华为全链通系列深度（五）：华为以星为基蓄势待发，卫星需求端打开空间

2024年03月19日华为全链通系列深度（五）：华为以星为基蓄势待 产业链专题研究小组 中小盘&汽车任浪团队 发，卫星需求端打开空间 任浪（分析师）张越（联系人） ——华为产业链专题系列 任浪 执业编号：S0790519100001 renlang@kysec.cn 证书编号：S0790519100001 zhangyue1@kysec.cn 证书编号：S0790123090001 电子罗通团队罗通 执业编号：S0790522070002 计算机陈宝健团队陈宝健 执业编号：S0790522070002 华为在卫星通信领域具有长期的技术积淀，率先行业发力移动终端卫星通话 卫星通信涉及多方面的技术挑战和难题，具体包括网络架构、星上处理和地面终端等。一体化卫星组网方面，华为发布了不同轨道之间星间链路构建方法专利。卫星频谱利用率方面，华为提出多星协同传输和多波束预编码的解决方案。华为推出全球首款支持卫星通话的智能手机，改进了内部器件堆叠工艺、零部件集成工艺，并针对发热、续航等进行了优化，引领了行业跨越式发展。华为已经完成在LEO再生卫星在轨测试验证，测试结果下行吞吐最高达660Mbps，上行最高达135Mbps。 5GNTN是实现卫星通信的重要方式，商业化部署进程将于2024年迎来提速 相关研究报告 策略研究 投资策略专题 开源证券 证券研究报 告 目前卫星通信主要有卫星电话连接卫星和5GNTN技术两种实现方式，5GNTN 是未来发展的主要方向。5GNTN网络核心构成要素主要包括网关、馈线链路、服务链路、载体平台、星间链路和用户终端设备。从硬件端来看主要包括芯片、终端模组、网络设备等方面。包括高通、联发科在内的芯片厂商积极与手机厂商开展合作。技术方面，5GNTN仍存在一些难题，主要体现在传播延迟、链路预算、多普勒频偏等方面。5GNTN商业部署提速，华为、中兴等通信设备厂商和中国三大运营商都在加速开发相关产品或进行NTN地面试验。 卫星通信服务分为窄带和宽带业务，手机直连使用的频谱决定了技术路线 窄带和宽带主要区别在于传输速度和带宽。窄带传输只能传输少量数据，技术相对简单，传输速率较慢，无法满足大规模数据传输或高清视频等高速传输需求。2020年我国建成的北斗三号系统已可为亚太核心区域提供包括短报文在内的通信和导航服务。手机直连卫星中使用不同的频谱资源决定了不同的技术路线和工作模式。第一种是使用卫星移动业务的频率，该方式需要在手机内部集成专用的卫星芯片。第二种是使用地面移动业务的频率，卫星使用已分配给地面移动通信运营商的频率连接手机，工作在该模式的手机不需要做任何修改。模式一对手机天线、芯片的设计和集成工艺提出挑战。华为mate60pro突破了高性能内置天线、基带射频芯片一体化小型化等关键技术。SpaceX积极推进模式二下的手机直连卫星，基于4GLTE的体制+现存的普通手机。预计2024年实现短信发送，2025年实现语音通话和上网，同年分阶段实现IOT物联网。 投资建议与受益标的：关注四条主线，受益标的：（1）“星网”卫星产业链：中国卫星、航天智装、航天环宇等；（2）卫星载荷/平台高价值量核心器件：雷电微力、国博电子、铖昌科技、国光电气、天银机电等；（3）产业链价值量分布较高的地面端运营：震有科技等；（4）手机直连卫星带来芯片端投资 机会：华力创通、海格通信等。 风险提示：发射进展不及预期；融资进展不及预期。 目录 1、卫星通信或将成为华为万物互联战略的制高点4 1.1、卫星通信是华为实现千亿互联战略的重要基础4 1.2、华为在卫星通信部分领域具备技术积淀和相对成熟的解决方案5 1.3、地面终端先行，从卫星消息到卫星通话7 1.4、手机直连迎来产业化阶段，应用端多元化打开需求空间8 2、投资建议与受益标的15 2.1、“星网”卫星产业链15 2.2、卫星载荷/平台高价值量核心器件18 2.3、产业链价值量分布较高的环节22 2.4、手机直连卫星带来芯片端投资机会23 3、风险提示26 图表目录 图1：6G星地融合互联网络是天基多层子网和地面蜂窝多层子网等多个异构网络的一体融合4 图2：华为于12月22日申请公布一项卫星通信相关专利5 图3：卫星移动期间的一个跳波束调度快照6 图4：多星协同传输中用户接收来自多颗卫星的信号6 图5：Mate50借助北斗卫星通过畅联APP实现文字信息的发送7 图6：华为Mate60Pro支持卫星通话，支持双向北斗卫星消息8 图7：NTN可再生载荷架构下，卫星和信关站之间的馈电链路类似于基站跟核心网之间的回传网络8 图8：中国电信5GNTN星地融合网络架构的示意图9 图9：中国移动完成了NR-NTN低轨卫星实验室验证10 图10：北斗卫星区域短报文覆盖了亚太核心区域11 图11：华力创通卫星通信基带芯片采用SOC架构12 图12：海格通信在2020年发布的国内首批支持北斗三号RX系列射频芯片12 图13：北斗、天通以及NTN芯片的能力对比12 图14：马斯克明确将携带4G基站入轨，使用星上再生处理模式13 图15：马斯克初期支持的运营商包括T-MOBILE、OPTUS、ROGERS、ONENZ、KDDI、SALT13 图16：-3dB和5dB轮廓的预期波束覆盖区域13 图17：星链计划于2024年中在南北纬58度范围内提供对地球的全面和连续覆盖13 图18：中国电信表示国产手机厂商将陆续推出直连卫星旗舰机型，2024年底前上市终端款型不少于5款14 图19：吉利科技集团浙江时空道宇的台州卫星超级工厂14 图20：卫星应用智能装备产业基地生产试验厂房外景16 图21：航天器姿轨控系统及产品研发基地综合研发楼16 图22：航天环宇宇航产品板块主要的产品分类17 图23：航天环宇航空产品板块主要的产品分类17 图24：航天环宇卫星通信及测控设备业务的主要产品17 图25：航天环宇营业收入结构以宇航产品和航空装备为主18 图26：航天环宇2022年客户结构以航天科技、航天工业为主18 图27：有源相控阵微系统在相控阵雷达中的位置18 图28：雷电微力营业收入结构以精确制导类为主18 图29：国博电子营业收入结构以射频芯片为主20 图30：国博电子2022年客户结构以十大军工集团为主20 图31：铖昌科技营业收入构成以星载为主20 图32：铖昌科技T/R芯片生产流程20 图33：行波管靠调制电子注的速度来实现放大功能21 图34：国光电气营业收入构成以微波器件为主21 图35：天银机电雷达与航天电子业务部分产品22 图36：2021年全球卫星产业市场规模主要分布于地面设备和卫星服务22 图37：震有科技营业收入构成以指挥调度系统为主23 图38：华力创通产品矩阵包括芯片模块等24 图39：华力创通营业收入构成以卫星应用和雷达信号处理为主25 图40：海格通信营业收入构成以无线通信为主25 图41：海格通信2022年客户结构以中国移动为主25 图42：海格通信北斗导航系列产品26 表1：北斗系统服务规划10 表2：手机直连卫星有三种频谱使用模式11 表3：航天智装募投项目“顺义航天产业园卫星应用智能装备产业基地项目”16 表4：雷电微力核心产品是相控阵系统19 表5：国博电子主要产品包括TR组件/射频模块以及射频芯片19 表6：受益公司盈利预测与估值26 1、卫星通信或将成为华为万物互联战略的制高点 1.1、卫星通信是华为实现千亿互联战略的重要基础 卫星通信是5G-Advanced和6G的重要组成部分。在3GPPNTNR14至R16的研究项目中早已考虑在漫游和物联网等5G网络中集成卫星接入业务。2019年基于5G新空口的非地面网络和物联网非地面网络的第一个工作项目在R17获得批准。预计R20会加入对6GNTN的支持，包括地面网络与NTN的一体化，以及在5G和5G-AdvancedNTN基础上进一步实现频谱效率提升等。具有超高密度VLEO星座的NTN将成为6G网络的一部分。新型高通量卫星的出现以及非地球静止卫星轨道系统的发展，让VLEO商业价值愈发凸显。与传统的LEO或GEO卫星相比，基于VLEO巨型星座的通信具有传输时延低、传播损耗小、区域容量高以及制造和发射 成本低等显著特点。Oneweb、Starlink作为先例已逐步实现了成本的大幅下降，以及卫星连接时延的大幅优化。预计2030年以后卫星通信将在确保固定和移动用户的数据连接方面发挥至关重要的作用。卫星通信将赋能无网络覆盖地区的移动宽带、移动场景的宽带连接、广域物联网以及高精定位与导航等。 图1：6G星地融合互联网络是天基多层子网和地面蜂窝多层子网等多个异构网络的一体融合 资料来源：微波射频公众号 在2023年华为全球分析师大会上，华为高管表示万兆产业、千亿物联将加速成为现实。万兆商业场景成熟化。以MR为代表的沉浸交互式应用推陈出新，家庭大屏走向3D高清化，5.5G“下行万兆+上行千兆+确定性体验”为标志的体验2.0即将到来。万兆超大带宽频谱和芯片成熟化。对于Sub6GHz存量频谱，通过频谱重构可以实现超大带宽。毫米波作为5.5G关键频谱，已在25个国家得到分配，具备兑现10Gbps能力的资源保障，支持10Gbps的5.5G芯片已发布。PassiveIoT加速成熟，通感一体加速探索。PassiveIoT打造全场景联接底座，终端Tag样机已经成熟，频谱、产品形态及商业模式正在加速定义。通信感知一体将提供超越传统联接，从新频毫米波到存量频谱的感知能力在不断探索。 1.2、华为在卫星通信部分领域具备技术积淀和相对成熟的解决方案 卫星通信涉及多方面的技术挑战和难题，具体包括网络架构、星上处理和地面终端等。一体化网络架构方面，需要克服服务质量、可靠控制等挑战；空口技术方面，如何将卫星有限的服务能力（容量密度）提供给需求较高的重点人口区域，从而提升频谱整体利用效率是一个难题。动态拓扑和路由算法方面，巨型星座的规模对路由和转发也有较大影响。由于低轨卫星持续处于运动状态，因此不能采用高动态的子网划分方式，会对数据面产生负面影响。6G时代对星上处理能力也提出了极大的挑战，主要体现在星上处理器、射频子系统、天线和数据传输算法等方面。除此之外，在卫星终端方面，如何实现卫星天线的小型化、如何在基带芯片上集成卫星通信模块、如何解决卫星通话功能的能耗问题、如何保证卫星通话功能的稳定性和安全性等都是关键的技术挑战。 （1）一体化网络架构需要平衡覆盖成本和通信质量 一体化网络架构需要实现全球覆盖以及随时随地进行可靠控制，由此带来全球大量地面站的部署，从而提升了网络复杂度和运营成本。核心网功能仅可在少数地面站进行部署，轨道间星间激光链路的通信也会受限，从而导致端到端的时延较高。华为的解决方案包括采用层次化的架构来实现全域网络控制。全域控制由少量地面站和GEO卫星实现，局部控制由具备ISL能力的MEO卫星和LEO/VLEO卫星实现。甚至可以将一些核心网的功能部署在卫星上，建设空基核心网实现全球控制，无需通过多跳就可以将控制信令发送至地面站。2023年12月22日华为申请公布一项“5G基站部署在卫星上”、名为《一种星间链路构建方法及通信装置》的发明专利。在NTN通信中，大规模通信卫星星座通常采用Walker星座来设计。对每颗卫星一般可以与轨道面内的前后两颗卫星建立星间链路，还可以和相邻轨道面的卫星 建立星间链路。但是当卫星星座中的不同卫星的轨道是离散的，不在同一个轨道内时，采用Walker星座来建立星间链路的方式不再适用。该专利提供一种星间链路构建方法及通信装置，以在轨道离散的卫星星座中建立星间链路。 图2：华为于12月22日申请公布一项卫星通信相关专利 资料来源：天眼查 （2）多波束预编码等空口技术有望提升卫星星座的频谱利用效率 容量密度低、频谱利用效率低影响卫星星座的服务能力。评估特定星座的服务能力的重要指标之一是地球上任意位置的容量密度。以Starlink的Gen2星座为例，完全部署后的平均容量密度峰值分布在地表中纬度区