前言：衛(wèi)星通信技術是一種利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉發(fā)無線電波而進行的兩個或多個地球站之間的通信。近年來，在LEO衛(wèi)星、5G技術、政策等多重因素驅動，衛(wèi)星通信行業(yè)迎來快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈逐漸成熟，吸引多家企業(yè)布局，一場圍繞衛(wèi)星通信的全面“競賽”已經(jīng)拉開帷幕。同時，隨著衛(wèi)星短報文和衛(wèi)星通訊的推出、技術不斷取得新突破，手機直連衛(wèi)星的高潮即將到來。
1、地面段是衛(wèi)星系統(tǒng)核心環(huán)節(jié)
地面段主要由地面站（或稱地球站）、任務控制中心（或稱運營中心）和地面網(wǎng)絡構成，是航天系統(tǒng)的地面組成部分，用于管理航天器，接收、存儲、處理和分發(fā)衛(wèi)星有效載荷數(shù)據(jù)。地面站為空間段和地面段之間提供無線接口，用于傳輸與接收遙測、跟蹤和指揮（TT&C）數(shù)據(jù)和有效載荷數(shù)據(jù)。任務控制中心處理、分析和分發(fā)航天器遙測數(shù)據(jù)、發(fā)布指令，向航天器上注數(shù)據(jù)和升級軟件,控制中心也可負責配置管理(CM)和數(shù)據(jù)歸檔。地面網(wǎng)絡用于地面段各部分之間轉發(fā)數(shù)據(jù)和進行語音通信。
地面段基本構成
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組件 |
功能 |
示例 |
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衛(wèi)星控制中心 |
監(jiān)控和控制衛(wèi)星運行（如軌道調(diào)整、姿態(tài)控制） |
任務控制中心負責指揮衛(wèi)星完成軌道調(diào)整 |
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地面站 |
提供與衛(wèi)星的上下行通信（接收遙測數(shù)據(jù)、發(fā)送控制指令） |
地面站用于接收遙測數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)娇刂浦行?/span> |
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數(shù)據(jù)處理中心 |
對衛(wèi)星傳回的數(shù)據(jù)進行處理和分析，用于各類應用場景 |
遙感衛(wèi)星的影像數(shù)據(jù)處理 |
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地面網(wǎng)絡 |
連接地面設施和用戶，支持數(shù)據(jù)高效傳輸 |
光纖網(wǎng)絡和微波通信用于傳輸數(shù)據(jù) |
資料來源：觀研天下整理
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國衛(wèi)星通信行業(yè)發(fā)展趨勢研究與未來投資預測報告（2024-2031年）》顯示，衛(wèi)星通信地面系統(tǒng)一般采用包括信關站、用戶站等構成的星形結構。其中，信關站是衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的中樞節(jié)點，是衛(wèi)星網(wǎng)絡與地面網(wǎng)絡的橋梁，一般配置大口徑天線；用戶站是最終用戶與衛(wèi)星通信系統(tǒng)交互的入口，面向個人或小型用戶群，設備便攜且易于使用。此外，衛(wèi)星通信地面系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡運營中心，用于管理衛(wèi)星網(wǎng)絡和用戶服務。
信關站和用戶站對比
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類別 |
信關站 |
用戶站 |
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功能 |
衛(wèi)星網(wǎng)絡與地面網(wǎng)絡的橋梁，處理高容量數(shù)據(jù)流 |
用戶接入衛(wèi)星網(wǎng)絡，提供語音、數(shù)據(jù)或寬帶服務 |
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面向用戶 |
網(wǎng)絡運營商、政府機構、大型企業(yè) |
個人用戶、家庭、小型企業(yè) |
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設備規(guī)模 |
大型地面設施，通常集中部署 |
小型、便攜式設備，分散在最終用戶手中 |
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復雜度 |
高技術復雜度，涉及鏈路管理、頻率分配、協(xié)議適配 |
簡單易用，注重用戶體驗和便攜性 |
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成本 |
高投入，設備昂貴，通常由服務提供商或政府機構建設 |
價格相對低廉，適合個人或中小型用戶購買 |
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應用場景 |
衛(wèi)星寬帶運營的核心節(jié)點，電視廣播信號傳輸 |
衛(wèi)星電話、遠程寬帶接入、野外工作站 |
資料來源：觀研天下整理
2、LEO衛(wèi)星、5G技術、政策等多重因素驅動，衛(wèi)星通信行業(yè)迎來快速發(fā)展
衛(wèi)星通信技術是一種利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉發(fā)無線電波而進行的兩個或多個地球站之間的通信，具有覆蓋范圍廣、通信容量大、傳輸質量好、組網(wǎng)方便迅速、便于實現(xiàn)全球無縫鏈接等眾多優(yōu)點。
近年來，我國衛(wèi)星通信技術取得顯著進步，尤其是低地球軌道（LEO）衛(wèi)星技術快速發(fā)展。以SpaceX的Starlink為代表的LEO星座計劃已經(jīng)展示其在提供高速、低延遲全球互聯(lián)網(wǎng)服務中的巨大潛力。我國已宣布三大低軌星座計劃，共計劃發(fā)射3.8萬顆星，如今已有千帆星座(G60)、GW星座、鴻鵠星座三大計劃，其中千帆星座預計2024年完成108顆衛(wèi)星發(fā)射，2025年底完成648顆發(fā)射，提供區(qū)域網(wǎng)絡覆蓋，到2030年底，完成超1.5萬顆低軌衛(wèi)星的互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)。此外，OneWeb、亞馬遜的Kuiper項目和Telesat等其他公司也正在大力投資LEO衛(wèi)星網(wǎng)絡的建設。隨著更多衛(wèi)星發(fā)射和部署，全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務將變得更加可行，并且成本將大幅下降。
各國低軌衛(wèi)星規(guī)劃及布局進度
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國家 |
星座名稱 |
運營公司 |
計劃數(shù)量 |
軌道高度 |
頻段 |
提供服務 |
當前進展 |
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美國 |
Iridium |
Iridium |
75顆（包括6顆備用星） |
780km |
L |
移動通信 |
二代衛(wèi)星發(fā)射完成 |
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Orbcomm |
Orbcomm |
36顆 |
/ |
/ |
/ |
/ |
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Globalstar |
Globalstar |
48顆 |
1414km |
L/S |
雙向數(shù)據(jù) |
一二代共在軌36顆 |
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starlink |
SpaceX |
第一階段1584顆；第二階段2825顆；第三階段7518顆 |
550km |
Ku/Ka/v |
移動通信 |
在軌5011顆 |
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Kuiper |
亞馬遜 |
3236顆 |
590km/610km/630km |
Ka |
高速寬帶服務 |
當前已發(fā)射2顆試驗星 |
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英國 |
Oneweb |
Oneweb |
一期為648顆 |
1200km |
Ku/Ka |
寬帶通信 |
截至2023年3月，實際組網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)量達618顆 |
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德國 |
KLEOConnect |
KLEO |
300顆 |
1100km |
Ka |
物聯(lián)網(wǎng) |
/ |
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俄國 |
Yaliny |
Yaliny |
135顆 |
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Sfera |
俄航天集團 |
600顆 |
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/ |
通信/遙感 |
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加拿大 |
Telesat Lightspeed |
telesat |
初始為120顆 |
/ |
Ka |
寬帶服務 |
已發(fā)射一顆試驗星 |
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Kepler |
亞馬遜 |
140顆 |
物聯(lián)網(wǎng) |
/ |
/ |
/ |
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印度 |
SpaceNet |
Astrome |
/ |
/ |
/ |
/ |
/ |
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韓國 |
Samsung |
三星 |
4600顆 |
1496km |
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高速互聯(lián)網(wǎng) |
方案設計 |
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中國 |
星網(wǎng)工程 |
中國星網(wǎng) |
12992顆 |
508km-1145km |
/ |
移動通信、寬帶通信 |
試驗星成功發(fā)射 |
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行云工程 |
航天科工 |
80顆 |
/ |
/ |
物聯(lián)網(wǎng) |
實現(xiàn)小規(guī)模組網(wǎng) |
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鴻雁星座 |
航天科技 |
一期為54顆；后期超300顆 |
>1000km |
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移動通信 |
已發(fā)射首顆試驗星 |
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虹云工程 |
航天科工 |
156顆 |
1000km |
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寬帶通信 |
已發(fā)射首顆試驗星 |
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天象星座 |
中電科 |
120顆 |
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天地一體化 |
試驗1、2星成功進入軌道 |
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吉林一號 |
長光衛(wèi)星 |
138顆 |
500km- 700km |
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遙感 |
在軌衛(wèi)星108顆 |
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G60星鏈 |
上海市松花江區(qū)；聯(lián)和投資；臨港集團 |
一期1296顆，未來12000顆 |
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銀河Galaxy |
銀河航天 |
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Q/V |
寬帶通信 |
已發(fā)射通信衛(wèi)星8顆，InSAR衛(wèi)星4顆 |
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天啟 |
國電高科 |
38顆 |
800km |
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窄帶物聯(lián)網(wǎng) |
已發(fā)射21星 |
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翔云 |
歐克微 |
28顆 |
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窄帶物聯(lián)網(wǎng) |
已發(fā)射首顆試驗星 |
資料來源：觀研天下整理
同時，5G技術的商用加速人們對高速率、低延遲通信的需求，衛(wèi)星通信能有效補充地面5G網(wǎng)絡的覆蓋不足，尤其是偏遠地區(qū)和海上。當前，衛(wèi)星通信在無人機、自動駕駛、智慧城市、手機等新興應用場景中發(fā)揮著越來越重要的作用。
地面物聯(lián)網(wǎng)與低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的簡要對比
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類別 |
地面物聯(lián)網(wǎng) |
低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng) |
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覆蓋范圍/基站 |
數(shù)千米級 |
數(shù)千千米 |
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服務終端/基站 |
<5萬 |
海量，>100萬 |
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傳輸體制 |
NB-IoT、LoRa |
星地融合、5G |
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技術方案 |
成熟 |
國外有成熟案例，國內(nèi)正從技術驗證走向工程實踐 |
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系統(tǒng)穩(wěn)定性 |
受天氣、地理條件制約，自然災害影響比較大 |
幾乎不受天氣、地理條件影響，可全天時全天候工作 |
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應用場景 |
共享單車、智能家居、智慧城市 |
物流監(jiān)控、環(huán)境保護、水文監(jiān)測、“一帶一路”等 |
資料來源：觀研天下整理
在手機領域，自華為、蘋果發(fā)布衛(wèi)星直連手機后，vivo、小米、榮耀等廠商都推出自家支持衛(wèi)星功能的旗艦手機。2022年9月，華為Mate50系列發(fā)布，作為業(yè)界首款支持北斗衛(wèi)星消息的大眾智能手機，無地面網(wǎng)絡信號時，Mate50仍能通過暢連發(fā)送文字和位置信息；2024年11月華為Mate70系列全球首發(fā)，搭載第二代靈犀通信，首發(fā)背部智能多天線，是華為首款Wi-Fi7手機，業(yè)界首發(fā)衛(wèi)星尋呼，關鍵時刻無懼失聯(lián)；2024年1月榮耀宣布榮耀Magic6 Pro支持手機直連衛(wèi)星服務；2024年3月OPPO Find X7 Ultra衛(wèi)星通信版正式上市，可提供聽筒/免提雙模雙向衛(wèi)星通話模式，讓智能手機的衛(wèi)星通話體驗從“衛(wèi)星對講機模式”進化到符合用戶使用直覺的“衛(wèi)星電話模式”，幫助用戶在極端環(huán)境中獲得更高效的溝通效率。
政策也是衛(wèi)星通信行業(yè)發(fā)展助推力，為其提供了良好的發(fā)展環(huán)境。例如，《國家民用空間基礎設施中長期發(fā)展規(guī)劃(2015—2025年)》制定的發(fā)展目標，“十四五”時期要構建衛(wèi)星遙感、通信廣播和導航定位三大系統(tǒng)；在《擴大內(nèi)需戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2022-2035年)》中提出推進衛(wèi)星及應用基礎設施建設。
我國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)相關政策
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時間 |
政策 |
發(fā)布部門 |
主要內(nèi)容 |
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2024.01 |
《工業(yè)和信息化部等七部門關于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》 |
工業(yè)和信息化等七部門 |
強化新型基礎設施。深入推進5G、算力基礎設施、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、千兆光網(wǎng)等建設，前瞻布局6G、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、手機直連衛(wèi)星等關鍵技術研究，構建高速泛在、集成互聯(lián)、智能綠色、安全高效的新型數(shù)字基礎設施。 |
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2023.04 |
《計量發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》 |
國務院 |
開展海上衛(wèi)星導航設備、海洋裝備測量測試技術研究,提升海洋裝備數(shù)字化測量能力。健全海洋立體觀測、生態(tài)預警、深海氣候變化、生物多樣性監(jiān)測等領域計量保障體系。 |
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2022.12 |
《擴大內(nèi)需戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2022-2035年)》 |
國務院 |
推進衛(wèi)星及應用基礎設施建設。加快物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、千兆光網(wǎng)建設，構建全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系，布局建設大數(shù)據(jù)中心國家樞紐節(jié)點，推動人工智能、云計算等廣泛、深度應用，促進“云、網(wǎng)、端”資源要素相互融合、智能配置。 |
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2022.06 |
《“十四五”國家綜合防災減災規(guī)劃》 |
國家減災委員會 |
應急衛(wèi)星星座建設。依托國家綜合部門、國家航天部門與商業(yè)衛(wèi)星協(xié)同。針對災害監(jiān)測預警，應急搶險等決策需求，推動形成區(qū)城凝視衛(wèi)星、連續(xù)監(jiān)測衛(wèi)星、動態(tài)普查衛(wèi)星序列，構建全災種、全要素、全過程應急衛(wèi)星立體觀測體系。 |
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2022.05 |
《關于加強科技創(chuàng)新促進新時代西部大開發(fā)形成新格局的實施意見》 |
科技部 |
支持“智慧邊防”關鍵技術研發(fā)與示范，加強大數(shù)據(jù)、遙感、北斗導航等技術推廣應用。 |
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2022.02 |
《“十四五”國家應急體系規(guī)劃》 |
國務院 |
充分利用物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、遙感、視頻識別、第五代移動通信(5G)等技術提高災害事故監(jiān)測感知能力，優(yōu)化自然災害監(jiān)測站網(wǎng)布局，完善應急衛(wèi)星觀測星座，構建空、天、地。海一體化全城覆蓋的災害事故監(jiān)測預警網(wǎng)絡。 |
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2022.01 |
《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》 |
國務院 |
構建設施設備信息交互網(wǎng)絡，打造新一代軌道交通移動通信和航空通信系統(tǒng)，研究推動多層次軌道交通信號系統(tǒng)兼容互通。 |
資料來源：觀研天下整理
3、衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈逐漸布局，各企業(yè)加碼押注
因此，在上述因素驅動以及相關技術的不斷挖掘，衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈逐漸成熟。按照衛(wèi)星軌道高度，可大致分為低軌、中軌和高軌衛(wèi)星。同步軌道方面，當前天通一號同步衛(wèi)星可實現(xiàn)移動通信“天地一體”手機直連36000公里外衛(wèi)星，現(xiàn)階段用戶規(guī)模已經(jīng)超過18萬戶。中軌星座方面，主要是O3b星座系統(tǒng)，在軌衛(wèi)星16顆，該星座的軌道高度為8063km，相較于同步軌道衛(wèi)星，時延較小、信噪比較低，但是帶寬是有限、對地面終端的跟蹤性能要求較高。低軌星座方面，主要特點是需要衛(wèi)星組網(wǎng)且數(shù)量龐大，如星鏈計劃，截至2024年6月12日，星鏈發(fā)射衛(wèi)星已達6611顆，單星研制成本低于100萬美元，單星發(fā)射成本約50萬美元，成本高昂。
衛(wèi)星通信種類（按高度）
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種類 |
簡介 |
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高軌衛(wèi)星 |
一般高軌衛(wèi)星距離地球36000公里左右，理論上1顆衛(wèi)星可覆蓋接近1/3個地球表面，3顆衛(wèi)星即可覆蓋全球除兩極以外的地區(qū)，但由于距離太遠，信號損耗太大，一般來說，需要地面設備有較大的天線和用較高的功率發(fā)射信號。 |
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中軌道地球衛(wèi)星 |
主要是指衛(wèi)星軌道距離地球表面2000～20000km的地球衛(wèi)星。它屬于地球非同步衛(wèi)星，主要是作為陸地移動通信系統(tǒng)的補充和擴展，與地面公眾網(wǎng)有機結合，實現(xiàn)全球個人移動通信。 |
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低軌衛(wèi)星 |
一般距離地表在幾百公里到兩千公里左右距離。近年來，低軌互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星開始流行，并大規(guī)模組網(wǎng)。低軌上運行的互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星信號損耗小，但低軌衛(wèi)星運行速度相對地面運行速度高，超過7公里每秒，所以需要大量衛(wèi)星組成星座來進行連續(xù)覆蓋。 |
資料來源：觀研天下整理
隨著衛(wèi)星通訊基礎設施的逐漸完善，各企業(yè)也加碼產(chǎn)業(yè)鏈。例如，鋮昌科技在衛(wèi)星通信領域方面，推出星載和地面用衛(wèi)星通信相控陣T/R芯片全套解決方案。
我國部分企業(yè)布局衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)概況
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企業(yè)名稱 |
衛(wèi)星通信布局 |
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鋮昌科技 |
在衛(wèi)星通信領域方面，推出星載和地面用衛(wèi)星通信相控陣T/R芯片全套解決方案。 |
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通宇通訊 |
目前已有衛(wèi)星通信產(chǎn)品包括船載衛(wèi)星天線、地面站天線、有源相控陣天線、T/R組件，相關產(chǎn)品均有小批量出貨。衛(wèi)星通信業(yè)務收入情況公司將在半年報做相關披露。目前開發(fā)的衛(wèi)星通訊產(chǎn)品可應用于中高軌及低軌衛(wèi)星，但應用于低軌衛(wèi)星為主。針對低軌衛(wèi)星地面端，公司可提供地面站天線。此外，公司也開發(fā)了衛(wèi)星通訊特殊領域場景應用的衛(wèi)星通信終端、雷達、毫米波、有源相控陣天線、T/R組件及數(shù)據(jù)鏈終端產(chǎn)品。 |
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東華至高 |
有研發(fā)生產(chǎn)衛(wèi)星通信設備，其中包括天通衛(wèi)星手持機及北斗三代短報文手持機還在持續(xù)開發(fā)衛(wèi)星通信的其他設備，也包括具備衛(wèi)星通信功能的對講機，為應急通信提供專業(yè)設備。 |
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海格通信 |
成為多款支持“手機直連衛(wèi)星”功能的手機終端關鍵零部件供應商之一，與多家主流手機廠商建立了良好合作關系，是國內(nèi)擁有全系列天通衛(wèi)星終端及芯片的主流廠家。 |
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移遠通信 |
可提供多款高性能天線產(chǎn)品，其中包括衛(wèi)星天線YETN001L1A。公司數(shù)百款自主研發(fā)的天線產(chǎn)品可與公司廣泛的模組產(chǎn)品有效兼容，形成“模組+天線”的配套服務。 |
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啟明星辰 |
在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)安全方面，圍繞加密認證、網(wǎng)絡攻擊彈性測試、供應鏈風險管理等內(nèi)容，依托密碼技術積累，從衛(wèi)星鏈路密鑰分發(fā)管理、衛(wèi)星鏈路組播通信加密技術、衛(wèi)星通信節(jié)點機動分組管理等方面，開展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡通信鏈路安全關鍵技術研究及原型開發(fā)。 |
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優(yōu)咔科技 |
在積極布局衛(wèi)星與地面融合通信技術，目前已參與行業(yè)規(guī)范制定，在技術側進行預研。 |
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華安鑫創(chuàng) |
當前已規(guī)劃顯示系統(tǒng)終端和衛(wèi)星通信終端產(chǎn)品。 |
資料來源：觀研天下整理
4、衛(wèi)星通信行業(yè)將進入產(chǎn)業(yè)化階段，手機消費市場潛力大
綜上所述，隨著技術持續(xù)進步、各大企業(yè)布局以及商業(yè)衛(wèi)星的頻繁發(fā)射，一場圍繞衛(wèi)星通信的全面“競賽”已經(jīng)拉開帷幕，尤其是在消費級市場發(fā)展?jié)摿⒉粩噌尫拧＿@是由于在很多偏遠區(qū)域，與拉光纖、建基站的地面部署成本相比，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟性較高。同時，隨著衛(wèi)星短報文和衛(wèi)星通訊的推出、技術不斷取得新突破，手機直連衛(wèi)星的高潮即將到來。（WYD）
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