近年来，卫星产业经历了深刻变革，并且这一变革仍在继续。高通量通信卫星（HTS）现已引入甚高通量卫星（VHTS）和超高通量卫星（UHTS），最近还出现了软件定义卫星。数千颗非地球静止轨道（NGSO）卫星正在运行，新应用不断涌现，在轨服务（IoS）已成为现实，太空态势感知（注：Space Situational Awareness，简称SSA，即空间对象监测，以更好避免航天器碰撞，同时监视其它卫星）变得愈发必要，物联网（IoT）的覆盖范围也在扩大。常规使用的频段在不断扩展。除了L、C、Ku和Ka频段，S、X和V频段的使用也在增加。太空旅游已成为现实，未来几年内将有卫星绕月球和地球轨道运行。

这一切都离不开卫星地面段部分的迅速发展。据Acumen Research预测（下图），地面设备将在未来十年内实现12.8%的年复合增长率（CAGR），到2032年市场规模将达到1814亿美元。

以下几个关键趋势推动了地面业务使用率的增长：

非静止轨道（NGSO）卫星星座和多轨道网络

2022年卫星地面段收入的52%来自于低地球轨道（LEO）星座，这一比例很可能会迅速增加。Euroconsult预测，到2026年，90%的可用在轨容量将来自NGSO卫星。相比于地球静止轨道（GEO）卫星通信，与快速经过上方的低轨卫星之间通信更为复杂，因此，星座系统对地面系统的要求更高。它们需要复杂的流量管理系统、灵活的波束分配、负载平衡和跟踪天线。此外，为了提供可靠的服务级别协议（SLA），某些客户还需要在不同轨道和频段之间切换。

物联网的发展

物联网（IoT）持续快速增长。预计到2027年，连接设备数量将达到290亿台，相较2022年的143亿台呈现出大幅增长，其应用范围涵盖安全监控、自动化、智能表计等多个领域。特别是在卫星通信中，跟踪应用尤为重要，涵盖了从货运集装箱到牲畜等的各类物体，这些物体往往位于地面覆盖不到的区域。此外，该领域还包括离岸、海上和航空应用，其中远程设备用于监控设备和自动化流程。

5G

5G移动通信标准的发展标志着卫星行业首次被邀请参与地面标准的制定。这使得卫星能够与地面通信更为紧密地结合。这种交互最终将推动卫星语音通信的扩展，目前已经实现了终端直连（D2D）数据通信，有人称这是“卫星通信史上的最大机遇”。

国际局势

随着国际局势持续紧张升级，全球各国政府和军队对通信和监控的需求也在增加。为应对以上业务增长，卫星地面段将会沿着以下几个趋势发展演进：

引进新技术

随着准入门槛的降低以及新应用和用户的增加，数据使用量也在不断增长。根据Euroconsult预测，到2031年，数据服务的收入将占卫星总收入的42%，而2021年这一比例仅为15%。为了应对数据量和数据处理复杂性的增加，自动化、机器学习（ML）和人工智能（AI）等新技术变得愈发重要。这些技术能够提供实时异常检测、预测性维护和问题检测，以及更高效的资源利用，从而优化性能和可靠性。

跟踪和相控阵天线

对跟踪和相控阵天线的需求正在增加。它们不仅是NGSO卫星星座的必需品，还适用于海上、航空和陆地移动应用与GEO卫星或NGSO卫星的通信。相控阵天线通过动态波束成形，能够提高信号质量，并实现同时与多颗卫星通信的功能。

频段的变化

Ka频段在通信卫星中的应用正在逐步增加的同时，地球观测（EO）卫星通常使用S和X频段进行遥感和研究应用。

基于IP的射频技术（RF over IP）

数据经卫星传输到最终用户之间会经历许多变化，如解调和数字转换。传统做法是卫星数据到达地面站后，先从原始信号中剥离掉大量无关信息后，将射频信号转换为数字信号。但是如果在到达地面站后立即将所有数据转换为数字信号，即基于IP的射频（RF over IP）的技术。“RF over IP”更像是一个营销术语，将其称为“IF over IP”或 基于Internet 协议的中频更准确。

RoIP的意义在于，一方面避免了射频模拟信号在长距离传输时的性能下降问题，另一方面射频信号转换为数字信号后就可以被路由交换到多个位置进行处理，增加了整体解决方案的弹性，降低了地面基础设施的复杂性，为卫星运营商提供了数据处理地点的灵活性。该技术还允许天线在更广泛的地理区域内分布，提供了在天气状况不佳时的远程备份，并且只需一个数据中心，这个数据中心可以是虚拟的。然而此技术的缺点是对带宽消耗的大幅增加（20倍）。RoIP的未来不会在一夜之间到来，但代表地面段的一个发展趋势。

软件定义地面站

尽管大多数服务商仍依赖物理硬件进行地面操作，但地面虚拟化的趋势日益增强，他们将全部或部分基础设施转移到云端。软件定义地面站更加灵活，能够在应用程序、卫星和频段之间无缝切换。它还具有更好的可扩展性，允许运营商根据需求进行扩展。

标准化

过去每个主站系统制造商都采用自己的专有标准，这不仅增加了与地面电信整合的难度，还将用户锁定在单一制造商中。然而情况已经发生变化，制造商们正在采用通用的电信标准。DIFI（Digital Intermediate Frequency Interoperability）联盟就是一个典型例子，该联盟成立于2021年底，旨在通过提供简单、开放、互操作的数字中频/射频标准，推动空间、卫星和相关行业的数字化转型。目前，DIFI已有超过60个成员。

小型便携的硬件

更小、更便宜的设备，结合更高效的波形、处理技术和编码，会推动地面系统利用的增加。

地面站即服务 （Ground-Station-as-a-Service，GSaaS）

对于全球运营商而言，GSaaS是一个特别吸引人的选择，尤其是在地球观测（EO）和物联网领域。由于这些领域的数据速率相对较低，每颗卫星的过顶时间有限，传统自有运营的地面网络投资合理性难以证明。GSaaS可以帮助运营商将支出从资本支出（CAPEX）转移到运营支出（OPEX），降低前期投资，减少风险，并允许他们根据需求扩展业务。

结束语

根据卫星行业协会（SIA）2024年6月发布的年度报告，2023年，全球卫星行业的收入增长了2%，除卫星电视外，该行业的大多数领域都有所增长。虽然发射和低地球轨道（低轨卫星星座）星座占据了媒体的头条新闻，但卫星发射仍然只是整个行业收入的一小部分。不断下降的卫星电视市场仍然占据着卫星服务收入的主要份额，占所有卫星服务收入的70%。此外，2023年卫星地面设备总收入增长了4%，其中包括全球导航卫星系统设备、甚小孔径终端（VSAT）等网络设备和消费终端。地面设备约占行业总收入的53%，一直是卫星行业收入中最高的部分。

卫星地面市场正在经历一场深刻的变革，尤其受到需求增加和 NGSO 星座增长的推动。地面站是一个复杂的系统，需要天线、调制解调器、主站系统、交换机、路由器、接收器和发射机、编码器、网络管理系统、放大器、滤波器、接收机和许多其他组件，所有这些都必须完美协调地工作，以提供所需的服务，并适应未来发展新趋势。

参考自：

https://satellitemarkets.com/market-trends/trends-satellite-ground-segment-market-elisabeth-tweedie

https://rbcsignals.com/blog/rf-over-ip-another-step-towards-data-centric-satcom/