浅谈海洋宽带卫星通信的商业机遇范文

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摘要：陆地上的移动通信即将迎来5G时代，而在海洋平台上，由于环境复杂、施工困难等原因，宽带通信的发展仍然相对滞后。高通量卫星的到来改变了这一市场格局，其先进的技术，使海洋通信带宽迎来爆发式增长。本文主要对当前海洋卫星通信的需求和现状进行了分析，讨论并阐述了高通量卫星将给海洋卫星通信带来的商业机遇。

关键词：高通量；海洋；卫星；商业

全球海域约占近地球表面积的71％，海洋上分布着各种船只和作业平台，开展着诸如渔业捕捞、远洋航运、资源开采等人类活动。随着海事活动的日趋频繁和海洋经济的迅猛发展，海洋宽带卫星通信已成为人类开展海事活动必不可少的重要保障。高通量通信卫星（HTS，HighThroughputSatellite），也称高吞吐量通信卫星，主要技术特征包括多点波束、频率复用、高波束增益等。相比于传统通信卫星，高通量卫星在容量及单位带宽成本方面拥有优势，具有与地面网络竞争的可能性。全球目前已有26个卫星运营商投资建造了数十颗高通量卫星或载荷，其中，2018年上半年发射的高通量卫星有3次共7颗，高通量卫星大幅提升了通信容量并降低了单位带宽成本，已成为卫星通信的重要发展趋势之一，高通量卫星应用在海洋中的商业机遇已经到来。

一、高通量卫星发展情况

2018年11月25日，我国“海洋二号”卫星发射成功。海洋卫星是“一带一路”海洋战略不可或缺的组成部分。我国也一直在进行海上卫星通信网络的建设，但是由于卫星资源的限制（例如，我国目前所有的卫星资源在海洋上的覆盖及投入都是有限的），我国海上卫星通信网络的建设进程也较为缓慢。同时，国际卫星公司对海洋通信的带宽给予也非常有限。近年来，高通量卫星（HTS）发展迅速，尤其是在欧美地区，高通量卫星投入使用后，在陆地及空中应用已经得到了很大提升，海洋上也有运营商将高通量卫星作为服务的通道。本文就针对海洋宽带卫星通信在高通量卫星时代的商业机遇进行简单的阐述。图1为全球船舶位置示意图，图中密密麻麻的红点及绿点代表在海洋上漂泊的每一艘船只，而这些船与我们的生活息息相关，全球贸易中90%以上的大宗货物是通过海运来完成的。船舶在海洋上远离大陆，即便是南极洲附近，也有许多科考工船和海工船等在进行远洋作业。以前，远洋船舶的通信非常困难，船员的信息也比较闭塞，但近年来，随着卫星通信行业的发展，已经有一些运营商通过卫星为这些船舶提供了网络连接。图2为2005~2016年的海洋卫星通信带宽增长趋势示意图。如图2所示，2013年，海洋卫星通信带宽显著增长，这是由于2013年高通量卫星开始正式投入使用，其大带宽、高通量的特性迅速满足了市场需求。但是，即使高通量卫星有如此迅猛的增长态势，截至2016年，全球海洋卫星通信带宽总和才达到66×109bit/s，尚不及700个深圳家庭的宽带总和。海洋上有70万条各类船舶和钻井平台，平均每条船的带宽不足105bit/s，即相当于陆地上20年前的带宽水平。我国2017年才正式发射了“中星16号”卫星，这是属于我国自己的首颗高通量卫星。通信卫星的发展因频率不同，经历了C-Ku-Ka波段3个阶段，到目前为止，C波段的覆盖最好，但是其带宽极其有限，而且终端设备的体积也非常大，动辄1.8m或2.4m的天线面口径。Ku波段基本实现了全球覆盖，在带宽上能满足用户的基本上网需求；某些高通量卫星的Ku频段波束也实现了应用，Ku频段的终端设备体积适中，占据目前市场的主流位置。Ka波段目前只有国际海事卫星组织（Inmarsat）实现了全球覆盖，卫星通信行业有个共识：Ka波段的高通量卫星是大势所趋，目前其对应的终端设备正处于起步阶段，虽然体积小巧，但是成本较高。图3为不同频段的卫星带宽及设备终端对比。

二、高通量卫星的市场现状

目前，市场上已经有国际海事卫星组织（Inmarsat）、欧洲卫星公司（SES）、国际通信卫星组织（INTELSAT）和欧洲电信卫星组织（eutelsat）等国际卫星公司发射并运营者高通量卫星，并针对海洋的覆盖做了一定的战略布局，尤其是国际海事卫星组织（Inmarsat）已经完成了覆盖全球的Ka波段的高通量卫星网络。另外，欧洲卫星公司（SES）也在今年发射了SES-12号卫星，能够为亚太和中东等Ku波段用户提供高通量卫星服务。而包括国际通信卫星组织（INTELSAT）和欧洲电信卫星组织（eutelsat）也都有各自覆盖全球海洋的高通量卫星计划。图4为国际上主要的高通量卫星运营品牌。2005年，由我国和泰国通信卫星公司联合运营的IPSTAR通信卫星发射成功，成为最早的新一代高通量通信卫星，其在我国有12×109bit/s的容量，同时覆盖亚太地区众多国家及澳大利亚海域，目前国内由中国电信集团有限公司进行商业运营。2017年4月，由中国卫通集团股份有限公司发射并运营的中星–16号Ka波段高通量卫星在海上有6个点波束（指一束集中的高功率的卫星信号，其仅覆盖一个小的区域）覆盖。2018年发射的亚太5C在印尼有12×109bit/s的容量覆盖。另外，中国联合网络通信集团有限公司也引进了EUTELSAT172B卫星，从而提升了联通公司从北美西海岸到亚洲和大洋洲的卫星通信服务能力。图5为国内高通量卫星运营公司及其品牌。当然，随着高通量卫星的运营态势日渐清晰，包括亚洲卫星公司(AsiaSat)、中国卫通集团股份有限公司（ChinaSat）和亚太卫星控股有限公司（APstar）等公司都有自己的高通量卫星发射计划，而且都把海洋覆盖提高到了很高的地位。图6为高通量卫星发射计划。

三、海洋通信对高通量卫星的需求及现状

高通量通信卫星（HTS），也称高吞吐量通信卫星，主要技术特征包括多点波束、频率复用、高波束增益等。相比于传统通信卫星，高通量卫星在容量及单位带宽成本方面具有优势，具有与地面网络竞争的可能性。全球高通量卫星目前已经进入快速发展期，根据欧洲咨询公司的统计数据，全球30家卫星运营商在高通量卫星系统方面的总承诺投资额已达到近190亿美元。高通量卫星在数量、容量、收入和需求方面都有望迎来迅猛发展。目前，高通量卫星商业化前景广阔，但由于地域发展不均衡，其市场目前的重心在欧美等国家，而非最具发展潜力的亚太市场。随着带宽的大幅提升，带宽使用量也将大幅增长，从陆地无线资源的发展来看，人们对带宽的需求是无止境的。随之而来的宽带增值业务也将迅速发展起来，在海洋运输（实时监测、远程维护、船队管理、船员互联网接入）、游轮游艇（船员及游客宽带接入互联网）、远洋渔业（业务安全保障、渔民日常通信、智慧渔业）、海上石油开采（大数据应用、生产管理和控制）等方面，高通量通信卫星具有得天独厚的优势。船舶对海洋信息化的需求是不言而喻的，以前只能通过海事卫星极窄的带宽完成小型数据及语音的传输，而货物的时间控制，包括安全航行及数据采集的需求都无从谈起，尤其是船队中每艘航船所涉及的几千万费用数据无法做到有效管理。另外，船员的基本通信需求也无法满足，船员在海上漂泊的时间往往超过大半年，基本上断绝了与陆地和亲人的联系，但现在有了宽带通信卫星，船员就可以保持和陆地的联系，避免与社会脱节。截至2017年7月，全球国际航行船舶共有79753艘，万吨以上船舶25714艘，全球有AIS船位的月活跃船舶数量37.89万艘。全球160m以上的船舶约3.06万艘，占全部AIS船舶的8.09%。而船长小于80m和未知船长的船舶约30.89万艘，占全球所有AIS船舶的81.52%。随着卫星终端设备的小型化，90%以上的船只均具备装备宽带通信能力的VSAT小站设备的条件。2017年VSAT市场的增长率为18.8％，总量已经超过23000个终端。VSAT技术开始被中小型船舶市场采用，运营商越来越愿意从MSS迁移到VSAT解决方案，MSS终端数量相比2016年下降了0.4％。总而言之，乘客的需求增加，安全通信的监管激励，船员和乘客对丰富内容的兴趣，以及与智能航运相关的新开发概念，是推动海运经营者在其船上安装最新一代卫星系统的主要因素。越来越多的物联网连接和传感设备带来的自主运输和性能监控，以及船队管理和网络安全应用方面的要求将推动未来10年的容量需求。

四、高通量卫星带来的机遇

（一）资费更低预计高通量卫星在2017~2025年期间将产生360亿美元以上总收入，到2025年HTS容量的租赁收入将超过60亿美元，届时单位带宽成本将大幅降低。

（二）带宽更大高通量通信卫星采用了频率复用、多点波束等先进技术，在使用相同频率资源的条件下通信容量比常规通信卫星高出数倍甚至数十倍。

（三）终端更小高通量卫星大多为Ka波段，其对天线面口径大小要求不高，因此，其终端可以做得更小、更加轻巧。

（四）接入门槛降低随着设备终端的轻量化和小型化，用户的接入门槛进一步降低，可以创造出更多灵活便利的用户接入模式。

（五）更多投资机会随着高通量卫星的持续发力，在其成本降低之后，许多传统通信行业的创新玩法可以移植过来，从而吸引更多投资，如图7所示。

五、高通量卫星发展面临的问题

高通量卫星目前也存在很多影响整个行业发展的问题，如图8所示。首先，除了国际海事卫星组织（Inmarsat），目前还没有其他第二家卫星公司能够做到高通量卫星的全球海域覆盖；其次，目前国际主流的各个系统，如美国iDirect、以色列Gilat、美国Hughes及美国Comtech等公司的高通量卫星通信系统，目前还没有办法实现互通，这是因为在海上卫星运营商还没有得到足够成长之时，都是各自选择各自的系统，自成一家，因此船上的VSAT设备也没办法像手机一样，在全球实现无缝漫游；再次，目前市场上的VSAT设备终端也大多是以兆为单位量级的吞吐设计，面对高通量卫星动辄上百兆的吞吐速度尚无法很好地匹配，因此面临着设备的更新换代；此外，还有一个重要的行业规划和布局的问题，即：在不久的将来，低轨卫星星座和高通量卫星之间到底怎样进行定位和分工，这个问题也势必会对资本市场及终端设备厂商的投入和布局造成很大的影响。

六、结束语

有理由相信，在未来的几年会有更多的公司投入到海洋宽带这个行业里，从而让船舶卫星宽带得到更快的增长。近年来，低轨卫星进一步发展成熟，低轨道卫星系统一般是指多个卫星构成的可以进行实时信息处理的大型的卫星系统，其中卫星的分布称之为卫星星座，预计5年以后低轨道卫星将成为新的主流。另外，在我国有一个很特殊的应用群体，即渔船市场，其需求会进一步扩大，而且，目前在我国已经有数千艘渔船具备了海上卫星宽带通信能力。最近几年，VSAT卫星通信终端设备向着进一步小型化、标准化的方向发展，如图9所示，涉及多家运营商的认证、互信等，将会成为影响高通量卫星应用的重要因素。最后还有很重要的一点，即：低成本的相控阵天线设备有可能会成为解决低轨卫星星座与高通量卫星融合应用的关键产品，星展测控科技股份有限公司目前也在致力于此类产品的研发和设计，希望将来能够为海洋宽带卫星通信事业贡献自己的一份力量。

作者：韩磊 单位：星展测控科技股份有限公司