卫星互联网掘金系列（1）：空天地一体，蓄势待发

空天地一体，蓄势待发 ——卫星互联网掘金系列（1） 2023年6月24日 蒋颖通信行业首席分析师 S1500521010002 +8615510689144 jiangying@cindasc.com 证券研究报告行业研究 行业专题（深度） 空天地一体，蓄势待发 2023年6月24日 通信行业 投资评级看好 上次评级看好 蒋颖通信行业首席分析师执业编号：S1500521010002联系电话：+8615510689144 邮箱：jiangying@cindasc.com 信达证券股份有限公司 CINDASECURITIESCO.,LTD 北京市西城区闹市口大街9号院1号楼邮编：100031 ⯁卫星互联网是基于卫星通信的互联网，通过一定数量的卫星形成规模组网，有望成为6G主流发展方向之一。从产业链结构来看，卫星互联网主要由基础设施建设、卫星互联网运营以及终端用户三大部 分组成，其中最为核心的为卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务四大环节。我们认为历经近40年的发展，目前卫星互联网正步入高速率宽带互联网阶段，卫星互联网技术持续升级：1）低轨卫星互联网加速发展；2）Ka等高频段成各国布局和竞争重点；3）星上处理+星间链路促进星间组网逐渐普及；4）高低轨异构星座趋向融合；5）卫星互联网与5G/6G加速融合。 ⯁多环节共同推动全球卫星互联网发展。1）技术发展推进：低轨卫星星座相关技术、“一箭多星”和“可回收发射”的火箭发射技术不断发展成熟，有效降低卫星互联网建设成本；2）频轨资源稀缺：由于国际 电信联盟（ITU）规定轨道和频段资源获取遵循“先到先得”原则，低轨卫星所主要采用的Ku及Ka通信频段资源也逐渐趋于饱和状态，太空资源的争夺具有迫切性；3）商业价值潜力：卫星互联网作为地面通信系统的有效补充和未来6G的重要组成部分，下游应用市场广阔，具有较大的商业潜力和前景；4）军事意义重大：低轨互联网卫星系统得益于其全球化高带宽的波束覆盖，有望增强军队的信息化能力，具有重要军用价值。国外SpaceX（美国）、OneWeb（英国）、亚马逊（美国）、Telesat（加拿大）、O3b（欧洲）、Viasat （美国）等多家欧美企业相继提出Starlink、OneWeb、ProjectKuiper、Lightspeed、O3b、Viasat卫星互联网星座计划。 ⯁欧美领跑，我国加速推进卫星互联网部署。虽然起步较晚，但随着2020年卫星互联网首次纳入新基建范畴，卫星互联网已经上升为国家战略性工程，有望迎来市场“破茧”和产业链“成蝶”的重要历史发展 机遇期：1）政策端：卫星互联网纳入“新基建”，政策持续大力支持；2）技术端：我国技术储备基本完备，积极布局低轨卫星星座；3）资本端：民间资本助力卫星互联网发展，市场融资集中卫星制造领域；4）产业链端：我国卫星互联网产业发展已经较为完善。其中 （1））卫星制造环节：国家队领航，民营企业聚焦零部件制造； （2）卫星发射环节：国有企业为主，发射降本成发展重点；（3）地面设备环节：C端市场广阔，民营企业参与众多；（4）卫星运营环节：中国星网成立，牵头统筹我国卫星互联网建设，通过集中力量办大事的制度优势，有望快速构建卫星网络，加强竞争实力。 ⯁投资建议：建议重点关注铖昌科技、海格通信、光库科技、盛路通信、信科移动-U、华力创通、盛路通信、震有科技、振芯科技、新劲刚、欧比特、中国卫星、宏达电子、鸿远电子、臻镭科技、创意 信息、天奥电子、霍莱沃等。 ⯁风险因素：组网建设进度及投资规模低于预期；卫星频率和轨道资源竞争风险；各环节技术发展及降本不及预期风险；中美贸易摩擦加剧。 目录 一、卫星互联网：天地互联，渐行渐近5 1、卫星互联网：基于通信卫星组网，有望成为主流通信方式之一5 2、卫星互联网发展：步入高速率宽带互联网阶段10 3、卫星互联网技术持续升级，有望成为6G主流发展方向之一12 二、欧美领跑，我国加速推进卫星互联网部署24 1、全球代表星座Starlink：目标部署超万颗的低轨卫星24 2、其他国外代表星座简介29 三、我国卫星互联网起步较晚，年内有望取得突破31 1、发展卫星互联网具备迫切性，我国积极推进中31 2、我国已形成较完整的卫星互联网产业链37 四、重点公司介绍41 �、投资建议46 六、风险因素47 表目录 表1：卫星互联网优点5 表2：卫星轨道分类13 表3：不同卫星波束参数对比15 表4：近年来不同轨道通信卫星采用的多波束天线配置16 表5：卫星通信使用无线电频率概况16 表6：典型卫星互联网使用频率17 表7：星间链路基本概况19 表8：高低轨卫星应用系统优缺点对比20 表9：Starlink星座参数25 表10：Starlink产品服务27 表11：我国卫星互联网相关政策32 表12：我国部分关键技术积累33 表13：我国低轨卫星星座建设34 表14：卫星通信产业链主要环节37 图目录 图1：卫星互联网一般组成6 图2：卫星互联网的组网方式7 图3：卫星互联网产业链8 图4：卫星系统分类10 图5：卫星互联网历史沿革11 图6：卫星互联网技术成熟度与关注度示意图12 图7：全球通信卫星发射统计（2001—2020年）13 图8：全球LEO在轨卫星用途分类（截至2021年12月）13 图9：HTS和FSS对比14 图10：卫星通信向高频发展18 图11：融合终端功能组成示意图20 图12：平台融合网络架构示意图20 图13：天地一体网络的系统结构示意22 图14：6G卫星通信网络三阶段演进路线23 图15：Starlink发展历程24 图16：Starlink卫星迭代演进过程26 图17：Starlink卫星各版本设计26 图18：猎鹰9号火箭26 图19：猎鹰火箭回收示意图26 图20：Starlink地面终端外形图27 图21：Starlink地面关口站27 图22：OneWeb卫星布局示意图29 图23：O3b卫星系统29 图24：Kuiper计划30 图25：2029年全球近地轨道卫星布局及占比31 图26：我国卫星互联网行业融资情况(单位:亿元，起)35 图27：我国卫星互联网行业投融资轮次情况(单位:起)35 图28：我国卫星互联网行业融资产品变化(单位:%)36 图29：我国卫星互联网市场规模预测(单位:亿元)37 图30：2019年全球卫星产业细分结构图37 图31：Starlink单星及相控阵平板示意图38 图32：2021年我国航天发射次数居世界第一38 图33：卫星互联网核心应用场景39 图34：中国星网落户雄安40 图35：中国国内卫星互联网相关公司41 图36：铖昌科技在相控阵系统所处位置42 图37：铖昌科技营收稳步增长42 一、卫星互联网：天地互联，渐行渐近 1、卫星互联网：基于通信卫星组网，有望成为主流通信方式之一 卫星互联网是基于卫星通信的互联网，是对传统地面通信的重要补充之一。根据《“新基建”之中国卫星互联网产业发展研究白皮书》，卫星互联网通过一定数量的卫星形成规模组网，从而辐射全球，构建具备实时信息处理能力的大卫星系统，是一种能够完成向地面和 空中终端提供宽带互联网接入服务的新兴网络。卫星互联网具有覆盖面积广、低延时、低成本等优点，尤其适用于无基站覆盖的海洋、沙漠及山区等偏远地区，可作为传统地面通信的重要补充，未来有望成为主流的通信方式之一。 表1：卫星互联网优点 优点具体描述 广覆盖 实现全球宽带无缝通信：作为地面网络的补充和延伸，实现有线电话网和地面移动通信网均无法实现的广域无缝隙覆盖，有效解决通信基础设施匮乏地区互联网接入问题。 低延时 实现延时与地面网络相当：卫星网络布置于近地轨道，数据信号在卫星与地面终端往返传输延时被大大降低，达到几十毫秒级别的较低延时。 低成本 建设成本低于地面通信设施：与地面5G基站和海底光纤光缆等通信基础设施相比，具有显著成本优势。现代小卫星研发制造成本低，软件定义技术又可以进一步延长在轨卫星使用寿命。 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宽带能力，降低了单位宽带成本，能满足高信息速率业务的需求，极大地拓展了应用场景。 资料来源：《“新基建”之中国卫星互联网产业发展研究白皮书》，信达证券研发中心 从构成上来看，卫星互联网一般由空间段、地面段和用户段构成： 空间段：以通信卫星为主体，接收和转发卫星信号，提供用户链路承载功能。本段提供信息中继服务的卫星星座，包含一或多颗卫星，这些卫星可以工作在GEO、MEO或LEO轨道，也可以同时包括2种或2种以上轨道类型的卫星，卫星之间可以有或没有星间链路； 地面段：一般包括卫星测控中心及相应的卫星测控网络、系统控制中心及各类信关站 （Gateway）等，提供馈电链路，起到连接地面核心网的作用，实现卫星互联网与公共通信网的业务交互功能。其中卫星测控中心及相应的测控网络负责保持、监视和管理卫星的轨道位置和姿态、控制卫星的星历表等；系统控制中心负责处理用户登记、身份确认、计费和其他的网络管理功能等；信关站负责呼叫处理、交换及与地面通信网的接口等； 用户段：包括各类用户终端设备及应用场景的支持设施，如供用户使用的手持机、便携站、机（船、车）载站等各种陆海空天通信终端。 图1：卫星互联网一般组成 资料来源：《卫星互联网若干关键技术研究》，信达证券研发中心 从卫星互联网的组网方式来看，在目前的非地面网络（NTN）相关协议中，根据星上载荷的不同，可以分为“透明载荷”的透明转发工作模式和“可再生载荷”的星上处理转发工作模式： 透明载荷：也称作透明转发，实际上把卫星仅当作信号中继的链路。用户终端只能通过卫星一跳与信关站建立连接，再经信关站连接到地面互联网。这种组网方式要求系统中设置非常多的信关站，各信关站可以独立工作，没有信关站覆盖的地方，用户终端无法接入互 联网，因此透明载荷架构可以利用已有卫星，技术上实现起来较为容易，成本也低，但卫星和基站之间的路径长，时延大，不支持星间协作，需部署大量信关站； 可再生载荷：又称作基站上星，卫星具备星上处理和交换能力及星间通信能力。系统中不需要部署很多的信关站，用户终端可通过多颗卫星的中继建立与信关站的连接，从而访问地面互联网，但可再生载荷这种架构必须改造并新发射卫星，技术复杂，成本高，优点是 终端和卫星基站之间的时延短，且由于有星间链路的存在，可以减少一些信关站的部署。 卫星互联网的工作过程为：用户终端开机后首先进行注册申请，注册成功后，如果用户有通信要求，就通过控制信道申请建立连接；如果连接申请被接受，系统就通过控制信道向用户终端分配资源，包括使用的卫星和信关站标识码、上下行点波束号、时隙、频率或码 字信息等；收到资源分配命令后用户终端即可建立连接；由于用户和卫星都可能是移动的，通信过程中还需要进行星间或波束间切换；连接结束后，用户终端释放信道，系统收回分配的网络资源。 资料来源：《从NTN国际标准看5G-A/6G空天地一体化技术演进》，信达证券研发中心整理 从产业链结构来看，卫星互联网主要由基础设施建设、卫星互联网运营以及终端用户三大部分组成，其中最为核心的为卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务四大环节。卫星互联网与传统卫星通信产业类似，可以划分为上游、中游、下游，产业链上游包括卫 星制造、卫星发射、地面基础设施等环节，构建了卫星通信的基础设施，达到卫星通信的基本条件；产业链中游是卫星通信运营商，提出卫星方案服务、资源服务、产品服务等，旨在实现客户卫星通信需求；产业链下游为卫星互联网的终端用户。 1）基础设施又可以分为空间段和地面段： 基础设施的空间段包括卫星制造和卫星发射： 卫星制造环节主要包括卫星平台、卫星载荷。卫星平台包含结构系统、供电系统、推进系统、遥感测控系统、姿轨控制系统、热控系统以及数据管理系统等；卫星载荷环节包括天线分系统、转发器分系统以及其它金属/非金属材料和电子元器件等； 卫星发射环节包括火箭制造以及发射服务； 基础设施的地