卫星互联网行业：星地一体融合组网，探索低轨卫星通信载荷投资机会

行业研究 东兴证券股份有限公司证券研究报告 2024年10月8日 行业报告 通信 看好/维持 卫星互联网行业：星地一体融合组网，探索低轨卫星通信载荷投资机会 分析师 石伟晶电话：021-25102907邮箱：shi_wj@dxzq.net.cn 执业证书编号：S1480518080001 投资摘要： 国内外卫星互联网发展迅猛。（1）SpaceX主导的星链是世界上规模最大的卫星互联网项目。当前星链项目在技术、产品以及商业模式上均被验证可行。自2019年起至2024年4月，SpaceX公司累计发射155 批次共6164颗星链卫星。截至2023年底，星链全球用户数量超过230万。航天行业数据机构QuiltySpace 预计星链项目2024年收入将超过66亿美元，将首次实现正自由现金流。（2）反观国内，中国星网和上海垣信两大运营商正牵头发展国内卫星互联网。根据航天科技集团一院海南商业航天发射场公开披露，星网工程2024年将完成发射任务，开始小批量卫星部署。垣信卫星第一阶段计划到2025年底，实现648颗星提供区域网络覆盖。 星地融合通信架构主要包括无线接入网、核心网、承载网、终端四个部分。其中，（1）无线接入网主要功能是为终端提供卫星或地面无线接入以及数据传输的功能。无线接入网由星载基站、转发器、信关站基站和通常的地面蜂窝基站构成。（2）承载网主要功能是承载无线接入网及其他载荷、平台的数据，支持网络互联和高效可靠传输。承载网包括空间承载网和地面承载网，空间承载网包括星载路由器、星载激光/微波终端、馈电载荷和星载馈电控制功能；地面承载网包括馈电地基单元、地基路由器、承载网网络控制器和传统的IP 设备。（3）核心网包括5G核心网（5GC）/6G核心网（6GC）和IP多媒体子系统（IMS）。5GC/6GC为用户提供认证鉴权、会话管理、移动性管理、用户管理、计费等功能，为系统运营提供基础能力开放接口。IMS系统可为各类业务建立多媒体通道，提供统一的服务质量和计费策略控制机制，同时，负责语音转码以及不同网络间语音业务的互通。 接入网：基站上星，相控阵天线是关键。基站是构成接入网的基本单元，包含基带处理单元BBU、射频拉远单元RRU以及天馈系统（天线）等三个核心部分。基站上星模式下，卫星既具备基本的射频收发功能外，还可以解调基带信息，具有星间路由、接入控制和无线资源管理等功能。根据基站上星构成，又可以分为全部基站上星、基站+核心网上星、RRU+DU上星等多种模式。相控阵天线是卫星组网的关键技术之一。相比传统雷达，相控阵雷达具有高可靠性、抗干扰能力强等优势。目前相控阵天线已经普遍应用在卫星通信系统空间段和用户终端，包括星间数据链通信、北斗卫星导航系统、地面“动中通”通信系统、无人机通信控制系统、地面导航等平台。 核心网：上星有助于降低时延。5G核心网系统主要由用户数据类、控制面类和用户面类等单元构成。核心网上星有助于降低时延并实现高效的业务分发。卫星互联网核心网由地面核心网和星载核心网两部分。低轨卫星算力和存储资源有限，5G核心网采用NFV架构，控制面与用户面分离。控制面网元如SMF与PCF等部署在地面信关站上，用于业务控制、资源分配、用户管理和安全管控；UPF以及MEC等可以考虑部署在卫星上，其中UPF网元主要负责用户数据流量的转发。 承载网：激光星间链路有望成为卫星网络核心传输链路。与现有地面光纤网络相比，空间激光器将减少卫星网络延迟。此外，激光通信具备高信道吞吐率、高传输带宽、强抗干扰能力、高保密性和安全性等优点。星链卫星配备4个激光卫星链路，以连接到同一轨道平面的相邻卫星和两个不同轨道平面的两个相邻卫星，太空激光器允许星链卫星直接相互连接。 P2东兴证券深度报告 卫星互联网行业：星地一体融合组网，探索低轨卫星通信载荷投资机会 投资策略：国内卫星互联网进入产业化阶段。从投资确定性以及持续性角度，卫星互联网将是未来五年通信板块最具成长性的细分板块。低轨卫星通信载荷包括：星载基站、相控阵天线系统、星载核心网、激光星间链路等。 相关标的： （1）核心网：震有科技（688418.SH）、信科移动（688387.SH）、中兴通讯（000063.SZ）； （2）接入网：信科移动（688387.SH）、上海瀚讯（300762.SZ）、铖昌科技（001270.SZ）、臻镭科技 （688270.SH）、国博电子（688375.SH）、通宇通讯（002792.SZ）、盛路通信（002446.SZ）； （3）承载网：烽火通信（600498.SH）、光迅科技（002281.SZ）； 风险提示：（1）低轨卫星星座建设进度不及预期；（2）宏观经济不景气；（3）市场竞争加剧。 P3 东兴证券深度报告 卫星互联网行业：星地一体融合组网，探索低轨卫星通信载荷投资机会 目录 1.国内外卫星互联网发展迅猛4 2.星地一体融合组网成为卫星互联网通信架构发展趋势6 3.接入网：基站上星，相控阵天线是关键9 4.核心网：上星有助于降低时延11 5.承载网：激光星间链路有望成为卫星网络核心传输链路13 6.投资策略15 7.风险提示15 插图目录 图1：“星链”卫星星座结构示意图4 图2：中国星网旗下子公司5 图3：2021年上海临港启动“G60星链”产业基地建设5 图4：卫星互联网产业链6 图5：地面网络与非地面网络一体化发展7 图6：星地融合通信系统架构8 图7：移动通信接入网设备构成9 图8：3GPP卫星接入演进方向9 图9：相控阵雷达原理图（无源）10 图10：5G核心网产品11 图11：星载核心网组网架构12 图12：下一代卫星网络与地面光纤网络传播延迟比较13 图13：星链V2Mini卫星上的星链光学太空激光器13 图14：2015-2022年，国际对激光星间链路进行大规模部署研究14 表格目录 表1：星链激光通信系统运营性能亮点14 P4东兴证券深度报告 卫星互联网行业：星地一体融合组网，探索低轨卫星通信载荷投资机会 1.国内外卫星互联网发展迅猛 SpaceX主导的星链是世界上规模最大的卫星互联网项目，整体卫星网络部署成本超过200亿美元。 根据SpaceX公司向美国联邦通信委员会和国际电信联盟提交的申请，“星链”系统组建大致分为3个阶段：第1阶段，在550km高度的72个轨道面上部署约1600颗卫星，以满足美国本土互联网需求； 第2阶段，在540~570km高度的轨道部署约2200颗卫星，拓展高纬度地区覆盖并提高中低纬度地区通信质量； 第3阶段，在约350km高度的轨道部署2.4万颗极低轨卫星以及在500~600km高度的轨道部署约4000颗卫星，实现包括两极地区在内的全球高速、低延迟通信。 当前星链项目在技术、产品以及商业模式上均被验证可行。自2019年起至2024年4月，SpaceX公司累计 发射155批次共6164颗星链卫星。截至2023年底，星链全球用户数量超过230万。航天行业数据机构Quilty Space预计星链项目2024年收入将超过66亿美元，将首次实现正自由现金流。 图1：“星链”卫星星座结构示意图 资料来源：甘肃信息安全技术有限公司公众号，东兴证券研究所 反观国内，中国星网和上海垣信两大运营商正牵头发展国内卫星互联网。 GW星座是中国星网主导的互联网近地轨道卫星计划，包含两个子星座：GW-A59和GW-A2星座。GW星座共计规划发射12992颗卫星，其中GW-A59子星座6080颗，分布在500km以下的极低轨道；GW-A2子星座6912颗，分布在1145km的近地轨道。根据航天科技集团一院海南商业航天发射场公开披露，星网工程2024年将完成发射任务，开始小批量卫星部署。 P5 东兴证券深度报告 卫星互联网行业：星地一体融合组网，探索低轨卫星通信载荷投资机会 G60星链是上海垣信主导的低轨卫星星座。“G60星链”包含1.2万颗组网卫星。2019年，垣信卫星完成试验星发射；2023年，垣信卫星ODM厂商格思航天实现首颗批产卫星下线，年产量预计可达300颗；垣信卫星第一阶段计划到2025年底，实现648颗星提供区域网络覆盖。 图2：中国星网旗下子公司图3：2021年上海临港启动“G60星链”产业基地建设 资料来源：中国星网招聘平台，东兴证券研究所资料来源：临港联合公众号，东兴证券研究所 P6东兴证券深度报告 卫星互联网行业：星地一体融合组网，探索低轨卫星通信载荷投资机会 2.星地一体融合组网成为卫星互联网通信架构发展趋势 卫星互联网产业链主要包含卫星制造、卫星发射、地面设备制造、卫星运营四大环节。根据美国卫星产业协会(SIA)，卫星产业链中卫星制造、卫星发射、地面设备制造和卫星运营服务分别占总市场规模的5%、2%、51%和42%。 （1）在卫星制造方面，卫星结构由卫星平台和载荷平台两个部分组成。其中卫星平台包括：结构与机构系统、热控制系统、姿态与轨道控制系统、推进系统、电源系统、跟踪遥测和遥控系统等；通信载荷包括：星载基站、相控阵天线系统、星载核心网、激光星间链路。 （2）地面设备制造主要包括网络设备、核心网设备、终端设备。 图4：卫星互联网产业链 资料来源：头豹研究院，东兴证券研究所 P7 东兴证券深度报告 卫星互联网行业：星地一体融合组网，探索低轨卫星通信载荷投资机会 其中星地一体融合组网成为卫星互联网通信架构发展趋势。IMT-2030推进组在《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》中指出，6G潜在应用场景包括全域覆盖和无线立体的超级连接。地面蜂窝网与高轨卫星网络、中低轨卫星网络、高空平台在内的空间网络将相互融合，构建全球广域覆盖的空天地一体化三维立体组网，为用户提供无盲区的宽带移动通信服务。 注：非地面网络（NTN）是由卫星通信网络、高空/空中平台网络组成的网络总称。NTN中的卫星通信网络包括低地球轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）和地球同步轨道（GEO）卫星、高空/空中平台网络包括飞机、气球和飞艇等。 图5：地面网络与非地面网络一体化发展 资料来源：华为研究，东兴证券研究所 星地融合通信架构主要包括无线接入网、核心网、承载网、终端四个部分。其中， （1）无线接入网主要功能是为终端提供卫星或地面无线接入以及数据传输的功能。无线接入网由星载基站、转发器、信关站基站和通常的地面蜂窝基站构成。 （2）承载网主要功能是承载无线接入网及其他载荷、平台的数据，支持网络互联和高效可靠传输。承载网包括空间承载网和地面承载网，空间承载网包括星载路由器、星载激光/微波终端、馈电载荷和星载馈电控制功能；地面承载网包括馈电地基单元、地基路由器、承载网网络控制器和传统的IP设备。 （3）核心网包括5G核心网（5GC）/6G核心网（6GC）和IP多媒体子系统（IMS）。5GC/6GC为用户提供认证鉴权、会话管理、移动性管理、用户管理、计费等功能，为系统运营提供基础能力开放接口。IMS系统可为各类业务建立多媒体通道，提供统一的服务质量和计费策略控制机制，同时，负责语音转码以及不同网络间语音业务的互通。 P8东兴证券深度报告 卫星互联网行业：星地一体融合组网，探索低轨卫星通信载荷投资机会 图6：星地融合通信系统架构 资料来源：人民邮电出版社《天地一体化信息网络期刊》，东兴证券研究所 P9 东兴证券深度报告 卫星互联网行业：星地一体融合组网，探索低轨卫星通信载荷投资机会 3.接入网：基站上星，相控阵天线是关键 基站是构成接入网的基本单元，包含基带处理单元BBU、射频拉远单元RRU以及天馈系统（天线）等三个核心部分。 图7：移动通信接入网设备构成 资料来源：信科移动招股书，东兴证券研究所 基站上星是卫星互联网发展方向。 5G与卫星接入兼容发展实现星地一体融合组网，目前有三种模式：（1）卫星回传：卫星作为回传网连接基站和核心网；（2）透明模式：卫星只做频率转换、数据信令透传；（3）再生模式：基站上星，NR空口信号星上产生。 在“手机直连卫星”应用功能的发展趋势下