而就在8月6日，隨著18顆“千帆星座”（“G60星鏈”）首批組網(wǎng)衛(wèi)星順利進入預定軌道，備受矚目的中國版“星鏈”由此拉開了組網(wǎng)建設的帷幕，低軌衛(wèi)星迎來了中國方案。 y9nesmc

中國低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的里程碑

作為中國正在建設的低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座計劃之一，“千帆星座”由上海市政府支持、上海垣信衛(wèi)星科技有限公司等企業(yè)主導建設和運營。該工程于2023年啟動，是一個包括三代衛(wèi)星系統(tǒng)的全頻段、多層多軌道星座設計。該批次衛(wèi)星采用上海格思航天自主研發(fā)的可堆疊型平板衛(wèi)星平臺，每顆衛(wèi)星重300kg。y9nesmc

根據(jù)計劃，“G60星鏈”計劃分為三個階段：第一階段計劃到2025年底，實現(xiàn)648顆星提供區(qū)域網(wǎng)絡覆蓋；第二階段到2027年底，網(wǎng)絡覆蓋擴展至全球；到2030年底，實現(xiàn)由15000顆衛(wèi)星提供的手機直連多業(yè)務融合服務。y9nesmc

技術層面，“G60星鏈”計劃分三代系統(tǒng)：第一代系統(tǒng)采用透明轉(zhuǎn)發(fā)TP模式，將率先為我國境內(nèi)和“一帶一路”的陸地/近海提供服務；第二代系統(tǒng)采用星上轉(zhuǎn)發(fā)(OBP)模式，除了延續(xù)透明轉(zhuǎn)發(fā)的能力，還具有星上處理能力，可向全球陸地/海洋/空中全域提供服務；第三代系統(tǒng)可實現(xiàn)多業(yè)務、多層組網(wǎng)部署，實現(xiàn)全球區(qū)域星地融合。 y9nesmc

這一工程很容易讓人聯(lián)想到美英兩國先后啟動的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座計劃—星鏈(Starlink)和OneWeb(一網(wǎng))。SpaceX計劃在2019年至2024年間在太空搭建由約1.2萬顆衛(wèi)星組成的“星鏈”網(wǎng)絡提供互聯(lián)網(wǎng)服務，如今已將175批共6611顆星送入預定軌道，其中1584顆將部署在地球上空550千米處的近地軌道，并從2020年開始工作。據(jù)有關文件顯示，該公司還準備再增加3萬顆，使衛(wèi)星總量達到約4.2萬顆，覆蓋全球300萬+以上用戶。y9nesmc

除了G60星鏈，我國還規(guī)劃了另外兩個“萬星星座計劃”，分別是：由中國衛(wèi)星網(wǎng)絡集團有限公司牽頭，打造一個由1.3萬顆衛(wèi)星組成的中國星鏈主體“GW星座”；另一個是Honghu-3(鴻鵠-3)，該星座計劃在160個軌道平面上發(fā)射共1萬顆衛(wèi)星。 y9nesmc

與尚在規(guī)劃中的“Honghu-3星座”和發(fā)射了兩顆試驗星的“GW星座”相比，“G60星鏈”此次一箭發(fā)射18顆衛(wèi)星，無疑是我國低軌衛(wèi)星商業(yè)化發(fā)展邁出的重要一步。y9nesmc

新的競爭藍海

按照國際電信聯(lián)盟規(guī)定，衛(wèi)星軌道和頻譜資源具有排他性，地球同步軌道(GEO)各國之間需要公平協(xié)商分配；低地球軌道(LEO)、中地球軌道(MEO)全部按照“先登先占”的原則。y9nesmc

除了資源稀缺之外，時效性也是一個不得不考慮的問題。按照國際電信聯(lián)盟的規(guī)定，衛(wèi)星運營商須在第一顆衛(wèi)星投入使用的監(jiān)管期結(jié)束后的2年內(nèi)發(fā)射10%的衛(wèi)星，5年內(nèi)發(fā)射50%，7年內(nèi)全部部署完成。從2015年起，新成立的衛(wèi)星星座項目數(shù)量開始激增，且多數(shù)處于原型試驗階段。根據(jù)ITU規(guī)則測算，預期從2024年起有望看到近地軌道衛(wèi)星星座開始密集發(fā)射。y9nesmc

而全球各航空航天強國之所以看好該市場，重要原因之一就是在技術進步和全球連接需求不斷增長的推動下，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場正在發(fā)生顯著變化。隨著世界變得更加互聯(lián)，地面網(wǎng)絡的局限性變得越來越明顯，特別是在偏遠和服務欠缺的地區(qū)。這就是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的切入點，它能夠在全球范圍內(nèi)提供廣泛、可靠的連接。y9nesmc

與此同時，物聯(lián)網(wǎng)設備的技術進步使衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的新用案例以前所未有的速度出現(xiàn)，從精準農(nóng)業(yè)到海洋監(jiān)測，從聯(lián)網(wǎng)礦山到災害預測和響應。雖然衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)目前僅占整個衛(wèi)星連接收入的一小部分，但隨著國際海事衛(wèi)星組織(Inmarsat)、銥星通訊(Iridium)和ORBCOMM等主要參與者的推動下，它正在積極增長。y9nesmc

“衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的多樣化應用將推動整個市場的發(fā)展”，ABI Research衛(wèi)星通信研究分析師Victor Xu指出，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)市場的快速增長受到多種因素的推動，包括衛(wèi)星發(fā)射成本的降低，衛(wèi)星技術的進步，例如低地球軌道星座、立方體衛(wèi)星和納米衛(wèi)星，以及對無線連接的需求不斷增加。y9nesmc

標準化衛(wèi)星通信技術、多技術/軌道連接解決方案以及衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)與地面5G網(wǎng)絡(NTN)的集成是主要趨勢，為市場創(chuàng)新和增長帶來了巨大機遇。尤其是隨著R18標準正式凍結(jié)，5G-A加速落地，天地一體作為其重要應用場景將迎來發(fā)展利好，同時也為6G時代萬物互聯(lián)的泛在網(wǎng)絡需求提供支撐。y9nesmc

近年來，各地政府也在密集發(fā)布推動支持商業(yè)航天發(fā)展的利好政策。以去年年底上海印發(fā)的《上海市促進商業(yè)航天發(fā)展打造空間信息產(chǎn)業(yè)高地行動計劃（2023-2025年）》為例，該《計劃》提出，上海將發(fā)展新一代中大型運載火箭、低成本高集成衛(wèi)星、智能應用終端三大拳頭產(chǎn)品，形成年產(chǎn)50發(fā)商業(yè)火箭、600顆商業(yè)衛(wèi)星的批量化制造能力，以打造“上海星”、“上海箭”為目標，提供衛(wèi)星研制、運載發(fā)射、在軌交付與管理鏈式服務模式，到2025年，初步形成從火箭、衛(wèi)星、地面站到終端的全覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈。y9nesmc

但目前中國在衛(wèi)星發(fā)射成本方面與美國還存在很大的差距。行業(yè)人士稱，目前國內(nèi)1公斤的衛(wèi)星發(fā)射成本大約是1萬美金，按此計算，單顆低軌通信衛(wèi)星的發(fā)射成本約為200萬美元。相比之下，SpaceX發(fā)射單顆低軌衛(wèi)星的成本僅為75萬美元左右，提升空間還有很大。 y9nesmc

盤點那些能上天的太空級技術

衛(wèi)星制造、發(fā)射、組網(wǎng)涉及的科學技術門類十分繁雜，對芯片的穩(wěn)定性、耐用性和抗宇宙輻照更是有著極高的要求，目前來看，SPARC架構芯片、FPGA和RISC-V芯片，構成了航天級芯片的主流。y9nesmc

SPARC(Scalable Processor Architecture)是一種RISC處理器指令集結(jié)構，有著出色的可靠性、可擴展性和可配置性，自上世紀80年代以來一直活躍在航空航天領域。而新生代的RISC-V芯片近兩年也頻頻成為高性能航天計算(HPSC)處理器的選擇，代表性的案例包括：美國國家航空航天局噴氣推進實驗室(NASA-JPL)于2022年8月宣布選擇Microchip開發(fā)HPSC處理器，作為該實驗室推進商業(yè)合作努力的一部分；9月，NASA宣布選擇8核SiFive Intelligence X280 RISC-V矢量內(nèi)核，以及四個額外的SiFive RISC-V內(nèi)核，意在大幅提升自主漫游車、視覺處理、太空飛行、制導系統(tǒng)、通信和其他應用的性能。y9nesmc

FPGA芯片一直以來也是太空衛(wèi)星的標配，無論是Microchip的耐輻射PolarFire SoC FPGA，還是AMD的Virtex系列/Zynq系列。近年來，國內(nèi)很多企業(yè)也都突破了FPGA相關技術，包括在一些定制化場景上實現(xiàn)了定制化的ASIC芯片的突破。y9nesmc

通信技術

當前，我們正在經(jīng)歷5G Advanced向6G演進的過渡階段，正在開展的3GPP Release 19標準版本中涵蓋的關鍵技術方向之一，就是衛(wèi)星通信。目前很多偏遠地區(qū)還無法實現(xiàn)網(wǎng)絡覆蓋，而衛(wèi)星通信技術可以實現(xiàn)對這些區(qū)域的通信支持，同時也是擴大覆蓋范圍的有效方式。同時，3GPP也正在與衛(wèi)星行業(yè)合作開發(fā)一個全球標準化解決方案，即5G 非地面網(wǎng)絡(NTN)，從而實現(xiàn)地面網(wǎng)絡和衛(wèi)星網(wǎng)絡之間的無縫漫游。y9nesmc

國內(nèi)方面的新動向當然來自華為。據(jù)國家知識產(chǎn)權局公告，今年1月，華為技術有限公司公布了兩項衛(wèi)星通信網(wǎng)絡相關專利——《一種星間鏈路構建方法及通信裝置》和《一種衛(wèi)星網(wǎng)絡路由方法及通信裝置》。y9nesmc

值得注意的是，《一種衛(wèi)星網(wǎng)絡路由方法及通信裝置》中提到，“地面終端設備可通過5G新空口接入網(wǎng)絡，將5G基站部署在衛(wèi)星上，通過無線鏈路與地面的核心網(wǎng)相連。同時，在衛(wèi)星之間存在無線鏈路，從而完成基站與基站之間的信令交互和用戶數(shù)據(jù)傳輸。”y9nesmc

目前，華為已經(jīng)完成在LEO再生衛(wèi)星在軌測試驗證，測試結(jié)果顯示其下行吞吐最高 660Mbps，上行最高135Mbps。y9nesmc

操作系統(tǒng)

風河的VxWorks 實時操作系統(tǒng)(RTOS)是一個功能強大、可靠且安全的嵌入式軟件平臺，專為工業(yè)自動化、航空航天和國防系統(tǒng)、醫(yī)療設備和消費電子產(chǎn)品等安全關鍵型應用而設計，因為實時性能和可靠性對于這些行業(yè)的關鍵任務系統(tǒng)至關重要。早在2019年，當時的衛(wèi)星新創(chuàng)公司Astranis Space Technologies就將VxWorks用于其新一代衛(wèi)星，為網(wǎng)絡尚未覆蓋的市場提供經(jīng)濟高效的高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務。y9nesmc

相控陣天線

衛(wèi)星端價值量最大的方向是載荷，多家研究機構的數(shù)據(jù)顯示，低軌衛(wèi)星通信載荷市場規(guī)模保守估計約為121億元。如果進一步細分，占據(jù)衛(wèi)星成本75%的載荷中，相控陣天線系統(tǒng)又占據(jù)了75%，涉及天線單元、收發(fā)組件、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等多個部分。y9nesmc

結(jié)語

顯然，低軌衛(wèi)星是目前我國部署的重點方向。伴隨著中國版“星鏈”的大規(guī)模啟動，市場分析人士預測整個商業(yè)航天的產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模有望在數(shù)年內(nèi)急速擴大，帶動衛(wèi)星及部組件研發(fā)制造、通導遙終端與網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡運營和衛(wèi)星運維、行業(yè)應用與增值服務等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，萬億級規(guī)模的衛(wèi)星服務市場并非遙不可及。y9nesmc