2024-02-23 19:42
无论是在偏远地区还是在发展中的城市，卫星通信技术都能为我们提供稳定、高速、全球覆盖的通信服务，成为满足全球通信需求的核心技术。当前，国内卫星产业具备巨大发展潜力，卫星通信行业已步入高速建设期，未来有着广阔的发展空间。
无论是在偏远地区还是在发展中的城市，卫星通信技术都能为我们提供稳定、高速、全球覆盖的通信服务，成为满足全球通信需求的核心技术。当前，国内卫星产业具备巨大发展潜力，卫星通信行业已步入高速建设期，未来有着广阔的发展空间。
卫星是环绕地球或其他行星在空间轨道运行的无人航天器，是人类太空活动的主要形式，具有广泛的功能和应用领域。除部分用于科学研究和技术试验外，卫星按照应用领域可分为通信卫星、遥感卫星、导航卫星。
卫星通信是以卫星为中继的通信手段，由空间段、地面段、用户段构成。卫星通信是指地球上（包括地面和低层大气中）的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星系统包括空间段、地面段、用户段，空间段由不同轨道、用途、频段的卫星构成；地面段指在地球表面的无线电通信站，包括地面站、机载站和船（舰）载站，负责卫星信号接收处理以及卫星姿态的控制等；用户段包括不同类型的用户设备。信号传输的流程是用户段发出基带信号经过发射地面段处理变为射频信号后发送到空间段，再由空间段对收到的射频信号进行低噪声、变频、功率放大等处理后发送到接收地面段，再对其处理变成基带信号后，发送到用户段。
通信卫星按轨道划分可分为低轨卫星（LEO）、中轨卫星（MEO）、高轨卫星（GEO）。高轨卫星以与地球自转相同的速度绕地球运行，使得卫星始终保持在相同的位置上，可以提供稳定的覆盖范围，3颗卫星即可实现全球覆盖。虽然高轨卫星技术成熟、寿命长等特点，但是存在时延高、损耗大，轨道资源极其稀缺的特点。而相比之下，低轨卫星具有低延时、低成本、灵活组网等特点，正在成为卫星通信建设的焦点。
卫星通信按照带宽可分为宽带通信和窄带通信。根据国际电信联盟（ITU）的频段划分标准，卫星通信常使用 L（1-2GHz）、S（2-4GHz）、C（4-8GHz）、X（8-12GHz）、Ku（12-18GHz）、K（18-27GHz）、Ka（27-40GHz）等波段的电磁波。窄带通信以 L/S/C 频段为主，主要分布在 GEO 轨道，由于其传输速率低、雨衰小的特点，主要用于电视、广播和物联网应用；宽带通信以 Ku/Ka 频段为主，传输速率可达上百 Mbs，因此可以满足高速数据传输的互联网多媒体应用需求。为了满足日益增加的频率轨道资源需求，目前行业已着手开发 Q（36-46GHz）、V（46-56GHz）等更高的频段资源。
卫星通信本身具备覆盖广的特点，近年来正向低轨化，高通量，小型化方向发展。
低轨卫星星座优势明显，成为卫星通信发展新趋势。相比于地面通信，卫星星座通信可实现广域无缝隙覆盖，成本优势明显；相比于中高轨卫星，具备传输延时小、链路损耗低、发射灵活、应用场景丰富、制造成本低等优点；根据 UCS 提供的数据，截至 2022 年 5 月 1 日，低轨卫星数量达 4700 颗，占比86%。虽然低轨卫星需要通过组网实现全球覆盖，卫星数量需求多，组网和控制切换等相对复杂，但仍是最具有发展前景的卫星通信技术。
高通量卫星具有技术升级、频段拓展、轨道开发三大特征。高通量卫星（HTS），也称高吞吐量通信卫星，为了实现吞吐量的提升，高通量卫星具有 3 大特征：1）技术升级，通过多点波束、频率复用、波束增益等关键技术提升卫星容量；2）频段拓展，传统使用的 C、Ku 频段逐渐饱和，高通量卫星逐渐向更高频段（Ka 频段、Q/V 频段）发展；3）轨道开发，GEO 占主流，但资源接近饱和，LEO 卫星成为行业新热点。
提速降费，高通量卫星通信应用迎来普及黄金期。传统通信卫星受限于频段资源限制，传输速度往往在Kbps 级别，与地面 4G 网络 100Mbps 的水平相差甚远。但高通量卫星采用多点波束、频率复用技术以及更高频宽，可以提供媲美于地面通信的数据服务。除了速度，影响卫星通信普及的重要因素之一是昂贵的价格，随着高通量卫星不断扩容，短期已经供给过剩，价格处于下降通道。根据罗兰贝格数据，2016-2019 年，高通量卫星通信价格的降幅普遍在 30%-60%，预计未来卫星通讯费用将进一步下降。对于下游用户来说，更便宜的价格将增加卫星方案的使用频率。
我国将重量在 200kg 左右的卫星称为微小卫星。微小卫星主要特点是重量轻、体积小、成本低、研制周期短、功能密度高、性价比高、可进一步组网，以分布式星座形成“虚拟大卫星”，实现大范围、实时的通信和对地观测。
卫星小型化趋势愈发明显，成为低轨卫星的重要组成部分。目前微小卫星在通信、遥感、导航等领域迅速发展，已成为卫星技术的发展趋势之一。在非同步轨道卫星中，微小卫星占比最高，已成为低轨卫星星座的重要组成部分。根据《卫星及应用产业发展白皮书》数据，2019~2021 年全球微小卫星数量达1684 颗；预计 2025 年前，我国小卫星或微小卫星需求达 1664 颗。
尝试阶段（1950-1970）：提出科学构想，进行卫星发射尝试。1957 年，苏联发射第一颗人造卫星，卫星通信实验正式进入人造卫星阶段。
起步阶段（1970-2000）：卫星通信进入国内通信阶段，中低轨道卫星迎来发展热潮，各种星座系统陆续提出。
产业发展阶段（2000-至今）：卫星宽带技术进步，成本降低，低轨星座迎来二次发展热潮，SpaceX 推出星链计划，计划实现全球高速互联网覆盖。
起步阶段（1970-2000）：经过东方红四代卫星的研发积累，多次发射试验性通信卫星，解决了中国通信卫星有与无的问题。
探索发展阶段（2000-至今）：中国民用航天进入国际市场，多家国企提出诸如鸿雁星座、虹云工程等低轨星座建设计划。
卫星通信市场规模不断扩大。根据前瞻产业研究院数据显示，2015-2021 年，我国卫星通信产业总产值CAGR 为 8.7%，2021 年同比增速为 4.8%。若卫星通信产业增速维持 4.8%，预计 2023 年产业总产值达 832 亿元。
中美通信卫星数量差距主要在于低轨卫星星座规模差距，我国组建星网集团加速卫星互联网规划落地。
截止 到 2023 年 7 月 30 日 Starlink 星链共有卫星 4784 颗，在轨 3885，392 颗 burned 降轨，2022 年全年发射卫星 1722 颗；中国在轨通信卫星则不足美国通信卫星数量的 1/40，差距主要在于低轨卫星星座发射，我国卫星未来发展空间巨大。近年来国内卫星发射数量增幅较快，通信卫星发射数量呈稳步增长趋势，随着互联网星座的规划落地，通信卫星数量有望快速增加。2021 年，为实现我国全球宽带卫星通信网络构建，国资委组建的中国卫星网络集团成立，根据集团官网披露，其向 ITU 申请计划发射的卫星总数量达到 12992 颗。
频轨资源有限且具有“先占先得”的特征，发展低轨星座具有战略必要性。卫星频率和轨道资源是指卫星电台使用的频率和所处的空间轨道位置，是卫星系统建立和正常工作的前提，二者稀缺且不可再生。无线电只有在有限区间频段中传输耗损相对较小，且受卫星覆盖范围、卫星高度（信号质量）、同频段卫星间距等因素影响，广阔太空中可用卫星轨道数量十分有限。
频轨资源采取国际电信联盟（ITU）先申报先使用总原则，且要求申报后 7 年内，必须发射卫星启用所申报的资源，否则自动失效，9 年内必须投放申报卫星总数的 10%，12 年内必须投放申报卫星总数的50%，14 年内完成全部投放。根据《中国航天》数据披露，当前地球静止轨道（GEO）上 90%的 C 和Ku 频段被少数国家的运营商垄断控制，各国提交的轨道申请超过 6 万份，当前对卫星频轨资源的争夺进入白热化状态。
军用卫星通信在现代战争中具有重要的军事战略意义。现代战争呈现出陆、海、空、天、电综合对抗的特点，信息化战场趋于多维和扩展，需要一体化联合作战、体系对抗和网络对抗。军用卫星通信具有覆盖范围广、容量大的优势，能够更好地满足战场信息传输需求。
目前，美军重点发展的新一代军用卫星通信系统是“先进极高频”（AEHF）卫星通信系统。SpaceX“星链”计划——巨型低轨卫星互联网星座项目在俄乌战争中发挥了巨大作用。新一代的低轨道卫星容错性高，只有在所有卫星均被攻击时整个系统才会瘫痪，在信息化作战时代，“星链”的价值不容小觑。同时，SpaceX 还依托“星链”的技术及发射能力，发布为政府、国防和情报部门服务的“星盾”卫星项目，具备通信、导航、遥感等基础功能，同时可提供数据加密传输、战场信息感知等多项服务。此外，欧盟将建设IRIS2 宽带卫星网络用于军事、政府和公众用途；日本也将出于自卫目的建设“卫星集群”系统。
为了在未来的现代化战争中取得胜利，我国需要大力发展军用卫星通信系统，并采用先进的通信技术和抗干扰、抗截获技术。这将为我国提供重要的军事支持，确保战场信息传输的安全和可靠性。
民用领域，toB 及 toC 多场景需求释放推动我国通信卫星发射数量增长。
1）个人用户：国际电信联盟ITU 数据显示，截至 2022 年初，全球 27 亿人口尚未接入互联网，卫星互联网可为地面网络覆盖不到的地区提供宽带上网服务，重点解决偏远地区 30%～40%人口的宽带上网问题；与地面移动网络的服务价值链相比，卫星网络运营商可以通过减少运营和业务支持成本，提供全球互联网服务。
2）航空平台接入：航空机载通信逐渐由空对地通信（Air to Ground，ATG）向卫星 Ku/Ka 频段过渡；
3）航海平台接入：传统海事卫星服务的带宽非常小，只能满足应急需求，无法承担宽带互联网的应用，海上宽带互联网的应用拓宽了通信卫星在海事领域的使用；
4）能源平台接入：在通信基础设施落后的偏远地区进行能源勘探和开采离不开通信基础设施的支持，但光纤等地面基础设施很难到达这些偏远地区，卫星通信在很多情况下是唯一的通信方式，卫星互联网的介入对于能源勘探和开采行业具有重要意义。
产业政策密集出台，中国通信卫星发射数量或将迎来高速攀升。我国在十九大报告中明确提出建设航天强国的战略目标，将建设航天强国上升为国家层面的重大战略。2020 年 4 月，卫星互联网被国家发改委划定为“新基建”信息基础设施之一。2020 年 5 月，国家发改委提出支持商业航天发展，并扩展通信卫星应用领域。“十四五规划”中明确提出要打造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系，建设商业航天发射场，进一步加速了中国通信卫星发展进程。此外，各省市也积极推出各项针对通信卫星的卫星制造、基础设施建设、推广应用及商业运营等方面的政策，助力卫星互联网快速落地。
1）卫星柔性智能化生产线：从总体来看，卫星设计和制造从定制化走向标准化，生产线由单件小批量手工生产升级为高度自动化生产，模块化生产，提高运营速度的同时实现制造成本更加低廉；
2）公用平台及模块化平台：从卫星平台来看，基于卫星公用平台及模块化平台的设计可缩短卫星研制周期，降低研制成本，提高卫星可靠性。根据美国宇航公司估算，研制并使用模块化卫星平台技术，卫星成本将降低 29%；
3）技术进步：从卫星载荷来看，多波束天线的使用可以减小系统成本，提高经济效益；
4）工业级元器件替代：小卫星制造中部分元器件可使用工业级元器件替代宇航级元器件以降低成本；
5）火箭回收及一箭多星：通过一箭多星和火箭回收技术等方式提高资源利用率，降低发射成本。卫星成本的下降能够有效地满足我国日益增长的通信卫星需求，推动通信卫星发射数量增长。
卫星产业链分四大环节，呈“金字塔”型的价值链。卫星通信产业链包括卫星制造、发射服务、地面设备制造和卫星运营服务四大重点领域。卫星产业呈“金字塔”型的价值链。卫星制造及发射服务，具备技术密集、资本密集、高集成总装的特点，市场份额相对集中，自然垄断特征明显；地面设备及卫星服务准入门槛相对较低，市场需求量较大，参与者较多，竞争激烈。2021 年，美国卫星产业协会（SIA）发布的关于全球卫星产业规模数据显示，卫星产业链中卫星制造、发射服务、地面设备制造和卫星服务占总市场规模的比例，分别为 5%、2%、51%和 42%。
卫星制造领域包括卫星载荷、卫星平台以及卫星 AIT。我国卫星制造成本仍然较高，我国每公斤卫星的制造成本约 10-20 万元，作为对比 2020 年星链卫星制造成本已低于 50 万美元，彼时采用的 v1.0 版卫星重 260kg，对应每公斤卫星成本仅 1.25 万元。因此，我国卫星制造成本削减任重道远，而卫星平台侧将成为未来成本控制的主要方向。
有效载荷种类是区别卫星应用领域的重要特征，转发器分系统和天线分系统是通信卫星的有效载荷。根据艾瑞咨询数据，卫星有效载荷价值占比约为 50%。转发器分系统可分为弱信号放大、信号变换和末级功率放大 3 个部分，转发器相当于数据传输中介，基本功能是将数据信息从用户方转发传递到另一方，或者将另一方数据信息回传至用户方。天线分系统用来实现空间中的电磁波信号与电缆中的电信号的转换，功能上分为接收天线）天线分系统
通信卫星天线分系统主要包括反射面天线、多波束天线和大型可展开天线）反射面天线：是在通信卫星中应用最广泛的天线）多波束天线：已成为国内外新一代大容量通信卫星普遍采用的技术，具有增加卫星通信系统容量、简化地面接收设备和系统灵活性高等优点，可分为反射面式、阵列式和透镜式等类型；（3）大型可展开天线：在通信领域，信息空间向多维拓展是未来的发展趋势，空天地一体化信息网络的实现在很大程度上依赖于空间通信系统的能力。为实现更快速更优质的通信连接及网络服务，未来的通信卫星需要不断提高信号强度及通信质量，迫切需要大口径的星载天线。由于现有火箭整流罩尺寸与发射费用的限制，要求星载天线轻且收拢体积小，故大口径星载天线必须做成可展开形式。
多波束相控阵天线是卫星天线分系统技术的重要发展方向。多波束相控阵天线可以利用波束形成网络同时实现多个独立的高增益波束，是低轨卫星星座的核心载荷之一，它具有灵活度高、扫描角域宽、可靠性高等优点，不仅可以满足广域覆盖、宽带传输，而且还能实现随遇接入、多点通信等迫切需求。近年来，随着新型低轨宽带卫星星座的蓬勃发展，第三代低轨星载多波束相控阵天线的工作频率开始采用Ku、Ka 段并朝 Q/V 等更高频发展。
常见的通信卫星转发器有透明转发器、处理转发器和柔性转发器等，商业通信卫星多用透明转发器，卫星通信的柔性转发技术是未来发展趋势。仅有简单变频处理的称为“透明”转发器或“弯管”转发器，有信号解调再生等处理的转发器一般称为“处理转发器”；柔性转发器主要采用数字化处理方式，利用灵活的星上信道化滤波技术，借助非均匀滤波器组实现对星上信号的分析和综合，支持星上任意频段、任意带宽之间信息交与及灵活的跨波束交互，可以很好地解决传统有效载荷存在的问题，实现频带资源的灵活调配和管理，支持跨频段和跨波束交换等需求。航天五院 504 所研制的实践二十号卫星 Ka 频段宽带柔性转发器是我国第一个成功在轨应用的宽带柔性转发器。
星载放大器是转发器分系统核心器件之一，固态功率放大器主要应用于低轨通信卫星系统，行波管放大器主要应用于高轨高通量卫星系统。目前采用的高功率放大器主要包括行波管放大器 TWTA、固态功率放大器 SSPA 以及速调管放大器三类 KPA。KPA 输出功率最大，但带宽仅有 50~100MHz，其广泛应用于电视广播系统的上行站和一些带宽较窄的 FDMA 地面站。TWTA 输出功率较小，可支持较宽的带宽。
SSPA 输出功率最小，适合于低功率应用场景。随着固态技术和功率合成技术的不断发展，SSPA 逐渐实现了大功率输出。随着固态放大器技术的发展，SSPA 将作为 TWTA 放大器的替代产品。
国内通信卫星有效载荷研制单位主要为航天五院，航天科工二院及航天八院等有部分型号研制，配套单位包括科研院所及少数具备配套能力的民企。T/R 组件是相控阵天线的核心，T/R 组件方面，主要参与者为中国电科 13 所、天箭科技、国博电子、雷电微力、亚光科技等；T/R 芯片方面，军工集团下属科研院所（中国电科 13 所和中国电科 55 所）占据主要市场份额，其他主要参与者包括铖昌科技等少数具备三、四级配套能力的民营企业。卫星通信中的高功率放大器主要采用电真空器件与固态器件，空间行波管是有效载荷的核心部件，但由于其技术与资质壁垒较高，行业参与者较少，国内主要制造商为国光电气。
姿轨控与推进分系统是卫星平台中价值占比最高的环节。卫星平台主要分为结构与机构分系统、热控分系统、电源分系统、姿轨控分系统、推进分系统、测控分系统、数据管理分系统、数据传输分系统、总体电路分系统和返回分系统。根据艾瑞咨询，卫星平台中姿轨控与推进分系统是卫星平台中价值占比最高的环节，价值量占比约为 40%（占卫星平台比例），其次是电源分系统，价值量占比约为 22%。
卫星公用平台模式有助于推动卫星研制向市场化发展，降低研制成本与研制周期。采取卫星公用平台模式有利于实现从传统卫星研制模式向现代工业企业所要求的产业化、市场化研制模式转型，对助推国家航天强国战略的落地与实施具有重要意义。通信卫星平台的功能强弱对通信卫星的整体技术水平具有较大的影响。除了转发器和天线以外的卫星结构与机构、热控制和电源等分系统，为转发器和天线正常工作提供支持、控制、指令和管理保障服务。我国先后研制了东方红-2、3、4、5 数种通信卫星平台，对我国通信卫星的发展起到重要的推动作用。
根据艾瑞咨询信息，姿轨控分系统与推进分系统价值共占卫星平台的 40%左右，是卫星平台中占比最高的部分。姿轨控分系统是姿态控制分系统和轨道控制分系统的总称。主要包括姿态测量部件、控制器与执行部件，姿态测量部件包括太阳敏感器、星敏感器、地球敏感器；执行部件包括飞轮、磁力矩器和推力器等。
星敏感器：卫星的“眼睛”，价值约占卫星制造的 5%-15%。星载星敏感器指应用于卫星平台的星敏感器。第一代星载星敏感器是 CCD 星敏感器，第二代星载星敏感器采用成熟的大面阵 CCD 作为图像传感器，第三代星敏感器采用 CMOSAPS 图像传感器作为成像器件。国外星敏感器制造商主要为美国、德国、法国、意大利技术较强的公司，我国在高精度、甚高精度星敏感器研制技术上与国外水平相当。国内科研院所及军工集团主要承担高轨、高精度、甚高精度星敏感器研制，天银机电为微小卫星星敏感器主要制造商。
飞轮：卫星的“四肢”，价值占卫星制造的 5%~8%左右。飞轮作为卫星的关键动力部件，是保障卫星在轨寿命和任务效能的核心关键部件，卫星的有效寿命很大程度上就取决于飞轮的寿命，其重要性如同航空发动机之于飞机。早前国外的飞轮制造商占据了国内市场一半以上的市场份额，国内主要研制单位为科研院所及军工集团，自主品牌揽月机电客户包括国内 70%以上的卫星总体厂商。
星载计算机及数据管理分系统：卫星的“中枢神经”。数据管理分系统是指用于存储各种程序，采集、处理数据以及协调管理卫星各分系统工作的分系统。国内星载计算机、数管分系统的主要生产厂商为航天九院 771 所、772 所、航天五院 502 所及康拓红外子公司轩宇空间，配套的电子元器件生产厂商较多、商业化程度高。
推进分系统为卫星轨道转移、位置保持提供所需要的推力，为姿态控制提供所需的力矩，是卫星最重要的分系统之一，主要分为化学推进、电推进、双组元推进等。目前，双模式系统应用最成功的是美国洛克西德·马丁公司的 S5000、S7000 与 A2100 系列卫星平台，在洛马 A2100 双模式推进系统平台中，双组元推进由英国宇航的 Royal Ordnance 公司研制。国内双组元推进系统主要制造商为航天五院 502 所，电推进中主要制造商为科研院所及少数民企。
根据艾瑞咨询信息，电源分系统价值占卫星平台的 22%。该系统用于产生、存储、变换电能的分系统，卫星上的发电设备主要是太阳电池阵，储能设备则是蓄电池，电源管理器负责电源系统的调节、控制和保护配电器和电缆网共同实现对用电设备安全可靠的配电控制。
太阳能电池阵：材料方面砷化镓电池为主要应用方向。国际上，太阳能电池阵早期多为特定卫星使用的专用设计，主流产品较少。主要国家的厂家／承包商为：美国 Shaeffer Magnetic（现属 Moog）、加拿大 SPAR、CNE、Alcatel（现属 Thales Alenia）、德国 Dornier（现属 EADS Astrium）及 Teldix、英国 BAE、印度 ISRO（印度空间研究组织）、日本东芝、俄罗斯萨马拉专门设计局等。目前在空间应用较多的有美国 Moog、欧洲 EADS Astrium 和 RUAG 等知名公司的产品。
蓄电池：近年来，锂离子电池由于其比能量高、自放电率低、充电效率高、无记忆效应等优点，在国外已经越来越广泛地被应用到航天器领域，国内卫星电源分系统的机构主要为科研院所、军工集团及其下属企业。
卫星材料向着提高材料性能、减小结构质量、满足使用性能和降造成本等方向发展，高强度镁基合金、铝锂合金及高模量碳纤维、记忆合金等材料是未来的发展需求。卫星结构系统主要原材料及部组件逐步实现国产替代，市场化程度较高。
近年来测控与数传分系统逐步实现一体化，国内从事测控及数传分系统的主要单位包括航天电子、中国空间技术研究院西安分院、欧科微、天津迅联、京济通信、航天驭星等企业。测控分系统是遥测、遥控和跟踪测轨分系统的总称。遥测分系统：采集星上各种仪器设备的工作参数，并实时或延时发送给地面测控站，实现地面对卫星工作的监视；遥控分系统：接收地面遥控指令，直接或者经数据管理分系统传送给星上有关仪器设备并加以执行，实现地面对卫星的控制；跟踪测轨分系统：测定卫星运行的轨道参数，以提供地面系统和遥感卫星用户使用。数传分系统是对数据处理、存储和传输的分系统。
热控分系统：根据艾瑞咨询信息，热控分系统价值约占卫星平台的 7%，大多数卫星都采用被动为主、主动为辅的热控模式。该系统用于控制卫星内外的热交换过程，使星上设备和结构部件的温度处于要求的范围内。主动热控包括电加热器和制冷器等，被动热控包括热控涂层、热管、隔热垫片等。科研院所中中科院上海硅酸盐所研制出 30 多种热控涂层，并成功地应用于我国已发射的各类航天器上，民企中上海沪工控股孙公司璈宇机电，是一家以卫星电子装联、热控实施、射频组件、卫星地面测控设备生产的产品供应商，用户广泛分布于以卫星研制任务为主的航天单位中。
卫星 AIT 环节的流程设计决定了其研制周期，好的 AIT 流程是缩短研制周期、降低研制成本的关键环节。卫星总装、测试及试验是继卫星总体设计、分系统系统设计及研制之后的卫星系统研制的重要环节。
这三个环节统称为卫星研制的 AIT（Assembly Integration and Test）环节。卫星 AIT 过程系统多、专业多、工序多，生产模式以种类多、批量小、系统多、流程长为主要特点。除去卫星设计方案确定及论证，一颗大卫星 AIT 周期约为三年左右，1）分系统设计、生产及验证需要约 6 个月；2）研制与试验需要约 18 个月，3）生产、总装、试验、发射，一般需要 12 个月的时间。而传统小卫星的 AIT 环节时间周期约为半年或更长时间。
近年来多家科研院所及民企建成小卫星柔性生产线，提高了我国商业卫星的研制效率。我国具备整星AIT 能力的机构主要为航天八院 812 所、航天五院、航天科工二院、中科院微小卫星创新研究院以及中国卫星等军工集团、科研院所及下属企业，上海沪工子公司沪航卫星、长光卫星、天仪研究院、九天微星、千乘探索、国星宇航、零重力实验室、微纳星空、吉利集团时空道宇等民企进军小卫星设计、生产及研发。
目前，服务运行的基本构成——卫星星座组网尚未完成，因此卫星制造与发射皆是当前市场布局的重中之重。卫星发射由中国空间、上海航天、中国卫星等企业垄断。中国目前共有 4 个卫星发射中心，分别是酒泉卫星发射中心、西昌卫星发射中心、太原卫星发射中心和文昌航天发射中心，可充分满足商业发射需求。
通信卫星地面设备主要包括地球站及终端设备，参与者数量较多，主要围绕卫星通信天线、卫星终端、射频芯片等领域。（1）地球站：卫星通信系统中的地面通信设备，统称地球站，包括了维持卫星在轨道上正常运行和支持用户通过卫星转发器实现用户间通信的所有地面设施。按照用途或功能可分两类。一类是卫星测控管理地球站，其任务是对在轨运行的卫星进行测控和管理，它包括遥测跟踪和指令（TT&C）站、在轨测试（IOT）站、入网验证（ESVA）站和通信检测（CSM）站等；另一类是卫星应用系统地球站，其任务是与卫星一起组成卫星通信网，提供卫星通信业务，它包括中心站、地区站、信关站、中转站和用户站等。按安装方法及设备规模地球站可分为固定站、移动站（船载站、车载站、机载站等）和可搬移站（在短时间内可拆卸转移）。（2）终端设备：用户终端设备主要包括卫星电视终端、卫星无线电终端、卫星宽带终端、卫星移动通信终端等组件和产品。
地面系统中，终端设备及配套方面参与者较多，市场空间广阔。我国通信卫星地面系统主要厂商中，地球站及配套主要厂商为中国电科 39 所及中国电科 54 所，终端设备及配套主要厂商为盟升电子、海格通信、七一二、中国卫星、金信诺、华力创通、星网宇达、星展测控等。
通信卫星运营服务可分为空间段运营服务和地面段运营服务。（1）空间段运营服务：包括卫星转发器出租、出售业务，是指将自有或租用的卫星转发器资源向卫星使用者出租出售，以供卫星使用者利用该卫星转发器资源进行相应应用的业务。（2）地面段运营服务：包括卫星移动通信业务、卫星固定通信业务及国内甚小口径终端地球站（VSAT）通信业务，即运营者利用合法使用（自有或租用）的卫星转发器资源，组建相应类型的卫星通信网设施或通信系统，为用户提供话音、数据、多媒体通信等通信业务。
通信卫星运营服务资金壁垒高，行业垄断显著。根据工信部的公开发布信息，截至目前，我国仅有中国卫通、中国电信、中国移动、中国联通、中信卫星、中交通信等 6 家企业取得卫星通信相关的基础电信经营许可证，其中有中国卫通、中国电信和中信卫星取得转发器出租、出售业务经营资质。取得国内甚小口径终端地球站通信业务（增值电信经营许可证）的企业数量则相对较多。中国卫通是我国唯一拥有自主可控商用通信广播卫星资源的基础电信运营企业，提供卫星通信转发器资源出租出售业务，其子公司鑫诺公司拥有国内唯一自主可控的全球卫星宽带通信网——“全球网”，依托“全球网”的海洋覆盖，推出海上卫星通信品牌“海星通”，为海洋用户提供海上通信应用服务。
卫星通信涉及领域广泛，主要涵盖军事、海洋、气象、环境、农业等领域。全球范围内，卫星移动通信的主要客户目标包括海上用户、航空用户、陆地用户、M2M（Machine to Machine）用户以及政府用户，连接的终端包含天线、路由器、手机、电脑等。
卫星通信是构建空天陆海一体化的关键拼图。空天陆海一体化网络是以地面网络为基础、以空间网络为延伸，覆盖太空、空中、陆地、海洋等自然空间，为天基（卫星通信网络）、空基（飞机、热气球、无人机等通信网络）、陆基（地面蜂窝网络）、海基（海洋水下无线通信+近海沿岸无线网络+远洋船只/悬浮岛屿等构成的网络）等各类用户的活动提供信息保障的基础设施。其目标是扩展通信覆盖广度和深度，即在传统蜂窝网络的基础上分别与卫星通信（非陆地通信）和深海远洋通信（水下通信）深度融合。
从基本构成上，空天陆海一体化通信系统包括两个子系统：陆地移动通信网络与卫星通信网络结合的天地一体化子系统，陆地移动通信网络与深海远洋通信网络结合的深海远洋（水下通信）通信子系统。卫星通信作为天地一体化信息系统的重要组成部分，是构建空天陆海一体化的关键拼图，助力实现空天陆海一体化蓝图。
海事卫星通信系统（INMARSAT 系统）是使用通信卫星作为中继站的船舶无线电通信系统。Inmarsat系统由船站、岸站、网络协调站和卫星组成，其特点是质量高，容量大，可全球、全天候、全时通信。由于海上无法建立通信基站，对于远洋航行的船舶而言，卫星通信是唯一解决方案。卫星通信不仅可以满足船员娱乐、视频通话等基本生活需求；随着物联网、智能船舶解决方案的发展，卫星通信还可以联通行驶中的船舶与岸端数据中心，实现能效优化、工况监测等提升运营效率、降低运营成本的应用。
船载卫星通信旺盛需求带动市场规模不断扩大，预计到 2025 年其市场规模将达到 206 亿元。农业部发布的《2021 年全国渔业经济统计公报》显示：2021 年末我国渔船数量为 52.08 万艘，其中机动渔船数量 35.70 万艘，且多数为远航程捕捞作业船只。此外，随着我国海洋执法能力的增强，海监、海警等部门所需船只数量预计也将稳步增长。受限于通信速率、资费水平、使用习惯等因素的限制，目前船载卫星通信尚未大规模普及，渗透率较低。随着高通量卫星等技术变革的推进，卫星通信的收费标准将不断降低，促进用户习惯的形成，船载市场有望打开空间，预计 2025 年我国船载卫星通信市场规模为206 亿元。
国内机载通信渗透率相较国外较低，渗透率随需求释放有望不断提高，市场潜力巨大。据测算，2017年机载 WIFI 已经覆盖了全球航班中超过三分之一（39%）的航程，其中美国的航空公司已有 71%的航程实现 WiFi 全覆盖，而非美国的航空公司仅为 13%。目前国内机载 WiFi 普及率较低，随着高通量卫星的发展，高通量卫星的大容量带宽、抗干扰性强及终端易于安装，将不断提升机载通信的普及程度。
据Inmarsat（全球三大移动卫星服务运营商之一）数据显示，截至 2017 年，全球已有 7400 架飞机配置卫星通信系统，到 2027 年预计将会有 23000 架商用飞机使用卫星通信系统。根据中国民用航空局的统计，截至 2021 年底，民航全行业运输飞机在册架数 4054 架，其中窄体客机 3178 架，且大部份还未实现空地互联功能，全国民航运输机场完成旅客吞吐量 9.07 亿人次，市场潜力巨大。
卫星通信能够在应急救灾过程中发挥其特有的优势。在重大自然灾害情况下，地面网络通常处于瘫痪状态，外部救灾指挥人员无法实时掌握灾区灾情，给指挥部署工作带来很大不便；而卫星通信具备不受地域、覆盖等因素限制，可实现快速实时连接，把灾区灾情实时呈现在救灾指挥人员面前，而且还可以与地面网络互联互通，把灾情进一步向外部传递，汇聚更好的营救方案，实现应急救生。此外，卫星通信还可以实现对河水水位流量、农业病虫害、森林火灾、地震数据等极端气象的灾害预警。根据凯乐科技预测，应急通信市场前景广阔，2024 年国内市场规模将达 251.1 亿元。
应急通信市场快速增长，驱动卫星通信发展。以卫星移动通信终端为例，根据《卫星移动通信市场现状及我国市场发展空间研究》2017 年的测算，我国森林防火、户外探险、减灾救灾三个领域的卫星移动通信终端市场规模达 85 亿元。如果按照 5 年的推广、采购、装备周期计算，2022 年这三大领域的卫星移动通信终端每年市场空间将达 170 亿元量级。我们认为，未来随着应急通信市场持续快速增长，将进一步驱动卫星通信发展。
卫星通信链路性能仅达 3G 水平，与 5G 尚存在一定差距。对比三个系统（Telesat、OneWeb、SpaceX）的用户下行链路性能，可以看出 SpaceX 下行链路平均频谱效率为 2.7bit/s/HZ，只达到 3G 水平，而5G 的下行链路平均频谱效率是 10bit/s/HZ 以上。
低轨卫星通信与 5G 的关系是互补而非替代。从通信系统角度分析低轨卫星通信的频率与轨道资源、系统容量、建设和运维成本等，若其要服务全球网民还差距太大，与 5G 的关系只能是互补而非替代。
5GNTN 落地，逐步向实现空天地互联过度。传统卫星通信均需要专用的接收终端，受限于专用终端的价格、体积，用户群体受限。2022 年 6 月，3GPP RAN 第 96 次会议宣布，5GR17 标准冻结，全球 5G商用随之迈进新阶段。支持手机与卫星直接通信的所谓“非地面网络（NTN）”功能被正式定义。NTN 是基于新空口技术的终端与卫星直接通信技术，包括 NTN-IoT（基于非陆地网络的物联终端接入）和NTN-NR（基于非陆地网络的 5G 智能终端接入），手机直连卫星产业化向前迈进一大步。高通、爱立信、泰雷兹、联发科、中兴等通信巨头的加入，极大推动卫星互联网走进大众消费的进程。目前中国移动已携手中兴通讯、是德科技共同完成国内首次运营商 NR-NTN 低轨卫星实验室模拟验证，支持手机卫星宽带业务。
卫星通信是 6G 时代的重要角色。6G，即第六代移动通信技术。根据 IMT2030（6G）工作组《6G 总体愿景与潜在关键技术白皮书》，6G 将在 2030 年实现商用，实现从万物互联到万物智联的跃迁。通过将卫星通信整合到 6G 移动通信，可实现全球无缝覆盖。与前五代移动通信以地面通信为主不同，6G 时代卫星网络将承担重要角色。
中国信科集团副总经理陈山枝提出了 6G 出现的两个标志：从需求的角度来看，6G 要支持数字孪生、万物互联，特别是万物互联将涉及广域覆盖的问题。但目前全球现有的移动通信网络仅覆盖陆地 20%、地球表面积 6%，这是由技术经济学决定的。因此，通过卫星通信与地面移动通信融合发展，应用卫星对海洋、森林、沙漠、偏远地区进行覆盖，实现星地海融合的全球广域覆盖，这是 6G 的标志之一。
我国已开始全面推进 6G 发展。2019 年 6 月，IMT2030（6G）工作组由工信部推动成立。23 年 3 月，工信部部长在第十四届全国人民代表大会第一次会议“部长通道”中表示，我国正在不断总结 5G发展经验，组建 IMT2030（6G）工作组，并已经开展工作。工信部将搭建“产学研用”工作机制，加强国际合作和交流，加大核心技术攻关，全面推进 6G 技术研发。
手机作为消费型终端率先支持卫星通信功能，在此催化下，卫星通信渗透率有望快速提升。华为Mate50 系列支持北斗卫星通信，可在荒漠无人区等无地面网络信号覆盖的情景下，通过卫星通信发出求助信号，并基于位置信息形成轨迹地图。新机 Mate60Pro 搭载新一代卫星通信，采用中国电信运营的天通卫星系统，在没有地面网络信号的情况下也可以通过“天通卫星”直接拨打、接听卫星电线 系列在没有蜂窝网络和无线局域网信号时，可通过卫星发送 SOS 紧急联络并搭配“查找”App进行户外定位。
卫星物联网产业在未来全球物联网生态系统中表现出巨大的发展潜力，截至 2025 年全球天基物联网产值可达 5600-8500 亿美元。从市场规模来看，根据 ABI Research 的预测，到 2024 年将有 2400 万台设备通过卫星实现物联网接入，而由此产生的卫星物联网产业链将得到进一步的完善与发展。
麦肯锡公司预测，天基物联网的产值在 2025 年可达 5600 亿美元至 8500 亿美元。NSR 预测未来 10 年，未来天基物联网的终端主要有两类，一类是移动卫星通信系统（MSS）终端，另一类是甚小口径天线地球站（VSAT）终端。这两类终端的数量将以每年超过 10%的速度快速增长，此外，亚洲将成为天基物联网收入复合增长率超过 10%的唯一区域，到 2027 年，亚洲将成为卫星物联网市场收入最高的区域之一，并将缩小与北美市场的差距。随着各大星座逐步建成使用低轨道小卫星物联网的市场规模将迅速扩大，预计会从 2020 年的不到 2 千万美元增长至 2027 年的 1.3 亿美元，平均年增长率接近 70%。
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