卫星互联网：“太空电信”加速推进

证券研究报告|行业动态报告 2022年08月30日 卫星互联网：“太空电信”加速推进 评级及分析师信息 行业评级：推荐行业走势图 6%-3%-12%-20%-29% -38% 2021/082021/112022/022022/05 国防军工沪深300 分析师：陆洲邮箱：luzhou@hx168.com.cnSACNO：S1120520110001 国防军工 事件概述: 8月25日，美国电信运营商T-MobileUS宣布将使用SpaceX公司的“星链”卫星互联网服务，为美国部分地区的移动用户提供网络接入。 8月26日，马斯克宣布明年发射的第二代星链将会与传统手机运营商合作，从而实现手机与卫星的连接，努力“消除移动信号盲区”。 分析与判断: ►卫星互联网的发展是一种必然趋势 卫星互联网就是发射数百颗乃至上千颗小型卫星，组成卫星星座，以这些卫星作为“空中基站”，从而达到与地面移动通信类似的效果，实现太空互联网。发展卫星互联网的意义在于1）实现人口全覆盖2）实现区域全覆盖3）与地面通信形成优势互补4）占领稀缺轨道资源，维护国家安全。卫星发射数量近年来增速明显，2012年全球新发射卫星数量仅132颗，2021年全球新发射卫星达到1827颗，期间年复合增长率为33.9%。 ►“星链”大量占据近地轨道，卫星发展不得不快 卫星轨道资源具有稀缺性，国际原则是先到先得，先发国家发射的低轨道卫星将会抢占更多轨道资源，若“星链”计划的 4.2万颗全部升空，将占据大半的近地轨道容量。“星链”自2019年首颗发射以来，至今已总共发射超3000颗，若“星链”计划的4.2万颗全部升空，将占据大半的近地轨道容量，这种局势下倒逼其他各国占据轨道的步伐也不得不加快。 ►我国卫星互联网发展力度加大，具备相关核心技术 今年7月，我国首个商业航天发射场海南商业航天发射场开 工建设，有望于2024年实现常态化发射。我国同样掌握卫星密集化发射降本增效的两种核心技术，即火箭回收技术和“一箭多星”。6G研发工作也已经将卫星互联网纳入其中并作为重要组成部分，随着未来6G的到来，卫星互联网产业链也将迎来更大的发展。 ►投资建议 卫星互联网建成后可实现人口全覆盖、区域全覆盖，与地面通信形成优势互补。美国SpaceX公司自2019年第一颗“星链”卫星发射以来，至今已总共发射超3000颗。而近地卫星轨道资 源具有稀缺性，若“星链”计划的4.2万颗全部升空，将占据大半的近地轨道容量。我们认为“十四五”期间“太空之争”加速 将有力带动卫星互联网产业链的发展。主要受益标的： 1）臻镭科技：公司各板块产品均可应用于低轨通信卫星，以电源管理芯片为例，公司已经为银河航天02批卫星提供了锂离子电池均衡芯片； 2）铖昌科技：公司主营的相控阵T/R芯片主要应用于星载、机载、舰载、车载和地面等相控阵雷达中，亦可应用至卫星互联网领域，在卫星互联网方面，公司已推出星载和地面用卫星互联网相控阵T/R芯片全套解决方案，已进入下游客户主要供应商名录，进入批量生产阶段并持续交付中； 3）奥普光电：拟收购40%股权的长光宇航主要研制碳纤维增强树脂基复合材料，产品包括箭体/弹体结构件、空间结构件 （空间相机结构件、卫星结构件等）等。空间结构件主要包括中国空间站多功能光学设施结构件、中欧合作太阳风-磁层相互作用全景成像卫星（SMILE）结构件、“珠海一号”卫星结构件、“风云”系列卫星结构件、“行云”系列卫星结构件等。 ►风险提示 卫星互联网发展不及预期、订单低于预期等。 正文目录 1.卫星互联网是什么？4 1.1卫星互联网：低轨道卫星组成空中基站实现互联4 1.2国内外卫星互联网发展情况5 2.“星链”计划与卫星互联网7 2.1“星链”计划是什么？7 2.2卫星互联网产业链10 2.3卫星互联网的用途12 3.中国卫星互联网发展前景13 4.投资建议14 5.风险提示14 图表目录 图1卫星互联网体系架构4 图2单层星座卫星互联网结构5 图3多层星座卫星互联网结构5 图4低轨卫星互联网演进阶段5 图5SpaceX“星链”项目发展历程7 图6“星链”系统示意图8 图7单颗“星链”卫星8 图8“星链”三个实施步骤8 图9透明转发模式9 图10星上路由交换模式9 图11卫星平台系统10 图12卫星载荷系统与卫星发射环节10 图13地面设备系统11 图14卫星运营及服务11 图15全球卫星产业收入分布（2020）11 图16各国在轨卫星数（2021）11 图17低轨卫星通信核心应用场景12 图182012-2021年全球新发射卫星数量及增速12 图19长征八号一箭22星成功发射12 图20SPACEX火箭回收图解12 图21虹云工程卫星13 图22虹云工程规划13 图23“鸿雁”星座首发星13 图24基于“鸿雁”星座的全球导航增强系统原理框图13 表1不同轨道卫星组网优缺点4 表2国外主要中低轨卫星计划5 表3国内典型卫星互联网星座参数情况6 表4中国卫星互联网领域相关政策6 表5“星链”系统的特点9 表6“星链”网络系统建设方案变化趋势10 1.卫星互联网是什么？ 1.1卫星互联网：低轨道卫星组成空中基站实现互联 图1卫星互联网体系架构 卫星互联网好比将地面的基站搬到了太空中，每一颗卫星就是一个移动的基站。卫星互联网是指多次发射数百颗乃至上千颗小型卫星，组成卫星星座，以这些卫星作为“空中基站”，从而达到与地面移动通信类似的效果，实现太空互联网。这是基于高通量卫星（HTS）发展的新一代卫星通信网络，是为地面、海上和空中用户提供宽带互联网接入等通信服务的新型网络。从系统架构组成来看，卫星互联网可以划分为空间段、地面段和用户段三个部分。 资料来源：《全球卫星互联网应用服务及我国的发展策略》，华西证券研究所 卫星轨道可分为低中高轨，发展卫星互联网主要依靠低轨卫星。按照轨道高度划分，卫星星座主要分为低轨、中轨、高轨三类；按照吞吐容量分为高通量卫星和常规卫星。其中低轨卫星具有低时延、链路损耗小、发射灵活、覆盖范围广、应用场景丰富、成本低等特点，最适合发展卫星互联网业务。 表1不同轨道卫星组网优缺点 全球覆盖所需卫星 星际链路 传输时延/ms 抗干扰 链路冗余 切换 GEO（高轨道） 几颗 容易 250 弱 少 少 MEO（中轨道） 十几颗 容易 ~100 较弱 相对较少 较少 LEO（低轨道） 几十颗 复杂 10~40 强 大 频繁 资料来源：《卫星互联网组网技术研究》，华西证券研究所 单层星座系统由相同轨道高度卫星组成，多层星座系统由不同轨道高度卫星组成。单层星座系统的空间段卫星部署于相同轨道高度，由一个或多个轨道面构成。每颗卫星一般配有星间链路，可与同轨面及异轨面的相邻卫星进行通信。同时，卫星可通过馈电链路和用户链路分别与地面关口站和用户站进行信息交互，从而构成了一个具有多种链路的复杂天地通信系统。多层星座系统的空间段由不同轨道高度的卫星组成，不同的系统可能会有不同的组合，如多层LEO、LEO/GEO、GEO/MEO/LEO混合星座等。 图2单层星座卫星互联网结构图3多层星座卫星互联网结构 资料来源：《卫星互联网路由技术现状及展望》，华西证券研究所 资料来源：《卫星互联网路由技术现状及展望》，华西证券研究所 1.2国内外卫星互联网发展情况 国外已发展多年，其中“星链”卫星系统规模最大。20世纪80年代至2000年前后，以摩托罗拉公司“铱星”计划为代表的多个卫星计划（全球星、轨道通信、泰利迪斯、天空之桥）提出，“铱星”计划通过发射66颗低轨卫星构建一个覆盖全球的卫星通信网，此阶段主要以语音、低速数据、短消息等业务为主，后因技术不成熟等原因项目宣告终止。在2000年至2014年，以新铱星、全球星、轨道通信系统公司的卫星互联网为主，在极端条件下向航空、航海等用户提供移动通信服务，作为地面通信手段的补充。2014年至今，多家公司相继推出OneWeb、Starlink、O3b等星座计划。其中SpaceX公司实施的Starlink星座计划是全球迄今为止部署在轨卫星最多的成功案例，累计已发射超过3000颗星链卫星；O3b星座系统是全球唯一一个成功投入商业运营的中轨卫星计划。 图4低轨卫星互联网演进阶段 资料来源：赛迪咨询，华西证券研究所 表2国外主要中低轨卫星计划 星座计划 计划卫星数量（颗） 轨道高度 频段 目前在轨数（颗） 业务范围 Starlink 4425 低轨 Ku/Ka 538 语音、数据、宽带互联网 OneWeb 720 低轨 Ku/Ka 74 语音、数据、宽带互联网 O3b 60 中轨 Ka 16 宽带互联网 铱星 75 低轨 L/Ka 75 语音、数据、窄带移动通信 Orbcomm 64 低轨 - 36 数据通信、定位服务 资料来源：《卫星互联网产业现状综述》，华西证券研究所 我国高度重视卫星互联网，已上升至国家战略性工程地位。“十三五”期间，以中国航天科技、中国航天科工为主的两大央企集团分别提出了“鸿雁星座”和“虹云工程”低轨卫星互联网计划，并发射了试验卫星。2020年4月，卫星互联网被列入新型基础设施范围并上升为国家战略性工程，是我国天地一体化信息系统的重要组成部分。由于空间卫星运行轨道和频谱资源有限，当前采取“先申报就可优先使用”的抢占方式，很多国家和组织出于自身利益考虑，先占领轨道位置及频率而后发射卫星，空间卫星频率与轨道资源日益成为各国抢占对象，因此卫星互联网对外层空间主动权具有重要战略意义。 表3国内典型卫星互联网星座参数情况 公司名称 星座名称 数量 轨道参数 主用频率 发射数量 中国航天科技集团 鸿雁星座 864 1100km(86.4°) L、S、Ka、V、星间激光通信 1颗在轨 1175km(86.5°) 中国航天科工集团 虹云工程 1728 1048km(80°) L、S、Ka、V、E、星间激光通信 1颗在轨验证 1040km(80°) 中国电子科技集团 天地一体化 240 880km(86°) L、S、Ka、V、星间激光通信 2颗在轨验证 银河航天 银河航天 2520 1165km(87.6°) Ka、Q、V 1颗在轨验证 九天微星 九天微星 720 700km(97.63°) K 7颗在轨 资料来源：《卫星互联网未来应用场景及安全性分析》，华西证券研究所 支持政策频出，发展力度加大。近年来我国频频出台众多针对性政策和指导意见，积极推进卫星应用产业和商业卫星发展。2022年7月12日，上海市人民政府办公厅发布《上海市数字经济发展“十四五”规划》。《规划》中提到，将建设空天一体的卫星互联网，瞄准中低轨路线，完善卫星制造、卫星发射、卫星运营及服务产业链，探索天地一体化商业运营新模式。上海将在“十四五”期间启动多媒体低轨卫星系统初始组网，分阶段建设全球覆盖、技术先进、高效运行的卫星互联网。 表4中国卫星互联网领域相关政策 时间 政策文件 说明 2014 《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》 鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星，提供市场化、专业化服务 2015 《国家民用空间基础设施长期发展规划(2015-2025)》 提出“利用空间资源，主要为广大用户提供遥感、通信广播、导航定位以及其他产品与服务的天地一体化工程设施” 2016 《十三五国家信息化规划》 提出“通过移动蜂窝光纤、低轨卫星等多种方式，完善边远地区及贫困地区的网络覆盖” 2017 《关于推动国防科技工业军民融合深度发展的意见》 提出“推进军民结合、寓军于民的武器装备科研生产体系建设，推进军民资源互通共享、相互支撑和有效转化” 2019 《关于规范对地静止轨道卫星固定业务Ka频段设置使用动中通地球站相关事宜的通知》 利用卫星建立传输通道主要依赖于传统卫星转发器资源，用户承载量和传输速率十分有限，而Ka频段高通量卫星尤其适用于航空、船舶等通信服务领域，该政策顺应了Ka频段高通量卫星的发展趋势以及国内用户对