1、2020 年深度行業分析研究報告目錄1、 低軌衛星通信與天基互聯網61.1、 衛星的發展與衛星通信61.2、 衛星通信的分類與特點71.3、 什么是天基互聯網?81.4、 基于低軌星座的天基互聯網衛星通信的新熱點82、 衛通行業的發展需求、影響因素及發展現狀92.1、 衛星通信及天基互聯網產業的發展需求分析92.2、 影響行業發展的主要因素分析122.3、 發展現狀:低軌衛星通信帶動行業景氣發展143、 低軌衛星通訊帶動衛星產業鏈發展提速173.1、 行業產業鏈多個環節 2018 年同比增長173.2、 衛星制造:有望直接受益于低軌通信衛星增量需求193.3、 衛星發射:有望繼續隨發射需求增加
2、而快速增長203.4、 地面設備制造:有望受益于設備的增量及升級換代223.5、 運營及服務:有望受益于組網完成后的應用打開233.6、 產業壁壘:上下游逐漸放開,地面段競爭激烈24圖表目錄圖 1:衛星通信系統示意6圖 2:同步軌道衛星7圖 3:天基互聯網發展的三個階段8圖 4:國外低軌通信星座發展過程9圖 5:各國在軌有效運行衛星數量統計11圖 6:各國在軌有效運行通信衛星數量統計11圖 7:天通一號項目簡介11圖 8:獵鷹 9 號火箭發射回收過程示意13圖 9:Starlink 星座示意15圖 10:鴻雁星座計劃簡介16圖 11:九天微星擬構建基于低軌衛星的物聯網17圖 12:衛星通信行業
3、產業鏈18圖 13:近年全球衛星產業年度總收入18圖 14:衛星產業各業務 2018 年收入(單位:十億美元)19圖 15:衛星通信服務分項 2018 年收入占比(單位:十億美元)19圖 16:近年衛星制造領域全球年度總收入19圖 17:近年衛星發射業務全球年度總收入21圖 18:SpaceX 公司獵鷹 9 號和獵鷹重型火箭的發射報價22圖 19:近年地面設備制造業務全球年度總收入23圖 20:近年衛星運營及服務業務全球年度總收入23圖 21:寬帶衛星通信系統示意24表 1:現代小衛星相比傳統大衛星的優缺點6表 2:全球互聯網普及率統計(至 2019 年 12 月 31 日)9表 3:天通一號
4、業務收費標準11表 4:中國近年來出臺的航天領域部分政策文件12表 5:衛星通信常用頻段14表 6:Starlink 衛星各批次發射時間15表 7:國外主要低軌通信衛星計劃16表 8:國內近期主要衛星通信計劃17表 9:部分從事衛星研制業務的公司20表 10:國內低軌通信衛星制造市場測算20表 11:部分從事火箭研制業務的民營公司21表 12:國內低軌通信衛星發射市場測算22表 13:國內衛星制造企業25表 14:國內火箭制造、發射企業25表 15:國內衛星地面設備制造企業25表 16:國內衛星運營企業262020 年 3 月 18 日,美國太空探索技術公司(SpaceX)通過“獵鷹 9”號火
5、箭,將第六批 60 顆“星鏈(Starlink)”低軌衛星送入太空。至此,該 公司已累計發射約 360 顆“星鏈”衛星。據美國科技網站“The Verge”報 道,SpaceX 計劃在 2019 年至 2024 年間在太空搭建由約 1.2 萬顆衛星組成 的“星鏈”網絡,從太空向地球提供高速互聯網接入服務。此外,亞馬遜(Amazon)、一網(OneWeb)等公司的商業衛星數量 也在迅速增加。一網公司于 2020 年 3 月 22 日發射了第三批 34 顆組網衛星。進而,一場有多個國家及公司參與的低軌通信衛星星座建設的競爭,拉 開了序幕。1、低軌衛星通信與天基互聯網1.1、衛星的發展與衛星通信衛星
6、的發展過程可概括為“小衛星大衛星現代小衛星”。在人類開 展航空航天活動初期,受火箭運載能力和衛星制造技術水平限制,發射的衛 星功能少、體積小、重量輕,可視為早期小衛星。隨著大推力運載火箭的研 發和衛星制造技術的升級,可發射的衛星逐漸向功能復雜、重量增加、體積 增大方向變化,相應的成本也不斷提高,一般經濟水平的國家無法承擔,而 且一旦發射失敗就會造成嚴重的經濟損失。因此,研制高性價比的衛星成為 了航天界的主要目標之一。20 世紀 80 年代,美國軍方提出了現代小衛星的 概念。由于現代小衛星造價低、重量小等特點,全球范圍掀起了現代小衛星 研制的熱潮。表 1:現代小衛星相比傳統大衛星的優缺點優點缺點
7、研發周期短使用壽命短研發制造成本低、批量生產容易組網需求衛星的數量多 延遲低輸出功率低發射靈活承載載荷能力小發射失敗損失小容易產生空間碎片 資料來源:整理衛星通信,是衛星最主要的應用領域之一,是指利用衛星中的轉發器作為中繼站,通過反射或轉發無線電信號,實現兩個或多個地球站之間的通信。 圖 1:衛星通信系統示意資料來源:中國衛星通信產業發展白皮書,澎湃新聞網衛星通信系統由衛星端、地面站、用戶端三部分組成。衛星端可包含一 顆或多顆衛星,每顆衛星由衛星母體和星載設備組成。地面站由跟蹤遙測和 指令站、監控管理站以及通信關口站(包含控制中心和地球站)組成。地面 站可以是衛星系統與地面其他通信網的關口,也
8、可以是用戶端與衛星的地面 通信樞紐。用戶端則是接受服務的各種用戶終端設備。衛星通信形式通常包括音視頻廣播、數據廣播(導航、定位等)、音視 頻通話、數據傳輸(遙感、遙測等)、互聯網連接等。地面通信依賴于地面基站的鋪設,即便基站覆蓋率很高,但是依然存在 較多基站無法覆蓋或者缺少基站覆蓋的應用場景。在過去的 50 多年時間里, 衛星通信憑借著覆蓋范圍廣、災難容忍性強、靈活度高等獨特的優勢,在偏 遠地區網絡覆蓋、航海通信、應急通信、軍用通信、科考勘探等應用領域中 發揮了不可替代的重要作用,為地面通信網絡提供了有效的補充、備份和延 伸。1.2、衛星通信的分類與特點衛星通信系統一般按照其運行的軌道分為同步
9、軌道(GEO)、高橢圓軌道 (HEO)、中軌道(MEO)和低軌道(LEO)等系統。各個軌道因其自身高度的不 同具有不同的通信特點:同步軌道的高度約為 36000km。其技術成熟,通信距離遠,單顆衛星覆 蓋面積大,約 3-4 顆即可覆蓋全球,但對高緯度地區覆蓋力較差,長距離對 信號的傳播時延和干擾也有很大影響。典型系統為 VSAT 系統。圖 2:同步軌道衛星資料來源:搜狐網高橢圓軌道的高度約為 40000km(遠地點),利用遠地點進行通信。采 用大仰角,可以覆蓋高緯度地區,但需要星間鏈路,適用于其他衛星較難覆 蓋到的高緯度區域。中軌道的高度約為 2000-20000km。其傳輸時延、覆蓋范圍、鏈
10、路損耗、 功耗大于低軌但小于高軌。典型系統為 Inmarsat 國際海事衛星系統。低軌道的高度約為 500-2000km。具有傳輸時延、覆蓋范圍、鏈路損耗、 功耗較小等特征,因此也較多的采用現代小衛星。典型系統為 Motorola 的銥 星系統。傳統衛星通信較多是依靠高軌衛星,不同于光纖、公眾移動通信等地面 通信方式,其具有覆蓋區域廣、地面基礎設施少、組網部署靈活、信息安全能力強等方面優點,同時也具有信息延時較大、對用戶端要求高、帶寬容量 有限、通信成本高等方面不足。低軌衛星相對于高軌衛星具有傳播延遲小、衛星和地面終端設備簡單等 特點,更加適合應用于個人移動衛星通信。通過圍繞地球飛行并覆蓋地球
11、大 部分或者全部地區的衛星群和信關站作為中轉站,實現全球通信,可作為全 球尤其是偏遠地區的重要通信手段。在經過了與陸地通信網絡的競爭后,業界也已經對低軌衛星通信作為全 球通信網中重要的補充部分達成了共識。新一代的通信系統要求支持寬帶多 媒體,而低軌衛星相對于高軌衛星的傳輸低時延、質量較好等優點剛好符合 這一需求,從而更加奠定了低軌衛星通信在全球通信市場的重要地位。1.3、什么是天基互聯網?天基互聯網是利用位于地球上空的各類空中平臺為地面和空中終端提 供寬帶互聯網服務的新型網絡系統。通常情況下,采用高度為 20036000 公里的高通量衛星星座向地面提供信號,主要代表有美國的 Intelsat、
12、Viasat、 HughesNet、歐洲 Eutelsat 等公司;近年還出現了國際企業通過 20200km的氣球、飛艇、無人飛機作為通訊星座的應用模式,如 Google 的氣球、Facebook 的太陽能無人機等。 與衛星通信類似,天基互聯網的概念也是針對地面互聯網的不足而提出的,其可適用于邊遠地區、農村、山區、海島、災區以及遠洋艦隊和遠航飛機等陸地通信不易覆蓋的地區,是地面互聯網的重要補充。1.4、基于低軌星座的天基互聯網衛星通信的新熱點通過衛星星座通信系統實現的天基互聯網并不完全算是新概念,從出現 至今已發展了 30 年左右的時間,主要經歷了三個階段。圖 3:天基互聯網發展的三個階段資料
13、來源:中國衛星通信產業發展白皮書,澎湃新聞網在其發展歷程中,第一階段的最具代表性的產品就是 20 世紀 80 年代末 摩托羅拉公司推行的“銥星”系統,而該系統所采用的即是低軌衛星技術。 該系統計劃用 66 顆衛星分 6 個軌道面構成一個全球低軌衛星通信星座,突 破基于地面的蜂窩無線通信系統局限,成為第一代真正依靠低軌衛星星座支撐的全球移動通信系統。但由于技術難度、運營成本、經營管理等多方面原 因,摩托羅拉公司投資組建的銥星公司于 1999 年 3 月宣布破產。20 余年匆匆過去,科技的進步使現在的低軌衛星通信技術與此前初代的 “銥星”系統相比,有了顯著的發展和不同:不僅建設成本可以大大降低,
14、在數據傳輸速率上也有了較大進步。從而,基于低軌通信衛星星座構建天基 互聯網的時機逐漸成熟,衛星通信領域掀起新一輪的競爭熱潮:從 2014 年開始,天基互聯網進入到第三階段,該階段以星鏈(Starlink)、 OneWeb 等計劃為代表,定位于與地面通信形成互補融合的無縫通信網絡, 而且大多是通過低軌衛星進行組網?,F階段天基互聯網與地面通信系統二者 之間更多的是互補與合作,發展空間巨大。從用戶人群來看,世界上尚有較 大比例的人口無法使用互聯網,潛在用戶眾多;從萬物互聯來看,地面上偏 遠山區、大漠戈壁等部分區域如今依舊是通信盲區,衛星互聯網低成本、廣 覆蓋的優勢巨大;從應用場景來看,隨著太空旅行等
15、人類探索太空步伐的加 快,星際間通信需求不可或缺,衛星互聯網有能力提供解決方案。圖 4:國外低軌通信星座發展過程資料來源:低軌通信星座發展的思考,通信天地2018 年第 11 期2、衛通行業的發展需求、影響因素及發展現狀2.1、衛星通信及天基互聯網產業的發展需求分析2.1.1、全球互聯網普及率仍較低據 InternetWorldStats 統計,至 2019 年 12 月,全球互聯網普及率約為World RegionsPopulationPopulationInternet UsersPenetration( 2020 Est.)% of World31-Dec-19Rate (% Pop.)
16、58.7%,意味著世界上仍有超過 40%的人口約 32.2 億人未實現互聯網連接。 表 2:全球互聯網普及率統計(至 2019 年 12 月 31 日)Africa1,340,598,44717.20%526,374,93039.30%Asia4,294,516,65955.10%2,300,469,85953.60%Europe834,995,19710.70%727,814,27287.20%Latin America /Caribbean658,345,8268.50%453,702,29268.90%Middle East260,991,6903.90%180,498,29269.20
17、%North America368,869,6474.70%348,908,86894.60%Oceania /Australia42,690,8380.50%28,775,37367.40%WORLD TOTAL 7,796,615,710100.00%4,574,150,13458.70%資料來源:internetworldstats,整理分析部分國家和地區互聯網建設推進困難的主要原因:一是部分國家和 地區人口密度低,大規模的建設地面基站成本過高;二是部分國家和地區雖 然人口密度高,但受制于其經濟發展方面原因,承擔不起地面通信網絡的建 設,如亞洲、非洲、拉丁美洲區域的大多數第三世界國家。因
18、此導致世界上 超過 40%的人口,尚未在現有的互聯網建設模式下接受到互聯網服務。對于尚未普及互聯網的人口能夠為通信市場帶來的增量,行業普遍看 好。由 Google、匯豐銀行等公司聯合組建的互聯網服務公司更是將公司直 接命名為 O3b,即英文“另外的 30 億(other 3 billion)”的縮寫,表明該 公司將尚未接入互聯網的人口作為其主要的市場方向及用戶定位。2.1.2、當前陸上移動互聯網建設模式成本較高以當前陸上最新一代的移動互聯網設施 5G 網絡為例,由于 5G 網絡依 賴于數量眾多的小型發射塔,因此,大多數尋求部署 5G 網絡的地區將需要 在基礎設施方面進行大量投資。德勤(Delo
19、itte)的一項研究發現,美國需要 投資 1300 億至 1500 億美元用于光纖布線,以滿足美國全國范圍 5G 基站的 網絡連接需求。而如果通過低軌通信衛星星座構建天基互聯網實現網絡覆 蓋,根據美國公司 SpaceX 的方案,其使用將近 12000 顆 Starlink 衛星可完 成組網,能夠覆蓋的區域不僅是美國而是全球范圍,而組網衛星的造價需求 僅約 100 億美元,考慮發射等費用,總投資需求仍遠遠低于 5G 覆蓋的方案。 可見依靠低軌衛星搭建互聯網會有巨大的成本優勢。在網絡質量方面,2019 年 11 月中下旬,中國北京通過陸上常規模式, 已經開通 5G 基站近 11000 個,對北京不
20、同地點進行現場 5G 測速,從測試 的結果來看,5G 的下行速率平均 538.5Mbps。而 2019 年 7 月,基于 OneWeb 低軌通信衛星進行的網速測試在韓國首爾進行,其網速超過了 400Mbps。 SpaceX 公司的 Starlink 衛星也曾在 2018 年時通過飛機進行過網速模擬測 試,測得的下行速度為 610Mbps。2020 年 1 月,國內銀河航天的首顆通信衛星成功進入預定軌道,按設計狀態其通信能力可達到下行速度 1000Mbps。 通過后續的通信性能測試結果,其通信能力滿足設計要求。因此我們認為,與通過低軌衛星星座構建天基互聯網實現互聯網通信相 比,當前陸上的移動互聯
21、網建設模式其成本較高,而在通信性能方面并沒有 表現出明顯優勢。2.1.3、國內衛星通信建設有待進一步提升根據 UCS 的統計數據,至 2019 年 10 月 1 日,全球在軌有效運行的衛星數量總計 2218 顆,其中中國運營衛星 320 顆,約占全球數量的 14%,約為美國運營數量 988 顆的三分之一。通信衛星方面,全球數量總計 829 顆,中國 44 顆占比 5%,美國 381顆占比 46%,俄羅斯 83 顆占比 10%。圖 5:各國在軌有效運行衛星數量統計圖 6:各國在軌有效運行通信衛星數量統計美國中國俄羅斯其他國家美國中國俄羅斯其他國家其他國家74934%美國其他國家32139%美國3
22、8146%俄羅斯 中國98845%俄羅斯1617%中國32014%834410%5%資料來源:UCS, 注:統計截止時間 2019 年 10 月 1 日資料來源:UCS, 注:統計截止時間 2019 年 10 月 1 日可見與美國等航天發達國家相比,中國在運行的衛星數量上存在差距。 而在通信衛星方面,中國的衛星數量較少,更有待進一步提升。2.1.4、當前國內衛星通信的使用價格較高國內的衛星通信使用方面,海事等通信領域此前長期由國外系統處于壟 斷地位。2016 年 8 月 6 日,國內成功發射了大容量地球同步軌道移動通信衛星“天通一號”01 星,并于 2017 年 3 月 31 日開始投入使用,
23、有望打破 受國外壟斷的格局。圖 7:天通一號項目簡介表 3:天通一號業務收費標準資料來源:搜狐網,目前,天通一號已經商業化落地,由中國電信獨家運營。主要功能為語 音和短信業務。而網絡雖不是主要功能,但天通一號也能夠提供一定的網絡 數據流量服務。當前的收費標準為:套餐類型基本費接入費國內流量國內通話超出套餐資費套餐內單價計算語音月套餐100 元300 元-60 分鐘1. 國內流量:16 元/M;(語音套餐無數據功能)2. 國內通話:1.6 元/分鐘,主被叫雙向收費;3.國內短信:0.4 元/條,接收免費。通話 1.67 元/分鐘語音年套餐1000 元-720 分鐘通話 1.39 元/分鐘流量月套
24、餐300 元20M-流量 15 元/M流量年套餐3000 元240M-流量 12.5 元/M資料來源:中國電信、國內大多數居民目前手機使用的是 4G 服務,通信服務的價格大多在通 話 0.1-0.2 元/分鐘,流量 1-10 元/G。相比之下,天通一號衛星平臺的使用 價格較高,與其“海上通信、野外作業、登山探險或地震等自然災害時可靠 的通信方式”的定位相符合。目前來看在民用市場較難實現大面積推廣。根 據天通一號網預測,中國天通終端需求約 200 萬套,覆蓋一帶一路地區后終端需求約 500 萬套。2017 年 4 月 12 日,中國成功發射了實踐十三號衛星,衛星完成在軌試驗后被命名為中星 16
25、號。這是中國首顆高通量通信衛星,其意義是更好的 實現自主通信衛星的寬帶應用。目前,國內的聯通航美公司已經開始通過中 星 16 等高通量衛星,開展衛星互聯網應用服務,按照宣傳,目前相關產品 是主要面向航空、船舶、海工平臺、島礁、搶險救災等領域,也尚未發展到 在民用市場大面積推廣的程度。通過以上分析:當前全球仍有 40%以上的約 32.2 億人口未能使用互聯 網,互聯網普及率仍較低;陸地上通過 5G 模式建設移動互聯網,需投入的 成本較高;依靠目前國內的通信衛星實現移動通信,使用價格較高。結合低 軌小衛星的特點,我們認為,低軌衛星通信及天基互聯網產業存在較為明確 的發展需求。2.2、影響行業發展的
26、主要因素分析2.2.1、政策方面多國積極布局現代衛星通信建設世界上但凡是有能力發展航天、衛星等產業的國家及地區,近些年來大 多較為關注和重視衛星通信建設,并配套出臺一系列政策來鼓勵和扶持相關 企業,從而起到促進和推動產業發展的作用。如美國于 2015 年先后頒布了商業航天發射競爭力法、鼓勵私營 航空航天競爭力與創業法等法律,有力規范和促進私營企業參與衛星發射 活動。2016 年歐盟委員會出臺的歐洲航天戰略強調推進歐洲航天一體 化。日本 2017 年出臺航天工業展望 2030,明確將加緊構建航天產業生 態鏈,提出為小型商業太空發射活動配備專用發射場、為航天新興企業提供 在軌試驗機會、加速實現空間
27、技術商業化等措施。在國內,十三五期間航天領域國家政策密集出臺,衛星通信產業發展迎 來重大契機?!笆濉眹倚畔⒒巹澲赋鍪迨菄鴥扔删W絡大國 向網絡強國過渡的關鍵時期,主要從科學規劃和利用衛星頻率/軌道資源、統 籌推進航天領域軍民融合、建設陸??仗煲惑w化信息基礎設施等方面著力, 同時集中突破低軌衛星通信、空間互聯網等前沿關鍵技術,推動空間與地面 設施互聯互通,構建覆蓋全球、無縫連接的天地空間信息系統和服務能力。國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015-2025 年)為國內民用衛星 通信產業發展指明方向,規劃指出固定通信衛星和移動通信衛星并重發展, 強化地面系統建設,并提出了“十四五”衛
28、星通信產業目標等。表 4:中國近年來出臺的航天領域部分政策文件發布時間發布部門文件名稱工業和信息化部、國防遙感和空間科學衛星無線電頻率資源使用規劃2019.4科工局(2019-2025 年)2018.12工業和信息化部3000-5000MHz 頻段第五代移動通信基站與衛星度發展的意見2017.7工業和信息化部應急產業培育和發展行動計劃(2017-2019 年)2016.12國務院2016 中國的航天白皮書2016.12國務院“十三五”國家信息化規劃2017.12國務院地球站等無線電臺(站)干擾協調管理辦法國務院辦公廳關于推動國防科技工業軍民融合深國防科工局、國家發改關于加快推進“一帶一路”空間
29、信息走廊建設與應2016.10委用的指導意見國家發改委、財政部、國家民用空間基礎設施中長期發展規劃2015.10國防科工局國家發改委、國防科工2015.9局(2015-2025 年)中國航天標準體系2013.1國家發改委、財政部 組織實施衛星及應用產業發展專項的補充通知2012.4國家發改委組織實施衛星及應用產業發展專項的通知 資料來源:整理國內在兩個重大航天工程虹云工程和鴻雁星座的引領下,低軌寬帶通信衛星系統建設穩步推進。國務院已明確支持民營企業進入衛星領域,國 家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015-2025 年)中表明國內低軌衛星 發展機制從政府投資為主向多元化、商業化發展轉變,自
30、2014 年國家鼓勵 民營企業進入航天領域以來,越來越多的民營企業步入到微小衛星產業中。2.2.2、技術方面模塊化、低成本等趨勢明顯當前,衛星通信的新技術加速發展,衛星系統實際部署效率進一步提高。 在各國際衛星公司積極推進與競爭下,通信衛星在衛星制造、火箭發射、單 星容量、頻譜效率、成本控制等方面均取得一系列進步。(1)設計和制造技術方面模塊化設計、輕小型化、規模標準化、3D 打印生產使得衛星研制成本 和迭代周期不斷降低。(2)發射與回收技術方面 一箭多星技術大幅提高了衛星商業發射的效率。重型火箭技術實現規模效應,提升單位成本效益?;鸺厥占夹g大幅提高了火箭的重復利用率。這些技術革新使衛星發射
31、成本不斷下降。 圖 8:獵鷹 9 號火箭發射回收過程示意資料來源:大公網(3)星座與編隊技術方面 衛星組網主要通過衛星星座技術與編隊飛行技術實現,即通過多顆衛星協同工作完成特定空間任務。(4)寬帶化與軟件化技術方面 高通量衛星通過采用高頻段、波束成形、多點波束、抗干擾、頻率復用、高波束增益等通信技術使得同樣尺寸天線的增益更高,衛星通信吞吐容量增大,進一步促進了衛星接收終端的寬帶化。 星上通信計算載荷的軟件化以微型計算機為核心,采用超大規模集成電路,利用軟件工程技術和軟件無線電技術,把無線通信功能用軟件來實現。軟件化減少了衛星對各類硬件的需求,可進一步降低衛星重量,提升衛星利 用率。通過這些技術
32、上的突破,使在短時間內完成大量衛星的設計、生產、測 試及發射成為可能,對于利用小衛星構建低軌衛星星座系統的實現具有極大 的推動作用。2.3、發展現狀:低軌衛星通信帶動行業景氣發展隨著市場對于移動互聯網需求的日益突顯,以及衛星技術的不斷進步, 基于衛星通信的天基互聯網被人們看好。當前,各國紛紛將天基互聯網建設 上升為國家戰略。因為頻率和軌道資源有限,在美、俄等航天強國的推動下,國際規則中 衛星頻率和軌道資源的主要分配形式為“先申報就可優先使用”的搶占方式, 日益增長的需求使得衛星頻率軌道資源爭奪白熱化。如今地球同步軌道有效 軌位資源已經非常緊張,各國紛紛將目標瞄準低軌道,預計該軌道內衛星數 量會
33、快速增長;頻率資源方面,C 頻段和 Ku 頻段資源緊張,通信衛星向高 頻段發展的趨勢明顯,目前 Ka 頻段是國際上大多數高通量衛星的首選,而 Q/V 頻段同樣有巨頭企業提前布局。表 5:衛星通信常用頻段頻段范圍用途L1-2GHz路等應用C4-7GHz主要用于衛星固定業務通信,已近飽和X7-12GHz主要用于衛星固定業務通信,通常被政府和軍方占用Ku12-18GHz主要用于衛星固定業務通信,已近飽和Ka27-40GHz正在被大量投入使用S2-4GHz主要用于衛星移動通信、衛星無線電測定、衛星測控鏈路等應用 主要用于衛星移動通信、衛星無線電測定、衛星測控鏈Q30-50GHzV50-75GHz為了滿
34、足日益增加的頻率軌道資源需求,已經開始逐步 進入商業衛星通信領域 為了滿足日益增加的頻率軌道資源需求,已經開始逐步 進入商業衛星通信領域資料來源:ITU,存在需求、技術可行、資源有限,多重因素促使世界上多家公司布局低 軌衛星通信及天基互聯網,從而帶動了衛星通信乃至衛星行業的景氣發展。2.3.1、國外多家企業批量發射衛星及開始運營目前國外提出衛星互聯網計劃的既有波音、O3b、Telesat、ViaSat 等老 牌企業,也有 OneWeb、SpaceX、Theia、Audacy 等新興科技公司。O3b 星座系統是目前全球唯一一個成功投入商業運營的中地球軌道(MEO)衛星通信系統。2017 年,一網
35、公司(OneWeb)成為第一家獲得 FCC 準入許可的低軌 星座公司。2019 年 2 月。OneWeb 旗下首批 6 顆星座衛星發射升空,太空 互聯網計劃進入部署階段。太空探索技術公司(SpaceX)的 Starlink 星座項目規模龐大。該公司計 劃于 2015 年 1 月正式提出,擬發射約 12000 顆小衛星建設兩個天基互聯網。 2018 年 SpaceX 獲得 FCC 低軌道衛星通信網準入許可,并發射了兩顆測試 衛星。2019 年 5 月,首批 60 顆“星鏈”衛星被一次性發射入軌,創下了人類歷史上單次衛星發射升空數量之最。同年 11 月,第二批 60 顆“星鏈”衛 星再次發射并成功
36、入軌。后續每批的發射間隔時間明顯縮短,2020 年 3 月 18 日,SpaceX 將第六批 60 顆“星鏈”衛星成功送入太空。至此,該公司已累計發射近 360 顆星鏈衛星,成為迄今為止全世界擁有衛星數量最多的商 業衛星運營商。圖 9:Starlink 星座示意資料來源:Starlink 官方網站表 6:Starlink 衛星各批次發射時間批次發射時間發射衛星數量與上次發射間隔天數12019.5.236022019.10.176014732020.1.7608242020.1.29602252020.2.17601962020.3.186029資料來源:天地一體化信息網絡公眾號,整理此外,波音
37、公司提出了規模近 3000 顆衛星的星座計劃,亞馬遜提出 3200多顆低軌衛星計劃,LeoSat MA 公司提出 80 顆衛星的低軌星座計劃。表 7:國外主要低軌通信衛星計劃計劃名稱衛星數量軌道情況推出計劃時間頻段當前進展衛星質量及造價SpaceX4425LEO2015Ka Ku已經發射 6 次,每次約 60 顆,共約 360 顆在軌單星質量約 227kg造價約 100 萬美元7518極低軌VOneWeb720LEO2015Ka Ku V已經發射 3 次,依次為 6 顆、32 顆、34 顆單星質量約 150kg造價約 100 萬美元1280MEOIridium NEXT66+9LEO2007L
38、、Ka75 顆衛星在軌單星質量約 860kgGlobalstar48+8LEO1998單星質量約 450kgOrbcomm64LEO1991VHF35 顆衛星在軌單星質量約 115kgO3b60MEO2008Ka單星質量約 700kgBoeing2956LEO2016Q、VLEOSat108LEO2015Ka單星質量約 1250kg,資料來源:各公司官網,整理2.3.2、國內緊跟國外加速布局及試驗驗證步伐在全球低軌衛星及天基互聯網的發展推動下,國內多家國有和民營企 業,也積極參與到該領域的競爭。中國航天科技集團的鴻雁星座、中國航天 科工集團的虹云工程是兩個國家重大航天工程,二者于 2018 年
39、相繼成功發 射了各自的第一顆試驗性質衛星進入軌道,低軌寬帶通信衛星系統建設實現 零的突破,國內打造天基互聯網邁出了關鍵一步。其中鴻雁星座一期 60 顆衛星預計 2022 年組網運營,屆時將成為中國首 個滿足基本衛星數據通信需求的系統。圖 10:鴻雁星座計劃簡介資料來源:人民日報虹云工程計劃發射 156 顆衛星,它們在距離地面 1000 公里的軌道上組 網運行,構建一個星載寬帶全球移動互聯網絡,實現網絡無差別的全球覆蓋。 按照規劃,整個虹云工程被分解為“1+4+156”三步。第一步計劃在 2018 年前,發射第一顆技術驗證星,實現單星關鍵技術驗證;第二步到“十三五” 末,發射 4 顆業務試驗星,
40、組建一個小星座,讓用戶進行初步業務體驗;第三步到“十四五”末,實現全部 156 顆衛星組網運行,完成業務星座構建。民營企業中,九天微星物聯網星座計劃于 2020 年底前部署完成 72 顆低 軌衛星。銀河航天計劃打造全球領先的低軌寬帶通信衛星星座銀河Galaxy 衛星星座,建立一個覆蓋全球的天地融合 5G 通信網絡。星網宇達、 和德宇航、歐科威等公司也公布了低軌衛星計劃。圖 11:九天微星擬構建基于低軌衛星的物聯網資料來源:九天微星官網表 8:國內近期主要衛星通信計劃計劃名稱衛星數量 軌道情況進展發起企業鴻雁星座300LEO虹云工程156LEO2018 年 12 月發射首顆試驗星2018 年 1
41、2 月發射首顆試驗 星航天科技集團航天科工集團行云工程80LEO航天科工集團2019 年 6 月試驗 1 星、2 星天象星座60+60LEO入軌中電科集團天基物聯網72LEO九天微星千乘星座20SSO千乘探索2020 年 1 月 16 日首發星入銀河 5G650LEO軌Laserfleet 激光銀河航天通信航空互聯網288LEOLaserfleet蜂群星座272LEO連尚網絡 資料來源:各公司官網,統計時間為 2020 年 2 月 15 日考慮到還有未列入到以上表格的星座計劃,可以預見,未來國內將有更多的低軌道通信衛星升空。如果已公布的衛星計劃均能夠實際開展,我們估 計,國內在未來幾年的低軌衛
42、星制造及發射數量將達到 2000 顆以上。而且 這是在原有航天工業市場規模上的增量,從衛星制造、航天發射到通信服務 組成的產業鏈將迎來發展機遇。3、低軌衛星通訊帶動衛星產業鏈發展提速3.1、行業產業鏈多個環節 2018 年同比增長衛星通信屬于衛星行業的細分領域,產業鏈結構與衛星行業相同,涵蓋 衛星制造、發射服務、地面設備制造、運營與服務等環節。在下游的應用方 面會與導航、遙感等方向存在一定差別。圖 12:衛星通信行業產業鏈資料來源:中國衛星通信產業發展白皮書,澎湃新聞網根據美國衛星產業協會(Satellite Industry Association, SIA)發布的 2019 年衛星產業狀況
43、報告,2018 年衛星產業總收入為 2774 億美元,與上年相比 增長了 3。圖 13:近年全球衛星產業年度總收入收入(單位:十億美元)同比變化300250200150100277.420%18%16%14%12%10%8%6%4%5002007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 20183.3%2%0%資料來源:SIA,各方面業務在 2018 年度的收入為:衛星制造收入 195 億美元,占總收入比 7.0%,同比增長 26%; 發射服務收入 62 億美元,占總收入比 2.2%,同比增長 34%; 地面設備制造收入 1252 億
44、美元,占總收入比 45.1%,同比增長了 5%; 衛星服務收入 1265 億美元,占總收入比 45.6%,同比下降 1.7%。 處于產業鏈上游的衛星制造及發射產業受需求端的拉動,相比前一年有較大幅度的增長。地面設備制造業和衛星服務產業面向用戶實現通訊、遙感、導航等方向的具體功能,體量較大。衛星服務收入的 1265 億美元中,扣除遙感服務收入 21 億美元,通信服 務收入為 1244 億美元。通信服務中,電視服務以 76%占據最大比例,其他 各項業務特別是移動通信和寬帶,仍占比較少。圖 14:衛星產業各業務 2018 年收入(單位:十億美元)圖 15:衛星通信服務分項 2018 年收入占比(單位:十億美元)衛星服務126.546%衛星制造19.57%發射產業6.22%地面設備制 造125.245%電視94.276%廣播5.85%寬帶2.42%固定通信