通信行业：手机直连卫星带来哪些增量市场？

通信 行业研究/行业专题 手机直连卫星带来哪些增量市场？ 报告日期：2023-04-01 行业评级：增持 行业指数与沪深300走势比较 4/227/2210/221/23 36% 24% 11% -2% -15% -28% 通信沪深300 分析师：陈晶 执业证书号：S0010522070001邮箱：chenjing@hazq.com 分析师：张天 执业证书号：S0010520110002邮箱：zhangtian@hazq.com 相关报告 1.国防预算稳中有升，军工信息化注入强心剂2023-03-07 2.RedCap模组首发，物联网迎来催化2023-03-01 3.智明达2022年业绩快报点评：收入端基本盘仍在，利润端或迎来改善 主要观点： 如何实现卫星连接？ 通信系统作为数字经济底座的核心环节，是新型基础设施建设的重要组成部分，承载着长期建设的重大使命。然而，进入5G建设后周期，地面网络发展空间有限，往空间里拓展是大势所驱。但是，传统卫星通信的应用场景较为局限，唯有实现卫星与智能手机的直连，打通消费者付费的商业模式，才能迸发出更大的市场活力和成长空间。那么，首先如何实现卫星连接？ 1）使用专用卫星电话。传统卫星通信方式下需要使用专用卫星电 话，通过卫星链接到信关站，再接入地面公共网络实现通讯功能。2）引入地面接收设备。基于卫星的通讯协议信号被地面接收设备接收后，通过无线路由器转换成Wi-Fi信号，手机接入上网。 3）终端侧增加卫星通信芯片。在手机中单独增加相应的卫星通信芯片，通过特定为卫星频段实现紧急救助的短信功能。 4）增加卫星天线增益。使用可折叠巨型相控阵天线，使得卫星发射信号具有很高的指向性和增益能力，实现手机与卫星的直连。 手机直连卫星的路径选择、关键技术与商业化进程几何？ 目前，手机直连卫星的技术路线尚未形成统一，海外巨头苹果和高通采用专有解决方案，此外，StarLink、LynkGlobal和ASTSpaceMobile等卫星供应商以及电信运营商也在推出各自的直连模 式，这使得市场格局进一步复杂化。我们认为，从网络演进的延续 性结合商业模式的可推广性来看，对地面3GPP移动通信体制进行适应性改进增强来实现手机直连卫星将成为主流趋势。5GNTN关 键技术包括时频同步、随机接入、HARQ、功率控制、MCS自适应、卫星波束规划和调度等，其使用统一的空中接口，可实现手机通过卫星直接连接到蜂窝网络，构建天地融合网络。目前，进展中的手机直连低轨卫星商业项目主要包括StarlinkV2、ASTSpaceMobile、LynkGlobal和Omnispace等。 手机直连卫星带来哪些增量市场？ 卫星侧，星载相控阵、星间激光链路以及星上信号处理是载荷价值量最高的部分。星载相控阵拥有可以快速准确改变波束方向的能力，是与地面进行通信的最佳天线，也是提高通信卫星性能、推动 其便捷应用的重要方式。从国外项目经验来看，星载相控阵通常上千至上万通道，已经具备规模经济优势。T/R芯片是星载相控阵的核心也是成本占比最高的部分；激光通信具有通信容量大、传输距离远、保密性好、设备体积小等优点，已经成为星际传输不可替代的手段，由于目前仍处于在轨技术验证和应用示范阶段，相应的器 件成本较高，与此同时，激光的波束对准是最大的难题，通常一颗通信卫星上需要搭载多套激光通信设备；星上信号处理可以大幅降低卫星星座对地面网络的依赖，从而减少地面信关站的建设数量，尤其适合无法在全球建地面站的国家，信号处理模块主要包含CPU、FPGA、协议栈等软硬一体，初期硬件器件成本和软件研发投入较高。 终端侧，卫星通信芯片将贡献最大的增量市场。在卫星专用频段下，手机需要额外增加一块卫星通信芯片，通常是基带射频一体化 的SoC芯片，华为Mate50和P60通过此方式实现应急短信功能。iPhone14则是通过高通的X65调制解调器芯片实现的，X65不仅为iPhone14提供5G蜂窝网络连接，还可以调用Globalstar 卫星使用的Bandn53频率；在NTN技术体制下，手机芯片厂商将会推出相应的NTN芯片，联发科在MWC23会展上推出了 MT68253GPPNTN芯片组，目前已经应用于摩托罗拉defy2和CATS75两款智能手机，未来支持卫星通信的手机SoC芯片将会越来越多。 投资建议 低轨卫星互联网的应用价值在俄乌战争中得到了催熟，长期来看是6G天地一体化核心组成部分。低轨卫星通信跟卫星导航和卫星遥感不同，遥感单颗星就能具备业务能力，北斗几颗到几十颗也能产出经济效益，低轨卫星互联网则需要上至少百颗星组网以后才具有实际的应用价值。因此，低轨卫星互联网跟很长一段时间内的投资机会将聚焦在卫星制造环节，尤其是卫星载荷制造及相关配套企业。其次，手机直连卫星将打开卫星互联网在民用市场的应用空间，带来星载相控阵、星间链路、信号处理以及手机芯片的全新增量市场，华为mate60以及下一代苹果手机发布等都有可能成为板块催化剂，此外，手机直连卫星同时也将给运营商带来C端新市场分成的新机遇。 建议关注： 1）相控阵：铖昌科技（t/r芯片）、亚光科技（微波器件） 2）信号处理：信科移动、创意信息、复旦微电（fpga） 3）星间链路：光迅科技（激光器件）、光库科技（调至器） 4）手机芯片：华力创通、电科芯片 5）其他：普天科技（地面核心网）、震有科技（地面核心网）、天银机电（星敏）、天奥电子（时频）、佳缘科技（加密板卡） 风险提示 产业相关环节进展不及预期。 正文目录 1如何实现卫星连接？5 2手机直连卫星的路径选择、关键技术与商业化进程几何？7 3手机直连卫星带来哪些增量市场？9 4风险提示10 图表目录 图表1使用专用卫星电话实现卫星连接5 图表2引入地面接收设备实现卫星连接5 图表3终端侧增加卫星通信模块实现卫星连接6 图表4增加卫星天线增益实现卫星连接6 图表53GPPNTN标准化进程路线图7 图表6基于透明转发的NTN网络架构7 图表7基于再生传输的NTN网络架构7 图表8手机直连低轨卫星商业项目进展梳理8 图表9增量市场1——星载相控阵（T/R芯片）9 图表10增量市场2——星间激光链路（激光器件）9 图表11增量市场3——通信载荷（信号处理模块）9 图表12增量市场4——卫星通信芯片（射频+基带）9 1如何实现卫星连接？ 通信系统作为数字经济底座的核心环节，是新型基础设施建设的重要组成部分，承载着长期建设的重大使命。然而，进入5G建设后周期，地面网络发展空间有限，往空间里拓展是大势所驱。但是，传统卫星通信的应用场景较为局限，唯有实现卫星与智能手机的直连，打通消费者付费的商业模式，才能迸发出更大的市场活力和成长空间。那么，首先如何实现卫星连接？ 1）使用专用卫星电话。传统卫星通信方式下需要使用专用卫星电话，通过卫星链接到信关站，再接入地面公共网络实现通讯功能。这种模式通常采用C/Ku/Ka等卫星专用通讯频段，且专用卫星终端天线较大、发射功率较高，通常应用在专用领域，比较典型的包括天通一号、铱星、GlobalStar等。 图表1使用专用卫星电话实现卫星连接 资料来源：中国联通泛终端技术，华安证券研究所 2）引入地面接收设备。这种方式引入了一种像“锅”一样的地面接收设备，手机终端不需要做任何的修改。在这种方式下，地面接收设备与卫星之间采用Ka/Ku等卫星频段通讯，基于卫星的通讯协议信号被地面接收设备接收后，通过无线路由器转换成Wi-Fi信号，手机再通过Wi-Fi信号接入上网，美国SpaceX公司的“星链”系统V1.0目前采用这种方法。 图表2引入地面接收设备实现卫星连接 资料来源：中国联通泛终端技术，华安证券研究所 3）终端侧增加卫星通信芯片。华为推出的Mate50和P60采用这种方法，在手机中单独增加了相应的卫星通信芯片，通过特定为卫星频段实现紧急救助的短信功能，实 现手机直连卫星。我们认为在这种方式下，卫星通信通常是作为厂家推出新机型的一个卖点和灾备通信手段，手机与卫星之间的通信仍然采用非标准化的技术体制，并不利于全球化推广。 图表3终端侧增加卫星通信模块实现卫星连接 资料来源：中国联通泛终端技术，华安证券研究所 4）增加卫星天线增益。这种方式也可以在不改变手机终端的情况下，直接使用地面蜂窝频段。例如，美国初创卫星公司ASTSpaceMobile，正在建设全球首个可接入标准4G/5G移动终端设备的天基移动网络，其使用了一个可折叠的巨型相控阵天线，使得卫星发射信号具有很高的指向性和增益能力，可以实现手机与卫星的直连。我们认为这种改变卫星不改变终端来实现手机直连卫星的方式是最理想的，同时也最有利于未来卫星 互联网的推广和应用。 图表4增加卫星天线增益实现卫星连接 资料来源：中国联通泛终端技术，华安证券研究所 2手机直连卫星的路径选择、关键技术与商业化进程几何？ 目前，手机直连卫星的技术路线尚未形成统一，海外巨头苹果和高通采用专有解决方案，此外，StarLink、LynkGlobal和ASTSpaceMobile等卫星供应商以及电信运营商也在推出各自的直连模式，这使得市场格局进一步复杂化。我们认为，从网络演进的延续性结合商业模式的可推广性来看，对地面3GPP移动通信体制进行适应性改进增强来实现手机直连卫星将成为主流趋势。 图表53GPPNTN标准化进程路线图 资料来源：《星地融合的3GPP标准化进展与6G展望》，华安证券研究所 3GPP从R16起开始进行非地面网络（NTN）的研究，在R17中开始进行具体系统设计，5GNTN关键技术包括时频同步、随机接入、HARQ、功率控制、MCS自适应、卫星波束规划和调度等，其使用统一的空中接口，可实现手机通过卫星直接连接到蜂窝网络，构建天地融合网络，包括透明传输和再生传输两种网络架构。NTN透明传输中，卫星作为信号传输的中继，仅转发信号，对信号不做任何处理，有效载荷重复的波形信号是不变的。NTN再生传输，是将“基站上天”，在卫星上进行解调/解码、编码/调制等，完成全部或部分基站功能，再接入地面5G核心网。R17NTN技术以透明传输为主，解决了卫星通信的基础问题，包括时频同步、大传输时延和移动性管理等问题，而R18NTN基于透明传输进一步做了增强，侧重于覆盖增强、频段扩展和业务连续性，但对再生传输和星间链路的标准化并没有提到日程，仍需要时间等待技术的成熟与市场的驱动。 图表6基于透明转发的NTN网络架构图表7基于再生传输的NTN网络架构 资料来源：《5GNTN关键技术研究与演进展望》，华安证券研究所 资料来源：《5GNTN关键技术研究与演进展望》，华安证券研究所 目前，进展中的手机直连低轨卫星商业项目主要包括StarlinkV2、ASTSpaceMobile、LynkGlobal和Omnispace等，其中： 1）Starlink项目的二代星包括V2Mini和更大的V2，其中，V2卫星将额外搭载一个面积25平米的相控阵天线，能够直接向手机发送信号，但由于Starship尚未准备好目前已由Falcon9将21颗V2Mini送入轨道； 2）ASTSpaceMobile项目旨在构建一个包含16个轨道面、243颗卫星的低轨通信星座，实现普通智能手机不做任何功能修改即可通过卫星获得4G和5G服务，为满足窄波束传输以及波束指向灵活调整需求，其在试验星BlueWalker3上搭载了目前尺寸最大的商用星载相控阵天线，展开面积达到64平米； 3）LynkGlobal项目由美国LynkGlobal公司发起，旨在利用上千颗低轨微小卫星为标准移动手持终端提供全球通信服务，目前已完成上千部智能手机接入测试。在整体架构上，其很可能采用了星上处理技术在太空中部署完整的长期演进（LTE）网络，地面用户接入卫星网络时相当于从地面网络漫游至卫星网络； 4）Omnispace项目由美国Omnispace公司发起，也旨在利用非地球同步卫星提供符合3GPP标准的全球5G网络服务，其工作频段为3GPP定义的