卫星互联网行业专题研究：空天地泛在通信的必要环节|通信_新浪财经

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1 卫星互联网——泛在通信的基础设施

卫星互联网基本定义

定义：卫星互联网是通过卫星进行全球联网的一套通信系统，通过一定数量的卫星，向地面、空中、海上用户提供宽带互联网接入服务。卫星互联网通常需要三大部件：卫星、地面站（通常作为网关）、用户终端。卫星上网通信可以分为双通道通信和单通道仅接收通信。发展趋势：卫星通信从1960s开始发展，从模拟卫星发展到数字卫星，从窄带发展到宽带、高通量卫星。目前的卫星互联网主要是指利用地球低轨道卫星实现的低轨宽带卫星互联网。

卫星按轨道高度可分为3类

从卫星轨道高度来说有高轨同步卫星、中轨卫星、低轨卫星等。高轨卫星和低轨卫星存在互补关系和竞争关系。互补关系：地球静止轨道卫星和地球自转同步，只对某一固定区域服务，低轨卫星对地面的覆盖是移动的，是高轨卫星的补充。竞争关系：低轨卫星传输时间低、路径损耗少、卫星终端体积小、成本低、系统容量大，在卫星通信方面具有竞争优势。

卫星互联网发展的较高确定性

全球蜂窝移动网络仅覆盖了20%的陆地面积、6%的地表面积，航空、远洋、渔业、石油、环境监测、户外越野、军事等特殊区域的通信需求依靠卫星通信满足。农村：农村地区建设蜂窝移动网络的电力、塔架和土建工程等部署成本高出城市约三分之一，铺设用于回程的光纤回程成本翻了一番以上，并且由于距离远，微波传输也通常不可行。全球只有75%的农村人口接入4G网络，其中88%处于3G覆盖范围内，12%仍然使用30多年前推出的2G网络。岛屿：菲律宾群岛、印度尼西亚分别有约2000、6000个岛屿有人居住，在岛屿之间铺设海底光纤难以实现，并且容易因事故或自然事件造成损坏，卫星互联网可解决岛屿上通信问题。

在2G-5G时期，卫星通信的首要需求是全球覆盖。因此，卫星通信以中窄带、中高轨道卫星为主，能够以较少数量的卫星完成全球覆盖，完成对蜂窝网络的补充。此时的卫星通信对于高速率、低时延基本没有需求，卫星通信主要为语言和文本信息服务。

卫星互联网的通信技术：按通信介质可分为电磁波通信和光通信

卫星的通信方式主要可分为2种，包括使用电磁波进行通信，以及使用光进行通信。进一步细分又可分为微波通信、太赫兹通信、激光通信和量子通信。其中，微波通信和激光通信是目前最成熟、最常用的应用于空间的网络手段。太赫兹是电磁波的一种，相比于量子通信的通信速率，太赫兹通信的通信速率普遍更快。量子通信主要通过光进行信息传播，器件成熟度还未达到可工业使用的要求。

目前最成熟的通信方式是微波通信。微波通信在器件、算法等各方面的发展都已经较为成熟。但同时，微波通信也存在一些不足之处：1）长距离传输需要较高的功耗，传输速率也会受到限制。2）由于星际环境复杂多变，微波通信需要申请特定的频段，避免与相邻卫星通信频率重叠，以防止信号干扰。

激光通信技术日益成熟，在星间通信中的使用逐步增多。激光通信受益于地面的光纤通信对产业链的催化，其优势为传输速率高、无频段限制，且对其他任何星间通信不会造成干扰，但其对链路的建立过程有非常高的要求，一般只能一对一的传输。

卫星互联网的发展趋势

定义：高通量通信卫星（HTS，High Throughput Satellite），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。HTS可提供比常规通信卫星高出数倍甚至数十倍的容量，传统通信卫星容量不到10Gbit/s，HTS容量可达几十到上百Gbit/s。HTS带来通信容量跨越式发展，能够支撑更多样的多媒体数据服务；通信成本大幅降低，卫星通信得以走入个人消费市场，得到更大规模应用。

发展原因：通信频段是不可再生资源，随着优质频率资源日益紧张，卫星运营商通过高通量通信卫星技术来提供更大的带宽并降低单位带宽成本。最早由北方天空研究公司(NSR)于2008年提出高通量卫星(HTS)。

技术特点：高频段(Ku和K频段)、多点波束、频率复用、整星吞吐量一般 100Gbit/s以上、透明转发、地面多关口站接入。

分类：基于固定点波束的低轨宽带卫星通信系统：采用固定点波束，转发器天线设计相对简单，卫星质量相对较小，而且可提供较高的传输能力，典型代表是OneWeb，单星质量约150kg，0.3m口径天线终端，支持 50Mbit/s互联网接入。基于可移动点波束的低轨宽带卫星通信系统：波束灵活可调，可以根据业务量进行调节，系统资源利用率高，一般基于相控阵天线技术实现，部署较少的卫星即可实现全球可达服务，如Telesat星座。

2 低轨卫星技术高速发展，已能与4G通信媲美

全球主要低轨星座发展时间轴

2000年左右低轨宽带卫星星座进入高潮。1988年，铱星星座计划在摩托罗拉的一个实验室成立，2014年 OneWeb前身WorldVu卫星公司在英国成立，2014 年Starlink商标注册。在发射实验星后，铱星和 OneWeb星座均在5年内完成了发射。铱星在1997年完成了实验星座的发射，并在1997-1999的3年时间内完成了卫星星座的发射建立（铱星NEXT在2017-2019 的3年时间完成发射建立）。 OneWeb则在2019年发射实验星后，在2020-2023的 3年时间内，完成了632颗卫星的发射组网，并开启商业服务。

星座设计对比：近地轨道、通信频段逐步拥挤

从星座的设计参数来看，卫星星座呈现出大带宽、巨型化、低轨化、高频段的特征：受益于卫星技术和通信技术的提升，低轨卫星星座建设目的从服务于语音文字信息变为了承担高速通信流量和移动基站回传流量。为了保证通信的低时延和大带宽，卫星星座的运行轨道持续降低，星座规模逐步扩大。Starlink提出了超低轨道卫星的计划，卫星高度降低到 340km。此外，Starlink二期计划卫星数量达到3万颗，目前规划总数量已达到4.2万颗。超低轨道和巨大的星座数量不仅对卫星的规模化制造提出了要求，并且还对火箭多级回收、一箭多星等能够降低发射成本的环节提出了较大挑战。从频段来看，由于Ka、Ku等高频率频段能够承载更大的带宽，卫星通信频段逐步转向高频化。同时，由于Ka、Ku频段承担了多个星座的通信信道，趋于拥挤，Starlink和我国的GW星座计划还申请了E、Q和V频段进行星地通信。

卫星设计制造对比：重量为功能服务

从卫星设计制造参数来看，卫星制造周期持续缩短、卫星功能逐步丰富、天线普遍采用相控阵阵面，由此带来了一定的重量提升：受益于卫星小型化、标准化和生产技术的革新，卫星的生产效率得到了巨大的提升。摩托罗拉在1997-1998年铱星发射高峰期时，卫星生产周期能够达到每天4.3颗，到2023年，Starlink可以以每天6颗的速度生产V2mini卫星。由此来看，当卫星生产周期达到每天3-4颗时，便能够满足在4年左右建设千颗规模卫星星座的产能需求。卫星能够满足的功能逐步丰富，铱星、Starlink均搭载了星间链路以满足天基通信。此外，铱星NEXT还提供了约50kg的托管载荷，以满足通信之外的其他附加功能需求，Starlink也计划在下一代卫星中搭载约25平方米的巨型天线，以满足和T-mobile提供的“手机直连卫星”服务。我们预计，我国GW巨型星座可能也将搭载激光星间链路以及相控阵天线，以满足“天网地网”的卫星组网需求。卫星功能的增加也增加了需要搭载的硬件设备，OneWeb和Starlink V1卫星不搭载星间链路，卫星重量在150-260kg之间，而铱星和 Starlink V2卫星分别搭载了微波和激光星间链路，重量来到了680-1250kg之间。由此，我们预计在搭载激光星间链路和相控阵天线后，我国GW卫星重量可能在800-1000kg左右。

中国低轨星座发展情况：已在2020年完成轨道频段资源申请

2021年4月28日，国务院国资委发布关于组建中国卫星网络集团有限公司的公告，由国务院国有资产监督管理委员会代表国务院履行出资人职责。中国星网的成立，将加速整合我国卫星设计制造、火箭发射、卫星通信、等优质资源，加速我国卫星互联网的建设。 2020年，我国向ITU递交了包含两个名为GW-A59和GW-2的宽带互联网星座计划，计划发射的卫星总数量达到12992颗。其中， GW-A59星座包括了6080颗卫星，GW-2星座包含了6912颗卫星。

3 卫星互联网产业辐射广，规模或超千亿

卫星产业市场空间：低轨卫星组网催化行业爆发

全球卫星通信产业市场空间已超千亿，地面装备和卫星服务环节价值量高。受益于各国低轨星座卫星的大规模发射，全球卫星通信产业市场规模近年呈现快速增长态势。据SIA数据，2021年全球通信卫星产业市场规模达1822.8亿美元，同比增长24.6%。其中，地面装备、卫星服务运营和卫星制造环节的收入占比较高，分别占总市场收入的51%、42%和5%。我国卫星通信产业有望伴随低轨卫星建设而爆发。据中投产业研究院预计，我国低轨通信卫星建设即将迎来高峰，到2025年我国卫星通信产业市场总规模有望达到2327亿人民币，23-25年cagr预计为37.6%。

我国卫星制造发射环节空间测算：年均百亿空间的广阔市场

参照Starlink的年发射节奏和发射数量，对比中美一箭多星、火箭运载能力、载荷成本、卫星重量等案例资料，我们对GW星座发射节奏进行了预估，并对发射、制造、地面站等环节的成本分别进行了测算。参照上文的星座对比，我们假设我国火箭发射峰值为一年52次（7天一次），单星重量约为800kg，按照长征五号有效LEO载荷计算，一箭多星的峰值预计为一箭24颗卫星。由测算结果来看，我国低轨卫星星座有望在27年前入轨千颗卫星（达到总数的8%），并在2029/32/34年内完成总数的27%/56%/75%，基本达成ITU的里程碑要求。我们预计在24年我国将基本完成实验星的发射测试，并在25-27年逐步提升火箭发射次数和一箭多星运载能力，并在2028年后开始以测算峰值常态化发射。随着规模化效应显现、供应链民营企业占比提升、火箭多级回收技术成熟等因素影响，卫星各环节成本有望持续下降。总的来看，未来5年我国有望进入低轨卫星产业高速增长区间，24-28年5年CAGR有望达到121.1%。

我国卫星运营应用环节空间测算：千亿蓝海空间徐徐打开

参照上文提及的铱星、OneWeb、Starlink的用户终端售价和月服务费，我们对针对个人用户的卫星宽带服务的市场空间进行了估计。当开通宽带服务的用户在总用户数量中占比为30%、终端价格为3500元、窄带和宽带月服务费分别为100和200元/月的情况下，用户数达到150万时，终端和月服务费总市场规模将达39亿元；用户规模达5000万时，总市场规模将超千亿。除个人宽带应用场景外，卫星互联网还可被广泛应用于航天航空、海事船舶、基站回传、偏远地区网络接入等领域。如铱星NEXT提供了多项载荷托管服务，其中包括实时飞机跟踪和监视服务、全球实时AIS船舶跟踪服务以及一项空间天气监测系统。未来，得益于卫星互联网在全球范围内的广泛覆盖，其ToB和To C的商业价值将逐步展现。

4 重点公司分析

震有科技：通信设备领先供应商，低轨卫星组网迎增量

震有科技成立于2005年，主营通信设备覆盖公网、专网及卫星互联网，设备能够应用于接入网、传输网、核心网等环节。是业内少数具备5G核心网+基站端到端解决方案提供能力的供应商，具备通信技术的先进性。公网领域，公司已切入东南亚“一带一路”国家核心网和接入网市场，以及国内第四大运营商中国广电的通信设备招标。未来公司有望通过广电的成功案例，进一步获取三大运营商市场份额。专网领域，公司在多个细分领域具备竞争优势，受益国家应急“十四五”规划以及煤炭、园区等数智化建设加速，公司专网市场有望保持较好增长。卫星互联网领域，公司曾独家承接我国首个卫星移动通信“天通一号”核心网建设项目，在卫星核心网领域具备强竞争优势，具有较高业绩弹性。

铖昌科技：相控阵T/R芯片民企龙头，份额有望进一步提升

铖昌科技成立于2010年，公司主营微波毫米波模拟相控阵T/R芯片，主要向市场提供基于GaN、GaAs和硅基工艺的系列化产品以及相关的技术解决方案，是国内少数能够提供相控阵T/R芯片完整解决方案的企业之一，产品已覆盖地面、星载、机载、弹载等领域。公司致力于推进相控阵T/R芯片的自主可控，以及打破高端射频芯片长期以来大规模应用面临的成本高企困局。公司领先推出了星载和地面用卫星互联网相控阵T/R芯片全套解决方案，未来随着低轨卫星星座对于低成本的需求提升，公司市场份额有较大提升空间。

国博电子：背靠中电科集团，T/R组件行业龙头

国博电子成立于2000年，公司主要从事有源相控阵T/R组件和射频集成电路相关产品的研发、生产和销售，产品包括T/R组件和射频模块、射频放大类芯片、射频控制类芯片等，覆盖防务与民用领域。公司是参与国防重点工程的重要单位，长期为陆、海、空、天等各型装备提供大量配套产品，产品市场占有率国内领先，是国内面向各军工集团销量最大的有源相控阵T/R组件研发生产平台。公司前三大股东分别为中电国基南方集团、中电科55所、中电科国微，并于2019年整合中国电科 55所微系统事业部有源相控阵T/R组件业务。公司背靠中电科集团，拥有强大研发资源，有望充分受益未来相控阵雷达的放量。

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