揭秘卫星互联网6G关键技术,国内行业雏

5G的已经全面展开商用,人类的通信技术再一次走上了快速发展期。未来,随着火箭回收、低轨卫星和6G技术的发展,科幻式的通信方式似乎离我们也不远了。年工信部成立了6G研究组,推动6G相关工作。同年4月,奥卢大学举办了世界首个6G峰会。6G有望达成更进一步的技术指标:空口延迟低于0.1ms,网络深度覆盖率达到%,毫米级感知定位,单位功耗大幅度降低,传输带宽将达到TB级,连接设备密度达到每立方米数百个。年4月20日,国家发改委首次明确“新基建”范围,并将卫星互联网纳入通信网络基础设施范畴。目前,国内多家企业已经开始积极布局卫星互联网产业。

本期的智能内参,我们推荐开源证券的报告《5G+时代,星链计划和6G齐闪耀》,揭秘6G和卫星互联网的布局与发展。

本期内参来源:开源证券

原标题:

《5G+时代,星链计划和6G齐闪耀》

作者:赵良毕戴晶晶

一、通信技术——每十年一次的巨变

移动通信技术推动着信息技术产业的快速发展,改善了人们的生活水平,促进了社会的发展和繁荣。从上世纪80年代开始,移动通信技术每近十年就会出现一次新的变革。

▲移动通信技术从从1G向5G演进

1G即第一代移动通信技术,是以模拟技术为基础的蜂窝无线电话系统。起源于20世纪80年代,完成于20世纪90年代,主要采用的是模拟调制技术与频分多址接入(FDMA)技术,这种技术的主要缺点是频谱利用率低,信令干扰话音业务。

1G时代,频分多址(FDMA)是一种最基本的多址接入方式。FDMA以载波频率来划分信道,每个信道占用一个载频,相邻载频之间应满足传输带宽的要求。在模拟移动通信中频分多址是最常用的多址方式,每个载频之间的间隔为30kHz或25kHz。在FDMA技术下,不同的用户占据不同的频段,从而避免了相互干扰,实现了区分。

2G即第二代移动通信技术,主要采用数字的时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)技术。在2G技术下,无法直接传送如电子邮件、软件等资讯;只具有通话、和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格。不过手机短信SMS(Shortmessageservice)在2G的某些规格中能够被执行。

第二代移动通信数字无线标准主要有:欧洲的GSM和美国高通公司推出的IS-95CDMA等,我国主要采用GSM,美国、韩国主要采用CDMA。

3G即第三代移动通信技术,其最基本的特征是智能信号处理技术。智能信号处理单元将成为基本功能模块,支持话音和多媒体数据通信,它可以提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务,例如高速数据、慢速图像与电视图像等。

3G系统的通信标准共有WCDMA,CDMA和和TD-SCDMA三大分支。在中国,中国移动采用TD-SCDMA,中国电信采用CDMA,中国联通采用WCDMA。

▲3G通信标准

4G即第四代移动通信技术,主要是以正交频分复用(OFDM)为技术核心。4G技术是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。

正交频分复用(OFDM)是一种无线环境下的高速传输技术。OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展,具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力,可以提供无线数据技术质量更高(速率高、时延小)的服务和更好的性能价格比,能为4G无线网提供更好的方案。

5G是最新一代蜂窝移动通信技术。5G并不是独立的、全新的无线接入技术,而是对现有无线接入技术的技术演进以及一些新增的补充性无线接入技术集成后解决方案的总称。

▲5G移动通信存在三大关键技术

二、卫星互联网,5G中后期新技术

卫星互联网是一种基于卫星通信的互联网,可实现多地球站间通信。卫星互联网是指基于卫星通信技术,通过发射特定数量卫星形成规模组网,向地面和空中终端提供宽带互联网接入等通信服务的新型网络。

▲卫星通信原理

卫星互联网的发展存在三个阶段:

1、与地面通信网络竞争阶段,提供语音、低速数据、物联网等服务。随着地面通信系统的快速发展,卫星通信系统在通信质量和资费价格等方面渐渐处于劣势,在竞争中落败。

2、对地面通信网络补充阶段,以新铱星、全球星和轨道通信公司为代表,对地面通信系统进行补充和延伸。

3、与地面通信网络融合阶段,以OneWeb、SpaceX等为代表的公司正在主导新型卫星互联网星座建设,卫星工作频段逐渐提高,卫星互联网建设逐渐步入宽带互联网时期。

▲卫星互联网发展阶段

卫星按照轨道高度主要分为低、中、高轨三大类。其中,低轨卫星拥有传输时延小、链路损耗低、发射灵活等优势,卫星互联网业务的主流实现方式。

▲卫星分类

具体来说,低轨卫星系统有以下两大优势:

1、可实现全球互联网无缝链接服务。传统高轨同步轨道卫星建设成本高,存在通信盲区,时延长且带宽有限,已无法满足全球海量互联的容量需求。相比之下,低轨卫星系统传输时延更低,可靠性更高,损耗较高轨低29.5dB,能够实现全球互联网无缝链接服务。

▲低轨卫星优势

2、低轨卫星通信核心应用场景包括偏远地区通信、海洋作业及科考宽带、航空宽带和灾难应急通信等。其中,偏远地区应用市场主要包括卫星电话、互联网电视和卫星宽带;海洋作业及科考应用市场包括卫星定位和海事卫星电话;航空应用市场主要为机载Wifi;灾备应用市场包括应急呼叫、数据保护与恢复和异地灾备系统等。

▲低轨卫星通信核心应用场景

近年来,OneWeb、SpaceX等公司的主导下,卫星互联网行业走上了快速发展期。从年起,我国针对该行业出台了一系列措施,积极推进卫星应用产业和商业卫星发展。特别是,国家发改委于年4月20日首次明确了“新基建”范围,包括信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施三个方面。其中,信息基础设施主要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施,包括5G、物联网、工业互联网和卫星互联网等。卫星互联网在国家层面首次被纳入通信网络基础设施范畴。

▲我国卫星互联网产业政策

国内多家企业已开始积极布局卫星互联网产业。“十三五”期间,以中国航天科技和中国航天科工为主的两大央企分别提出了“鸿雁星座”和“虹云工程”低轨卫星互联网计划,并发射了试验卫星。其中,“鸿雁”星座是国内首套全球低轨卫星移动通信与空间互联网系统,可在全球范围内实现宽带和窄带结合,为用户提供实时双向通信。

“虹云工程”星座则致力于满足全球移动互联网的高速接入需求,由颗低轨卫星组成,每颗卫星最大支持速率为4Gbps。目前,国内多家企业已经开始积极布局卫星互联网产业,随着计划逐渐启动,我国卫星互联网产业有望迎来快速发展。

卫星互联网产业链分为卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务四个部分。其中,卫星制造分为卫星平台和卫星载荷;卫星发射包括火箭制造和发射服务;地面设备包括固定地面站、移动站和用户终端;卫星运营及服务包含卫星移动通信服务、宽带广播服务和卫星固定服务。根据赛迪智库测算,预计到年,中国卫星互联网整体市场规模可达千亿。

▲卫星互联网产业链

预计年我国低轨卫星互联网卫星制造环节将迎来投资高峰。年是卫星互联网元年,根据未来智库数据,预计年左右我国低轨卫星互联网卫星制造环节投资规模将迎来高峰。

▲我国低轨卫星互联网卫星制造投资规模预计将在年迎来高峰

根据《年中国商业航天产业投资报告》数据显示,预计到年前我国将发射约3颗商业卫星,单颗卫星制造成本为万美元,而StarLink和亚马逊单颗卫星的制造成本仅为50万和万美元。对比来看,我国卫星制造成本仍有进一步优化空间,未来卫星制造企业有望提升其毛利率和竞争力,或将持续受益。

成本的降低可以从以下四个部分入手:

火箭回收技术。火箭回收技术,是指火箭发射后回收并重复使用的技术,可实现资源的回收利用,提高火箭的重复利用率,降低成本。据SpaceX

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