2020年4月20日,卫星互联网首次被中华人民共和国国家发改委列为新基础设施范畴的信息基础设施。随后,下午卫星互联网概念出现集体拉升趋势。截至收盘,中国卫星、康拓红外、上海沪工、航天宏图、华力创通均涨幅超过5%。
国家发改委提到的卫星互联网是什么?为什么会有这么大的影响?
原来,卫星互联网是一种新的通信方式,它指的是多次发射数百颗甚至数千颗小卫星,在低轨道上形成卫星星座,作为空中基站,实现空间互联网。航空航天和通信产业资源的整合是卫星互联网实现的基础。
与卫星互联网相比,中国现在正在建设的5个G,它是一个基于地面通信基站的网络系统。卫星互联网应用的空中基站更多为6个G为了引领国家通信技术在国际社会中的领先地位,近年来各大运营商都加强了预研。
而卫星互联网的起源可以追溯到上个世纪。在20世纪80年代末,“铱星系统”被摩托罗拉公司所推行。此系统为突破基于地面的蜂窝无线通信系统局限,计划用66颗卫星分6个轨道面构成一个全球低轨卫星通信星座,成为第一代真正依靠卫星星座支撑的全球移动通信系统,即卫星互联网系统。
30多年来,科技的巨大飞跃将全球卫星通信提升到了一个新的高度。
星座互联网计划于2012年由美国制定OneWeb该公司提出了星链计划,预计一期网络卫星数量将超过650颗,后期卫星数量将增加到900多颗,并计划在2025年为全球10多亿用户提供宽带服务。
2015年,韩国三星计划发射4600颗低轨道微型卫星,为用户提供低成本的互联网接入服务。据说这个星座系统规模数据传输能力约10万亿元GB每月。
2016年,波音公司向美国联邦通信委员会提出并许可了由2956颗卫星组成的卫星网络计划。
2019年,亚马逊提出了柯伊伯项目,计划从北纬56颗提供互联网服务的近地轨道3236颗卫星°到南纬56°,该项目于当年7月获得联邦通信委员会批准。
卫星互联网的技术支持主要包括通信技术、推广技术、能源技术、运输技术和射频技术五种技术。
星间链路激光通信是通信技术的核心技术,有望大大提高空天和地面数据的传输速率。美国太空探索技术公司(SpaceX)提交 FCC 该技术中的卫星性能、覆盖分析、干扰分析、碰撞风险等多维信息在公开文件中披露。在卫星 互联网(5G/6G)大背景下,数据传输速率Mb/s水平无法承载,需要大幅提升到 10-100Gb/s 级别。激光通信下,激光通信作为关键技术之一,具有高频、宽频带的独特性能Gb/s 随着波分复用等技术的进一步发展,通信容量仍有广阔的上升空间。
在推广技术方面,星链计划计划氪离子推广系统(Starlink)由于其优异的性能,商业航天领域发展迅速。 Starlink 卫星配备4台霍尔离子电推,具有推力小、比冲高的优点。离子推进剂比氧化合物推进剂轻,对商业航天至关重要。
在能源技术方面,设计单个太阳能电池阵列可以高效转换,大大简化系统。 Starlink 仍然坚持计划 第一原本质上是卫星产生的太阳能利用效率问题。
在运载技术方面,在高科技的加持下,传统火箭发射行业将出现颠覆性变化。SpaceX 火箭在航天界有很多讨论,主要集中在回收技术和多发动机控制技术上。由猎鹰9号火箭组成的猎鹰9重型火箭共配备了27台发动机,这是人类从未成功过的设计。
在射频技术方面,Starlink向 Q/V相控阵射频技术面临着提高性能、降低成本的新挑战。由于通信容量和资源频率有限,Starlink 传统的通信波段正在实现 Ku/Ka 波段到 Q/V 波段过渡,在Q/V波段资源丰富。V波段有大量的连续宽带可供选择,但雨衰的存在使星上射频器件的条件更加严格。 Starlink 安装在卫星底部 4 套相控阵天线系统,与传统的容量通信卫星相比,数据量发送和转发可以达到很高的水平,也可以达到较低的数量级。
当然,这种新的通信方式也有风险和隐患。
风险一,国家的信息以及空间安全受到威胁。在占用了大量的空间轨道资源和频谱资源后,成千上万颗高速运行的低轨道卫星将在低轨道上发生拥堵,增加了碰撞风险,更容易引起连锁反应。将产生大量的空间碎片,并将毁灭性的打击带毁灭性的打击。各种计划中的卫星互联网系统涉及大量卫星。如果观测功能是相应的卫星,中国的重要设施将完全暴露。信息泄露等严重问题可能发生,新的威胁可能会给国家安全和社会安全带来。此外,卫星互联网系统中存在大量非静态低轨卫星,使用寿命短,难以回收,极易成为空间垃圾。同时,这种卫星在军事上自然有重要的用途,威胁航空航天安全,甚至地面居住和设施安全。可能会发生巨大的经济和人员生命损失。
缺乏监测技术。卫星互联网是一种新型的空间业务应用,主要涉及静态轨道卫星系统和非静态轨道卫星系统,工作频率一般为Ku和Ka波段。在卫星移动业务中,由于其终端具有重量轻、体积小、易隐蔽、可移动等特点,现有的无线电监控技术手段难以实现准确实时的监控定位。此外,由于卫星数量巨大,卫星互联网无线电监控非常繁琐和困难。
风险3,很难有效地监督卫星提供的各种服务。由于其隐藏的获取方法和缺乏足够的监管能力,难以及时调查和追溯。
风险4,天文学家说 “星链”卫星在他们观测范围内会留下高亮的轨迹,并表达了对低轨运行的卫星亮度远超大部分天文观测目标,拥挤的近地轨道,将使天文观测和科研受到越来越多的光线干扰的担忧。
一切都有两面性,卫星互联网当然也是如此,除了风险和隐患外,还有许多重要的作用。
在环境监测方面,它在水文监测、大气环境、土地沙漠等地区的长期环境监测中发挥着重要作用。
在自然灾害预警方面,有利于森林防火、地质灾害、水灾旱灾,无人值守可提供灾害预警和灾害报告,非常方便高效。
主要作用体现在远海水文数据监测、山区牛羊定位管理、农场林场农情监测等方面。
在大型无人机应用中,支持物流无人机和运输无人机的数据传输,确保位置数据能够及时返回。
卫星通信互联网在中国起着至关重要的作用。
在新冠肺炎疫情最严重的时候,人们基本上足不出户,一线防疫人员也不会离开岗位。如何保证生活的正常有序进行?正是通过这种新型的卫星通信互联网技术。如火神山医院、雷山山医院等医疗保护站建设、封闭管理材料运输、外卖运输服务,或街道巡逻监督,需要卫星通信互联网技术、定位服务、精密距离测量等,其中我国北斗卫星系统在现阶段发挥了重要作用。
同样,卫星通信互联网在国外也起着关键作用。
有外媒报道称,Lynk该公司宣布,它已成功地将地球低轨道卫星与地球上的普通手机连接起来,这是历史上第一次从太空向地球发送短信,迎来了里程碑式的突破。
Lynk查尔斯,创始人·米勒说,卫星和普通移动电话的连接将改变移动通信行业的游戏规则。早在今年2月24日,Lynk该公司使用该公司的专利产品太空蜂窝发射塔技术,将低地球轨道纳卫星直接连接到未修改的手机上。该测试的成功意味着卫星-电话连接测试将迈出新的一步,同时也验证了这一点Lynk公司革命性的无线接入网络技术能力,也减少了蜂窝发射塔在太空中的影响。即使传统地面网络崩溃,人们也不必害怕。Lynk卫星通信技术可以保证应急响应者的通信。
围绕Starlink等待对手的卫星群 5G/6G网络,针对我们产业和核心技术的不足,配合未来产业链所需的生态模式,类比传统的3G/4G未来通信网络可能会有以下分工和产业机遇:
类似于铁塔和基站的网络基础设施,在卫星平台和发射端,除了传统卫星国家队航天五院、航天八院、航天一院外,航天科技二院、三江集团有望成为低成本批量星箭制造的新军。当然,很多民营商业航天企业也会迎来前所未有的机遇。
为了与5G/6G中国卫通等核心网络与用户融合有望在星网运营端发挥重要作用。
未来,信息网络空地海一体化的重要性前所未有,为卫星通信的发展展示了广阔的发展前景。除了电调平板天线和移动边缘计算技术外,卫星通信还需要在其中展示其技能。VSAT终端、卫星数字载荷、软件定义网络、小、小卫星规模制造、多星发射、星际光通信、太赫兹传输等方面的创新,重视与地面网络的综合发展