低轨卫星通信系统,即卫星距地面高度在 500-2000 公里,系统通常由分布于若干轨道平面上的卫星构成,卫星形成的覆盖区域在地面快速移动,轨道周期通常在2个小时左右。而早期的卫星通信系统,主要实现数据通信、广播业务、电话业务等基本通信需求,同时应用在航海通信、应急通信、军事通信和偏远地区的网络覆盖等。
卫星通信作为一种微波通信,主要利用卫星上的转发器作为中继站,转发无线电波,从而实现地球上的两个或多个卫星通信站之间的通信。因此,卫星通信可实现远距离的语音、数据、图像、视频传输等业务功能,是远程通信的重要手段之一。
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图表:卫星通信系统构成
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静止轨道通信卫星早在几十年前就开始商业化运营,商业通信卫星也是航天领域唯一真正商业化的市场,长期占有卫星服务业收入90%以上的份额。然而随着地面通信技术(4G、5G通信等)与互联网技术的快速发展,传统静止轨道通信市场规模却越来越小。
近10年来,全球商业静止轨道通信卫星采购量正在逐渐下滑。2009和2010年,全球商业静止轨道通信卫星采购量均达到了30颗,当时工业界还乐观估计此后每年会有20-25颗的采购量。然而在2015年行业市场出现了转折,2015到2017年,全球静止轨道通信卫星分别卖出出了16颗、15颗、10颗,仅为2010年销量的一半左右。
2018年,全球商业通信卫星市场颓势依旧,全年仅签订了12颗商业通信卫星合同,其中包括中国自造的3颗、俄罗斯自造的2颗以及以色列自造的1颗,可以说,静止通信卫星领域退化到了自给自足的小农经济时代。
发展低轨卫星通信大势所趋:
2019年5月24日,首批60颗“星链”Starlink星座卫星被成功送入太空,马斯克的“星链计划”正式迈出了成功的第一步。根据SpaceX递交的“12000颗卫星星座”计划,卫星分别分布在340公里、550公里和1150公里三个低轨道。未来星链组网将为全球互联网服务欠缺地区提供互联网接入服务,并为城市地区提供“有价格优势”的宽带服务。
目前全球绝大多数通信卫星主要以GEO卫星为主,由于轨道资源有限,地球同步静止卫星只能在一个拥挤的环境下工作。此外,地球同步卫星数据传输延迟大,为500ms左右,而低轨卫星则能极大缩短时延,实现50ms以内时延,与地面光纤网络相当。这也使其可以支持在线游戏或视频聊天等基于实时数据传输类应用。
目前真正组网并进行运营的中低轨道通信卫星系统只有三个,分别为:即铱(Iridium)、全球星(Globalstar)和轨道通信(Orbcomm)系统。未来即将发射的低轨卫星组网计划包括了:铱星、O3b、LeoSat、OneWeb、Starlink、三星等,低轨卫星通信发展是大势所趋。
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