通信行业卫星互联网产业系列报告一：卫星互联网，6G空天地一体网络的关键

行业研究|深度报告 看好（维持） 卫星互联网：6G空天地一体网络的关键 ——卫星互联网产业系列报告一 通信行业 国家/地区中国 行业通信行业 报告发布日期2023年07月12日 核心观点 卫星通信是以空间卫星作为中继载体的一种通信方式，可突破距离和地理环境的限制，实现较大范围的覆盖以及建立应急场景下的信号传输。卫星通信可以作为传统移动通信的补充，在无法建设基站或者基站遭到破坏的场景下建立通信链路，可用 于航空、航海、应急等特殊场景。 低轨小型化和规模制造技术大幅降低行业进入门槛。伴随互联网、物联网的普及，机载、船载、空间中继等通信需求日益增加，卫星通信逐步进入低轨化、小型化时 代。2017年，在入轨卫星中，低轨卫星已超过高轨卫星数量。1）低轨小型卫星具备成本优势：相比于大卫星，小卫星在研制周期、研制成本、发射成本方面具备明显的优势。2）规模制造技术提升生产效率：低轨星座中的微小型卫星，体积较小， 功能更加专一并且标准化程度更高，因此成千上万颗小卫星大规模生产成为可能 低轨资源有限，全球低轨卫星发展持续火热，中国入局较晚但发展势头强劲。1）海外方面，多方参与卫星组网浪潮中，包括马斯克的SpaceX星链计划、英国通信公 司OneWeb、亚马逊Kuiper、加拿大Telesat、俄罗斯Sphere、德国Rivada、韩国三星等卫星星座计划。截至2022年5月18日，星链发射总数已达2653颗，其网 络目前已覆盖25个国家和地区，为全球14.5万用户提供服务。2）国内方面，在 2020年启动的新基建计划中，卫星互联网首次被纳入通信网络基础设施范畴。近年来，我国航天、电子等部门分别启动了鸿雁、虹云和天象等低轨星座卫星互联网工程建设计划。2020年9月，中国以“GW”公司名义向ITU提交星座频谱申请，计划发射卫星总数量达到12992颗，随后2021年成立被誉为中国版“星链”的星网 公司。根据计划，第一颗星网卫星将在2024年上半年发射。 卫星产业链自上而下清晰，可以划分为上游卫星制造、火箭制造、卫星发射，中游卫星服务、地面设备制造，下游行业应用。1）卫星由卫星平台和卫星载荷构成。其中，卫星载荷环节包括天线、转发器等系统以及材料和电子元器件等。在元器件领 域，相控阵T/R芯片主要由铖昌科技等民企和中电科13所、55所等国企提供。2）地面设备包括对卫星进行跟踪、遥测及指令的地面测控和监测系统以及用户终端。卫星服务企业需要为下游行业客户提供各类型的卫星服务，在产业链中的角色类似 于电信运营商。地面设备制造领域参与的民营企业相对较多，包括华力创通、海格通信、北斗星通等。3）商业航天的下游主要分为通信、导航和遥感三大类别。其中卫星导航主要企业包括华测导航、合众思壮等。 投资建议与投资标的 我国通信业实行牌照制，目前仅有中国卫通、中国电信等少数几家持有卫星通信业务牌照，建议关注致力于卫星制造领域星载T/R芯片研发的铖昌科技(001270，未评级)及专门从事卫星制造的中国卫星(600118，未评级)，卡位赛道优势的卫星通信服务企业中国卫通(601698，未评级)及港股卫星通信服务的稀缺标的亚太卫星(01045，未评级)，终端设备制造商华力创通(300045，未评级)、海格通信(002465，未评级)、信科移动-U(688387，未评级)，主营卫星导航的华测导航(300627，未评级)、北斗星通(002151，未评级)、合众思壮(002383，未评级)。 风险提示 卫星产业发展不及预期，卫星发射运力不及预期，政策不及预期，技术发展不及预期 证券分析师张颖 021-63325888*6085 zhangying1@orientsec.com.cn执业证书编号：S0860514090001香港证监会牌照：BRW773 联系人王婉婷 wangwanting@orientsec.com.cn 联系人周天恩 zhoutianen@orientsec.com.cn 卫星互联网技术试验卫星成功发射，建议关注卫星通信：——通信行业2023年7月第1周周报 2023-07-10 5G商用四年，6GHz频段归属确定，建议 2023-07-04 关注设备商等产业链相关厂商：——通信行业2023年6月第5周周报工信部将6GHz频段划分用于5G/6G系 2023-06-27 统，建议关注设备商等产业链相关厂商 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 目录 一、卫星通信介绍6 卫星通信VS传统移动通信7 二、卫星通信应用场景8 航空通信 8 海上通信 9 应急通信 10 三、卫星通信行业变化10 四、全球卫星星座规划及现状12 4.1低轨小型化和规模制造技术大幅降低行业进入门槛12 4.2国外通信卫星建设情况13 Starlink14 4.3国内通信卫星建设情况15 中国星网15 中国北斗16 五、卫星产业链及标的17 5.1卫星产业链17 5.2相关标的18 铖昌科技 18 中国卫通 20 亚太卫星 21 华力创通 22 海格通信 23 信科移动 24 华测导航 25 北斗星通 26 合众思壮 28 六、投资建议29 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 风险提示29 图表目录 图1：卫星通信的空间段（按轨道分类）6 图2：卫星通信包括空间段、地面段和用户段6 图3：机载卫星地球站的组成单元8 图4：海上通信方式示意9 图5：应急卫星通信应用解决方案示例10 图6：通过车载站可快速组建应急通信网络10 图7：6G的六大典型场景11 图8：6G能力指标体系11 图9：全球通信卫星入轨数量（颗）12 图10：OneWeb小卫星概念图13 图11：OneWeb卫星生产流水线13 图12：在轨运行的2097颗星链卫星高度分布14 图13：北斗系统的“三步走”战略17 图14：卫星通信产业链17 图15：2010-2021年全球卫星产业链市场规模（亿美元）18 图16：铖昌科技收入及同比增速19 图17：铖昌科技归母净利润及同比增速19 图18：铖昌科技相控阵T/R芯片收入（按应用领域，单位：亿元）19 图19：铖昌科技相控阵T/R芯片毛利率（按应用领域）19 图20：中国卫通营业收入及同比增速20 图21：中国卫通归母净利润及同比增速20 图22：中国卫通现有卫星资源21 图23：亚太卫星营收及净利润22 图24：亚太卫星毛利率及净利率22 图25：华力创通营收及净利润22 图26：华力创通2022年营收结构22 图27：海格通信营收及利润23 图28：海格通信分业务毛利率23 图29：海格通信2022年营收结构24 图30：应急指挥通信系统功能架构示意图24 图31：信科移动营收及同比增速24 图32：信科移动归母净利润及同比增速24 图33：华测导航营收及同比增速25 图34：华测导航归母净利润及同比增速25 图35：华测导航2022年营收结构26 图36：华测导航分业务毛利率26 图37：北斗星通营收及同比增速28 图38：北斗星通归母净利润及同比增速28 图39：合众思壮营收及同比增速28 图40：合众思壮净利润及同比增速28 表1：卫星通信的信号传输依赖于不同频段的无线电波6 表2：低轨卫星系统和高轨卫星系统对比分析7 表3：卫星通信与蜂窝通信对比分析7 表4：在不同频段上实现卫星通信的差异8 表5：卫星通信在客舱场景的应用9 表6：卫星分类比较12 表7：海外各国企业的主要卫星星座规划13 表8：Starlink系统发射方案14 表9：国内主要卫星互联网星座规划15 表10：北斗系统服务体系16 表11：铖昌科技主要产品类型及特点19 表12：北斗星通主营业务及产品26 表13：合众思壮主营产品29 一、卫星通信介绍 卫星通信是以空间卫星作为中继载体的一种通信方式。卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站转发或发射无线电波，实现两个或多个地球站之间或地球站与航天器之间通信的一种通信系统，包括空间段、地面段和用户段。空间段可以是地球静止轨道卫星或中、低轨道卫星，作为通信中继站，提供网络用户与信关站之间的连接。地面段通常包括信关站、网络控制中心和卫星控制中心，用于将移动用户接入核心网，以及控制整个通信网络的正常营运。用户段由各种用户终端组成，包括手持、车载、舰载、机载终端等。 图1：卫星通信的空间段（按轨道分类）图2：卫星通信包括空间段、地面段和用户段 数据来源：卫星通信导论，头豹研究院，东方证券研究所数据来源：头豹研究院，东方证券研究所 卫星通信的信号传输同样依赖于不同频段的无线电波，其中以C频段、Ku频段和Ka频段使用最为广泛。C频段和Ku频段主要用于卫星广播业务和卫星固定通信业务，Ka频段则主要用于高通量卫星，提供海上、空中和陆地移动宽带通信。 表1：卫星通信的信号传输依赖于不同频段的无线电波 频段标号 频段范围 L 1-2GHz S 2-4GHz C 4-8GHz X 8-12GHz Ku 12-18GHz Ka 27-40GHz V 40-75GHz 数据来源：CSDN，东方证券研究所 低轨卫星具有时延低、损耗小等优势，更适用于个人全球通信。通信卫星的常用轨道主要包括地球静止轨道（GEO，也称“高轨”）、低地球轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）、太阳同步轨道（SSO）和倾斜地球同步轨道（IGSO）等。其中，LEO轨道高度小于2000km，尽管单星覆盖能力较弱，但可以通过几十到上百颗卫星星座组网实现全球范围的无缝覆盖，有效补足高轨卫星 在南北极的空白。除此之外，低轨卫星最重要的优势在于时延更低，支持实时性要求高的应用，而且其链路损耗更小，对终端的处理能力要求更低，因而利于终端小型化和高速数据传输。 表2：低轨卫星系统和高轨卫星系统对比分析 性能指标 低轨系统 高轨系统 轨道高度 300-2000km 35786km 系统寿命 受基础器件制约，寿命约5-10年 寿命约15年 容量大小 单一卫星容量小，系统容量高 单一卫星容量大 覆盖范围 单一卫星覆盖范围极小，多卫星组成的网络可覆盖全球，复杂地形区域的通信也将得到保障 单一卫星覆盖范围大，但复杂地形通信困难，且南北两极存在通信盲区 终端协同 地面终端需配置伺服跟踪系统和抛物面形式的双天线（或相控阵天线） 地面终端已实现高度集成化、技术水平成熟，并向消费端加速渗透 系统时延 时延短，约20ms，两卫星间时延约6.7ms 时延长，约为270ms 链路能力 上行链路能力是GEO的10倍以上 由于空间链路损耗高，上行链路能力有限 轨道频率资源 近地频率协调难度大，设计领地所属权问题 频率协调机制成熟且完善，协调难度低 建设成本 前期建设成本高，但带宽边际效用高，单位成本优势明显 多步建设系统成本低，但远距离通信成本高 用途 对地观测、测地、通信等 导航、通信、气象观测等 数据来源：孙晨华等《高低轨宽带卫星通信系统特点对比分析》，头豹研究院，东方证券研究所 卫星通信VS传统移动通信 与传统的蜂窝通信相比，卫星通信最大的不同在于中继媒介是卫星而非地面基站。 优势1：卫星通信波束覆盖范围较广，因而打破了距离限制； 优势2：卫星通信突破了通信地理环境的限制，甚至不受两点间的自然灾害和人为事件的影响。 表3：卫星通信与蜂窝通信对比分析 卫星通信 蜂窝通信 中继媒介 通信卫星 地面基站 通信距离 长，最远超过1万公里 短，需多跳实现远距离传输 覆盖范围 大，几十或百颗卫星即可实现全球覆盖 小，仅中国便需要上百万站基站才能实现大部分覆盖 传输时延 几百毫秒 5G可实现几毫秒的时延 应用场景 航空通信；船只通信；应急通信等 数据来源：鲜枣课堂，新华网等，东方证券研究所整理 二、卫星通信应用场景 对于无线通信而言