卫星互联网系列总章：结天网以强军，联天下以利民

低轨卫星互联网或将成为实现全球互联的最佳方案，当前世界已进入加速建设期：截至2022年，全球现有的移动通信网络仅覆盖陆地20%、地球表面积6%，低轨卫星互联网或将成为覆盖地球剩余表面积的最佳方案。建设低轨卫星互联网所需的轨道资源和频谱资源具有不可再生性，同时国际遵循“先到先得”原则，2020-2022年，美国卫星发射数量分别同比增长579.34%、68.00%、39.10%，占世界同期卫星发射数量的比例分别为76.82%、86.26%、90.66%，美国卫星互联网建设突飞猛进，在此背景下，加快建设中国低轨卫星互联网时不我待。 卫星互联网在俄乌冲突中大放异彩，未来或将成为军事通信重要升级方向。星链在俄乌冲突早期快速布局乌克兰并全程发挥不可估量的作用，包括但不限于：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、反网络电子干扰等。除了已经在俄乌冲突中显现的作用外，低轨卫星互联网有望在军事通信中实现全球武器装备高速低时延互联，从而形成对当前装备低速、短距通信的很大优势，此外，与高精度遥感卫星结合的低轨卫星互联网可以实现对雷达隐身装备的轻松发现和跟踪，实现从光学维度破解雷达隐身设备难以被探测的难题，因此卫星互联网或将成为军事通信未来重要升级方向。 空天地海一体全域互联，低轨卫星互联网或将创造年七千亿民用通信价值。1）当前世界有约3.8亿人未被网络覆盖，同时约94%的陆地面积未被网络覆盖，经我们测算，未被网络覆盖人群以及被网络覆盖人群在无网络区域的选择性卫星互联网消费或将产生年3800亿元通信服务价值；2）在机载卫星互联网普及，年均客运量为42亿人次，以及80%空中乘客每班次平均消费40元网络服务费用的假设下，空中乘客每年或将产生1344亿元通信服务价值； 3）在世界海洋捕捞机动船共200万艘，商用船舶20万艘的假设下，世界海域场景合计将产生年约1896亿元的通信服务价值。三种民用场景或将带来年均超7千亿元的民用通信服务价值。 星链依靠诸多优势一马当先，中国卫星互联网蓄势待发：目前世界处于规划布局以及正在布局中的星座项目已达20余个，众多卫星互联网通信系统中，SpaceX公司的星链系统铺设进度最快、服务质量最高、技术成熟度最高，其主要优势为：火箭可回收技术、一箭多星技术、卫星工业化生产技术以及研制生产使用改进一体化的推进策略。中国当前已然规划中国星网项目(合计12992颗)和G60项目(合计约1.2万颗)卫星项目，除此之外，中国在火箭可回收、一箭多星等方面均取得显著突破，未来或将进一步实现卫星工业化、规模化生产技术突破，中国卫星互联网或已开始高速成长。 投资建议：低轨卫星互联网主要分为卫星制造、卫星发射、地面设备和卫星运营四大环节，其中卫星运营产生效益时间晚于前三者，我们建议关注：1）卫星制造：核心配套：复旦微电、铖昌科技、臻镭科技、天奥电子、上海瀚讯、佳缘科技、银河电子；设计总装：长光卫星、中国卫星、银河航天。2）卫星发射：中科宇航、星际荣耀、蓝箭航天、天兵科技、星河动力。3）地面设备：盟升电子、海格通信、华力创通、星网宇达、七一二。4）卫星运营：中国卫通、中国星网、中国电信、中国联通、中国移动。 风险提示：可回收火箭进展低于预期风险；卫星制造进度低于预期风险；近地轨道碰撞失控风险。 表1：重点公司投资评级: 1卡位轨道频谱资源，发展卫星互联网时不我待 1.1全域互联，弥合天堑 卫星互联网可以实现地球全域互联，弥合世界大部分区域的通信天堑。卫星互联网是基于卫星通信的互联网，通过发射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等通信服务的新型网络。根据中国信科集团副总经理陈山枝所述，截至2022年，全球现有的移动通信网络仅覆盖陆地20%、地球表面积6%。 通过卫星通信与地面移动通信融合发展，应用卫星对海洋、森林、沙漠、偏远地区进行覆盖，实现星地融合的全球广域覆盖，这也是下一代通信6G的标志之一。 图1.低轨卫星互联网示意图 低轨卫星互联网综合性能优于中轨和同步轨道卫星互联网，已成为当前卫星互联网发展的重点方向。卫星系统根据卫星轨道高低，可以分为低轨卫星、中轨卫星和同步轨道卫星，其中同步轨道卫星可以用少量卫星即可覆盖全球，但由于轨道高度过高，其固定延迟(近500ms)会造成网络体验较差，相比而言，低轨卫星固定延迟显著较低(2.67-26.69ms)，虽然单颗低轨卫星覆盖面积较小，但通过构建庞大的低轨卫星星座可以有效解决此问题。 表1.不同轨道卫星参数对比卫星类型轨道高度(km)低轨卫星200-2000 卫星互联网发展历经三个阶段，当前与地面通信融合的低轨宽带卫星互联网发展如火如荼。自20世纪80年代末至今，全球卫星互联网发展已有30多年历史，可划分为三个发展阶段： 1）与地面通信网络竞争阶段（20世纪80年代～2000年）：本阶段主要代表有铱星（Ridium，美国铱星公司委托摩托罗拉设计，1998年正式运行，共66颗卫星，1999年公司申请破产，2001年完成重组），但由于市场定位不明，建设成本太高，研发周期过长，大多数卫星项目以失败告终。 2）对地面通信网络补充阶段（2000~2014年）：发展定位转变为“地面通信系统的备份和填隙”。主要代表有新铱星（Iridium-NEXT，2000年新铱星公司将“铱星”系统收购，业务转型后继续经营）、全球星（2000年美国Loral和Qual-comm公司建设，共48颗卫星）等，由于投入成本更低、市场定位更契合实际，具有一定的市场竞争力，但卫星部署规模较为有限。 3）与地面通信网络融合阶段（2014年至今）：发展定位进一步明确为“与地面通信形成互补融合的无缝隙通信网络”。主要代表有Starlink（美国SpaceX公司），计划由4425颗分布在1100km高度轨道的LEO（低轨道）星座和7518颗分布在340km左右的VLEO（甚低轨）星座构成，计划2024年前完成部署。此外，该公司还准备再增加30000颗，使卫星总量达到约42000颗。该阶段定位更加精准、技术不断进步、成本大幅下降，发展前景可期。 图2.卫星互联网演进阶段 1.2轨道频谱资源不可再生，太空圈地运动进入加速阶段 轨道资源及频谱资源遵循先登先占原则。空间频率轨道资源是卫星通信系统赖以存在的前提和基本保障，是发展信息装备不可或缺的战略资源，是各国开展卫星通信业务的基础条件之一，也是国家主权的延伸。空间频率轨道资源中，轨道主要分为地球静止轨道资源和非静止轨道资源，频率资源为UHF、C、X、L、S、Ka、Ku、Q等ITU规定的使用频段，资源中涉及频段都以对应的波束形式存在。 根据ITU规定的《无线电规则》，任何卫星通信系统在使用空间频率轨道资源时都需要向ITU进行申报，并按照“先登先占”原则来规范全球空间频率轨道资源的有序使用，越早登记的空间频率轨道资料越具有优先地位，在协调时遵循“地位优先”原则，即后来申请的资料需要与更早申请的资料进行协调，修改自身参数，而地位优先资料无需更改。 图3.空间频率轨道资源申报流程 表2.卫星通信使用无线电频率概况频段频率范围 近年来全球卫星发射速度大幅增加，太空圈地运动大有加速趋势。当前卫星通信可用频率频段中，L、S、C、X、Ku等频段已经接近饱和，新发射卫星可用频率逐渐减少。此外，轨道方面，根据赛迪顾问《中国卫星互联网产业发展研究白皮书》所述，地球近地轨道大约可容纳6万颗卫星。目前，仅Starlink一家就要布局约4.2万颗卫星，地球近地轨道资源已濒临枯竭。根据UCS数据，2020年以来，随着Starlink发射速度加快，美国卫星发射数量呈现出爆发式增长态势，2020-2022年，美国卫星发射数量分别同比增长579.34%、68.00%、39.10%，同期，美国发射卫星数量占世界卫星发射数量的比例分别为76.82%、86.26%、90.66%，而中国占比则仅为5.70%、5.93%、4.48%。建设中国低轨卫星星座，抢占轨道频率战略资源，维护太空通信主权刻不容缓。 图4.近三年世界卫星发射数量出现指数式增长(单位：颗) 2军事通信升级之刚需，七千亿民用市场未来可期 2.1两大核心需求，铸就卫星互联网广阔市场空间 低轨卫星在军事通信升级方面的刚性需求不容忽视，在空天地海民事应用方面的广阔应用空间亦值得期待： 1、军事方面，低轨卫星互联网可以实现：1）军事装备的广域互联，高速互联，形成对当前低速军事通信，小范围军事通信的跨越式升级；2）通信与遥感甚至与导航一体，实现对地面、空中、海洋等区域军事目标的广泛监控，使用精密光学设备实现对普通装备乃至隐身装备的跟踪定位，实现对战场的实时全方位掌控，全透明战场时代或将到来。 2、民事方面，低轨卫星互联网可以实现：1）满足地面通信盲区网络需求，实现最后人类群体的网络需求，实现人类无通信限制的出行需求；2）满足航班乘客通信需求，实现空中无限制互联；3）满足无人机等装备物联网需求，实现万物无限制互联；4）满足渔船、商用船只海上通信需求，实现海域全方位网络服务。 我们预计，仅仅在地面、空域和海域的民事应用，世界卫星互联网每年即可产生约7040亿元服务价值，叠加对军事通信的战略性升级，卫星互联网建设意义重大。 2.2实践出真知，低轨卫星互联网或为军事通信之未来 2.2.1复盘俄乌冲突，星链表现可谓惊艳 复盘俄乌冲突，星链在俄乌冲突早期快速布局乌克兰并全程发挥通信生命线作用。 俄乌冲突自2022年2月24日爆发后，冲突一线地区通信网络因局部供电中断等原因受到严重影响，主要电信运营商在东南部地区难以提供稳定服务。2月28日，第一批星链设备运抵乌克兰，并随即测试连接信号，不到3天，乌克兰所有终端都处于运行状态并提供实时数据。相对于传统地面基站的网络连接方式，星链通过天对地的卫星互联网链路实现了乌克兰网络的升维，对于俄军则属于降维反击。 乌克兰通过星链重新接入网络，星链也立即成为乌克兰下载最多的应用程序。应用分析公司Apptopia的数据显示，发生冲突后的一个月内，乌克兰人下载星链应用程序的次数已经从0上升到了215000次（占全球总数的58%）。 图5.俄乌冲突期间乌克兰星链信号强弱情况 图6.俄乌冲突后乌克兰星链App下载量(单位：千次) 迅速布局的星链，在战场中发挥了不可估量的作用。在俄乌冲突中，Starlink带来的卫星网络支持，使乌军在通信、侦察等方面获得巨大助力，提升了其在网络通信、地面遭遇、情报信息、精确打击、无人机支援、反网络电子干扰等方面的能力，其作用可以细分为：1）支持网络舆论；2）保障地面任务；3）串联情报信息； 4）支撑精确打击；5）支援无人机作战；6）反网络电子干扰。 图7.俄乌冲突中“星链”起到至少6个方面重大作用 2.2.2审视军事通信，卫星互联网或为其重要升级方向 军事通信是现代战争效率的倍增器，先进的军事通信可以实现装备战斗力的倍数提升。军事通信一般可以分为无线电通信、有线电通信、光纤通信、无线光通信、运动通信和简易信号通信。其中在战场中，多数武器装备如飞机、舰艇、坦克等均处于运动状态，因此无线电通信基本成为了这类武器装备的几乎唯一通信方式。 先进的无线电通信方式可以在战斗中发挥效率倍增器的作用，以美国的典型无线电通讯Link16数据链为例，20世纪90年代中期，美空军在项特殊作战项目（OSP）中探讨了 F- 15C飞机使用Link-16数据链的好处。其结果表明 F- 15C通过使用Link-16数据链在空战中对空中目标的杀伤率在白天提高了2.62倍，在夜间提高了2.60倍。美军的“爱国者”反导系统装备数据链后拦截概率大增，由海湾战争中不足10%，增至伊拉克战争的40%，作战准备时间从原先的3分钟降低到1.5分钟。 表3.军事通信分类 图8.美国空军数据链运用体系概念图 当前军事通信存在通信距离短，数据传输速率低等短板。以美国空军为例，其机