的帶寬能力。
中國高通量衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)剛起步，十三五有望迎來重要發(fā)展機遇。中星16號的成功發(fā)射填補了我國自主研制高通量衛(wèi)星的空白。中國高通量衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，在國家大力發(fā)展空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及推廣航天商業(yè)化的政策支持下，多家央企和民企公司已啟動高通量衛(wèi)星計劃，有望在“十三五”迎來重要發(fā)展機遇。
高通量衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈大致分為衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、運營服務(wù)和地面設(shè)備制造四個環(huán)節(jié)。中國擁有完善的通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈：衛(wèi)星制造和衛(wèi)星發(fā)射在全球具有較高的技術(shù)壁壘和資金壁壘；運營服務(wù)方面，國內(nèi)傳統(tǒng)運營商如中國衛(wèi)通和亞太衛(wèi)星等紛紛布局，新銳力量如新研股份、星空年代、華訊方舟集團等積極參與；地面設(shè)備方面，國內(nèi)參與者眾多，但主營業(yè)務(wù)主要以天線產(chǎn)品和系統(tǒng)集成居多，核心技術(shù)仍與歐美有較大差距。
風險提示：高通量衛(wèi)星發(fā)射低于預(yù)期；高通量衛(wèi)星應(yīng)用推廣低于預(yù)期；海外運營商參與國內(nèi)競爭的風險。
高通量衛(wèi)星，開啟衛(wèi)星通信新紀元
1.1衛(wèi)星通信作為地面通信的重要補充，應(yīng)用前景廣闊
通信衛(wèi)星是用于無線電通信中繼的人造地球衛(wèi)星。通信衛(wèi)星是指在地球軌道上作為無線電通信中繼站的人造地球衛(wèi)星，通過反射或轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，實現(xiàn)衛(wèi)星通信地球站之間或地球站與航天器之間的通信。通信衛(wèi)星是各類衛(wèi)星通信系統(tǒng)或衛(wèi)星廣播系統(tǒng)的空間部分，除各國自行經(jīng)營的通信衛(wèi)星外，一些國際組織也經(jīng)營了許多通信衛(wèi)星，進行商業(yè)運行。
全球在軌衛(wèi)星超過半數(shù)為通信衛(wèi)星。截止2015年，全球共有在軌衛(wèi)星1381顆，與2011年在軌衛(wèi)星數(shù)量（986顆）相比，5年期間衛(wèi)星數(shù)量增長了39％。全球在軌衛(wèi)星中，通信衛(wèi)星數(shù)量707顆，占據(jù)半壁江山，比例達51%，而其中商業(yè)通信衛(wèi)星占比37%，軍民兩用通信衛(wèi)星占比14%。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段組成。
•空間段：指衛(wèi)星或者衛(wèi)星星座，用于地面站設(shè)備和用戶設(shè)備之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)天地通信。
•地面段：指衛(wèi)星地面關(guān)口站、地面衛(wèi)星控制中心、跟蹤、遙測和指令站。關(guān)口站是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面公眾網(wǎng)的接口，地面用戶可通過關(guān)口站出入衛(wèi)星系統(tǒng)形成鏈路。地面段是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的管理段，完成衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)的連通，分配資源并計費。
•用戶段：指各種用戶終端，包括車載、機載、船載終端，以及手機、電腦等便攜移動終端。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)與地面通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成天地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全球無縫覆蓋。在一般通信方面，以地面骨干通信網(wǎng)絡(luò)為主，衛(wèi)星通信為輔，作為地面通信網(wǎng)絡(luò)的補充和備份，衛(wèi)星通信主要覆蓋地面網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋的低密度地區(qū)和偏遠地區(qū)；在一些特殊領(lǐng)域應(yīng)用衛(wèi)星通信具有優(yōu)勢，如遠洋通信、應(yīng)急通信、軍用通信、防汛救災(zāi)、科考勘探等，應(yīng)用空間巨大。
通信衛(wèi)星用途廣泛，軍民融合度高。通信衛(wèi)星廣泛用于軍用、商業(yè)和科研通信，近五年發(fā)射的通信衛(wèi)星有70%為商業(yè)用途，但很多通信衛(wèi)星同時承擔軍事任務(wù)和滿足民用需求，軍民融合度很高。通信衛(wèi)星按用途可分為軍用指揮通信衛(wèi)星、直播衛(wèi)星、海事通信衛(wèi)星和跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星等。
1.2高通量衛(wèi)星大幅提升容量并降低單位帶寬成本，成為重要發(fā)展趨勢
高通量通信衛(wèi)星（HTS，High Throughput Satellite），也稱高吞吐量通信衛(wèi)星，是相對于使用相同頻率資源的傳統(tǒng)通信衛(wèi)星而言的，主要技術(shù)特征包括多點波束、頻率復(fù)用、高波束增益等。
相比于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星，高通量衛(wèi)星在容量及單位帶寬成本方面具有優(yōu)勢，帶來與地面網(wǎng)絡(luò)競爭的可能性。高通量衛(wèi)星建造費用稍高于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星，但火箭發(fā)射、發(fā)射保險的費用與傳統(tǒng)衛(wèi)星持平，我們將ViaSat公司的高通量衛(wèi)星與普通衛(wèi)星進行對比，高通量衛(wèi)星在容量和單位帶寬成本等方面具有優(yōu)勢。
• 容量優(yōu)勢：ViaSat-1衛(wèi)星容量高達140Gbps，相當于63顆傳統(tǒng)衛(wèi)星的容量總和；而ViaSat-2衛(wèi)星容量則達到了300Gbps。
• 制造成本：ViaSat-1衛(wèi)星造價4.9億美元；而容量兩倍于ViaSat-1的ViaSat-2造價5.3億美元，費用稍有增長，其中制造費用3.6億美元，發(fā)射和保險費1.7億美元。高通量衛(wèi)星的制造費用高于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星，發(fā)射與保險費用與傳統(tǒng)衛(wèi)星相當。
• 單位帶寬成本優(yōu)勢：衛(wèi)星容量大幅提升極大地降低了單位帶寬成本，即將發(fā)射的ViaSat-2衛(wèi)星單位帶寬成本低至175萬美元/Gbps，遠低于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星的單位帶寬成本，在高通量衛(wèi)星中也處于絕對低位。
高通量衛(wèi)星通過多點波束、頻率復(fù)用、高波束增益等關(guān)鍵技術(shù)提升衛(wèi)星容量。
•多點波束：使用大量的點波束實現(xiàn)廣域范圍覆蓋，利用天線波束將空間分割出互不重疊的多個邏輯信道，以滿足同頻、同時向多點通信的目的，代價是增加了衛(wèi)星通信天線的復(fù)雜度和技術(shù)難度。
•頻率復(fù)用：將帶寬分為多個子波段，基于多點波束技術(shù)，使得大量不相鄰的點波束之間可以使用相同頻率，顯著增加了頻率利用率和衛(wèi)星通信容量。如果要保障波束間無干擾，則需要使用窄波束且波束間隔較遠，但實際中為保證覆蓋的連續(xù)性，波束間會有重疊，故可使用極化復(fù)用和地區(qū)隔離相結(jié)合的方式重復(fù)使用頻率，來擴展通信容量。
•高增益波束：采用多波束技術(shù)和頻率復(fù)用技術(shù)增大通信容量，為了提高頻譜資源復(fù)用率，希望波束數(shù)量盡量多而波束寬度盡量小，因此高增益窄波束成為未來通信衛(wèi)星的發(fā)展趨勢，高增益天線技術(shù)可以提高衛(wèi)星G/T值，并簡化了地面終端設(shè)備，使其小型化。
在應(yīng)用方面，高通量衛(wèi)星基本適用于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星的各個領(lǐng)域，在寬帶接入、衛(wèi)星中繼站、移動通信、廣播通信等方面具有更廣闊的競爭力和應(yīng)用前景。
• 寬帶接入：容量大幅提升極大地降低了使用成本，價格和網(wǎng)速上遠優(yōu)于傳統(tǒng)衛(wèi)星，可與地面寬帶競爭。
• 衛(wèi)星中繼站：可為沒有地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的偏遠地區(qū)、海島、沙漠、山區(qū)提供高速通信服務(wù)。
• 移動通信：為車輛、輪船、飛機等移動載體提供高速聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，極大地改善當前網(wǎng)速慢或者完全無網(wǎng)絡(luò)的用戶體驗。
• 廣播通信：快速傳送高清視頻，可傳輸數(shù)量更多的4K超高清節(jié)目。
1.3高通量衛(wèi)星多數(shù)位于地球同步軌道，軌位稀缺屬于戰(zhàn)略資源
通信衛(wèi)星的主要運行軌道大致包括地球同步軌道、中軌道、低軌道。通信衛(wèi)星根據(jù)運行軌道高度的不同大致可分為低軌道（LEO）衛(wèi)星、中軌道（MEO）衛(wèi)星和地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星，衛(wèi)星通過地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）進入地球同步軌道?；诓煌壍罉?gòu)建的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜度、在軌維護成本、發(fā)射成本、衛(wèi)星壽命、星地通信時延等方面，具有不同特點。
多數(shù)高通量衛(wèi)星選擇使用地球同步軌道（GEO）。絕大多數(shù)高通量衛(wèi)星選擇地球同步軌道，主要原因有如下幾方面：
• 覆蓋區(qū)域的優(yōu)勢：單顆星覆蓋區(qū)域廣，可覆蓋地球表面超過40%的區(qū)域，有利于為固定區(qū)域提供服務(wù)。在覆蓋區(qū)域內(nèi)，任何地球站之間可以實現(xiàn)24小時不間斷通信，服務(wù)十分穩(wěn)定。
• 衛(wèi)星組網(wǎng)的優(yōu)勢：衛(wèi)星系統(tǒng)構(gòu)建簡單，3顆同步地球衛(wèi)星就可覆蓋除兩極外絕大多數(shù)區(qū)域，系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)少，運營和在軌維護性價比高。
• 衛(wèi)星壽命優(yōu)勢：不受大氣阻力影響，壽命在15年以上，攤薄單位帶寬成本。
地球同步軌道軌位由國家申請，屬于國家層面爭奪的戰(zhàn)略性稀缺資源。地球同步軌道軌位由國際電信聯(lián)盟（ITU）管理和分配，遵循“先申報先使用”的原則，由國家向ITU申請。除留給亞太和拉丁美洲地區(qū)特定的廣播通信軌位外，其他可使用軌位由國家向ITU申請，公示批準后即可使用；若軌位已被使用，則需通過ITU與使用者協(xié)商，在保證頻率無沖突、通信有保障的條件下共用軌位。
地球同步軌道有效軌位資源緊張。根據(jù)學(xué)者Lawrence Roberts計算，地球同步軌道可總共容納衛(wèi)星1800顆。根據(jù)國際電聯(lián)（ITU）統(tǒng)計，目前在軌運行的同步軌道衛(wèi)星共計522顆，另有登記在冊未發(fā)射的衛(wèi)星超過800顆，考慮很多軌位處在太平洋、大西洋等廣域海洋上空，可利用性較小，而人口密集的亞洲、歐美地區(qū)可用軌位十分有限。此外，大量的衛(wèi)星碎片侵占了可用軌位，使得有效軌位資源更加緊張。
中、低軌道高通量衛(wèi)星另辟蹊徑，剛剛起步。目前中軌道的高通量衛(wèi)星已有成功運營案例，例如O3b；低軌道高通量衛(wèi)星正在規(guī)劃中，例如OneWeb。中、低軌道高通量衛(wèi)星系統(tǒng)方案的優(yōu)點在于：1）通信時延遠小于同步軌道衛(wèi)星，拓展可新的應(yīng)用領(lǐng)域；2）大大降低了單顆星的研制及發(fā)射成本，降低了參與商業(yè)應(yīng)用的門檻。但綜合來看，中、低軌道多星組網(wǎng)的方案在設(shè)計難度以及在軌運營管理的復(fù)雜程度方面要遠高于同步軌道衛(wèi)星，后期的運營維護的費用也更高，幾種方案孰優(yōu)孰劣目前并無定論。
1.4C/Ku空間頻率資源緊張，高通量衛(wèi)星向Ka高頻段發(fā)展
高通量衛(wèi)星一般選用C、Ku和Ka頻段。根據(jù)國際電聯(lián)規(guī)定，衛(wèi)星通信一般使用L、S、C、X、Ku和Ka頻段。一般來說，頻段越低，電波進入雨層中引起的衰減越小，繞射能力越強，對終端天線的方向性要求也低，適合低速率通信和移動通信；而頻段越高，情況正好相反，雨衰相對較大，但適合高速數(shù)據(jù)傳輸。
C頻段和Ku頻段資源緊張，通信衛(wèi)星向高頻段發(fā)展。一方面，由于C頻段和Ku頻段帶寬有限，且發(fā)展較早，當前已接近飽和，若高通量衛(wèi)星要使用，則需傳統(tǒng)的Ku/C衛(wèi)星退出服務(wù)才能騰出頻率；另一方面，與地面移動通信系統(tǒng)之間對頻譜資源的爭奪也越來越激烈?？臻g頻譜資源的緊張，成為制約衛(wèi)星通信發(fā)展的重要因素，日益增長的帶寬需求推動衛(wèi)星通信向更高頻段Ka甚至Q/V頻段發(fā)展。
當前大多數(shù)高通量衛(wèi)星多采用Ka頻段。由于Ka頻率資源豐富，可用頻帶寬，因此Ka頻段成為當前高通量衛(wèi)星的首選。Ka頻段可用于同步衛(wèi)星通信的帶寬達到3.5GHz，超過了現(xiàn)有的L、S、C、Ku頻段的總和。此外，Ka高通量衛(wèi)星還具有頻率高、抗干擾性強、天線靈活易控等優(yōu)勢。
頻率資源由各國無線電管理部門向ITU申請使用。與軌位資源相同，頻率資源由各國無線電管理部門向ITU申請使用，分配原則同樣遵循“先申報先使用”。主管部門必須在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)投入使用前不早于5年，但不晚于2年，向ITU申報并公布擬使用的衛(wèi)星頻率和軌道資源。并且，衛(wèi)星頻率和軌道資源在登記后的7年內(nèi)，必須發(fā)射衛(wèi)星啟用所申報的資源，否則所申報的資源自動失效。
全球高通量衛(wèi)星進入快速發(fā)展期，供需兩端齊增長
2.1迎來密集發(fā)射期，供需兩端進入快速發(fā)展階段
高通量衛(wèi)星起步較早，發(fā)展歷經(jīng)三代。第一顆高通量衛(wèi)星Thaicom 4于2005年發(fā)射，屬于泰國Thaicom公司，標志著通信衛(wèi)星進入高通量時代。經(jīng)過三代發(fā)展，隨著多波束覆蓋、頻率復(fù)用等技術(shù)使用，各國的高通量衛(wèi)星向著系統(tǒng)容量更大、用戶終端更小、業(yè)務(wù)速率更大的高通量方向發(fā)展。
高通量衛(wèi)星的建設(shè)如火如荼，多數(shù)衛(wèi)星通信運營商已完成布局，16家衛(wèi)星通信公司高通量衛(wèi)星投入運營。根據(jù)Euroconsult數(shù)據(jù)，截止2015年，已有16家衛(wèi)星通信公司的高通量衛(wèi)星開始運營，有9家將陸續(xù)發(fā)射其首顆高通量衛(wèi)星。根據(jù)通信衛(wèi)星運營商的計劃，到2017年，將有25家衛(wèi)星運營商開展高通量衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。
O3b、Intelsat、Inmarsat公司高通量衛(wèi)星通信完成全球布局，其他公司以區(qū)域覆蓋為主。綜合客戶資源、投資能力、軌位頻段獲取等多方面因素，衛(wèi)星通信運營商大多提供區(qū)域覆蓋，僅有少數(shù)幾家能提供全球覆蓋，高通量衛(wèi)星系統(tǒng)更是如此。O3b、Intelsat、Inmarsat公司已率先完成全球覆蓋，提供寬帶接入、高速移動通信、廣播通信等服務(wù)，ViaSat公司也將在2019年實現(xiàn)全球覆蓋，其他公司則是區(qū)域覆蓋。
1）數(shù)量快速增長
高通量衛(wèi)星已迎來密集發(fā)射期，在軌數(shù)量占比將逐步提升。通信衛(wèi)星是迄今為止發(fā)射數(shù)量第二、在軌數(shù)量第一的航天器。2015年，全年共發(fā)射31次，成功將52顆通信衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。截止到2015年，全球已有707顆通信衛(wèi)星在軌運行，其中有48顆左右為高通量衛(wèi)星。根據(jù)NSR數(shù)據(jù)，自2015年起，高通量衛(wèi)星進入發(fā)射密集期，通信衛(wèi)星將以發(fā)射高通量衛(wèi)星為主，Ku頻段的傳統(tǒng)衛(wèi)星也將不斷退役，為Ku高通量衛(wèi)星提供軌位，高通量衛(wèi)星數(shù)量占比將逐步提升。
2）容量快速增長
高通量衛(wèi)星年發(fā)射容量大幅提升，有望超過600Gbps。2005-2014年，傳統(tǒng)通信衛(wèi)星總發(fā)射容量為400Gbps，寬頻（Ka頻段）高通量衛(wèi)星總發(fā)射容量為950Gbps。根據(jù)NSR數(shù)據(jù)，2016年、2018年寬頻高通量衛(wèi)星發(fā)射容量均將超過600Gbps。
高通量衛(wèi)星容量供應(yīng)量2023年將達2500Gbps，占通信衛(wèi)星總?cè)萘勘壤龔?5%提升到50%。高通量衛(wèi)星雖然單顆容量大，但由于數(shù)量較少，2015年僅占通信衛(wèi)星總?cè)萘?5%；根據(jù)NSR的預(yù)測，隨著高通量衛(wèi)星的密集發(fā)射，到2023年，高通量衛(wèi)星容量總供應(yīng)量將達到2500Gbps，占總衛(wèi)星容量比例超過50%。
高通量衛(wèi)星容量需求2023年將達1310Gbps，年復(fù)合增速達31%。2013年，高通量衛(wèi)星容量使用量僅為109Gbps，全球范圍內(nèi)，尤其是發(fā)達國家，對高移動網(wǎng)速、寬帶接入的需求量極大，直接刺激高通量衛(wèi)星加速發(fā)射，通信容量快速增長。根據(jù)NSR預(yù)測，高通量衛(wèi)星容量需求2023年將達到1310Gbps，年復(fù)合增速高達31%，占通信衛(wèi)星總帶寬總需求的比例將從2013年的17%提升到2023年的50%。
高通量衛(wèi)星容量長期供大于求，帶寬使用率有所提升，但仍低于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星。容量使用率是衡量通信衛(wèi)星運營狀態(tài)的重要參數(shù)，使用率越高說明盈利能力越強。高通量衛(wèi)星容量使用率在2013年僅為18%，根據(jù)NSR預(yù)測，2023年有望超過50%，但仍不及傳統(tǒng)衛(wèi)星70%以上的使用率。高通量衛(wèi)星使用率較低的原因主要有二：
• 高通量衛(wèi)星密集發(fā)射及運營商間的競爭使得供應(yīng)端增幅遠超需求端；
• 寬帶接入是高通量衛(wèi)星最大容量占用業(yè)務(wù)，與地面網(wǎng)絡(luò)競爭仍處劣勢，導(dǎo)致容量使用量有限，大部分地面通信網(wǎng)無法覆蓋區(qū)域的市場有待開拓。
3) 收入快速增長：
高通量衛(wèi)星收入年復(fù)合增速有望超過30%，占通信衛(wèi)星總收入比例有望達到50%。雖然高通量衛(wèi)星由于容量擴張帶來了終端使用價格大幅下降，且衛(wèi)星運營商的增多使得競爭更加激烈，但終端用戶強烈的使用需求推動市場快速擴張。根據(jù)NSR預(yù)測，高通量衛(wèi)星收入年復(fù)合增速將超過30%，高通量衛(wèi)星收入占通信衛(wèi)星總收入的比例將由2015年的15%增長到2025年的50%。
高通量衛(wèi)星收入占比低于帶寬占比。根據(jù)NSR預(yù)測，高通量衛(wèi)星帶寬、收入占比分別將在2023年、2025年突破50%，同時期的收入占比要低于帶寬占比。同時期收入占比低于帶寬占比，主要原因：一是高通量衛(wèi)星單位帶寬成本較低，產(chǎn)品價格也較低，收入占比會低于帶寬占比；二是高通量衛(wèi)星帶寬使用率在2023年以前未超過50%，收入效應(yīng)未得到充分釋放。
2.2發(fā)展具有地域性特征，歐美領(lǐng)先，亞太最具潛力
高通量衛(wèi)星區(qū)域發(fā)展不均衡，市場重心仍在歐美。由于不同地區(qū)的科技、生產(chǎn)力和消費水平參差不齊，高通量衛(wèi)星建設(shè)成本相對較高，而發(fā)展中國家的衛(wèi)星寬帶通信消費能力較低，因此高通量衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)重心仍在歐美地區(qū)。高通量衛(wèi)星覆蓋區(qū)域主要集中在歐美地區(qū)，20家主要衛(wèi)星運營商中有一半來自歐美地區(qū)。
亞太地區(qū)是全球第二大市場，高通量衛(wèi)星容量需求有望10年增長13倍。亞太地區(qū)是高通量衛(wèi)星第二大市場，2014年亞太地區(qū)高通量衛(wèi)星容量需求僅為17Gbps，根據(jù)NSR預(yù)測，2023年該需求將達到236Gbps，10年間有望增長13倍。
全球各大運營商加入亞太地區(qū)市場爭奪。亞太地區(qū)則是全球第二大高通量衛(wèi)星市場，目前，亞洲地區(qū)高通量衛(wèi)星運營商主要是iPStar。從2013年開始，O3b 、休斯、國際通信衛(wèi)星公司、國際移動衛(wèi)星公司（INMARSAT）等公司也在積極開拓基于高通量衛(wèi)星的LTE和4G基站中繼市場，將目標鎖定在亞太地區(qū)。
• 中國市場：iPStar與中國電信衛(wèi)星和中國香港協(xié)同通信公司建立合作關(guān)系，由后者代理銷售iPStar在中國市場的11 G b i t / s衛(wèi)星容量（占衛(wèi)星總?cè)萘康?4%），主要業(yè)務(wù)為基站和IP中繼以及企業(yè)聯(lián)網(wǎng)。
• 日本市場：iPStar有4家移動運營商客戶。
• 東南亞市場：2014年，O3b成功發(fā)射了8顆中軌道衛(wèi)星，已與東帝汶、馬來西亞、巴基斯坦、索馬里、密克羅尼西亞群島等國家和地區(qū)的移動運營商簽署了預(yù)售合同。
2.3運營服務(wù)模式相對成熟，商業(yè)化前景廣闊
高通量衛(wèi)星價值鏈由衛(wèi)星運營、電信港設(shè)施、關(guān)口站設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)運營、服務(wù)提供、最終用戶等環(huán)節(jié)組成。
• 衛(wèi)星運營：指衛(wèi)星本身，用于天地間數(shù)據(jù)通信。
• 電信港設(shè)施：互連衛(wèi)星、光纖、微波的樞紐，并提供托管功能。
• 關(guān)口站設(shè)施：通信轉(zhuǎn)接站，有足夠容量用于分發(fā)數(shù)據(jù)。
• 網(wǎng)絡(luò)運營：衛(wèi)星地面網(wǎng)絡(luò)的運作。
• 服務(wù)提供：直接面向終端客戶提供服務(wù)。
• 最終用戶：衛(wèi)星通信的最終使用者。
根據(jù)空間衛(wèi)星段和地面網(wǎng)絡(luò)段的設(shè)計和運營是否獨立，高通量衛(wèi)星價值鏈環(huán)節(jié)的不同組合，形成了封閉式和開放式兩類商業(yè)運營模式。傳統(tǒng)的C/Ku頻段衛(wèi)星的多采用開放式運營模式，空間段運營和地面段運營分開進行。而Ka頻段HTS衛(wèi)星有所不同，由于應(yīng)用方向更加側(cè)重于寬帶接入及高速數(shù)據(jù)傳輸，對衛(wèi)星和地面網(wǎng)絡(luò)的一體化設(shè)計和運營具有更高要求，因此出現(xiàn)了開放式和封閉式兩種運營模式。
開放式的模式是獨立運營模式，衛(wèi)星運營商只運營空間段衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源，獨立運營商要完全建立自己的網(wǎng)絡(luò)和運營支撐系統(tǒng)。運營商把衛(wèi)星的物理帶寬（MHz）、轉(zhuǎn)發(fā)器出售或出租給大的客戶，由該客戶購買關(guān)口站及其他地面設(shè)備，完成組網(wǎng)，向其客戶提供服務(wù)。例如，歐洲的Avanti、SES，亞洲的Ipstar等網(wǎng)絡(luò)。
封閉式運營模式由一個實體公司來運營衛(wèi)星、構(gòu)建關(guān)口站、采購地面終端，再直接、或通過一個或多個合作伙伴向最終用戶提供服務(wù)。例如，北美地區(qū)的Hughes、Viasat Exede，歐洲的Tooway以及中東地區(qū)的YahClick等網(wǎng)路。封閉式運營模式可細分為垂直一體化模式、批發(fā)分銷模式和虛擬運營三種。
• 垂直一體化模式：運營商擁有完整的業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，擁有最終用戶，是一種B2C模式。衛(wèi)星運營商通過運營高通量衛(wèi)星或租賃高通量衛(wèi)星容量、管理和運營地面網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，直接面向終端用戶提供衛(wèi)星服務(wù)并收取費用，適合用戶規(guī)模大、應(yīng)用環(huán)境一致性強的市場。該模式對衛(wèi)星運營商的能力提出極高要求，必須進行大量投資進行衛(wèi)星和地面系統(tǒng)的建設(shè)和運營，而地面運營基礎(chǔ)設(shè)施的搭建、服務(wù)的定制以及終端用戶的市場開拓并不容易，也并非是傳統(tǒng)衛(wèi)星通信運營商的強項。
• 批發(fā)分銷模式：運營商向服務(wù)提供商提供服務(wù)，服務(wù)提供商擁有最終客戶，是一種B2B模式。衛(wèi)星運營商擁有衛(wèi)星和網(wǎng)絡(luò)，但不直接面向終端用戶，采用批發(fā)分銷方式，把服務(wù)批發(fā)給本地分銷商，減少了市場推廣相關(guān)的投資和市場風險。服務(wù)提供商負責根據(jù)業(yè)務(wù)需求設(shè)計業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，確定用戶費用標準和服務(wù)等級，發(fā)展客戶，并完成客戶管理，包括設(shè)備安裝服務(wù)等工作。服務(wù)提供商也可以綁定特定行業(yè)或特定客戶，提供定制服務(wù)。
• 虛擬運營：虛擬運營商要在衛(wèi)星運營商地面網(wǎng)絡(luò)平臺上建設(shè)自己的運營支撐系統(tǒng)，以管理自己的業(yè)務(wù)。虛擬運營商與批發(fā)分銷商的區(qū)別在于擁有自己的運營支撐系統(tǒng)。虛擬運營商比批發(fā)分銷商更加自主，投入更大；而衛(wèi)星運營商則無需管理運營系統(tǒng)和開發(fā)市場，運營開支大幅減少。
高通量衛(wèi)星采用開放式還是封閉式運營模式，取決于衛(wèi)星能力、覆蓋區(qū)域、地面系統(tǒng)建設(shè)等多方面因素，目前多以封閉式居多。高通量衛(wèi)星運營模式的選擇，需要綜合考慮衛(wèi)星容量、覆蓋區(qū)域、細分市場、運營商對衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈和地面互聯(lián)網(wǎng)接入商的控制力，以及是否在特定市場具有完善的市場營銷渠道、售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等因素。目前大多數(shù)高通量衛(wèi)星星上饋線鏈路波束位置固定，故其關(guān)口站位置是固定的，客戶自建關(guān)口站的地理位置相對受限，因此，目前多以封閉式運營模式為主。在實際應(yīng)用中，封閉式系統(tǒng)中的垂直一體化及批發(fā)分銷兩種模式可以兼容。
北美國家國土廣闊，運營商實力雄厚，以垂直一體化模式為主。北美衛(wèi)星運營相對成熟，Viasat、Hughes等公司整合了一批下游企業(yè)，建立了各自銷售渠道和網(wǎng)絡(luò)。由于服務(wù)運營商有強大的銷售網(wǎng)絡(luò)，Viasat等公司與DISHNETWORK、NRTC、DirectTV等服務(wù)運營商也簽訂了分銷。據(jù)統(tǒng)計在系統(tǒng)投入運營的前3個月，37%的客戶來自批發(fā)分銷合作伙伴，而63%來自其自有的銷售網(wǎng)絡(luò)
歐洲國家國土狹小，歐洲衛(wèi)星公司采用批發(fā)分銷模式。歐洲也是衛(wèi)星運營成熟市場，由于國土面積較小，衛(wèi)星運營公司通常找大衛(wèi)星公司批發(fā)衛(wèi)星通信資源，再轉(zhuǎn)售用戶；或者向大衛(wèi)星公司購買/出租頻段資源，自行運作地面用戶系統(tǒng)及服務(wù)。
亞洲市場高通量衛(wèi)星處于起步階段，采用批發(fā)分銷模式。亞太地區(qū)市場成熟度遠不如歐美地區(qū)，高通量衛(wèi)星業(yè)務(wù)處于起步階段，主要由各服務(wù)提供商向各大衛(wèi)星運營公司購買服務(wù)，然后銷售給終端客戶。覆蓋區(qū)域的優(yōu)勢：單顆星覆蓋區(qū)域廣，可覆蓋地球表面超過40%的區(qū)域，有利于為固定區(qū)域提供服務(wù)。在覆蓋區(qū)域內(nèi)，任何地球站之間可以實現(xiàn)24小時不間斷通信，服務(wù)十分穩(wěn)定。
高通量衛(wèi)星服務(wù)商的收入來源分為容量收入、服務(wù)收入和設(shè)備收入三大類。
• 容量收入：一類是向終端用戶出售流量；一類是向服務(wù)提供商出售或租賃頻段或流量。
• 服務(wù)收入：向客戶提供通信服務(wù)及增值服務(wù)，以收取服務(wù)費。
• 設(shè)備收入：向終端客戶出售衛(wèi)星電視終端、寬帶終端、移動通信終端等。
2.4民用方面：寬帶接入、通信中繼、移動通信等應(yīng)用領(lǐng)域前景廣闊
高通量衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域與傳統(tǒng)通信衛(wèi)星相同，主要分為衛(wèi)星消費通信、衛(wèi)星固定通信、衛(wèi)星移動通信三大領(lǐng)域。高通量衛(wèi)星可以勝任傳統(tǒng)通信衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域，并且更具速度和容量優(yōu)勢。
衛(wèi)星消費通信是衛(wèi)星通信的主要收入來源，占2015年衛(wèi)星通信總收入的83%。2015年，全球衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)總收入1256億美元，衛(wèi)星消費通信業(yè)務(wù)收入1043億元美元，占比83%，其中衛(wèi)星電視直播收入占比高達81.5%；衛(wèi)星固定通信業(yè)務(wù)收入179億美元，占比14%；衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)占比3.4億美元，占比3%。
高通量衛(wèi)星行業(yè)的收入結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星行業(yè)，市場應(yīng)用更側(cè)重流量數(shù)據(jù)通信端，寬帶接入、移動通信、中繼通信有望成為主要應(yīng)用領(lǐng)域。高通量衛(wèi)星的特點是高容量降低單位帶寬成本，使得數(shù)據(jù)流量費用降低，更加切合需求不斷上漲的數(shù)據(jù)流量市場。根據(jù)NSR的預(yù)測，2024年高通量衛(wèi)星行業(yè)收入構(gòu)成將與當前通信衛(wèi)星行業(yè)的收入構(gòu)成有很大差別：
• 公眾寬帶：2024年將占高通量衛(wèi)星行業(yè)收入的23.6%，是最大收入來源，而2015年寬帶業(yè)務(wù)收入僅在通信衛(wèi)星行業(yè)占據(jù)1.5%。
• 移動通信：2024年將占高通量衛(wèi)星行業(yè)收入的22.3%，是第二大收入來源，而2015年移動通信收入僅在通信衛(wèi)星行業(yè)占據(jù)2.7%。
• 中繼通信：2024年將占高通量衛(wèi)星行業(yè)收入的15%，在2015年通信衛(wèi)星行業(yè)中由于體量偏小并沒有單獨統(tǒng)計，而是并入移動通信的類別。
• 企業(yè)商用和公務(wù)通信：2024年將分別占高通量衛(wèi)星行業(yè)收入的18.6%和17%，雖然該部分份額按用戶類型劃分，但從應(yīng)用方式看仍將以寬帶接入和移動通信為主。
• 廣播通信：并非高通量衛(wèi)星的主要應(yīng)用領(lǐng)域，雖然2015年作為通信衛(wèi)星行業(yè)最大收入來源，占比高達81.5%，但預(yù)計2024年僅占高通量衛(wèi)星行業(yè)收入的3%。
高通量衛(wèi)星行業(yè)的帶寬需求和收入結(jié)構(gòu)差異較大，高帶寬占用并不代表高收入。根據(jù)NSR預(yù)測數(shù)據(jù)，不同應(yīng)用場景占用的高通量衛(wèi)星帶寬和獲得的收入結(jié)構(gòu)差異較大，例如：2024年公眾寬帶業(yè)務(wù)將占據(jù)78%的高通量衛(wèi)星帶寬，收入僅占23.6%；而帶寬占用僅為3.9%的移動通信卻貢獻了22.3%的收入。收入差異是源于不同應(yīng)用場景的帶寬定價機制不同，高帶寬占用并不代表高收入。
1）寬帶接入業(yè)務(wù)：面向解決偏遠地區(qū)30-40%人口的寬帶上網(wǎng)問題
偏遠地區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本較低是高通量衛(wèi)星相對地面寬帶最大優(yōu)勢。根據(jù)Avanti公司測算，地面寬帶連通最后1%人口的建設(shè)費用將是連通前95%人口的40倍，而高通量衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不受地域影響，是相對地面寬帶最大的優(yōu)勢。
世界40%的人口居住在相對偏遠地區(qū)，流量消費僅占總流量的15%，市場潛力巨大。根據(jù)Avanti公司提供的數(shù)據(jù)，目前世界30%的人口居住在1%的陸地面積上，消費了60%的數(shù)據(jù)流量；有45%的人口居住在地面寬帶不易到達的區(qū)域，流量消費僅占15%，是最大的潛在市場。
高通量衛(wèi)星寬帶費用雖然稍貴于地面寬帶費用，但綜合考慮網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，高通量衛(wèi)星方案仍具備相當?shù)母偁幜?。對比高通量衛(wèi)星服務(wù)商Hughes和地面寬帶xfinity服務(wù)商產(chǎn)品情況，相同價格檔位的產(chǎn)品，雖然Hughes在網(wǎng)速和流量上有較大劣勢，但仍能提供10Mbps以上的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)速。如果考慮偏遠地區(qū)地面寬帶高昂的建設(shè)費用，高通量衛(wèi)星寬帶方案具有相當競爭力。
高通量衛(wèi)星寬帶用戶有望實現(xiàn)快速增長。隨著各地區(qū)高通量衛(wèi)星投入運營，高通量衛(wèi)星寬帶用戶數(shù)有望快速提升，根據(jù)NSR預(yù)測，到2023年，高通量衛(wèi)星寬帶終端用戶數(shù)有望達到880萬人，約為2014年的3.5倍。
• 美國公司：休斯公司和衛(wèi)訊公司已分別發(fā)展了100萬和60萬以上的寬帶用戶。
• 歐洲公司：歐洲通信衛(wèi)星公司、SES公司分別擁有10萬以上的寬帶用戶。
市場機會以非城市地區(qū)為主，但用戶培養(yǎng)需要時間，并且前期定價會處于低位。由于城市地面寬帶用戶的使用習慣和穩(wěn)固的市場格局已經(jīng)形成，預(yù)計高通量衛(wèi)星寬帶接入在很長一段時間內(nèi)很難對城市地面寬帶產(chǎn)業(yè)形成沖擊。短期看，我們認為市場機會將主要集中在非城市區(qū)域，但由于經(jīng)濟水平發(fā)展的不均衡，非城市區(qū)域的購買力往往十分有限，因此，一方面培養(yǎng)用戶需要更長的時間，另一方面在推廣應(yīng)用的前期預(yù)計高通量衛(wèi)星寬帶產(chǎn)品的定價將會處于低位。
2）通信中繼業(yè)務(wù)：具有覆蓋優(yōu)勢和成本優(yōu)勢，面向偏遠地區(qū)的數(shù)據(jù)流量需求
衛(wèi)星中繼站直接接受衛(wèi)星信號，信號強且衰減較少。地面中繼站是通過各基站進行層層信號轉(zhuǎn)發(fā)，最終將信號送達終端客戶，信號在每層轉(zhuǎn)發(fā)中均會有衰減，最高可能衰減50%以上，影響了用戶體驗。而衛(wèi)星中繼站直接接收衛(wèi)星信號連接核心網(wǎng)絡(luò)，信號衰減較少，保證了連接質(zhì)量。
高通量衛(wèi)星大幅降低衛(wèi)星中繼站費用，僅為地面中繼站總費用的47%。中繼站費用由建設(shè)費用、使用費用和維護費用三部分構(gòu)成，傳統(tǒng)衛(wèi)星中繼站費用僅比地面中繼站低10%，成本優(yōu)勢不大；高通量衛(wèi)星中繼站由于無需承擔場地租賃、光網(wǎng)核心站的運行費用，使得使用費用降幅高達60%，總費用僅為地面中繼站的47%，成本優(yōu)勢十分明顯。
衛(wèi)星中繼通信單位帶寬收益高。根據(jù)NSR預(yù)測，2024年高通量衛(wèi)星中繼將會以5.2%的帶寬貢獻15%的收入，具有較高的單位帶寬收益。
4G普及導(dǎo)致移動數(shù)據(jù)流量暴增，偏遠地區(qū)的移動數(shù)據(jù)流量需求有望驅(qū)動衛(wèi)星中繼站規(guī)?？焖僭鲩L。進入4G時代后，移動數(shù)據(jù)流量暴增，發(fā)展中地區(qū)、偏遠地區(qū)、海島、沙漠、山區(qū)等區(qū)域的數(shù)據(jù)流量需求將主要通過衛(wèi)星中繼基站滿足。2014年，全球衛(wèi)星中繼站僅20個，根據(jù)NSR預(yù)測，到2023年，衛(wèi)星中繼站將達6000個。
3）移動通信業(yè)務(wù)——“動中通”，船載、機載、車載移動通信的最佳解決方案。
全球海洋產(chǎn)業(yè)規(guī)模巨大，但海洋通信能力發(fā)展嚴重滯后。海洋產(chǎn)業(yè)非常龐大，相關(guān)產(chǎn)業(yè)總價值24.2萬億美元，總產(chǎn)值2.5萬億美元，相當于全球第六大經(jīng)濟體，全球85%的貿(mào)易是通過海運完成。然而，弱小的海洋通信能力與密集的遠洋航線完全不匹配。根據(jù)Euroconsult數(shù)據(jù)，截止到2016年，全球海洋衛(wèi)星通信總帶寬僅有66Gbps，低于700個深圳家庭的寬帶總和。目前，海洋船舶及鉆井平臺共計70萬條，每條船的平均帶寬不足100K，相當于陸地上使用固定電話撥號上網(wǎng)的水平。
遠洋船舶通信需求迫切，衛(wèi)星通信是唯一解決方案。海洋通信需求十分強烈，在抵御災(zāi)害、船舶防衛(wèi)、人員通信、海洋監(jiān)管等方面有廣闊應(yīng)用。但由于海上無法建立通信基站，衛(wèi)星通信是實現(xiàn)海洋通信的唯一方式。
海洋通信需求提升驅(qū)動高通量衛(wèi)星的船載應(yīng)用快速發(fā)展。由于高通量衛(wèi)星相比于傳統(tǒng)的通信衛(wèi)星具有更大的容量、和更低的帶寬成本，為提升海洋通信能力的提升帶來了經(jīng)濟有效的解決方案。2014年，配備高通量衛(wèi)星終端的遠洋船舶僅6艘，；根據(jù)NSR預(yù)測，配備高通量衛(wèi)星終端的遠洋船舶數(shù)量有望從2014年的6艘，快速增長到到2023年的22000艘。根據(jù)Akamai《2016年第四季度互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展狀況報告》，2016年全球平均帶寬為7Mbps。假設(shè)到2023年，遠洋船舶平均帶寬能達到7Mbps，則總帶寬需求將有望超過150Gbps。
機載通信方面，后艙通信是高通量衛(wèi)星應(yīng)用的主要需求來源。機載通信分為前艙通信和后艙通信，前艙通信是安全業(yè)務(wù)通信，手段十分成熟；后艙通信是指航空客艙通信娛樂，用于乘客介入互聯(lián)網(wǎng)或與地面人員語音通信。隨著智能手機、平板電腦等移動電子設(shè)備的普及，后艙通信需求呈顯著增長態(tài)勢。
高通量衛(wèi)星具備覆蓋優(yōu)勢和成本優(yōu)勢，有望成為機載后艙通信的發(fā)展方向。機載后艙通信有地面基站（ATG）和衛(wèi)星通信兩大途徑，目前全球提供機載后艙通信服務(wù)的航班有一半左右是通過地面基站提供服務(wù)。相比于傳統(tǒng)衛(wèi)星通信以及地面基站通信方式，高通量衛(wèi)星通信具有大容量、低帶寬成本、無地面建設(shè)費用、覆蓋區(qū)域廣的優(yōu)勢，未來有望成為機載后艙通信領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。
機載后艙通信市場2025年收入有望達到46.5億美元，其中高通量衛(wèi)星收入占比有望從2015年的3%提升到2025年的45%。面對密集的航線，各大衛(wèi)星運營商紛紛發(fā)射高通量衛(wèi)星并進軍機載后艙通信市場。根據(jù)NSR預(yù)測，到2025年，機載后艙通信收入將由2015年的16億美元增長至46.5億美元；同時，高通量衛(wèi)星收入占比也將由3%提升至45%。
北美是機載后艙通信最大市場，亞歐市場快速成長。北美地區(qū)長期保持最大機載后艙通信市場地位，并有望將在未來繼續(xù)保持。根據(jù)NSR預(yù)測，亞太地區(qū)和歐洲地區(qū)2025年提供機載后艙通信的航班有望分別達到6256、5465架次，是全球的第二和第三大市場，機載后艙通信需求十分迫切。
2.5軍用方面：戰(zhàn)術(shù)通信使用專用衛(wèi)星星座，戰(zhàn)時可租用商業(yè)衛(wèi)星提升能力
現(xiàn)代戰(zhàn)爭對衛(wèi)星通信帶寬需求日益劇增。軍用通信衛(wèi)星是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的生命線，戰(zhàn)場上70%以上的通信是靠軍用通信衛(wèi)星完成。美軍在海灣戰(zhàn)爭時帶寬需求僅100Mbps，在伊拉克戰(zhàn)爭時的帶寬需求達到4Gbps，是海灣戰(zhàn)爭時的近40倍。美國國防部2010年估測，發(fā)動一場立體化聯(lián)合作戰(zhàn)需要至少16Gbps的帶寬，隨著照片和視頻精度的不斷提升，數(shù)據(jù)包增大，這個需求量仍在快速提升。
高通量衛(wèi)星在軍事領(lǐng)域作用日益突顯，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，提高戰(zhàn)場信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性。美軍完成從發(fā)現(xiàn)目標到定位、瞄準、攻擊、評估戰(zhàn)果這五大步驟，海灣戰(zhàn)爭需要100分鐘，科索沃戰(zhàn)爭為40分鐘，阿富汗戰(zhàn)爭為20分鐘，伊拉克只需10分鐘。戰(zhàn)場信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性是決定戰(zhàn)爭勝負的關(guān)鍵因素，通信衛(wèi)星帶寬提升是美軍作戰(zhàn)效率大幅提高的保障。高通量衛(wèi)星的高容量、高速在傳遞大量作戰(zhàn)數(shù)據(jù)時優(yōu)勢十分明顯。
高通量衛(wèi)星在軍事應(yīng)用領(lǐng)域具有效果好、安全性高、使用成本低三大優(yōu)勢。與傳統(tǒng)軍事通信衛(wèi)星相比，高通量衛(wèi)星在軍事領(lǐng)域應(yīng)用有先天性優(yōu)勢。
無人機衛(wèi)星通信帶寬占用量大，是高通量衛(wèi)星軍用的重要推力。無人機承擔偵察和武裝打擊任務(wù)，需要把實時的高分辨紅外影像、雷達探測信息回傳到指揮中心，數(shù)據(jù)傳輸量大，傳輸速度要求高，傳輸延時必須要小，大航程無人機要求更高，故利用高通量衛(wèi)星進行無人機通信是最佳解決方案。根據(jù)美國國防部計劃，到2022年，美軍將裝備大航程無人機650架；世界范圍內(nèi)，大規(guī)模裝備無人機也是軍隊發(fā)展趨勢。無人機的大量裝備，對衛(wèi)星帶寬提出了較高要求，加速了高通量衛(wèi)星在軍用通信的應(yīng)用。
歐美擁有專用的軍用高通量衛(wèi)星星座，處于全球領(lǐng)先地位。目前，僅美國獨立擁有軍用高通量衛(wèi)星星座WGS（Wideband Global SATCOM system），該星座由10顆衛(wèi)星組成，于2007年開始組建，用以替換上一代DSCS通信衛(wèi)星星座。在歐洲，法國、意大利聯(lián)合研發(fā)了一顆軍用高通量衛(wèi)星Athena-Fidus衛(wèi)星，用于補充窄帶衛(wèi)星Syracuse 3的通信功能，覆蓋整個歐洲大陸。
軍用通信衛(wèi)星帶寬長期不足，租用商業(yè)通信衛(wèi)星是常態(tài)，戰(zhàn)時租借量大。各國軍用通信衛(wèi)星的帶寬增速遠低于需求增速，軍用通信衛(wèi)星帶寬長期處于不足的狀態(tài)。由于各大衛(wèi)星運營商已建立多個高通量衛(wèi)星系統(tǒng)，包括美國在內(nèi)的西方軍事強國均向運營商租用高通量衛(wèi)星用以軍事用途，在戰(zhàn)爭時期租用量更是巨大。伊拉克戰(zhàn)爭時期，美軍動用衛(wèi)星超過160顆，其中一半以上是商業(yè)衛(wèi)星。根據(jù)Euroconsult統(tǒng)計，軍方商業(yè)衛(wèi)星帶寬租用量在2011年達到峰值12.5GHz，在2011年底美軍從伊拉克撤軍后租用量開始下降，到2016年下降近20%。O3b、Inmarsat、Intelsat等大型衛(wèi)星運營商均向軍方提供高通量衛(wèi)星服務(wù)。
中國高通量衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)剛起步，“十三五”迎發(fā)展機遇
3.1中國通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展落后于歐美，差距正在縮小
中國通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)起步于20世紀七十年代，自力更生，經(jīng)歷了從無到有、從試驗走向應(yīng)用、追趕差距、同臺競技四個重要發(fā)展階段：
第一階段（1970年-1984年）：從無到有，十年磨一劍——東方紅2號。1975年中國空間技術(shù)研究院確定方案，不進行中高軌試驗，直接發(fā)射靜止軌道試驗通信衛(wèi)星。1984年4月8日，東方紅2號發(fā)射成功，中國成為世界第五個獨立發(fā)射地球靜止軌道通信衛(wèi)星的國家。東方紅2號衛(wèi)星是我國第一代通信衛(wèi)星，在軌一共兩顆。
第二階段（1984年-1997年）：從試驗走向?qū)嵱没獤|方紅2A。東方紅2A是基于第一代平臺東方紅2號改進而來，屬于小容量通信衛(wèi)星。東方紅2A星載通信轉(zhuǎn)發(fā)器由2臺增至4臺(C頻段)，電視轉(zhuǎn)播頻道由2個增至4個，電話傳輸能力由1000路增至3000路，設(shè)計壽命由3年增至4年半。東方紅2A首星于1988年成功發(fā)射，使中國的衛(wèi)星通信和電視轉(zhuǎn)播跨入新階段，大大改變了邊遠地區(qū)收視難、通信難的狀況。
第三階段（1997年-2007年）：縮小差距，全面提升性能——東方紅3號。東方紅3號是中等容量通信衛(wèi)星平臺，設(shè)計瞄準了20世紀80年代的國際先進水平，首星發(fā)射于1997年，首次在地球同步軌道使用三軸穩(wěn)定型平臺技術(shù)。東方紅3號衛(wèi)星載有24個C波段轉(zhuǎn)發(fā)器，數(shù)量增加了6倍，設(shè)計壽命延長了2倍，能力相當于12顆東方紅2A衛(wèi)星，用于電視傳輸、電話、電報、傳真和數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧ㄐ艠I(yè)務(wù)，大大緩解了中國衛(wèi)星通信的緊張狀況。
第四階段（2007年至今）：同臺競技，向國際主流水平看齊——東方紅4號、東方紅3B、東方紅5號。進入21世紀，中國通信衛(wèi)星整體性能向國際先進水平看齊，具有容量大、功率大、承載能力強、服務(wù)壽命長的特點。成功發(fā)射了東方紅4號衛(wèi)星、東方紅3B衛(wèi)星，在研東方紅5號衛(wèi)星。東方紅3B衛(wèi)星是我國首顆全電推高通量衛(wèi)星，標志著我國通信衛(wèi)星進入了高通量時代。
中國通信衛(wèi)星的數(shù)量與美俄仍有較大差距，發(fā)展?jié)摿κ恪?/span>根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，截止2015年底，中國擁有通信衛(wèi)星34顆，遠低于美國的334顆和俄羅斯的80顆。從結(jié)構(gòu)方面看，中國通信衛(wèi)星占衛(wèi)星總數(shù)的19%，而美國和俄羅斯則分別高達59%和60%，中國通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展充滿潛力。
3.2中星16號填補空白，中國高通量衛(wèi)星已起步
中星16號衛(wèi)星發(fā)射成功，填補我國自主研發(fā)高通量衛(wèi)星的空白。4月12日19時04分，我國首顆高通量通信衛(wèi)星中星16號（實踐13號）長征三號乙運載火箭成功發(fā)射。中星16號衛(wèi)星是東方紅3B平臺全配置首發(fā)星，設(shè)計壽命為15年，由中國航天科技集團公司五院研制，在完成技術(shù)試驗驗證后，將交由中國衛(wèi)通集團運營。
中星16號開啟衛(wèi)星“寬帶中國”新時代。中星16號衛(wèi)星的通信總?cè)萘砍^20Gbps，平臺產(chǎn)品國產(chǎn)化率達到100%。中星16號可讓用戶方便快速地接入網(wǎng)絡(luò)，將優(yōu)先滿足教育部提出的遠程教育容量需求，兼顧遠程醫(yī)療、應(yīng)急救災(zāi)等公益應(yīng)用。中星16號衛(wèi)星技術(shù)上做到了國產(chǎn)衛(wèi)星的三個首次：
• 首次采用Ka頻段：可滿足日益增長的容量需求和速率需求。
• 首次采用全電推：攜帶四臺200毫米口徑的氙離子電推進發(fā)動機，該發(fā)動機屬于中等功率離子推進器，比沖可以達到3000秒以上，是常規(guī)的化學(xué)推進劑10倍以上。全電推發(fā)動機使得衛(wèi)星攜帶的常規(guī)化學(xué)燃料減少了四五百公斤，有效載荷增加了40%，具有壽命長、位保調(diào)節(jié)精度高的特點。
• 首次在高軌應(yīng)用激光通信：激光通信可以輕松實現(xiàn)10Gbps以上的通信速率，具有抗干擾能力強、抗截獲能力強、安全保密性好、體積小重量輕功耗低等優(yōu)點，通信的質(zhì)量更高。
中星16號衛(wèi)星的技術(shù)和性能與歐美領(lǐng)先水平仍有較大差距。中星16號總?cè)萘績H為20Gbps，相當于第一代高通量衛(wèi)星，遠低于歐美當前100Gbps左右的主流水平。衛(wèi)星平臺的性能不足是造成差距的主要原因，東方紅3B平臺屬于中型衛(wèi)星平臺，雖然使用了全電推技術(shù)，但載荷功率仍遠小于歐美SSL-1000、Boeing-702HP、Airbus-E3000等大型衛(wèi)星平臺。未來，隨著我國東方紅5號大型衛(wèi)星平臺的研制與應(yīng)用，我國高通量衛(wèi)星容量有望得到極大提升。
中星16號衛(wèi)星擬采用封閉式商業(yè)運營模式，中國衛(wèi)通商業(yè)模式做出改變。在傳統(tǒng)通信衛(wèi)星運營方面，中國衛(wèi)通采用開放式運營，直接向用戶提供轉(zhuǎn)發(fā)器資源及監(jiān)測等服務(wù)。中星16號是中國衛(wèi)通的首顆高通量衛(wèi)星，擬采用封閉式商業(yè)模式運營。中國衛(wèi)通要負責建設(shè)地面關(guān)口站及相關(guān)運營支撐系統(tǒng)，以形成向用戶直接提供服務(wù)的能力，并計劃動用批發(fā)、代理、虛擬運營等多種商業(yè)模式，來調(diào)動各方的積極性，形成完整的衛(wèi)星商業(yè)生態(tài)。
3.3政策支持高通量衛(wèi)星商業(yè)化發(fā)展，“十三五”迎重要發(fā)展機遇
國家產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向密切關(guān)系航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美俄歐等航天強國高度重視航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，均設(shè)有專門的航天產(chǎn)業(yè)部門，如美國航天局，歐洲航天局，俄羅斯航天委員會等，產(chǎn)業(yè)的決策權(quán)掌握在政府的國防部門的最高權(quán)力機構(gòu)中。
政策加碼通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展，由衛(wèi)星制造向衛(wèi)星應(yīng)用及商業(yè)運用轉(zhuǎn)變。2015年出臺的《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015-2025年）》和2016年出臺的《2016中國的航天》提出“衛(wèi)星通信以商業(yè)化模式為主，保障公益性發(fā)展需求”，“逐步建成覆蓋全球主要地區(qū)、與地面通信網(wǎng)絡(luò)融合的衛(wèi)星通信廣播系統(tǒng)”。高通量衛(wèi)星發(fā)展處于政策黃金期。
航天科技集團與中交通信強強聯(lián)合組建運營公司，我國首個全球高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)正式啟航。2016年7月23日，由亞太衛(wèi)星、中交通信、國新（深圳）和社會資本發(fā)起成立亞太衛(wèi)星寬帶通信（深圳）有限公司（亞太星通）。亞太星通將建設(shè)我國首個全球高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)，擔負衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)和運營、衛(wèi)星空間段服務(wù)、衛(wèi)星固定和移動通信服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)連接、網(wǎng)路和系統(tǒng)集成及技術(shù)咨詢等任務(wù)。
高通量衛(wèi)星系統(tǒng)投資近百億，“十三五”末期實現(xiàn)全球覆蓋。該系統(tǒng)總投資近100億元，亞太星通計劃于2018年底發(fā)射該系統(tǒng)的第一顆高通量衛(wèi)星亞太6D，2019年開展亞太地區(qū)衛(wèi)星通信運營服務(wù)。到“十三五”末期，該公司還將發(fā)射兩顆服務(wù)于美洲地區(qū)和歐非地區(qū)的高通量衛(wèi)星，組成全球?qū)拵l(wèi)星通信系統(tǒng)。
民營企業(yè)積極參與高通量衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)，注入新活力。國內(nèi)民營企業(yè)積極參與高通量衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)，新研股份、華訊方舟集團、星空年代等公司均提出了自己的高通量衛(wèi)星計劃，瞄準我國及一帶一路沿線國家龐大市場。
• 新研股份投資設(shè)立衛(wèi)星運營公司明日宇航，向衛(wèi)星通信綜合服務(wù)商邁進。根據(jù)公司公告，明日宇航擬建設(shè)具有12顆在軌衛(wèi)星的高通量衛(wèi)星星座，首星合同簽署在即。公司規(guī)劃利用成熟技術(shù)建造第一顆衛(wèi)星，在2018年提供服務(wù)；同步開展新衛(wèi)星的研制，確保在2019年發(fā)射一顆國際領(lǐng)先水平的衛(wèi)星。力爭用10年左右的時間，建設(shè)成具有12顆在軌衛(wèi)星的全天候、安全可靠、自主可控的寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)。公司3月公告擬與航天五院簽訂高通量衛(wèi)星首星“明日宇航1號”采購合同，衛(wèi)星采用Ka頻段，交易金額不超過十億元。
• 華訊方舟集團與海外衛(wèi)星通信企業(yè)深入合作，打造全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。華訊方舟集團與美國波音、勞拉、休斯等公司開展合作，打造由三顆高軌衛(wèi)、一百零八顆低軌衛(wèi)星、平流層熱氣球構(gòu)成的全球互聯(lián)互通的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)全球數(shù)據(jù)三分鐘一次更新，全球網(wǎng)絡(luò)無縫隙全覆蓋。此外，華訊方舟集團投資建設(shè)“中國天谷”產(chǎn)業(yè)園，打造千億級衛(wèi)星通訊產(chǎn)業(yè)集群，其與波音、勞拉、休斯等公司打造的全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)運營總部也將設(shè)于產(chǎn)業(yè)園中。
• 星空年代與Thaicom公司合作共建高通量衛(wèi)星系統(tǒng)，服務(wù)“一帶一路”國家。星空年代主導(dǎo)投資建設(shè)“星空1號”高通量衛(wèi)星，將于2018年由泰星公司發(fā)射，衛(wèi)星采用Ka頻段，容量70Gbps，擁有90%的帶寬資源，將是亞太地區(qū)容量最大的高通量衛(wèi)星。馬來西亞Measat公司將于2019年發(fā)射容量為55Gbps的“星空2號”，星空年代公司買斷了該星Ka頻段的資源，以實現(xiàn)更廣區(qū)域覆蓋。星空年代高通量衛(wèi)星系統(tǒng)主要覆蓋“一帶一路”沿線國家，為“一帶一路”戰(zhàn)略服務(wù)，目前所申請軌位已被納入國際電聯(lián)（ITU）衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)操作者資格審核程序。
高通量衛(wèi)星的產(chǎn)業(yè)鏈梳理
高通量衛(wèi)星生產(chǎn)制造期為3-5年，在軌壽命可達15年以上。目前，一顆標準的高通量衛(wèi)星在軌運行期為15年左右，隨著全電推、元器件小型化技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，高通量衛(wèi)星運行壽命有望達到20年。要發(fā)射一顆高通量衛(wèi)星，有六大步驟：
• 獲得頻段和軌位：在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)投入使用前不早于5年，但不晚于2年，向所在國及國際電聯(lián)申報并公布擬使用的衛(wèi)星頻率和軌道資源。
• 籌集資金：籌集建造衛(wèi)星系統(tǒng)所需的資金。
• 制造衛(wèi)星：向衛(wèi)星制造商預(yù)定衛(wèi)星，通常設(shè)計制造期為3-5年。
• 發(fā)射衛(wèi)星：向衛(wèi)星發(fā)射商購買發(fā)射服務(wù)，將衛(wèi)星送入軌道。
• 獲得服務(wù)許可：向擬定服務(wù)區(qū)域管理部門獲得入網(wǎng)許可，并在區(qū)域內(nèi)建立地面站及網(wǎng)絡(luò)。
• 商業(yè)推廣：向各級客戶銷售服務(wù)，對于商業(yè)級客戶，衛(wèi)星服務(wù)資源在制造發(fā)射期內(nèi)即開始銷售或出租，發(fā)射前即可銷售完畢；對于終端客戶，需在服務(wù)體系初步建立后才開始市場營銷。
高通量衛(wèi)星的產(chǎn)業(yè)鏈與傳統(tǒng)通信衛(wèi)星相同，分為衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、運營服務(wù)、地面設(shè)備制造四個環(huán)節(jié)
4.1衛(wèi)星制造：高技術(shù)壁壘、高投入、高風險，制造商集中于歐美國家
衛(wèi)星制造分為平臺制造和有效載荷制造兩部分。
• 衛(wèi)星平臺：由衛(wèi)星本體和服務(wù)（保障）系統(tǒng)組成，可以支持一種或幾種有效載荷的組合體，是除了有效載荷或有效載荷艙以外衛(wèi)星的其余部分。
• 有效載荷：直接執(zhí)行特定衛(wèi)星任務(wù)的儀器、設(shè)備或分系統(tǒng)。有效載荷種類很多，通信衛(wèi)星的有效載荷主要是通信轉(zhuǎn)發(fā)器和天線。
衛(wèi)星制造具有高技術(shù)壁壘、高投入、高風險三大特點。
• 高技術(shù)壁壘：衛(wèi)星的運行環(huán)境具有空間輻射和高能粒子干擾、大溫差、真空等特點，衛(wèi)星設(shè)備的研制要求與航空產(chǎn)品和地面產(chǎn)品都有很大不同，且衛(wèi)星是涉及眾多學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng)，具有很高的技術(shù)壁壘。
• 高投入：衛(wèi)星產(chǎn)品單價高，批量小，研制周期長，核心技術(shù)需要前期大量研發(fā)資金投入，衛(wèi)星制造業(yè)具有很高的資金壁壘。
• 高風險：衛(wèi)星在制造、發(fā)射、運營過程中都存在很大不確定性，研制進展不順利、發(fā)射故障、在軌運行失效等原因都會導(dǎo)致?lián)p失，風險性很高。
高通量研發(fā)和制造周期長，單價高，制造商主要集中在歐美、俄羅斯、中國，小型公司難以參與。高通量衛(wèi)星多數(shù)為地球同步軌道衛(wèi)星，使用大型衛(wèi)星平臺，國外大型衛(wèi)星制造商同時擁有衛(wèi)星平臺及有效載荷制造能力，一般由其總包生產(chǎn)。高通量衛(wèi)星研發(fā)和制造周期長，單價高，制造商向歐美、俄羅斯、中國的大型衛(wèi)星制造公司集中，小型公司難以參與。
4.2衛(wèi)星發(fā)射：高通量衛(wèi)星發(fā)射要求高，行業(yè)集中度高
衛(wèi)星發(fā)射是指將衛(wèi)星從地面到送入軌道的整個過程。高通量衛(wèi)星一般位于地球同步軌道，有轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射和直接發(fā)射兩種發(fā)射方式。
• 轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射：利用火箭將衛(wèi)星送到同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO），再依靠衛(wèi)星自身動力逐步定點到地球同步軌道。轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射對火箭運載能力及控制系統(tǒng)要求遠低于直接發(fā)射，但整個發(fā)射周期需要2-3天。
• 直接發(fā)射：利用火箭直接將衛(wèi)星送入地球同步軌道，使用這種方法，可以使同步軌道衛(wèi)星入軌的時間縮短到1天以內(nèi)，但要求火箭運載能力強，火箭“上面級”要求很高。
火箭技術(shù)是發(fā)射成功的關(guān)鍵，發(fā)射相對于衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈較為獨立。衛(wèi)星依靠火箭入軌，火箭的運載能力、控制技術(shù)是發(fā)射成功的關(guān)鍵。相對于衛(wèi)星研制與運營，衛(wèi)星發(fā)射較為獨立，只要向衛(wèi)星制造商開放接口即可，與上下游關(guān)系密切度不大，更多的受政治關(guān)系影響。
高通量衛(wèi)星發(fā)射向歐美俄中日等航天強國集中。高通量衛(wèi)星多為地球同步軌道衛(wèi)星并且重量大多超過5噸，對運載火箭能力提出較高要求。發(fā)射過程風險較高，優(yōu)先選用成熟可靠的發(fā)射技術(shù)和發(fā)射型號，使得高通量衛(wèi)星發(fā)射進一步向美國、歐洲、俄羅斯、中國、日本等航天強國集中。
4.3運營服務(wù)：高通量衛(wèi)星多采用天地一體運營模式
衛(wèi)星運營服務(wù)分為空間段運營和地面段運營兩部分。
• 空間段運營：指衛(wèi)星本身，用于天地間數(shù)據(jù)通信。衛(wèi)星所有者將衛(wèi)星的物理帶寬（MHz）、轉(zhuǎn)發(fā)器出售或出租給大的客戶，無需建立地面網(wǎng)絡(luò)，不面向終端客戶。
• 地面段運營：購買衛(wèi)星關(guān)口站及其他地面設(shè)備，完成衛(wèi)星通信地面組網(wǎng)，直接面向最終客戶提供服務(wù)，包括出售衛(wèi)星電視終端、寬帶終端、移動通信終端以及提供通信服務(wù)及增值服務(wù)。
高通量衛(wèi)星運營多采用天地一體的封閉式經(jīng)營模式，與第三方地面段運營商合作開拓市場。目前提供高通量衛(wèi)星通信服務(wù)的運營商多為大型衛(wèi)星通信運營商，深耕市場多年，擁有自建的地面網(wǎng)絡(luò)，故多采用天地一體的封閉式經(jīng)營模式，空間段、地面段同時經(jīng)營，并與第三方地面段運營商合作開拓終端市場。
4.4地面設(shè)備制造：市場化較充分，領(lǐng)先企業(yè)集中于歐美和以色列
衛(wèi)星地面設(shè)備分為地面網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用戶終端設(shè)備兩大類。
• 地面網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：包括地面站、控制站、靜中通、動中通等產(chǎn)品。
• 用戶終端設(shè)備：包括衛(wèi)星電視終端、衛(wèi)星無線電終端、衛(wèi)星寬帶終端、衛(wèi)星移動通信終端等產(chǎn)品。
地面設(shè)備市場化較充分，領(lǐng)先企業(yè)集中于歐美和以色列。地面設(shè)備制造商比較分散，系統(tǒng)集成商較多，產(chǎn)品覆蓋各型終端設(shè)備，以及天線、芯片、板卡等核心零部件。地面設(shè)備各細分領(lǐng)域擁有技術(shù)優(yōu)勢的公司具有競爭力，參與國際市場競爭。全球領(lǐng)先的企業(yè)主要分布在歐美和以色列，國內(nèi)廠商多以天線制造和系統(tǒng)集成為主，與全球領(lǐng)先企業(yè)還有相當差距。
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