卫星互联网：横跨军民领域的万亿新赛道，迎爆发式基建新纪元

卫星互联网是大国竞争的新高地，军民领域都有巨大的战略价值和经济价值，是新时代中国发展不能错过的万亿产业大赛道。卫星互联网具备广覆盖、低延时、宽带化以及低成本的特点；军用领域：卫星互联网在发现、定位、跟踪、瞄准、交战、评估等杀伤链环节有着巨大潜力，俄乌战场Starlink大放光彩并且“星盾”已开始服务美国防部。民用领域：空天地一体化网络能很好的解决广域空间范围内的泛在、智能、协同和高效的信息互联，已被瑞典、美国等多个国家确定为下一代移动通信技术（6G）的基本框架，卫星互联网是实现空天地大互联不可或缺的重要环节。 全球：低轨卫星互联网建设在全球范围内掀起基建狂潮。据目前国际主流卫星星座规划，超过7.4万颗卫星将被发射，自2020年起SpaceX公司星链进入密集建设期来，目前累计发射4001颗卫星，用户数量已经突破百万，取得巨大成功，OneWeb、亚马逊等科技巨头纷纷涌入卫星互联网赛道；中国、加拿大等国家相继推出超大规模星座项目，低轨卫星已成新一轮科技革命的竞技场。我们认为随着卫星通信技术的不断成熟和发射成本的降低，卫星互联网建设会持续加速。 中国：国际形势倒逼，中国卫星互联网建设全面提速，有望实现跨越式发展。中国在2016-2018年间推出鸿雁等星座计划进行卫星互联网的早期探索，GW项目12992颗巨型星座的申请获批拉开了星网公司统筹建设的新篇章，2022年统一招标第一批卫星落地伴之而来的将是首星发射，2023年将成为中国星网建设的元年。我们预判“十四五”将进行中国星网快速密集的迭代验证，“十五五”将迎来全面建设，卫星互联网有望迎来长达十年的成长期。 紧迫性看：国际形势倒逼，中国卫星互联网建设刻不容缓。 1、轨道和频谱不可再生，“先占永得”，极具战略价值，世界范围内的争夺战已经打响，仅美国SpaceX就申请了近42%的轨道资源，形势不容我们落后。 2、近地轨道逐渐拥挤，截至2022年底，美国在轨航天器4731个占总数的 65.5%，大幅领先其他国家，必要时可以形成“太空封锁”严重威胁我国正常的宇航活动和战时的战略导弹投送能力。 3、Starlink在俄乌战场锋芒毕露，对战局产生不可估量的影响，“星盾”成功将低轨星座推向美国防部，其在防务领域的价值进一步凸显。 可行性看：国内产业快速推进，中国卫星互联网建设恰逢其时。 1、政策全面向好，纳入新基建范畴确立卫星互联网的战略地位；上层建筑规划落地，2021年国资委成立中国星网公司作为中国卫星互联网的“总设计师”，产业进入了国资牵引、央企主导、国企民企协力共创的新纪元。 2、航天科技、中科院等企业大力开展面向低轨星座建设的低成本运载火箭， “力箭”等产品的成功表明在低成本发射领域取得阶段性成果；多地布局批量卫星制造能力；商业航天专用发射场的持续推进有望大幅提高发射承载能力。 3、星星之火渐成燎原之势，民营航天在资本加持下快速发展，星河动力、银河航天等企业逐步成为我国卫星互联网产业的重要力量。 万亿产业新赛道，上中下游企业滚动式发展，产业链各环节空间渐进式打开。卫星互联网产业链将随着基建推进，从卫星制造、火箭发射逐步延伸到地面设备和卫星服务四大产业环节。根据我国现有星座规划，2023-2033年预计将有超1.2万颗卫星被发射，卫星制造+卫星发射市场空间可达8313亿元，带动6.06万亿的地面设备市场和4.99万亿的卫星服务市场。有源相控阵、星间激光链路、卫星电推进系统、3D打印等新技术有望在新一代通信卫星快速渗透；考虑到目前中国卫星互联网产业尚在建设初期，卫星制造、发射服务、地面设施环节有望首先迎来业务爆发期，建议布局基建阶段有创新性技术、核心卡位的优质标的。 重点关注： 中字头国企：中国卫星、中国卫通。 卫星制造发射：铖昌科技、天奥电子、亚光科技、佳缘科技、铂力特、天银机电。 地面设施：盟升电子、震有科技、星网宇达。 风险提示：新技术开发、6G推进、卫星互联网商业化、预测数据不及预期。 1.卫星互联网是空天地大互联的基石，产业发展加速 1.1我们为什么要发展卫星互联网？ 空天地一体网络是面向未来的通信网络，卫星互联网是打通空天地大互联不可缺少的一环。随着信息技术的发展，人类活动对通信网络的要求持续提高，移动通信从2G发展到5G，网络速度从约100kbps提升到5G时代的1Gbps，25年间提升了1万倍。随着人类活动和经济生产活动的不断扩大，我们进入了万物互联的新时代，对网络通信的需求也从速度提升，逐步向通信互联时间、互联空间等领域全面拓展，现有通信网络对山区、沙漠、海洋、天空等人际活动稀少的地方覆盖严重不足，而虚拟现实、自动驾驶、物联网等新产业也对通信容量、通信延迟提出了全新的要求。空天地一体化网络技术在新时代的需求下应运而生。 图表1：空天地一体化网络 卫星互联网具备广覆盖、低延时、宽带化、低成本等特点，是空天一体网络的必要组成部分，其在国防军事和民用领域有着极为广泛的应用和巨大的潜在价值。 军用：卫星互联网在国防领域具有巨大潜力。其在战争中的运用包括：支持网络舆论、保障地面任务、串联情报信息、支撑精确打击、支援无人机作战、反网络电子干扰。具备的潜在战斗能力包括：目标侦察能力、电子对抗能力、反导拦截能力、通信保障能力。 2020年美国陆军与SpaceX签署合作研发协议，将Starlink宽带卫星连接到军事通信网络。从当前的趋势看，Starlink的技术将从民用为主转为军民共举的方向，成为美军未来作战理念新载体。 图表2：卫星互联网在不同场景的杀伤链中可发挥的作用 民用：卫星互联网是解决地球“无互联网”人口数字鸿沟的有效手段之一。目前，地球上超过70%的地理空间，涉及30亿人口未能实现互联网覆盖。卫星互联网具备广覆盖、低延时、宽带化、低成本等特点，是解决地球“无互联网”人口数字鸿沟的重要手段之一，也是实现网络信息地域连续覆盖的有效补充。 图表3：卫星通信具备广覆盖、低延时、宽带化、低成本等特点 1）广覆盖：可实现全球宽带无缝通信。传统地面通信骨干网在海洋、沙漠及山区偏远地区等苛刻环境下铺设难度大且运营成本高，在互联网渗透率低的区域通过部署传统通信骨干网络进行延伸普及已存在现实障碍。据ITU统计，2021年全球仍有37%的人口未接入互联网，非洲等地区4G网络覆盖率仅在50%上下。 图表4：2021年世界移动通信网络人口覆盖情况 图表5：2021年世界互联网人口覆盖情况 相较而言，卫星互联网拥有“上帝视角”的优势，可以向全球各个地域提供信息通信服务，从而实现全球宽带无缝通信。目前已有多家卫星联网公司给出了覆盖全球或是覆盖全球大部分地区的计划，卫星通信实现全球无网络死角指日可待。 图表6：部分星组网计划覆盖范围（数据截至2022年底） 图表7：Starlink已覆盖及计划覆盖范围示意图（数据截至2023.03） 2）低延时：可实现延时与地面网络相当。对于延时敏感类业务，如：金融交易、网络游戏、虚拟现实等，其对传输时延有着极高的要求。以SpaceX披露的其星链互联网测试结果，星链互联网的下载速率为102至103Mbps，上传速率为40至42Mbps，延迟为18至19毫秒。根据Speedtest.net数据，美国固定宽带的平均延迟为22毫秒，移动网络的平均延迟为39毫秒。星链互联网的延迟已与地面宽带大致相当。 3）低成本：建设成本低于地面通信设施。SpaceX的官方消息称，Starlink卫星通信星座的总投资额约为200-300亿美元，折合人民币1300-2000亿元，初期需要50-100亿美元才能全面投入运营。而地面5G的部署成本，据麦肯锡预测，第一轮全球5G部署将投入7000-9000亿美元，且2030年仅有美国、中国、欧洲等地区可以享受5G网络。 由此可见，卫星互联网建设与地面通信设施建设相比，其成本具备很大优势。 4）宽带化：高通量卫星技术日渐成熟。高频段、多点波束和频率复用等技术的使用显著提升了通信能力，降低了单位宽带成本，能满足高信息速率业务的需求，极大的拓展了应用场景。4G系统要求的下行速度平均为100Mbit/s左右，5G要求的下行体验速率要达到1Gbit/s，峰值速率最高要达到20Gbit/s，Starlink卫星通信星座全球测试的结果峰值速率能够达到649Mbit/s，SpaceX平均速率目标为50-150Mbit/s，可见Starlink卫星通信星座能达到的速率与4G的水平基本持平。从用户容量上看，Starlink单星通信容量已经与单个5G宏基站的容量基本持平，理论带宽也已接近5G，随着技术的成熟、传输速率的提升，卫星通信宽带化的特点将进一步凸显。 图表8：星链（Starlink）与4G、5G技术能力对比 1.2卫星通信向高通量发展，低轨星座是重点方向 1.2.1卫星通信的基本原理和分类 卫星通信是当今必不可少的通信方式之一。卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电信号，在卫星通信地球站之间或地球站与航天器之间的通信。卫星通信是航天技术和现代通信技术相结合的重要成果，在广播电视、移动通信及宽带互联网等领域起到了广泛的应用，是当今必不可少的通信方式之一。 卫星通信本质上是利用通信卫星作为中继站而进行的一种特殊的无线电中继通信。卫星通信系统由通信卫星、通信地球站分系统、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统等四大功能部分组成。 图表9：卫星通信示意图 图表10：卫星通信系统的组成 通信卫星占全球在轨卫星半数以上，是人类最为高频使用的航天器之一。截止2022年5月UCS公布的数据，全球共有在轨卫星5465颗，通信卫星数量达3613颗，比例达66%，占据了在轨卫星的半壁江山。 图表11：卫星分类 图表12：全球在轨卫星分布情况（数据截止至2022年5月） 轨道与卫星的使命密切相关，根据轨道高度不同，通信卫星常用轨道包括低地球轨道、中地球轨道和地球静止轨道。按照卫星的任务要求，选择最有利的运行轨道是轨道设计的首要工作，根据其运行轨道距离地面的高度来分类。 图表13：不同轨道高度卫星的优缺点及代表型号 从带宽角度看，卫星通信可分为宽带通信和窄带通信，Ka频段的宽带通信是重要发展方向。宽带通信卫星大多采用Ka频段，主要目标是通过卫星进行话音、数据、图像和视频的处理和传送，为多媒体和高数据率的互联网应用提供一种无所不在的通信方式。 宽带通信卫星较以往的通信卫星最大的区别在于，其可以提供的业务由低速业务及话音业务变为互联网和多媒体业务，目前全球多国都已开始研制和建造宽带通信卫星。 图表14：卫星宽带通信及窄带通信特点对比 卫星通信的应用场景及潜在应用场景非常广阔。卫星通信应用场景横跨军民，根据UCS数据，截止到2022年5月，在轨卫星中商业用途卫星占比达77%，军事用途卫星占比为10%。根据卫星的不同应用场景，卫星通信可分为电视及声音直播、边远地区通信、专用网通信、双向数据分发（如高速互联网接入、物联网）、军用通信等。 图表15：卫星通信的主要应用场景 1.2.2快速增长的通信互联需求催生高通量卫星 高通量通信卫星（HTS），亦叫超高吞吐量通讯卫星，高通量通信卫星常利用频率资源的多倍复用来提高吞吐量，能提供传统卫星的数十倍甚至上百倍的容量。高通量通信卫星的主要有3大特征：1）技术升级；2）频段拓展；3）轨道开发。这些特征使卫星具备更大的通信容量，同时降低了单位带宽的成本。 图表16：高通量卫星与传统卫星对比 图表17：高通量卫星与传统卫星成本对比（美元/Mbps/月） 1）技术升级：高通量卫星是相对于使用相同频率资源的传统通信卫星而言的，主要技术特征包括多点波束、频率复用、高波束增益等。多点波束方面，使用大量点波束实现广域范围覆盖；频率复用方面，点波束之间可以实现子波段的复用，增加频谱利用率和卫星通信容量；波束增益方面，波束宽度窄提高天线增益，降低终端天线口径，提高频谱利用率，提高数据传输速率。 2）频段拓展：传统使用的C、Ku频段逐渐饱和，高通量卫星