低轨卫星互联网专题报告：空天一体新质生产力，产业链从0到1迈入量产阶段

通信板块近一年市场表现 投资要点： 卫星行业的空间资源包括频率和轨道资源，由于相关法律法规尚未健全，导致世界各国积极抢占。低轨卫星互联网具有服务范围广、可同时服务用户多、长跨距通信时延低等特点，也将是6GNTN空天一体的重要组成部分。发展卫星互联网的目的一是抢占宝贵低轨空天资源，二是占领早期市场份额，三是卡位未来通信标准制定话语权。全球各国积极参与星座建设，英 国通信公司OneWeb、亚马逊Kuiper、加拿大Telesat、俄罗斯Sphere、德 请务必阅读最后一页股票评级说明和免责声明1 行业研究/行业深度分析 2024年7月3日 空天一体新质生产力，产业链从0到1迈入量产阶段 低轨卫星互联网专题报告领先大市-A(维持) 通信 资料来源：最闻 相关报告： 【山证通信】MWC上海5G-A和卫星通信是亮点，垣信千帆或将迎来首发-周跟踪（20240624-20240630）2024.7.1 【山证通信】——华为发布盘古大模型5.0，光模块5月出口同环比高速继续增长-周跟踪（20240617-20240621）2024.6.26 分析师：高宇洋 执业登记编码：S0760523050002邮箱：gaoyuyang@sxzq.com 张天 执业登记编码：S0760523120001邮箱：zhangtian@sxzq.com 赵天宇 执业登记编码：S0760524060001邮箱：zhaotianyu@sxzq.com 国Rivada、韩国三星等相继规划了宏大的卫星发射计划。美国在星座建设中全面领先，Starlink已成为全球规模最大的卫星互联网星座，是全球卫星发射主力,倒逼我国卫星产业加速升级。 国内低轨卫星互联网建设步入正轨，GW星座和G60星座加速部署。中国星网公司的GW星座预计将发射12992颗卫星，并在此基础上再申报5656颗；G60星座一期规划1296颗，并在原有1296颗基础上再申报2.7808万颗。发射能力方面，海南商发开展“百日攻坚”，二号发射工位计划在2024年6月竣工，届时将具备持续高密度发射的能力，两个工位每年的发射能力均为16发，届时我国低轨卫星发射能力有望实现可观增长，发射成本大幅下降。预计2024年我国将实施100次左右发射任务，有望再创新纪录，主要增量来自于低轨通信卫星。 卫星及终端供应链分析：卫星制造方面，商业航天卫星产业链包括卫星制造、地面服务和终端、卫星运营等环节，在定制卫星中平台和载荷的价值量各占50%，而在批量卫星中载荷的价值能达到70%。通信卫星有效载荷包括星载通信天线分系统、转发器、星间链路等。终端方面，手机直连卫星通信发展将经过三个阶段，包括专用芯片和体制通信、基站上星通信、NTN通信，随着华为首发引爆国产安卓手机卫星通信功能卖点，天通的渗透率有望在旗舰机型上快速提升，未来，NTN标准化接入方式有望成为主流，卫星通信产业规模有望快速扩增，为SoC、射频前端、天线等环节带来新增量。 我们认为，卫星载荷制造将率先迎来快速增长，随后将传导至地面终端。其中，中游天线、激光、通信载荷等相关领域业绩有望率先兑现，随着卫星进入批产阶段快速放量，上游芯片、PCB、零部件有望释放需求弹性，建议关注：铖昌科技、国博电子、雷电微力、亚光科技、盛路通信、盟升电子、金信诺、中航光电、信科移动、创意信息、上海瀚讯、复旦微电、震有科技、航天电子；地面终端环节，我们认为应关注手机芯片增量变化以及取得显著中标成果的公司，建议关注：海格通信、中国卫星、通宇通讯、盟升电子、 南京熊猫；手机芯片环节，我们认为将实现从手机直连天通到NTN的演化，基带射频、射频前端、天线将依次实现业绩释放，建议关注：国博电子、卓胜微、电科芯片、臻镭科技。 风险提示：产业政策变动的风险；在轨卫星出现重大事故的风险；国际竞争加剧的风险；卫星发射进程不及预期的风险；火箭产能增长不及预期的风险；产业链上游成本下降过快导致毛利率大幅下滑的风险；技术路线不确定风险。 目录 1.全球低轨卫星发射快速增长，我国低轨星座将成为重要基础设施6 1.1低轨卫星互联网的作用6 1.2全球低轨卫星互联网军备竞赛开启7 1.3我国低轨卫星互联网规划和进展10 2我国低轨卫星互联网卫星制造环节供应链分析14 2.1卫星制造价值链拆解14 2.2通信视角重要环节：通信处理载荷15 2.3通信视角重要环节：激光通信终端17 2.4通信视角重要环节：相控阵天线20 2.5通信视角重要环节：电磁仿真测量工具23 3低轨卫星通信终端系列分析25 3.1行业专用终端25 3.2天通手机直连卫星：由专用通信芯片向NTN演进27 3.3NTN手机直连卫星：有望成为未来主流28 4投资建议30 5风险提示31 图表目录 图1：地面与非地面网络一体化实现低时延长距离通信6 图2：星链五种套件价格7 图3：星链终端订阅套餐收入测算7 图4：全球每年新增在轨卫星数量（颗）9 图5：SpaceX发射已接近全球卫星发射的一半9 图6：starlink总发射数量已超过6000颗9 图7：全球部分低轨卫星互联网星座代表10 图8：G60星链“125”规划11 图9：ITU我国最新申报卫星情况11 图10：我国航天发射次数13 图11：海南商发一号工位主体结构已封顶13 图12：建设中的海南国际商业航天发射中心项目13 图13：卫星平台成本结构（占总成本30-50%）14 图14：卫星载荷成本结构（占总成本50-70%）14 图15：卫星转发器系统结构16 图16：星载基站示意图16 图17：星载路由设备示意图16 图18：NTN透明转发架构17 图19：NTN可再生网络架构17 图20：激光通信是构成空间承载网的重要功能部件18 图21：欧洲数据中继系统搭载的激光通信载荷18 图22：2021年1月发射的星链卫星搭载了激光载荷18 图23：典型激光通信系统的组成19 图24：星载激光终端系统结构20 图25：目前主流的星载有源相控阵天线设计21 图26：DBF接收机系统组成22 图27：数字波束成型架构22 图28：相控阵天线测试示意图23 图29：标准型相控阵天线快速测试系统23 图30：卫星工厂自动化测试系统24 图31：矢量网络分析仪图示25 图32：电磁特性测试系统图示25 图33：starlink两代相控阵天线26 图34：starlinkGen2PCB设计26 图35：二代Starlink终端制造成本分析26 图36：二代及三代Starlink终端27 图37：手机直连卫星示意图28 图38：Mate60Pro的卫星通讯芯片28 图39：5GNTN应用场景示意图29 表1：中国GW星座规划10 表2：我国部分星座规划12 表3：GW星座空间测算15 表4：相控阵构架分类22 表5：吉林一号高分03系列卫星自动化测试效率提升统计表24 表6：产业链重点公司30 1.全球低轨卫星发射快速增长，我国低轨星座将成为重要基础设施 1.1低轨卫星互联网的作用 低轨卫星互联网具有服务范围广、可同时服务用户多、长跨距通信时延低等特点。卫星星座覆盖范围广，地球同步轨道上，仅需3颗卫星就能覆盖全球；中轨需要6-7颗；低轨卫星星座最少也仅需数百颗卫星。低轨卫星星座系统容量大，根据太空与网络，Starlink规划单星用户侧链路速率可达17-23Gbps，对于第一阶段1584颗卫星在轨的情况下，可达网络容量均值为2.17Tbps，相当于2170个地面5G基站。由于路由转发少、天基链路总长度更短，卫星通讯在跨洋长距通信中时延比海缆更低，根据文汇报，以上海到纽约为例，距离约1.5万公里，卫星通信约50毫秒时延，光纤网通信比星际传播速度大约慢1.67倍。 低轨卫星星座也将是6GNTN空天一体的重要组成部分。2022年6月，ITU-R确定6G的总体时间表，包括三个阶段：①2023年，WRC-23召开之前，完成愿景定义；②2026年确定需求和评估方法；③2030年输出规范。2023年6月，ITU-RWP5D完成了《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》（即“6G愿景”）建议书草案。卫星互联网是6G泛在连接场景中的重要补足，基于5G典型的三大场景，6G扩展至六大应用场景，包括沉浸式通信、超大规模连接、超高可靠低时延通信、泛在连接、通信AI一体化、通信感知一体化。根据ITU和国际科技创新中心数据，地面移动通信系统只能覆盖20%的陆地面积，且全球仍有33%的人口仍未接入互联网，相较于地面网络，卫星通信可以完成全球覆盖。根据信通院《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》，实现星地一体融合组网是6G时代中的关键技术，即地面网络与卫星网相结合，利用地面网络实现城市热点常态化覆盖，天基、空基网络实现偏远地区、海上和空中按需覆盖，最终达到空基、天基、地基网络的深度融合。 图1：地面与非地面网络一体化实现低时延长距离通信 资料来源：华为《6G：无线通信新征程》山西证券研究所 低轨卫星互联网经济性测算：低轨通信星座运营具有显著的赢者通吃特点。 与卫星星座运维成本比较，5G宏基站投资与运维成本过高。传统的陆地移动通信服务仅覆盖了不足6%的地表面积，受固有特性限制，5G/6G基站的铺设密度需求远高于传统3G/4G网络，全面铺设成本过高，短期范围内基本只能保障城市覆盖，而低轨卫星星座最少仅需数百颗卫星就可实现全球覆盖，实现对偏远、海洋等地区的网络补充。根据比科奇微电子的数据，5G室外宏基站满足同样的覆盖目标至少需要建设1000万台，运营商采购部署单台5G宏基站的成本约16万元，对应投资1.6万亿元以上；同时，1000万台5G宏基站每年消耗电费1500亿元。而卫星星座运维成本较低，系统建成后，除非补星，主要运营成本仅包括 折旧，以铱星二代为例，耗资30亿美金，设计寿命是10-15年，每年折旧约3亿美元。 卫星星座服务区域覆盖全球，随用户规模上升更易实现盈利。太空与网络估算2023年星链实现盈利4.97 亿美元：星链的收入主要来源于用户购买套件和订阅套餐，星链在2023年内新增用户约130万，假设所有 新增用户均选择购买价格最低的套件（即599美元），对应收入7.8亿美元；星链系统2023年用户数达到 230万，按标准版120美元/月价格估算，结合星链终端订阅数量的变化，对应2023年内的订阅套餐收入为 23.9亿美元，则合计实现收入31.7亿美元。成本端，2023年，SpaceX公司发射了21批次共1070颗V1.5版本星链卫星和42批次共914颗V2.0Mini版本星链卫星，制造总成本为14.5亿美元，火箭发射费用为12.2亿美元，总成本为26.7亿美元。 图2：星链五种套件价格图3：星链终端订阅套餐收入测算 资料来源：太空与网络，山西证券研究所资料来源：太空与网络，山西证券研究所 1.2全球低轨卫星互联网军备竞赛开启 我国发展卫星互联网的重要意义：卫星行业的空间资源包括频率和轨道资源，由于相关法律法规尚未健全，导致世界各国积极抢占。低轨卫星互联网轨道高度通常在300-2000公里，具备低损耗、低成本、低 延时、高带宽等优势，使用频段包括C频段（4GHz-8GHz）、Ku频段（12GHz-18GHz）、Ka频段（26.5GHz-40GHz）以及Q/V频段，未来主要的应用场景为军事用途（情报侦察）、车联网、手机直连和地面网络补盲（航空航海旅客上网等）。 一是抢占宝贵的低轨空天资源。根据中国科学院软件研究所测算，若同层卫星安全间距为30-50km，以Starlink星座轨道高度差10km为例，最多仅能容纳卫星86-171万颗。根据ITU“7+7”原则，卫星发射计划批复后7年内发首星，9年内发射10%，12年内发射50%，14年需全部发射完成，否则将缩减规模。 二是占领早期的市场份额。Starlink目前除美国境内，已和欧洲、日本多个运营商达成合作，卫星通信服务审批慢、难度大、替换成本高，早期入场的运营商将抢占重要市场份额。在国内，除了野外探险、科学考察、特殊行业、海事渔