地面段：卫星通信的核心中枢

2024年12月01日 地面段：卫星通信的核心中枢 评级及分析师信息 行业评级：推荐行业走势图 22%12% 1% -9% -19%-29% 2023/112024/022024/052024/08 国防军工沪深300 分析师：陆洲邮箱：luzhou@hx168.com.cnSACNO：S1120520110001分析师：林熹邮箱：linxi2@hx168.com.cnSACNO：S1120524100005 国防军工 ►地面段：星地传输的核心环节，快速发展的关键领域 地面段是航天系统的地面组成部分，用于管理航天器，接收、存储、处理和分发卫星有效载荷数据。卫星地面网络系统是空间网络和地面网络的中枢，虽然空间网络和地面网络在各自领域都得到了长足发展，但仍未改变各自独立发展、应用场景受限的局面。随着业务逐渐融合和部署场景不断扩展，二者具有极强的互补性。卫星地面段市场近年来呈现出稳步增长的态势，未来预计将继续扩张。 国内卫星通信地面系统以军用为主，随着天通一号、中星16号陆续投入运营，我国民用卫星通信产业也开始起步。民用系统主要厂商包括中国卫星子公司航天恒星、电科54所、华力创通 等。电科54所是我国卫星地面系统领域核心力量，承担了我国第一个数字制卫星通信地面站、首个民用大型卫星通信地面站、北三地面运控系统注入站。54所也是国内最大天线的生产商，是我国天线伺服系统研制的核心骨干单位。 ►多重因素驱动，卫星地面段迎高速发展 驱动一：非静止轨道星座数量的激增与通信容量的提升 非静地轨道卫星轨道高度和倾角分布多样，频率和波形不一，对地面系统要求更高。数量方面，星链总共发射7292颗卫星，预计未来还将发射两万余颗。国内已宣布三大低轨星座计划，共计划发射3.8万颗星。11月30日，长征十二号成功首飞，海南商业航天发射场完成首次发射，预计我国将进入批量发射周期。 驱动二：5G与卫星深度融合，手机直连卫星概念落地 5G移动通信标准的研发过程中卫星行业首次参与标准的制定，使得卫星与地面通信能够更紧密地结合，目前已经实现了终端直连数据通信。SpaceX已完成蜂窝星链网络的第一阶段建设，在轨蜂窝卫星总数超过320颗，计划升级至2Gbps网速。国内方面，华为发布全球首款支持三网卫星通信的大众智能手机，预计将于2025年下半年开启低轨卫星互联网众测。 驱动三：物联网需求爆发，下游应用场景不断拓展 受空间、环境限制，地面物联网服务能力严重不足，卫星物联网将成为有效补充。同时，新的需求应用不断显现，如自动驾驶和联网车辆的巨大需求，需要复杂的定制卫星通信移动天线以实现高度可信的运行；航空领域，IFC空中互联应用出现，卫星 互联网可以提供充足的数据带宽，我国有4000多架民航飞机，平 均每天有约1.5万个航班，需求显著。 驱动四：国际局势紧张，全球通信与监控需求大幅增加 各国对于用于武器、区域安全、监视和间谍情报的卫星技术的投资不断增加。如2023年9月，Yahsat获得了一项价值187亿迪拉姆（51亿美元）的重大协议，为阿联酋政府提供卫星服务。2023年11月，印度TataAdvancedSystemsLtd宣布与美国SatellogicInc.合作，在印度建立和发展当地空间技术能力。 ►未来趋势：技术与服务模式革新 1、“地面段即服务”模式逐渐主流化。地面段不再由卫星运营商自行承担，而由专业的服务公司提供。亚马逊、微软纷纷入场，“地面站即服务”模式逐渐成熟。亚马逊和微软分别成立AWS和AzureOrbital地面站服务，该模式允许客户通过在其地面站和平台上租用时间来访问其卫星。据AWS官网，客户只需按天线实际使用时间付费，并可以依靠地面站的全球覆盖范围随时随地下载数据，从而节省多达80%的地面站运维成本。 2、软件定义地面站成为重要技术方向。传统的模拟地面站要适应多种频段、多种测控体制的应答机的测试，需要配置多种基带和变频器的组合。采用软件定义地面站，可以大大降低这种多频段、多模式模拟地面站的成本，降低开发周期。Kratos公司于2020年10月，公布了其新的OpenSpace平台。其使用开放标准、基于云的系统，虚拟化了地面系统，可以根据任务需求不断调整，而无需安装新硬件。 3、相控阵天线是地面段的必备配置。由于低轨卫星高速运动，地面终端也可能非静止，对终端和星载天线的波束指向捷变能力提出较高要求。相控阵天线可实现波束快速扫描，与机械伺服结构控制波束指向的反射面天线相比，极大降低波束扫描时延，同时具有剖面低，重量轻，易维护，便于共形安装等特点，广泛应用于星地融合网络中。星链终端天线与卫星之间的通信、跟星、切星等过程都是通过该相控阵阵面来实现。 ►投资建议 卫星地面段作为星地传输的核心环节，近年来在非静止轨道星座数量激增、5G与卫星融合、物联网需求爆发及国际局势驱动下快速发展。国内地面系统逐渐成熟，军民用市场同步推进。未来，地面段将呈现“地面段即服务”模式主流化、软件定义地面站普及化和相控阵天线成为标配的趋势。这些技术与模式的革新将进一步提升地面段的效率和灵活性，为星地融合及多领域应用创造更多可能性。 卫星产业链主要受益标的：普天科技、奥普光电、智明达、航天智装、思科瑞、臻镭科技、铖昌科技等。 ►风险提示 组网进度不及预期、产能建设不及预期等。 正文目录 1.地面段：星地传输的核心环节，快速发展的关键领域5 1.1.地面段是卫星系统核心环节5 1.2.国内卫星地面系统逐渐成熟，电科54所发挥中坚力量6 2.多重因素驱动，卫星地面段迎来高速发展7 2.1.驱动一：非静止轨道星座数量的激增与通信容量的提升7 2.2.驱动二：5G与卫星深度融合，手机直连卫星概念落地11 2.3.驱动三：物联网需求爆发，下游应用场景不断拓展13 2.4.驱动四：国际局势紧张，全球通信与监控需求大幅增加15 3.未来趋势：技术与服务模式革新16 3.1.“地面段即服务”模式逐渐主流化16 3.2.软件定义地面站成为重要技术方向17 3.3.相控阵天线是地面段的必备配置18 4.投资建议20 5.风险提示20 图表目录 图1典型卫星通信地面系统构成6 图2Viasat卫星的两代信关站6 图354所研制的“天通一号”信关站7 图42018年，信关站和便携、车载、船载、手持等各类终端通过压力测试7 图554所承担了500米天线两大核心系统的研制工作：馈源舱及舱停靠平台、反射面单元系统7 图654所研制的中星26卫星香港关口站Ka频段7.3米天线7 图7SpaceX已发射数量超过7000颗卫星9 图824年10月15日，千帆计划第二批18颗组网卫星成功发射10 图9首颗卫星互联网技术试验卫星已于23年7月发射10 图10长征十二号首飞成功，是我国目前运力最强两级单芯级火箭11 图115G和卫星融合的四种应用11 图12飞机上的5G应用11 图13星链在轨蜂窝卫星总数增至320多颗，完成第一阶段建设12 图14华为发布全球首款支持三网卫星通信的大众智能手机13 图15中国电信研究院完成业界首套支持卫星+蜂窝制式的仿真平台能力搭建。13 图16中国物联网市场支出预测13 图17海洋互联网应用14 图18“空天地”一体融合应急通信保障14 图19航空互联网应用15 图20Yahsat覆盖区域15 图212024年8月，Yahsat和Bayanat联合宣布，成功发射了阿联酋首颗合成孔径雷达（SAR）卫星15 图22印度军用卫星TSAT-1A于2024年4月成功发射16 图23地面站能提供太空到云端传输、高性能连接，支持卫星任务从发射到运行和退役的所有阶段17 图24运营商能够通过云服务实现自助调度航天器、全托管等17 图25AzureOrbital地面站服务模式17 图26软件定义网络中包括用户节点、交换节点和控制节点18 图27星链卫星通信系统的两种终端天线19 图28星链卫星通信终端分解图19 图294种OneWeb用户终端天线20 表1地面段基本构成5 表2信关站和用户站对比5 表3地面物联网与低轨卫星物联网的简要对比14 表4软件定义网络与天地一体化网络特点对照18 1.地面段：星地传输的核心环节，快速发展的关键领域 1.1.地面段是卫星系统核心环节 地面段是航天系统的地面组成部分，用于管理航天器，接收、存储、处理和分发卫星有效载荷数据。地面段主要由地面站（或称地球站）、任务控制中心（或称运营中心）和地面网络构成。地面站为空间段和地面段之间提供无线接口，用于传输与接收遥测、跟踪和指挥（TT&C）数据和有效载荷数据。任务控制中心处理、分析和分发航天器遥测数据、发布指令，向航天器上注数据和升级软件,控制中心也可负责配置管理(CM)和数据归档。地面网络用于地面段各部分之间转发数据和进行语音通信。 地面段市场近年来呈现出稳步增长的态势，未来预计将继续扩张。随着卫星发射数量成倍增加，5G网络的迅速推开等，欧洲咨询公司(Euroconsult)在《2021年地面段市场前景》报告中指出,地面段服务由基带天线、数据服务和软件服务等构成，2021-2025年全球地面段市场将达300亿美元规模，2026-2030年期间将达到350亿美元规模，2030年将达到75亿美元。 表1地面段基本构成 组件 功能 示例 卫星控制中心 监控和控制卫星运行（如轨道调整、姿态控制） 任务控制中心负责指挥卫星完成轨道调整 地面站 提供与卫星的上下行通信（接收遥测数据、发送控制指令） 地面站用于接收遥测数据并将其传输到控制中心 数据处理中心 对卫星传回的数据进行处理和分析，用于各类应用场景 遥感卫星的影像数据处理 地面网络 连接地面设施和用户，支持数据高效传输 光纤网络和微波通信用于传输数据 资料来源：百度百科，华西证券研究所 地面网络系统是进行数据传输、提供通信服务的重要环节。卫星通信地面系统一般采用包括信关站、用户站等构成的星形结构。信关站是卫星通信系统中的中枢节点，是卫星网络与地面网络的桥梁，主要面向通信服务提供商，负责高容量数据传输和管理，设备规模大且技术复杂，一般配置大口径天线。用户站是最终用户与卫星通信系统交互的入口，面向个人或小型用户群，设备便携且易于使用。通常，用户站向信关站传输的流量较小，而回程数据流量较大。除此之外，卫星通信地面系统还包括网络运营中心，用于管理卫星网络和用户服务。 表2信关站和用户站对比 信关站 用户站 功能 卫星网络与地面网络的桥梁，处理高容量数据流 用户接入卫星网络，提供语音、数据或宽带服务 面向用户 网络运营商、政府机构、大型企业 个人用户、家庭、小型企业 设备规模 大型地面设施，通常集中部署 小型、便携式设备，分散在最终用户手中 复杂度 高技术复杂度，涉及链路管理、频率分配、协议适配 简单易用，注重用户体验和便携性 成本 高投入，设备昂贵，通常由服务提供商或政府机构建设 价格相对低廉，适合个人或中小型用户购买 应用场景 卫星宽带运营的核心节点，电视广播信号传输 卫星电话、远程宽带接入、野外工作站 资料来源：百度百科，华西证券研究所 核心在于构建天地一体化信息网络，卫星地面网络系统是中枢。随着以卫星通信为代表的空间网络的快速发展，空间网络与地面网络形成了两大独立的通信网络。虽然地面蜂窝网络与空间网络在各自领域都得到了长足发展，但仍未改变各自独立发展、应用场景受限的局面。随着业务逐渐融合和部署场景不断扩展，地面蜂窝网络与空间网络具有极强的互补性。面向未来万物智联与全球广域覆盖等迫切需求，为了更高效地实现资源共享，构建空间网络与地面网络相结合的天地融合网络已成为5G和6G通信网络的重要发展趋势。 图1典型卫星通信地面系统构成图2Viasat卫星的两代信关站 资料来源：未来智库，华西证券研究所资料来源：未来智库，华西证券研究所 1.2.国内卫星地面系统逐渐成熟，电科54所发挥中坚力量 国内卫星通信地面系统逐渐成熟，发展潜力大。国内卫星通信地面系统以军用为主，随着天通一号、中星