5G是陸地上的行動通訊系統,但地球上陸地的面積只覆蓋了20%,如果想更大規模進入到工業應用,如航空、石油、漁業、環境監測,就超出了5G營運商的能力,基地台部署成本無法覆蓋,這些領域就是衛星的優勢了。

包括低軌中軌高軌衛星行動通訊的在內的6G網路,融合地面無線與衛星通訊,可能比我們想像中到來的更快。

20200109NT61P1 圖1 代表性的中低星座系統。(圖片來源:星楷通訊)

「Ka衛星、多點波束和中低軌星座技的發展帶來了衛星通訊的革命!」中國星楷通訊總監孟彪指出,他提到高通量衛星的幾個技術突破包括:多點波束、實現衛星頻率複用、增加衛星容量;Ka衛星迅速發展、單位頻寬成本極大下降,以及新一代DVB-S2X技術開始投入衛星應用。

20200109NT61P2 圖2 星楷通訊總監孟彪。

星楷通訊是中興新通訊控股的衛星通訊設備供應商及綜合解決方案提供商。

在進行衛星通訊地面設備和系統整合的過程中,星楷通訊也嘗試在一些產業中開展業務營運,例如在浙江舟山,星楷通訊就與舟山政府合作,建立了衛星通訊的主站,為當地漁民提供漁船海上作業時的衛星寬頻通訊服務,包括微信通訊,語音通話和視訊連線。

「因為舟山的島嶼很多,地面無線通訊訊號不可能完全覆蓋海面。我們曾在舟山的上百條船上加裝了自己的衛星通訊設備,受到漁民的好評。現在聯合浙江行動,協助他們開展海上衛星通訊業務,使衛星通訊營運成為浙江行動創新業務的一部分。」孟彪說。

縱觀全球衛星通訊產業的發展,孟彪指出中國衛星通訊產業有兩項劣勢:

1.缺乏像中國行動/電信那樣強有力的營運商。衛通通訊營運商只做頻寬批發,不建核心網,不積累用戶。這一點也和中國目前衛星頻寬資源缺乏有關,目前民用的衛星頻寬資源還是很少的,但是,隨中星16/18Ka多載波衛星的發射,相關業者必須提前佈局;

2.衛星地面設備的價格過高,影響了衛星應用的推廣和普及。現有的衛星地面設備大部分是進口的,國際四大廠商佔了全球90%多市場份額。這些進口設備要價很高,很多中國用戶承受不起。

20200109NT61P3 圖3 寬頻低軌衛星星座系統的發展。(圖片來源:星楷通訊)

衛星地面設備市場現狀與機遇

「觀察中國市場衛星地面網路設備(Vsat、主站,你會發現幾乎被國外設備所壟斷,中國製造商發展被遏制。」孟彪指出,中國自研衛星技術及方案整體上不夠成熟,不具備市場競爭力。

孟彪提到的四家大廠商分別是:

20200109NT61P4 佔全球衛星通訊市場份額最大的四大廠商。(圖片來源:星楷通訊)

就中國衛星通訊市場而言,大部分衛星地面設備為國外進口,從網路資訊安全考量會存在嚴重隱患。「中國衛星通訊產業在服務營運和地面設備製造領域處於起步階段,隨著5G的商用,天地融合一體化的衛星通訊產業將會有一個快速的發展。」

孟彪認為,中國發展衛星通訊產業的機會點在於:

1.中國有成熟而廣大的地面行動通訊市場,透過多年的技術磨煉,中國設備廠家可以解決衛星組網中的所有核心技術問題,包括:大都卜勒頻移下的多載波傳輸技術;針對衛星物聯網的短突發傳輸技術;針對長延遲的HARQ最佳化技術;波束(社區)覆蓋及切換技術;星地融合的頻率管理技術;針對衛星5G融合的核心網技術等;

2.中國「北斗三號」的發射和組網成功,為衛星設備的中國國產化提供了有利的時機。現有的衛星地面設備,一般採用GPS和「北斗、雙模方式完成系統的定位和授時,北斗三號實現了全球覆蓋以後,就可以用自己的導航系統實現更精確的全球定位和授時;

3.在發展中國國產衛星通訊產業的過程中,要特別重視晶片的開發和應用,因為晶片是所有核心技術的重中之重。比如:在射頻收發器設計中,可以採用包括大容量CMOS、CMOS SOI和SiGe BiCMOS,並與基於新材料的片外高性能天線進行精心的協同設計,從而實現高整合度。

地面站目標:人民幣1萬元

在衛星通訊歷史上,有個技術成功市場失敗的典型案例:20年前申請破產的銥星。銥星是摩托羅拉1998年做出的衛星手機,但時運不濟,和當時正在興起的手機相比,話費高昂/外形太大,一年後就申請破產。(如今除了國防部大客戶,銥星又攬到航海、航空、石油勘探、政府部門、科研機構、野外探險旅行群體等特定小眾客戶,重新活躍起來。)

如果依照老思路,手機和衛星直接通訊(例如三萬多公里的同步衛星)這需要很大的功率,所以衛星手機很難普及民用。

「我們的做法是,利用現有的智慧型手機,不改變用戶的使用習慣。」孟彪舉例,「例如對於海上船隻的通訊,用一個地面站把衛星訊號接收下來,然後再把衛星訊號再轉換成Wi-Fi或5G訊號,實現船上的覆蓋,這樣在一個小的範圍內,可以共用給周圍的所有手機用戶。」

現在地面站的價格(加上天線),市場上的售價都在1萬美元以上(如Gilat和iDirect的設備),孟彪表示:「我們的目標,是把端站的價格做到人民幣1萬元以內!」

中國市場容量大,衛星通訊有廣闊的應用前景,漁船、油輪、高鐵、飛機、所有海上和陸地未被地面行動通訊覆蓋的「人」和「物」都是潛在客戶,只要有量,價格一定會降下來,價格降下來又會有更大的市場。

「用衛星通訊技術實現全球覆蓋,完成萬物互連,這就是通訊人的理想,」他說。

本文為EDN China原創文章