未来5年中国卫星互联网产业的预测分析

未来5年中国卫星互联网产业的预测分析

2014年起,国务院、国家航天局、发改委等密集出台利好政策扶持卫星互联网行业,政策全面覆盖卫星制造、卫星发射、卫星地面设备、卫星通信等,积极促进国内商业航天发展,为卫星互联网行业发展提出明确方向。2020年4月,国家发改委首次明确“新基建”范围,卫星互联网与5G、物联网、工业互联网一并纳入通信网络基础设施,低轨卫星互联网进入高速发展阶段。

在中长期规划方面,《中国制造2025》提出,加快推进国家民用空间基础设施建设,发展新型卫星等空间平台与有效载荷、空天地宽带互联网系统,形成长期持续稳定的卫星遥感、通信、导航等空间信息服务能力;《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》提出,加速与物联网、云计算、大数据及其他新技术、新应用的融合,促进卫星应用产业可持续发展,提升新型信息化技术应用水平;《遥感和空间科学卫星无线年)》提出,鼓励、规范和引导商业遥感卫星发展。发挥市场作用,稳妥推进、有序部署自主可控、布局合理的商业航天测控网建设,作为国家空间基础设施的重要补充和组成部分。

卫星互联网能够有效实现全球的覆盖及服务,是地面通信手段的重要补充,在下游物联网、船载/机载Wi-Fi、海洋作业与科学考察、生态环境监测与应急通信智慧、政府与军事应用、车联网等领域有广泛的应用场景。

在物联网领域,农业管理、工程建筑、海上运输和能源行业等将成为卫星物联网重要的应用方向。农业应用方面,可通过卫星物联网收集大面积农场的土壤成分、温度、湿度等数据,经科学分析后得出利于农产品生产的最优方案;工程应用方面,卫星物联网能够实现偏远地区土木工程项目的远程监控,并主要应用于发展中经济体的推动;海运应用方面,卫星物联网能够全程跟踪海上船舶和集装箱,提高货运效率;能源应用方面,通过卫星物联网监控天然气、石油、风能、水资源等能源在市场上下游的流动数据,可以得到投资回报比更高的解决方案。

在海洋作业与科学考察领域,低轨卫星互联网可为极地科学考察人员、海上作业人员等提供基于卫星的宽带连接,稳定的网络连接能够帮助作业人员或科考人员及时回传考察数据,保持与外界的通信,提升科学考察的高效性与安全性。

在船载/机载Wi-Fi领域,通信卫星技术的应用使得乘客可以在飞行旅程中不再受制于地面基站等设施的局限而自由连接无线网络。

在生态环境监测应急通信智慧领域,低轨卫星互联网的接入能够提高生态环境保护数据和自然灾害预警的回传速度,实时监控并高速稳定地反馈信息,提高防护工作效率。

在车联网领域,低轨卫星通信技术可通过汽车后市场,对汽车加装卫星通信终端,在车辆行驶范围地面移动网络不可用时,提供通信与导航服务。

由于近年来围绕航天的一系列相关技术的巨大进步,进入和利用空间的门槛大幅降低,航天的商业价值愈发凸显,吸引了大量新兴力量。许多试图投身航天商业应用领域的新参与者带来了独特的商业模式,进一步促进了相关产业的发展。与此同时,由于小卫星技术的巨大进步,人们开始发现低轨大规模小卫星星座在天基全球通信、遥感等一系列应用领域的巨大价值。大规模低轨星座发射计划层出不穷,呈爆炸式发展态势。2020年3月18日,SpaceX第6批60颗星链卫星发射入轨,包括实验星在内的总星座卫星发射数量已达362颗,代表着其42,000颗的庞大的低轨星座计划正在逐步推进,也意味着大规模低轨星座已经由方案设想变成现实。低轨道大规模开发利用的“轨道革命”正在发生,航天将迎来一个前所未有的新的发展与变革时期。

通过卫星互联网传输敏感数据时,最主要的顾虑是窃听与攻击。多数无线网络在下行链路中使用,卫星互联网的窃听问题就会出现。基于被动窃听的基础上,攻击者对数据进行伪造,返回给上行链路中,地面站无法分辨数据是否来自合法用户,导致合法用户的数据被篡改,可以导致通信数据的错误。此外,针对卫星的攻击也同样存在与网络攻击相同的攻击方式:DDOS攻击。由攻击者发送合法的虚假请求,卫星无法对合法用户提供有效服务,导致正常的数据无法传输。

卫星与地面系统越来越像运行专门软件的计算机,易于受到与计算机同样的网络攻击。对卫星的控制攻击虽不像窃取他人邮件那么简单,但却是可以实现的。卫星一般通过地面基站进行控制。基站计算机软件一般都存在可被利用的漏洞。如果黑客侵入这些基站计算机,就可以发送恶意的指令来控制卫星,或者可以使用专门的工具诱骗卫星,最终用于攻击其他卫星或太空资产。此外,攻击者也可以通过消耗推进剂、耗尽带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)写入寿命等攻击,直接影响卫星寿命。

由于卫星不对信号进行更深入的解包工作,无法确定接收的信号和数据是否是合法用户的数据,当攻击者发送自己的非法信号后,卫星依然会对信号进行转发工作,而此时攻击者如果提取有用的数据借助卫星私自通信,就形成了完整的窃取卫星资源攻击。

目前,我国卫星互联网仍处于起步阶段,产业链成熟度并不高。尽管整体发展步伐已加快,但据商用普及仍需较长时间。未来,我国至少还需要解决技术、成本、人才三方面问题。

在技术上,我国要突破包括卫星研发设计、制造、发射等多方面的技术。卫星互联网的前提是发射诸多的卫星搭建网络,例如“星链”计划是12,000颗卫星。而如此多的卫星要想设计、制造和发射,无疑需要在技术上进行攻关突破,只有具备了规模化量产、规模化发射的能力,才能更快实现卫星互联网的基础搭建,才算迈出第一步。

在成本上,我国需要尽可能降低卫星制造、发射、运营和服务的成本。降造和发射成本是降低运营和服务成本的前提,而运营和服务成本的降低,则是卫星互联网能被用户接受、走向商用普及的关键。目前,从SpaceX给出的2020年10月的星链计划测试定价来看,测试地区用户享受星链卫星互联网服务需要支付每月99美元的基础资费,以及价值499美元的星链上网设备。相对于日常通信套餐价格和日常用户而言,该价格仍是偏高。

在人才上,不管是卫星互联网的研发、制造、发射还是运营、服务与推广,都需要相对应的人才来支撑。但目前,我国通信服务方面的人才数量不多,且同时具备通信、航天等方面知识的复合型专业人才更少。基于此,未来卫星互联网要想走向商用普及,必不可少要加大人才培养、提升人才数量和质量,解决人才问题。

地球的卫星轨道资源是有限的,其轨道及频率是不可再生的战略资源。据权威估计,地球近地轨道可容纳约6万颗卫星,Ku、Ka频段也逐渐饱和。根据国际电信联盟ITU规定,卫星频率及轨道使用权采用“先登先占”的竞争方式获取,同时,如果发射的卫星寿命到期,可以重新发射进行补充,造成“先占永得”的局面。目前国外企业抢先布局卫星互联网业务,申请相关频段和轨道资源,仅SpaceX就计划发射42,000颗低轨卫星。轨道与频段资源的稀缺性日益凸显,这或将成为未来我国卫星互联网组网建设的瓶颈环节。

2019年,我国卫星通信市场规模达到682亿元;推估2020年市场规模将达到723亿元。

我们预计,2021年我国卫星通信市场规模将达到805亿元,未来五年(2021-2025)年均复合增长率约为13.31%,2025年将达到1,327亿元。

2019年,我国卫星互联网市场规模接近700亿元;推估2020年市场规模将超过800亿元。

我们预计,2021年我国卫星互联网市场规模将达到951亿元,未来五年(2021-2025)年均复合增长率约为32.57%,2025年将达到2,937亿元。

2021-2025年中国卫星互联网产业深度调研及投资前景预测报告(上下卷)

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