卫星互联网深度研究报告-星汉灿烂,“新基建”下卫星互联网蓄势待发,产业链机遇几何?

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  • 1. 行业研究 通信设备 证券研究报告 2020 年 08 月 18 日 卫星互联网深度研究报告 推荐 (维持) 星汉灿烂,“新基建”下卫星互联网蓄势待发, 产业链机遇几何?     卫星互联网具有不可替代的覆盖优势,是 5G 之补充,6G 之初探。传统提供 话音服务的移动通信星座与地面通信系统存在竞争关系,最终因前期投入成本 高、收入回报较低等原因宣告失败。目前高速发展的宽带低轨卫星星座具有高 带宽、覆盖范围广、建设成本低、时延较高轨卫星明显优化等优势。ITU 提出 了中继到站、小区回传、动中通、混合多波四种卫星互联网与 5G 融合应用场 景,6G 时代,将实现地面移动与卫星移动通信标准制式、终端、网络架构等 多方融合,建立空、天、地、海泛在的移动通信网络。 轨道和频段资源是“不可再生资源”,抢先布局具有重要战略意义。根据国际 电信联盟 ITU 规定,卫星频率及轨道使用权采用“先登先占”的竞争方式获 取,同时,如果发射的卫星寿命到期,可以重新发射进行补充,造成“先占永 得”的局面。轨道及频率是不可再生的战略资源,亦是卫星互联网组网建设的 瓶颈环节。目前各国纷纷制定产业利好政策,加快低轨卫星互联网部署计划, 争取先发优势。抢占轨道频率资源对于国家具有重要战略意义。 卫星互联网纳入“新基建”,国家自上而下推动卫星互联网建设。2020 年 4 月,国家发改委首次明确“新基建”范围,卫星互联网与 5G、物联网、工业 互联网一起并列为通信网络基础设施。国家密集出台相关政策,坚定推进卫星 互联网和天地一体化网络建设。从建设进程上看,我国星座组网初具雏形,国 有企业牵头发起“鸿雁星座”、“虹云工程”、“行云工程”等计划,民营企 业也纷纷响应推动星座规模部署。据《2018 中国商业航天产业投资报告》预 测,到 2025 年前我国将发射约 3100 颗商业卫星。 卫星互联网四大环节价值分布呈现金字塔结构,将根据组网节奏自上而下受 益。卫星制造处于产业链的上游,国内外的成熟企业均较少,技术壁垒较高, 掌握核心技术并已经获得市场空间的企业具有先发优势。火箭发射环节目前主 要由“国家队”引导,运载及发射能力位居世界前列,“一箭多星”技术成熟 有望推动高密度组网降本增效。地面设备及卫星运营属于中下游环节,地面设 备市场容量较大,民营参与者数量可观,收入体量及利润空间大,弹性充足。 随着产业链技术及组网的成熟,下游应用逐步爆发,卫星运营及服务市场也将 随之打开,迎来全新机遇。  卫星互联网下游应用场景广阔。卫星互联网能够有效实现全球的覆盖及服务, 是地面通信手段的重要补充,在下游物联网、船载/机载 Wi-Fi、海洋作业与科 学考察、生态环境监测与应急通信智慧、政府与军事应用、车联网等领域有广 泛的应用场景。  重点推荐:和而泰(002402.SZ),国内智能控器龙头企业,优先受益产业链分 工转移和下游智能网联趋势。5G 毫米波测试进展顺利,未来一旦实现商用铖 昌科技有望优先受益。  建议关注:卫星制造环节之中国卫星、天银机电、康拓红外;地面设备环节之 华力创通、海格通信、海能达;下游运营服务环节之杰赛科技;卫星运营商之 中国卫通。  风险提示:组网建设进度及投资规模低于预期;终端成本下降不及预期;中美 贸易摩擦加剧。 华创证券研究所 证券分析师:韩东 电话:18911402099 邮箱:handong@hcyjs.com 执业编号:S0360520060003 行业基本数据 股票家数(只) 总市值(亿元) 流通市值(亿元) 103 11,534.95 8,555.23 占比% 2.62 1.42 1.43 相对指数表现 % 绝对表现 相对表现 33% 1M -0.73 -4.9 6M 9.4 -8.58 12M 21.62 -5.17 2019-08-19~2020-08-14 20% 6% -7% 19/08 19/10 19/12 20/02 20/04 20/06 沪深300 通信设备 相关研究报告 《通信设备行业重大事项点评:新基建板块获 REITs 试点优先支持,推动 IDC 行业长期发展向 好》 2020-08-03 《通信行业周报(20200803-20200807):北美云 厂商数据中心持续投入,长期看好云产业链机遇》 2020-08-09 《通信设备行业周报(20200810-20200814):工 业互联网建设持续提速,垂直行业应用落地按下 快进键》 2020-08-16 重点公司盈利预测、估值及投资评级 EPS(元) 简称 和而泰 股价(元) 2020E 19.08 0.39 资料来源: Wind ,华创证券预测 PE(倍) 2021E 2022E 2020E 2021E 2022E PB 评级 0.6 0.78 48.92 31.8 24.46 8.53 强推 注:股价为 2020 年 08 月 14 日收盘价 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 未经许可,禁止转载
  • 2. 卫星互联网深度研究报告 投资主题 报告亮点 目前市场对于卫星互联网的认知存在三点不足:1、对卫星互联网的组网规模 及节奏预期较低;2、对卫星互联网发展的确定性尚不明确;3、对卫星互联网 下游应用认识不甚清晰。 从技术能力上看:我国在卫星制造、火箭发射有良好的技术积累,产业链日益 完善,在核心技术能力上持续突破,模块化、批量化能力降低成本,缩短研制 周期;星上处理、频率复用提升卫星系统性能,星间链路实现全球组网;软件 定义技术突破传统软硬绑定限制,实现卫星灵活在轨迭代,具备发展低轨卫星 互联网的产业基础。 从必要性上看:卫星频率及轨道使用权采用“先登先占”的竞争方式获取,同 时,如果发射的卫星寿命到期,可以重新发射进行补充,造成“先占永得”的 局面。轨道及频率是不可再生的战略资源,目前各国纷纷制定产业利好政策, 加快低轨卫星互联网部署计划,争取先发优势,抢占轨道频率资源对于国家具 有重要战略意义。 从规模及节奏上看:美国 StarLink 计划于 2027 年完成 1.2 万颗卫星组网。随 着我国产业链各环节技术的成熟,制造、发射成本将每年下降,加速规模化部 署进程,据《2018 中国商业航天产业投资报告》预计,到 2025 年前我国将发 射约 3100 颗商业卫星,带动产业链经济效益明显提升。 从应用场景上看:卫星互联网是能够提供全面覆盖服务的低成本工具,在下游 物联网、船载/机载 Wi-Fi、海洋作业与科学考察、生态环境监测与应急通信智 慧、政府与军事应用、车联网等领域有广泛的应用场景。卫星互联网可与 5G 应用场景融合,补足 5G 的覆盖缺陷。6G 时代将实现地面移动与卫星移动通 信标准制式、终端、网络架构等多方融合,建立空、天、地、海泛在的移动通 信网络。 我们认为卫星互联网市场空间广、下游需求大,目前行业已进入导入期,且因 为轨道及频率资源具有稀缺性,组网的确定性高,布局正当时。 投资逻辑 卫星互联网产业链分为卫星制造、火箭发射、地面设备及卫星运营四个环节, 其价值分布呈现金字塔形的结构。我们认为,产业链各环节的受益时序将伴随 卫星互联网的组网建设节奏自上而下传递。 卫星制造与火箭发射处于产业链的最上游,是组网前期的先行环节,也是最先 受益发射增量的板块。目前卫星总装制造与火箭发射的企业呈现出“国家队领 航,民营企业迅速成长”的态势,主力为我国航天科技、航天科工、中国电科 集团,拥有微小行星制造能力的民营企业也纷纷参与。在卫星分系统的制造中, 我国部分民营企业已具备细分领域的技术储备及成本优势的企业拥有明显的 先发优势。如中国卫星、天银机电、和而泰、康拓红外等。 地面设备领域面向 C 端用户,需求弹性大,是建设进入规模放量阶段的价值 环节。地面设备领域的投资环节主要包括地面站、天线、移动终端等产品研制 及系统软件集成。该环节体量大,民营企业的参与者较多,技术也相对成熟, 企业分布相对分散。典型企业包括华力创通、海格通信、海能达等。 空间段运营具有牌照门槛,机会集中于具有准入许可的龙头企业。空间段运营 前期投资规模大,需要对在轨卫星进行跟踪、检测及维护,卫星运营赛道门槛 较高,我们认为,未来空间段运营的机会将集中于少量持照标的,推荐关注卫 星运营龙头中国卫通。 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 未经许可,禁止转载
  • 3. 卫星互联网深度研究报告 目 录 一、低轨卫星互联星座--5G 之补充,6G 之初探 .................................................................................................................. 6 1.1、卫星互联网历经三代升级,与地面通信的关系从竞争走向互补 ........................................................................ 6 1.2、新一代卫星互联网星座如何定义,有哪些优势? ................................................................................................ 7 1.3、高低轨卫星各具优势,二者协同组网是实现天地融合通信的重要手段及趋势 ................................................ 9 1.4、卫星互联网具有不可替代的覆盖优势,是 5G 之补充,6G 之初探 .................................................................. 10 二、各国加速卫星互联网部署进度,行业进入导入期,布局正当时 ............................................................................... 12 2.1、轨道及频率是各国布局和竞争的焦点,也是争取先发优势的核心要素 .......................................................... 12 2.2、技术推动各环节降本增效,我国卫星互联网技术能力完备 .............................................................................. 13 2.3、互联网卫星海外市场初成规模,百舸争流开启商业化进程 .............................................................................. 13 2.4、卫星互联网上升为国家的战略工程,国家力量自上而下加快组网进程 .......................................................... 16 三、卫星互联网产业链完善,各环节迎来全新机遇 ........................................................................................................... 19 3.1、卫星互联网产业链分为四大环节,价值分布呈现金字塔结构 .......................................................................... 19 3.2、卫星制造环节:技术壁垒最高,组网前期优先受益卫星发射增量需求 .......................................................... 19 3.3、火箭发射环节:运载及发射能力位居世界前列,技术成熟推动成本降低 ...................................................... 22 3.4、地面设备环节:民营参与者数量可观,利润占比不断提升 .............................................................................. 23 3.5、运营服务环节:具有明显的牌照壁垒,准入门槛较高 ...................................................................................... 24 四、卫星互联网下游应用市场巨大,尚处蓝海 ................................................................................................................... 25 五、建议关注公司 ................................................................................................................................................................... 28 六、风险提示 ........................................................................................................................................................................... 30 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 3
  • 4. 卫星互联网深度研究报告 图表目录 图表 1 卫星互联网经历了由移动通信星座向高通量宽带通信星座的演化 ..................................................................... 6 图表 2 卫星通信系统的组成及结构图 ................................................................................................................................. 8 图表 3 星形组网方式示意图(设有星间链路) ...................................................................................................................... 8 图表 4 网状组网方式示意图(不设星间链路) ................................................................................................................. 8 图表 5 卫星轨道分类 ............................................................................................................................................................. 9 图表 6 高低轨卫星与地面之间的传输距离对比 ................................................................................................................. 9 图表 7 卫星常用轨道示意图 ................................................................................................................................................. 9 图表 8 GEO 卫星及 LEO 卫星通信系统优劣比较 ............................................................................................................ 10 图表 9 与 5G 融合的低轨星座网络架构示意图 ................................................................................................................ 11 图表 10 6G 融合高中低轨卫星通信与地面移动通信的全球泛在覆盖 ........................................................................... 11 图表 11 常见频段的频率范围、可用带宽及业务场景 ..................................................................................................... 12 图表 12 国外部分低轨通信卫星频谱及数量统计 ............................................................................................................. 12 图表 13 OneWeb 曾计划用 720 颗卫星实现组网计划 ...................................................................................................... 14 图表 14 OneWeb 产业合作伙伴众多,生态完善 .............................................................................................................. 14 图表 15 StarLink 计划发射 1.2 万颗卫星实现全球覆盖 ................................................................................................... 15 图表 16 StarLink 发射节奏预测 .......................................................................................................................................... 15 图表 17 四大典型星座参数对比 ......................................................................................................................................... 15 图表 18 2014-2020 年国家相关推动政策 ........................................................................................................................... 16 图表 19 我国头部商业航天企业融资情况 ......................................................................................................................... 17 图表 20 我国主要卫星星座计划 ......................................................................................................................................... 18 图表 21 卫星互联网产业链包括四大环节 ......................................................................................................................... 19 图表 22 卫星产业链各环节市场规模占比 ......................................................................................................................... 19 图表 23 世界卫星通信产业链价值“金字塔”模型.............................................................................................................. 19 图表 24 通信卫星由卫星平台及有效载荷两大系统构成 ................................................................................................. 20 图表 25 StarLink 单星上的 4 块相控阵平板天线 .............................................................................................................. 21 图表 26 南京网络通讯与安全紫金山实验室宣布 CMOS 毫米波全集成 4 通道相控阵芯片研制成功 ........................ 21 图表 27 猎鹰 9 号火箭具备“一箭 60 星”的运载能力........................................................................................................ 22 图表 28 长征六号火箭已可实现“一箭 20 星” ................................................................................................................... 22 图表 29 OneWeb 系统 Clewiston 关口站天线部署 ............................................................................................................ 23 图表 30 中电科 39 所研制的 Ka 及 Ku 频段天线 ............................................................................................................. 23 图表 31 卫星移动通信终端 ................................................................................................................................................. 24 图表 32 卫星便携通信终端 ................................................................................................................................................. 24 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 4
  • 5. 卫星互联网深度研究报告 图表 33 StarLink 的碟形卫星终端 ...................................................................................................................................... 24 图表 34 中国电科基于 Ka 频段民航应用的相控阵天线 .................................................................................................. 24 图表 35 低轨卫星在物联网领域的典型应用场景 ............................................................................................................. 25 图表 36 物联网专用低轨道卫星系统框架 ......................................................................................................................... 25 图表 37 中国首架 Ka 宽带高速卫星互联网飞机待起航 .................................................................................................. 26 图表 38 高速互联网飞机实现国内首次空中直播 ............................................................................................................. 26 图表 39 成都军区某通信团紧急架设卫星电话 ................................................................................................................. 26 图表 40 中国电信西南区应急通信演练在曲靖举行 ......................................................................................................... 26 图表 41 卫星与自动驾驶综合解决方案 ............................................................................................................................. 27 图表 42 和而泰近年营业收入及增速 ................................................................................................................................. 28 图表 43 和而泰近年归母净利润及增速 ............................................................................................................................. 28 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 5
  • 6. 卫星互联网深度研究报告 一、低轨卫星互联星座--5G 之补充,6G 之初探 1.1、卫星互联网历经三代升级,与地面通信的关系从竞争走向互补 卫星互联网的发展探索始于 20 世纪 80 年代末期,至今经过了三阶段的迭代升级。从服务内容上看,卫星互联网由 传统中低速话音、数据、窄带物联网服务为主的星座系统,迭代成为可提供高速率、低延时、容纳海量互联网数据 服务的宽带星座系统;从市场定位上看,由最初与地面通信系统的竞争替代,逐步转变为相互补充、竞合协同关系; 从技术上看,高通量趋势下,新一代卫星互联网采用 Ku、Ka、V 等较高频段,且平台技术逐步成熟,通过定制化、 规模化、集成化的生产方式显著降低卫星制造成本;从建设主体上看,前二代卫星互联网主要参与者为摩托罗拉等 电信企业,在新一代卫星互联网的建设中,SpaceX、OneWeb 等高科技企业纷纷入局,电信运营商也由竞争对手转 变成为产业链中的重要合作伙伴。 图表 1 卫星互联网经历了由移动通信星座向高通量宽带通信星座的演化 资料来源:肖永伟等《低轨通信星座发展的思考》,华创证券 1)第一代卫星系统(C、L、S 频段)以话音及物联网服务为主,定位为全面替代地面通信系统: 20 世纪 80 年代末期为低轨卫星互联网的初探阶段。典型代表为美国摩托罗拉公司提出的“铱星”系统、美国劳拉及 高通公司联合提倡的“全球星”系统、轨道通信公司提出的“轨道通信”系统。“铱星”于 1996 年开始试验发射,由 6 条 轨道、66 颗卫星组成,可提供终端移动通话、寻呼等功能,其核心突破在于:①基于星间链路组网,具备星上处理 能力,可不依赖关口站实现端到端通信;②是第一个采用 LEO 近地轨道的星座,缩短用户链路降低时延;③采用 了多波束技术,大大提升了信道容量。“铱星”系统是相当完备且成功的组网雏形。 那时,卫星通信与地面通信的关系在于竞争。地面移动通信终端便宜、资费低、体积轻小,快速占领市场。卫星通 信虽然可以解决传统移动通信覆盖范围局限的痛点,然而卫星通信的通话质量难以与地面通信解决方案抗衡。铱星 公司出现亏损,最终破产。同样,具备 48 颗卫星的“全球星”系统、支持物联网服务的“轨道通信”系统也因前期投入 成本高、收入回报较低等原因宣告失败。 2)第二代卫星系统(C、L、S、Ka 频段)升级带宽、拓展综合服务,扭转市场定位,与地面通信系统平行共存: 2010 年前后,上一代三大星座纷纷推出第二代计划,且在卫星数量、单星质量、功率等方面进行了优化提升。第二 代“铱星”系统升级话音及数据业务,带宽从原有 2.4kbps 提升到 1.5Mbps,通过 Ka 频段提供高速数据服务,便携式 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 6
  • 7. 卫星互联网深度研究报告 终端可达到 10Mbps,运输式终端可达到 30Mbps 1 ,已于 2019 年完成部署;第二代“全球星”开辟更多业务场景,推 出基于卫星的 Wi-Fi 服务(Sat-Fi),并与 ADS-B 技术公司合作提供 ADS-B 监视及通信服务等;第二代“轨道通信” 系统专注于货物监控及物联网领域,配备 AIS 自动识别系统,应用领域包括搜救、反海盗、环境监测等。 3)新一代卫星系统(Ku、Ka、V 频段)采用宽带/高通量卫星,提供高速率、低延时的互联网服务,与地面通信系 统互补: 第二代星座计划在建设成本及数据吞吐量上有了明显改善,高通量卫星突破带宽瓶颈。21 世纪初期,以 C、Ku 频 段为主的高轨 GEO 宽带卫星系统解决了全球互联宽带接入的需求,但这类卫星主要采用 C、Ku 频段,主要业务为 固定卫星业务。随后,在频率复用和点波束技术的赋能下,采用 Ka 高频段的新一代高通量卫星(HTS)通信系统应 运而生,相比常规 C、Ku 频段的卫星网络,Ka 宽带卫星将丰富的频率资源与多点波束组合应用,单星容量提高数 十倍至数百倍,整星吞吐量在 100Gbit/s 以上,甚至可以达到 Tbps 级别,最典型的代表为 GEO 卫星星座卫讯-3 (ViaSat-3),我国中星 16 号卫星也属于此类卫星,首次应用 Ka 频段多波束宽带通信系统,总容量达 20G 以上。 2015 年前后,新一代卫星互联网技术向小型化、大容量的趋势演进,低轨的宽带/高通量卫星迎来发展热潮。代表星 座有太空探索公司(SpaceX)的 StarLink 星座计划、一网公司 OneWeb 星座计划、加拿大电信卫星公司 Telstar 计划 等。与 20 年代末期的第一代星座计划相比,全球政策环境、技术创新、应用场景均发生显著变化。新一代卫星互联 网星座发射及生产成本更低,组网规模宏大,可为全球提供高速率、低延时的卫星互联网接入服务,在应急、灾备、 海洋作业、机/船载 Wi-Fi、偏远地带带宽覆盖等应用上持续突破,并在内容投递、宽带接入、基站中继、移动平台 通信等方面和 5G 融合取得实质性进展 2 。 1.2、新一代卫星互联网星座如何定义,有哪些优势? 发展至今,新一代卫星互联网星座已具有明确定义,即由数百甚至上千/万颗运行在低地球轨道(LEO)的小型卫星 构成,能够提供宽带互联网接入服务的通信卫星星座。 新一代卫星互联网相比于地面通信系统,其优势在于: ①覆盖范围广:目前,地面网络只覆盖陆地面积的 20%、地球表面的 5%,卫星互联网容量大、不受地域影响,可 实现全球无缝覆盖,解决偏远地区、海上、空中用户的互联网服务需求;②建设成本低:相比于地面 5G 基础设施 及海洋光纤光缆建设,卫星互联网组网成本更低,且随着研制集成化、标准化、平台化技术的持续推进,未来卫星 制造及发射成本将持续下降;③时延媲美 5G:5G 典型端到端时延为 5-10ms 左右,低轨卫星距离地表较近,按最高 3000km 高度计算,时延约 20ms,相比传统高轨卫星的时延有显著降低;④高带宽:高通量技术的成熟提升单星容 量,降低单位带宽成本,打开下游应用蓝海。 卫星通信系统由空间段、地面段、用户段三部分组成。一条完整的通信链路包括地面系统、上行和下行链路以及通 信卫星。 空间段:即由若干通信卫星形成的卫星星座。通信卫星载有基于特定频段的有效载荷,在系统中的作用为无线电信 号的转发站。有效载荷中的天线分系统负责接受上行信号,经过转发器分系统对信号的放大-变频-放大后,转换成下 行信号,再通过天线分系统传送再至地面。一般一个卫星带有多个转发器,每个转发器可以同时接收/转发多个地面 站信号。在固定的功率及带宽下,转发器数量与单星容量成正比。 地面段:用于完成卫星网络与地面网络的连接。包括关口站、地面卫星控制中心、遥测和指令站等,同时也包含主 站与“陆地链路”相匹配的接口,可实现卫星与地面、终端与终端之间的互联互通,以及对卫星网络管理控制功能。 用户段:包括各类用户终端设备。如车载、机载、船载终端,以及手持终端等便携移动终端。 1 《第二代铱星系统(Iridium+Next)及其搭载应用概况》吴建军等 2 《全球卫星通信产业发展前沿报告》 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 7
  • 8. 卫星互联网深度研究报告 图表 2 卫星通信系统的组成及结构图 资料来源:中国产业信息网,华创证券 基于星间链路及星上交换技术的星形组网可摆脱关口站部署障碍,实现全球无缝服务。卫星组网有星形组网及网状 组网两种形式,星形组网拥有星间链路,可实现用户侧与馈电侧的解耦,在没有对应关口站的情况下,将转发与处 理的环节通过具备星上交换技术的卫星来实现。以 StarLink 一期为例,通过星间链路及 26 个美国区域内的关口站实 现了南北纬 60 度之内的的卫星互联网接入 3 ,而 OneWeb 系统计划部署 70 余个关口站,但依然难以实现全球无缝服 务 4 。在全球范围内布局关口站需要考量地形地貌、地缘政治等多重因素,基于星间链路的星形组网对于实现全球服 务能力、优化关口站部署规模存在重要意义。 图表 3 星形组网方式示意图(设有星间链路) 图表 4 网状组网方式示意图(不设星间链路) 资料来源:艾瑞咨询《中国商业航天通信应用发展研究报告》, 资料来源:艾瑞咨询《中国商业航天通信应用发展研究报告》, 华创证券 华创证券 3 刘帅军等《StarLink 星座最新动态及星间组网动态路由探讨》 4 肖勇等《低轨通信星座的思考》 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 8
  • 9. 卫星互联网深度研究报告 1.3、高低轨卫星各具优势,二者协同组网是实现天地融合通信的重要手段及趋势 通信卫星的常用轨道主要包括:地球静止轨道(GEO)、近地轨道(LEO)、中地球轨道(MEO)、SSO(太阳同 步轨道)和倾斜地球同步轨道(IGSO)等。其中,地球静止轨道相对地球静止,轨道呈圆形,覆盖面积大,3 颗 GEO 通信卫星即可覆盖除两极地区之外的 90%的面积,但可用位置相对稀缺;倾斜地球同步轨道(IGSO)的倾角不为 0, 增加了天线仰角,故在高纬度地区的覆盖更有优势;近地轨道(LEO)轨道高度小于 2000km,可以通过几十到上百 颗卫星组网实现全天时全球无缝覆盖,“铱星”、“全球星”、“轨道通信”、“StarLink”等卫星均采用的是 LEO 轨道;中 地轨道(MEO)轨道高度及覆盖能力均介于 LEO 及 GEO 之间,美国的 O3b 星座就采用了 12 颗 MEO 轨道卫星实现 组网。 图表 5 卫星轨道分类 卫星轨道类型 轨道高度 卫星用途 LEO(低地球轨道) 300~2000 千米 对地观测、测地、通信等 MEO(中地球轨道) 2000~35786 千米 导航 GEO(地球静止轨道) 35786 千米 通信、导航、气象观测等 SSO(太阳同步轨道) 小于 6000 千米 观测等 IGSO(倾斜地球同步轨道) 35786 千米 导航 资料来源:赛迪顾问《 “ 新基建 ” 之中国卫星互联网产业发展研究白皮书》,华创证券 图表 6 高低轨卫星与地面之间的传输距离对比 图表 7 卫星常用轨道示意图 资料来源:孙晨华等《高低轨宽带卫星通信系统特点对比分析》, 资料来源: S. M. Rezaul Karim 等《 A Review of Communications 华创证券 Satellite by Focusing on ‘Bangabandhu Satellite-1’, the First GEO Communications Satellite of Bangladesh 》,华创证券 高轨卫星的优势在于覆盖范围广、系统容量效率高,且对应关口站更为简单:高轨卫星覆盖范围广,理论上 3 颗卫 星即可实现全球南北纬 70º 全覆盖 5 , 1 颗卫星可为特定区域提供 24 小时稳定的覆盖与服务,但存在南北极覆盖盲区。 从系统容量效率角度分析,高轨卫星单星设计容量较大,且不存在低流量需求时的浪费问题,容量效率更高。高轨 卫星比低轨卫星数量更少,相对地面静止,无需像低轨卫星配置多路天线及射频通道,所需关口站更少。 低轨卫星的优势在于链路损耗小,时延短,可实现全球范围“补盲”:低轨卫星单星覆盖能力较弱,但可以通过星座 组网实现全球范围的无缝覆盖,有效补足高轨卫星在南北极的空白。除此之外,低轨卫星最重要的优势在于时延更 低、链路损耗更小,对终端的处理能力要求更低,终端会更加灵活轻小。且高轨卫星的传播时延约 200ms,而低轨 5 Viasat. High-Capacity Satellite System Transforming Satellite Communications[EB/OL].[2020-05-20]. 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 9
  • 10. 卫星互联网深度研究报告 卫星信号单星上下行传播时延仅约 20ms,跨两星间时延为 6.7ms,对于时间敏感性要求高的应用具有重要意义。 图表 8 GEO 卫星及 LEO 卫星通信系统优劣比较 属性 GEO 卫星 LEO 卫星 覆盖能力 覆盖广,但由于倾角为 0,难以实现南北极覆盖 大量卫星组网可形成全球稳定覆盖 时延 传播时延约 270ms 3000km 高度计算,时延约 20ms,跨两星间时延为 6.7ms 链路能力 空间链路损耗较高 低轨卫星上行链路能力较高轨 GEO 卫星提升 10 倍以上 对于 100 Gbit/s 的 GEO 宽带/高通量卫星, 需要部署 15~20 卫星多,需要的关口站数量更多,每个关口站需要配置 个关口站,采用异地多站(或多天线)的部署方式 多路天线及射频通道对多星 地面终端简单,技术能力较为成熟,已经实现高集成度和 固定类终端需要配置伺服跟踪系统,需要配置抛物面形 小型化,而且已达到消费级价格 式的双天线或配置相控阵天线,成本高 单星设计容量大,波数效率高,有效单位成本更低 利用效率低,需平衡峰值需求及有效利用容量 关口站 终端 系统容量效率 资料来源:孙晨华等《高低轨宽带卫星通信系统特点对比分析》,华创证券 高低轨卫星联合组网,单星与星座互补是未来发展的趋势。高轨卫星与低轨卫星各有优势,在能力上相互补充,且 低轨卫星组网周期长、频率及轨位紧张、需要的关口站更多,GEO+LEO 复合型轨道可形成更灵活的覆盖方案,根 据服务需求和覆盖区域内的业务量在不同类型轨道卫星之间动态分配业务,提高网络全时全域的连通性 6 。同时,高 低轨卫星联合组网的方式有助于优化部署规模,高效建立起具备全球无缝覆盖及服务能力的卫星互联网星座。 1.4、卫星互联网具有不可替代的覆盖优势,是 5G 之补充,6G 之初探 卫星互联网补足 5G 低密度用户接入场景,与 5G 优势互补。对于城市用户而言,5G 通信低资费、大带宽、小体积 终端的优势仍然十分明显,卫星互联网并不存在替代空间,对于部分对时延敏感度较高的行业优势并不明显。但针 对偏远地区的用户、飞机/船舶上的乘客、野外科考队员,或对于开矿、油气/天然气开采、货运交通跟踪、环境监测 等场景而言,卫星互联网的全球覆盖的能力及成本优势不容小觑。低轨卫星通信面向特定区域、用户群的应用市场 前景广阔,尤其在 5G 时代仍然存在数字鸿沟,卫星互联网是能够提供全面覆盖服务的低成本工具。 国际标准化组织纷纷开展 5G 与卫星互联网融合问题的研究。国际电信联盟 ITU 提出了中继到站、小区回传、动中 通、混合多波四种卫星互联网与 5G 融合应用场景,并进一步明确了支持以上场景的关键技术及特性,如多播、智 能路由、动态缓存管理及自适应流、延时、一致的服务质量、网络功能虚拟化(NFV)/软件定义网络(SDN)兼容、 商业模式灵活性等;第三代合作伙伴计划(3GPP)明确卫星互联网与 5G 融合的三大场景,分别为业务服务、泛在 服务和扩展服务三大类用例,在网络架构方面,基于星上处理、透明转发、有/无中继提出了 4 种模型;SaT5G 联盟 宣布近期成功进行了一系列卫星的 5G 演示,尤其在机载通信和农村宽带接入场景下的表现极具优势;通信卫星公 司、英国萨里大学与比利时纽泰克公司联合进行了 8K 流媒体传输、网页浏览和视频聊天等应用测试,证实了 LEO 卫星是 5G 基站中继的有效解决方案。测试结果显示,往返时延为 18~40ms,达到卫星连接的最低值。 低轨卫星互联网可借鉴地面 5G 系统的技术体制,复用/兼容地面 5G 技术标准。 5G 已正式进入商用,技术成熟度高, 低轨卫星系统可复用 5G 标准的技术和特征。在体系架构上,卫星互联网可被视为 5G 接入网的一种,可与地面共用 核心网,在星上通过部署信号处理、链路层、网络层交换路由等功能模块实现空口协议处理及路由转发 7 。同时,卫 星互联网的地面设备可以继承目前 5G 基站基带处理及相关终端芯片的成果,缩短研发周期,降低研发成本。 6 高璎园等《卫星互联网星座发展研究与方案构想》 7 肖永伟等《低轨通信星座发展的思考》 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 10
  • 11. 卫星互联网深度研究报告 图表 9 与 5G 融合的低轨星座网络架构示意图 资料来源:肖永伟等《低轨通信星座发展的思考》,华创证券 6G 将实现地面移动与卫星移动通信标准制式、终端、网络架构等多方融合。英国电信集团(BT)首席网络架构师 Neil McRae 曾展望,6G 将是“5G+卫星网络”,即在 5G 的基础上集成卫星网络来实现全球覆盖。中国信息通信科技集 团副总经理陈山枝曾表明,6G 将建立空、天、地、海泛在的移动通信网络。未来,6G 将实现标准制式、终端、网 络架构、平台、频率、资源管理六个方面的融合,一种通信体制同时包括地面移动通信及卫星移动通信,同时,用 户终端采用统一标识介入,采用统一的网络体系架构及平台结构,并实现频率资源的共享共用。 图表 10 6G 融合高中低轨卫星通信与地面移动通信的全球泛在覆盖 资料来源:陈山枝等《关于低轨卫星通信的分析及我国的发展建议》,华创证券 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 11
  • 12. 卫星互联网深度研究报告 二、各国加速卫星互联网部署进度,行业进入导入期,布局正当时 2.1、轨道及频率是各国布局和竞争的焦点,也是争取先发优势的核心要素 在传统卫星通信中,较常用的频段为 C(4-8GHz)及 Ku(12-18GHz)频段。C 频段是最先在商业通信卫星中被使 用的频段,频率及增益都较低,对应天线的口径更大,传播条件相对稳定,几乎不会受到雨衰的影响,主要用于卫 星固定通信、电视广播等业务;Ku 频段频率较高、对应天线口径更小,天线增益也较高,用于卫星固定通信及卫星 直播等业务,尤其可以在动中通、静中通等场景中发挥优势。 Ka 频段可用频带带宽更大,是实现多种新业务的重要频段。更高的频率对应更高的可用带宽及更大卫星的容量, Ka 频段范围为 26.5-40GHz,最重要的特点为频段较宽,其可用带宽高达 3500MHz。Ka 频段是当前高通量卫星首选 的频段,且在相同天线尺寸下,与 Ku 频段相比可以获得更好的指向性及增益,在高速卫星通信、卫星新闻采集、 个人卫星通信等新兴业务有明显优势。但 Ka 频段的波长与雨滴直径接近,雨衰很大。 宽带需求资源水涨船高,Ka 频段日益拥挤,更高频率的 Q/V 频段成为新方向。L、S 频段主要用于卫星移动通信, C、Ku 频段主要用于卫星固定业务通信,高通量通信卫星工作多集中于 Ka 频段。目前,在轨静止轨道(GSO)C 频段卫星数量日渐饱和,Ku、Ka 频段卫星也较拥挤,有向 Q、V 等更高频段发展的趋势。Q/V 频段卫星波数小、点 对点连接性能更优,且能够提供更广泛的用户链路带宽资源,在新一代低轨卫星互联网组网计划中,三星、波音均 计划采用 V 频段。 图表 11 常见频段的频率范围、可用带宽及业务场景 频段标号 频段范围 卫星可用带宽 业务场景 L 1-2GHz 15M 移动通信 S 2-4GHz 70MHz 移动通信 C 4-8GHz 500-800MHz 固定通信、电视广播 Ku 12-18GHz 500-1000MHz 固定通信、直播 Ka 26.5-40GHz 3500MHz 宽带接入 Q 33-50GHz >5GHz 宽带接入 V 40-75GHz >5GHz 宽带接入 资料来源:中国科学技术协会《新科技知识干部读本》,物联网智库,华创证券 轨道与频段资源的稀缺性日益凸显,是各国跑马圈地的战场。地球近地轨道可容纳 6 万颗卫星,Ku、Ka 频段也逐 渐饱和。根据国际电信联盟 ITU 规定,卫星频率及轨道使用权采用“先登先占”的竞争方式获取,同时,如果发射的 卫星寿命到期,可以重新发射进行补充,造成“先占永得”的局面。轨道及频率是不可再生的战略资源,亦是卫星互联 网组网建设的瓶颈环节。 卫星互联网产业愈发火热,多国政府争相布局。美国、加拿大、俄罗斯、日本等国纷纷制定产业利好政策,加快低 轨卫星互联网部署计划,争取先发优势。据统计,目前全球至少有 16 家公司对外公布了覆盖全球低轨星座计划,其 中,中国 5 家、美国 5 家、俄罗斯 1 家、英国 1 家、加拿大 1 家、韩国 1 家、卢森堡 1 家、印度 1 家 8 。 图表 12 国外部分低轨通信卫星频谱及数量统计 频段 星座名称 卫星数量 铱星二代 约 30 颗 LeoSat 100 颗 Ka 总数量 约 8583 颗 8 王子剑《低轨卫星互联网发展与展望》 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 12
  • 13. 卫星互联网深度研究报告 频段 星座名称 卫星数量 OneWeb 约 648 StarLink 约 4425 O3b 27 Telesat 约 117 Kuiper 约 3236 OneWeb 约 234 StarLink 约 7518 波音 2956 三星 4600 Ku V 总数量 约 7753 颗 约 7556 颗 资料来源:中国产业信息网,华创证券 2.2、技术推动各环节降本增效,我国卫星互联网技术能力完备 平台技术稳固,模块化、批量化能力降低成本,缩短研制周期。在卫星研制领域,我国经过“东方红二号”到“东方红 五号”的研发经验积累及迭代,具备成熟稳固的平台技术,国内军民卫星可保障 100%自主研制 9 。同时,世界各国卫 星制造商相继提出系列化卫星平台,采用“搭积木”式的模块化设计,可实现工装配置系统重复使用、平台内及平 台间各结构模块互通互用。同时,低轨卫星尺寸较小,可以进行批量生产,从而有效降低平台研制成本,缩短生产 周期,降低产业门槛。 软件定义技术突破传统软硬绑定限制,实现卫星灵活在轨迭代。传统卫星的研制方式多为定制化,不同型号卫星的 硬件难以适配、不能相互更换,且卫星寿命一般在 15 年左右,在此期间难以进行技术更新。软件定义卫星采用开放 系统架构,有效提升系统对载荷的适配,实现软硬件解耦,软件无需绑定硬件可独立升级演化,且可实现软件按需 加载、系统功能按需重构。 星上处理、频率复用提升卫星系统性能,星间链路实现全球组网。星上大型可展开天线及多波束技术可有效增强信 号功率以保证移动客户端通信质量,频率复用技术增强系统容量,提升了通信系统的性能。同时,基于毫米波、太 赫兹及光通信的星间链路技术也逐渐成熟。近期成功组网的北斗三号系统就采用星间链路设计,基于星间链路技术, 卫星信号可直接在星间进行遥测参数的交互通信。星间链路设计解决了我国在全球范围设立关口站的困难,也是我 国实现全球组网的重要突破。 2.3、互联网卫星海外市场初成规模,百舸争流开启商业化进程  OneWeb 星座计划: 曾经是最被业界与资方看好的星座计划之一。OneWeb 公司成立于 2012 年,计划总共发射 2648 颗卫星,分别 在第一阶段、第二阶段、第三阶段发射 648 颗、720 颗、1280 颗,其工作频段分别为 Ku/Ka,V,V。在 OneWeb 计划的第一阶段与第二阶段中,卫星的运行轨道处于距地 1200km 的 LEO 轨道中,第三阶段计划发射卫星至更 高的 MEO 轨道中。OneWeb 星座的卫星单星容量可达 8Gbit/s 以上,总容量 5.4Tbit/s,每个卫星配备了 2 副 Ku 频段、2 副 Ka 频段的关口站天线以及 2 副全向测控天线,时延控制在 20~30ms。OneWeb 星座中的卫星并无星 间链路。 OneWeb 合作伙伴众多,具有完善的全产业链生态及低成本的生产能力。 OneWeb 公司的工厂于 2019 年 7 月 22 日在佛罗里达州 NASA 肯尼迪航天中心落成,其外部合作商群体也十分庞大。该工厂配备两条完整的卫星生产 9 中国通信学会《全球卫星产业发展前沿报告》 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 13
  • 14. 卫星互联网深度研究报告 线,利用 3D 打印、模块化设计等技术采用“流水线”式组装方式,产能可达每日 3-5 颗卫星,单星成本可降低至 百万美元以下 10 。 OneWeb 近期宣告破产,仍有希望重回正轨。OneWeb 星座计划曾备受资方关注,累计向高通、维珍集团、可 口可乐、软银集团等获得超过 34 亿美元的融资。后因 OneWeb 主要投资方软银公司无意继续提供融资,在 2020 年 3 月 28 日,OneWeb 公司突然宣布破产。对比 SpaceX 公司 StarLink 计划,StarLink 存在诸多技术突破,建立 全链条策略,更受资本青睐。破产前, OneWeb 在轨卫星仅有 70 多颗,远不能满足提供全球互联网组网的需求, 但其破产后仍有一定的商业价值,随后英国与印度联合将其收购,一方面英国政府希望 OneWeb 发射的卫星可 为其提供导航与定位服务,另一方面在印度通信公司 Bharti Enterprise 的帮助下,OneWeb 星座计划有望实现再 次重回正轨。 图表 13 OneWeb 曾计划用 720 颗卫星实现组网计划 资料来源: Inigo del Portillo 《 A Technical Comparison of Three Low 图表 14 OneWeb 产业合作伙伴众多,生态完善 资料来源: OneWeb , ITU ,华创证券 Earth Orbit Satellite Constellation Systems to Provide Global Broadband 》,华创证券  StarLink 星座计划: StarLink 星座计划近年来关键技术持续突破,实现生产成本与发射成本的大幅降低。不同于其他星座计划, SpaceX 公司的 StarLink 星座计划集合技术研发、生产制造、卫星发射与互联网搭建运营于一体,卫星生产发射 成本屡创新低、技术不断革新,以扁平化设计提升量产、装载、发射的效率,并采用先进可靠的离子推进器进 一步降低成本,小卫星在寿命到期时还可自行拆解,实现 100%环保,降低回收成本。现在 SpaceX 公司成功将 发射成本降至每公斤 1400 美元。 StarLink 计划分三个阶段发射总计 1.2 万颗卫星,实现全球范围的宽带覆盖及服务。每颗卫星上配有 4 套相控 阵天线系统,时延控制在 20~30ms,并有 5Gbps 的星间链路。StarLink 第一阶段向距地 1150km 的 LEO 轨道发 射 1584 颗 Ka/Ku 频段卫星,第二阶段分别向距地 1110km、1130km、1275km、1325km 的 LEO 轨道上发射 1600 颗、400 颗、375 颗、450 颗 Ka/Ku 频段的卫星,第三阶段向距地 340km 的 VLEO 轨道发射 7518 颗频段为 V 的 卫星。 根据 FCC 的规定,SpaceX 须在 6 年内(2024)年发射一半的卫星,在 2027 年发射完所有卫星。2020 年 8 月 7 日,SpaceX 在卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心第 39A 号发射台采用“猎鹰”9-1.2 型火箭发射了“星链”低轨宽 带星座的第 10 组共 57 颗卫星,迄今已通过 10 次发射将 595 颗“星链”组网卫星送入轨道。SpaceX 公司 CEO 肖特韦尔于 2019 年 9 月 10 日在巴黎世界卫星业务周会议上表示, SpaceX 希望在 2020 年进行 24 次“星链”发射。 10 中国通信学会《全球卫星通信产业发展前沿报告》 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 14
  • 15. 卫星互联网深度研究报告 根据以“猎鹰”9 火箭一箭 60 星的发射规模计算,我们预计 2020 年共发射 1440 颗卫星。若保持此发射节奏, 2024 年 StarLink 可完成超 7000 颗的卫星组网。同时,随着发射成本及制造成本的持续降低,发射进度节奏有 望加快,在 2027 年顺利实现全面组网。 图表 15 StarLink 计划发射 1.2 万颗卫星实现全球覆盖 资料来源: Inigo del Portillo 《 A Technical Comparison of Three Low 图表 16 StarLink 发射节奏预测 资料来源:天极网,华创证券 Earth Orbit Satellite Constellation Systems to Provide Global Broadband 》,华创证券 卫星互联网布局脚步加快,众多资本势力纷纷加入角逐。2020 年 7 月 31 日,美国联邦通信委员会(FCC)批准了 亚马逊公司的柯伊伯(Kuiper)星座计划,该计划需要将 3236 颗卫星送入轨道,不过截止目前该计划尚未公布执行 卫星发射服务的提供商。随着卫星制造与发射成本的不断降低,结合前几年一些企业卫星发射试错阶段积累的经验, 如今卫星互联网产业的布局脚步已大大加快,现有企业的技术突破与新竞争对手的不断涌入,推动卫星互联网产业 链上中下游的不断进步,目前业界与资方对互联网卫星的前景一致看好,一旦卫星互联网星座计划实现全球组网并 实现全面运营,用户规模与市场将十分庞大。 图表 17 四大典型星座参数对比 星座计划 O3b 阶段 StarLink 一阶段 数量 42 1584 轨道高度 8062 1150 轨道类型 中轨 MEO LEO 频段 Ka Ka/Ku 二阶段 2825 透明转发,12 个 - 关口站天线数量 - 时延(ms) 140-150 二阶段 三阶段 648 720 340 1248/1000 1200 1200 LEO VLEO LEO LEO LEO MEO Ka/Ku V Ka Ku/Ka V V 1110/1130/ 1275/1325 4 套相控阵天线系统 个推进器和多个相 控阵天线 美国 200 以上 - (一阶段 26 个 Ka 关口站) 8 副馈电天线 馈电链路速率 21.46Gbps 20~30 1280 更高中地 四条星间链路、两 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 一阶段 117 65W 行波管放大器 关口站 三阶段 OneWeb 7518 12 副 Ka 频段天线, 有效载荷 Telesat 多个 3.5m 天线 30~50ms 球轨道 2 副 Ku 频段、2 副 Ka 频段的关 口站天线以及 2 副全向测控天线 70 余个 10 副以上口径大于 3.4 米的天 线,可同时服务 10 余颗卫星 20~30 15
  • 16. 卫星互联网深度研究报告 星座计划 O3b 单星容量 StarLink Telesat OneWeb 单星 12Gbit/s,总容 总容量 8~10Tbit/s;单用户链路最高 总容量几 Tbit/s,单 单星容量超过 8Gbit/s,总容量 量 10Tbit/s 1Gbit/s,单星 17~23Gbit/s 下行容量 条链路超 1Gbit/s 5.4Tbit/s,单用户上行 400Mbit/s 500 1000 1000 400 无 有,5Gbps 有 无 接入速率 (Mbit/s) 是否有星间链路 资料来源:左赛春等《全球低地球轨道互联网卫星星座竞争格局与面临的挑战》,梁晓莉等《星链星座最新发展分析》等,华创证券整 理 2.4、卫星互联网上升为国家的战略工程,国家力量自上而下加快组网进程 政策持续利好,坚定推进卫星互联网和天地一体化网络建设。2014 年起,国务院、国家航天局、发改委等密集出台 利好政策扶持卫星互联网行业,政策全面覆盖卫星制造、卫星发射、卫星地面设备、卫星通信等,积极促进国内商 业航天发展,为卫星互联网行业发展提出明确方向。2020 年 4 月 20 日,国家发改委首次明确“新基建”范围,卫星互 联网与 5G、物联网、工业互联网一并纳入通信网络基础设施,低轨卫星互联网进入高速发展阶段。 图表 18 2014-2020 年国家相关推动政策 发布时间 2014 年 11 月 文件名称 政策相关内容 《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社 鼓励民间资本进入卫星研制、发射和运营商业遥感卫星,提供市场 会投资的指导意见》 化、专业化服务。引导民间资本参与卫星导航地面应用系统建设。 加快国家民用空间基础设施建设,发展新型卫星等空间平台与有效 2015 年 5 月 《中国制造 2025》 载荷、空天地宽带互联网系统,形成长期持续稳定的卫星遥感、通 信、导航等空间信息服务能力。 2015 年 10 月 2016 年 3 月 2016 年 11 月 《关于国家民用空间基础设施中长期发展规划 (2015-2025)的通知》 《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》 《关于加快推进“一带一路”空间信息走廊建设 与应用的指导意见》 探索国家民用空间基础设施市场化、商业化发展新机制,支持和引 导社会资本参与国家民用空间基础设施建设和应用开发,加速与物 联网、云计算、大数据及其他新技术、新应用的融合。 加快构建国家民用空间基础设施,加速北斗、遥感卫星商业化应用。 完善空间信息地面应用服务设施。面向“一带一路”空间信息开放服 务和集成应用需求,进一步完善国家统筹建设的数据中心和应用服 务平台。 鼓励引导民间资本和社会力量有序参加航天活动,大力发展商业航 2016 年 12 月 《2016 中国的航天》 天。完善卫星应用产业发展策略,建立健全卫星数据共享等配套机 制,实现卫星数据和资源共享共用。 2017 年 12 月 《关于推动国防科技工业军民融合深度发展的 意见》 加强太空领域统筹。以遥感卫星为突破口,制定国家卫星遥感数据 政策,促进军民卫星资源和卫星数据共享。探索研究开放共享的航 天发射场和航天测控系统建设。 鼓励外商投资商业航天产业的上下游各领域,包括:航空航天用新 2019 年 2 月 《鼓励外商投资产业目录(征求意见稿)》公开 征求意见的公告 型材料开发生产,运载火箭地面测试设备、运载火箭力学及环境实 验设备,民用卫星设计与制造,民用卫星有效载荷制造,民用卫星 零部件制造,星上产品检测设备制造,卫星通信系统设备制造,民 用卫星应用技术等。 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 16
  • 17. 卫星互联网深度研究报告 发布时间 2019 年 4 月 文件名称 政策相关内容 鼓励、规范和引导商业遥感卫星发展。发挥市场作用,稳妥推进、 《遥感和空间科学卫星无线电频率资源使用规 有序部署商业航天测控网建设,作为国家空间基础设施的重要补充 划(2019-2025)》 和组成部分。 鼓励商业运载火箭健康有序发展,以进一步降低进入空间成本,补 2019 年 6 月 《关于促进商业运载火箭规范有序发展的通知》 充和丰富进入太空的途径;通知就商业运载火箭企业在科研、生产、 试验、发射、安全和技术管控等多个环节做出了具体明确的要求和 指示。 首次明确新型基础设施的范围,卫星互联网与 5G、物联网、工业 2020 年 4 月 国家发改委召开例行在线新闻发布会 互联网一并纳入通信网络基础设施,低轨卫星互联网进入高速发展 阶段。 资料来源:中国政府网,新华网,华创证券 一级市场资本加码,为我国商业航天企业注入资本活力。自 2014 年《国务院关于创新重点领域投融资机制鼓励社会 投资的指导意见》提出引导民间资本参与卫星导航地面应用系统建设以来,越来越多民间资本涌入商业航天领域。 据未来宇航研究院统计,2018 年中国商业航天领域至少发生 36 笔投融资交易,年度投融资总额约 35.7 亿元,至少 有 70 余家投资机构对商业航天领域的 30 多个创业公司和项目进行投资,其中顺为资本、经纬中国、明势资本等投 资机构表现活跃,蓝箭航天、零壹空间、九天微星等企业均在一年内获得多轮投资。银河航天于 2019 年 9 月完成最 新一轮融资,由建投华科领投,最新估值超 50 亿元,成为国内商业航天赛道估值最高的创业公司之一。 图表 19 我国头部商业航天企业融资情况 机构 最新轮次 最新融资时间 累计融资金额 天仪研究院 B 轮 2018.07 超 2.5 亿元 零壹空间 B 轮 2018.08 近 8 亿元 千乘探索 Pre A1 轮 2018.09 数千万元 九天微星 A+轮 2018.09 2.5 亿元 长光卫星 第 3 轮 2018.1 30 亿元 蓝箭航天 B+轮 2018.11 超 8 亿元 国星宇航 A 轮 2019.01 超亿元 零重空间 Pre A+轮 2019.02 数千万元 星际荣耀 A++轮 2019.07 8 亿元 微纳星空 A+轮 2019.09 超亿元 银河航天 B 轮 2019.09 超 9 亿元 星河动力 Pre A 轮 2019.1 近 3 亿元 九天微星 B 轮 2020.5 2.7 亿元 资料来源:艾瑞咨询,未来宇航研究院,华创证券 我国加快部署星座计划,预计发射约 3100 颗卫星。国内的卫星星座计划起步相对较晚,在多项相关政策的鼓励下, 我国卫星产业有望快速发展。国内的卫星互联网星座计划可分为国有与民营两类,国有企业发起的星座计划以航天 科技集团的“鸿雁星座”和航天科工集团的“虹云工程”、“行云工程”等为代表,民营发起的星座计划以银河航天的“银 河 Galaxy”、国电高科的“天启星座”、国星宇航的“AI 星座”等为代表。根据《2018 中国商业航天产业投资报告》预 计,到 2025 年前我国将发射约 3100 颗商业卫星。 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 17
  • 18. 卫星互联网深度研究报告  鸿雁星座: 由 300 颗低轨卫星组成,系统建设完成后将具备全天候、全时段及在复杂地形条件下的实时全球双向通信能力。“鸿 雁星座”是航天科技集团发起的我国首个国家级商业航天项目,总研制由航天科技集团空间技术研究院下属深圳航天 东方红海特卫星有限公司负责,2018 年 12 月 29 日,“鸿雁”首发星“重庆号”在我国酒泉卫星发射中心由“长征”二号 D 运载火箭发射成功并进入预定轨道,标志着“鸿雁星座”的建设全面启动。首发星平台采用了深圳东方红研制的 CAST5 高性价比卫星平台,整星研制采用“方案+正样”的精简模式,加快了研制进程,保证了整星顺利出厂,也为 未来商业航天系统批量化低成本研制奠定基础。“鸿雁星座”项目首期投资 200 亿元,预计 2022 年建成一期 60 颗核 心骨干卫星组网运营,一期主要实现全球移动通信、物联网、导航增强、航空监视等功能;预计 2025 年建成二期宽 带系统,可实现全球任意地点的互联网接入,构建我国自主“海、陆、空、天”一体的卫星移动通信与空间互联网接 入系统。  银河 Galaxy 星座: 由上千颗卫星组成,建成后面向全球用户提供宽带通信服务。银河航天将低轨卫星部署于高度 500-1200km 的近地 球轨道,计划搭建无缝覆盖全球的通信网络,为偏远落后、人口密度低、航空飞机、航海运输、环境监测、科学考 察等场景提供低时延的网络通信、数据回传服务。 今年 7 月,银河航天与华为、中国联通一起签署了“空天地一体化战略合作伙伴协议”,该协议计划开展地面网络与 卫星网络的融合发展,推动形成“全球全域互联网时代”。银河航天首发星由银河航天自主研发,且具备国际先进水 平,于 2020 年 1 月 16 日搭载快舟一号甲运载火箭发射升空并顺利进入预定轨道,是我国首颗透明转发通信能力达 10Gbps 的低轨宽带通信卫星,可通过卫星终端为用户提供宽带通信服务。2 月 19 日,在轨一个月的银河航天首发星 进行了我国首次 5G 卫星“Galaxy Launcher”通信测试,成功验证了低轨 Q/V/Ka 频段通信能力,并取得了通信试验的 成功,且姿态控制精度和测控指标相对设计指标显示正偏差,卫星的“健康状况”超预期。 图表 20 我国主要卫星星座计划 属性 星座名称 公司名称 卫星数量(颗) 进程 鸿雁星座 航天科技集团 300 首颗试验星“重庆号” 虹云工程 航天科工集团 156 首颗技术试验星“虹云武汉号”入轨 天象星座 中电科集团 60 综合+60 宽带 天象 1 星、2 星入轨,构建开放式验证平台 行云工程 航天科工集团 80 “行云二号 01 星、行云二号 02 星”入轨 银河 Galaxy 银河航天 1000 灵鹊星座 零重空间、华讯方舟 378 首颗技术验证卫星入轨 LASERFLEET 星座 航星光网 288 首颗技术验证卫星入轨 AI 星座 国星宇航 192 已发射 9 颗 AI 卫星 吉林一号 长光卫星 138 在轨卫星 16 颗 丽水一号 利雅电子 120 丽水一号入轨 天基物联网星座(瓢虫系列) 九天微星、中科天塔 72 瓢虫系列 7 颗卫星入轨 天启星座 国电高科 38 五星组网 翔云星座 欧科微 28+ “嘉定一号”入轨 国有 首发星“银河一号入轨,首次验证低轨 民营 Q/V/Ka 频段通信 资料来源:钛禾产研,赛迪顾问,华创证券 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 18
  • 19. 卫星互联网深度研究报告 三、卫星互联网产业链完善,各环节迎来全新机遇 3.1、卫星互联网产业链分为四大环节,价值分布呈现金字塔结构 卫星互联网产业链主要包括卫星制造、火箭发射、地面设备及卫星运营四大环节。 图表 21 卫星互联网产业链包括四大环节 资料来源:华创证券 卫星互联网价值分布呈现金字塔结构,各环节将根据组网节奏自上而下受益。SIA 发布的《2019 State of the Satellite Industry》显示,卫星产业链中卫星制造、卫星发射、地面设备和卫星运营占总市场规模的比例分别为 7%、2%、45% 和 46%。 卫星制造及火箭发射处于产业链的上游,国内外的成熟企业均较少,但技术壁垒较高,掌握核心技术并已经获得市 场空间的企业具有先发优势。火箭发射环节壁垒同样较高,目前主要由“国家队”引导,随着“一箭多星”技术成熟, 火箭发射成本有望持续优化,推动高密度组网降本增效。地面设备及卫星运营属于中下游环节,收入体量及利润空 间大,弹性充足。参考我国北斗系统的发展历程,随北斗系统的成功组网,应用市场成长迅速,产值占比不断攀升, 从 2015 年的 25%升至 2019 年的 44.23%。随着产业链技术及组网的成熟,下游应用逐步爆发,卫星互联网中游地面 设备及下游卫星运营的市场也将随之打开,迎来新机遇。 图表 22 卫星产业链各环节市场规模占比 图表 23 世界卫星通信产业链价值“金字塔”模型 2% 7% 46% 45% 卫星制造 卫星发射 地面设备 卫星运营 资料来源: SIA2019 ,华创证券 资料来源:黄普明等《通联天地 - 卫星通信知识问答》,华创证券 3.2、卫星制造环节:技术壁垒最高,组网前期优先受益卫星发射增量需求 我国通信卫星的主要包括卫星平台和有效载荷两部分:卫星平台具有通用性,其目的是为有效载荷的正常工作提供 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 19
  • 20. 卫星互联网深度研究报告 支持保障,具体包括结构分系统、热控分系统、姿态与轨道分系统、推进分系统、测控分系统及数据管理分系统; 卫星载荷根据卫星种类及功能不同存在差异,通信卫星的有效载荷一般由天线分系统及转发器分系统构成。对于跟 踪与数据中继卫星,有效载荷还包括捕获跟踪分系统,主要要用控制星间链路天线的指向,建立地面站与用户之间 的通信链路。 图表 24 通信卫星由卫星平台及有效载荷两大系统构成 资料来源: Daniel Minoli 等《卫星通信系统与技术创新》,华创证券 (一) 卫星平台:卫星的保障系统  结构分系统:用于支撑、固定仪器,传递和承受载荷,是卫星的骨架,保障卫星能在地面操作、发射和在轨运 行期间保持系统完整。  热控分系统:用于控制卫星内外的热交换过程,平衡温度提供合适的温度环境,以保障卫星上的各类仪器设备 正常工作。  姿态与轨道控制分系统:主要用于控制及保持卫星的轨道与姿势,由姿态敏感器、星载计算机及执行机构三部 分构成。星敏感器的作用类似卫星的“眼睛”,主要用来测定卫星的空间方位;星载计算机可类比为卫星的“大脑”, 用于形成控制轨位及姿势的指令信息;执行机构则负责直接通过驱动动力装置执行指令信息,控制姿势及轨道。  推进分系统:卫星的动力装置,用于提供卫星轨道变换和保持、卫星指向变换和保持所需的力和力矩。传统推 进系统通过化学燃烧产生推力,而电推进系统通过高速带电粒子产生推力。电推进系统比常规的化学推进系统 效能提升 10 倍,推力精确、寿命长,可减轻发射重量、增加有效载荷量,是世界各国卫星推进系统的主流。  供配电分系统:用于产生、存储、变换、调节和分配电能,包括电源、电源控制设备、电源变换器及电缆网等 核心组件。可在卫星的全寿命期内为整颗卫星提供能源,是保障载荷系统稳定工作的重要系统,目前主流的电 源系统由三结砷化镓太阳电池及高比能量锂离子蓄电池联合构成。  测控分系统:包括遥测、遥控和测距三大部分,主要用于完成卫星内部各分系统设备工况的采集,协同地面测 控站测定卫星运行的轨道参数,将信息发送给地面站,并接收地面遥控指令,以实现地面对卫星的控制及监视 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 20
  • 21. 卫星互联网深度研究报告  数据管理分系统:用于存储各种程序,采集、处理数据以及协调管理卫星各分系统工作。 (二) 有效载荷:卫星的功能系统  转发器分系统:是通信卫星的核心部分,其性能直接影响卫星通信系统的工作质量。通常一颗卫星携带若干个 转发器,每个转发器覆盖特定频段,不同频段对应不同服务区,所有通信终端须处于服务区内,且通信终端所 用的频段必须与通信有效载荷的频段相一致。 卫星转发器通常分为透明转发器及处理转发器两大类,透明转发器又称弯管转发器,早期通信卫星多为透明转 发,在星上只做信号变频和功率放大,不进行其他处理。星上处理转发器实现信号的调制解调、扩频接频、编 码译码、路由交换等工作,可大大提高卫星的信号质量、抗干扰能力及通信效率。  天线分系统:天线分系统包括通信天线和遥测指令天线,其作用是定向发射与接收无线电信号,通常需要求天 线体积小、重量轻、可靠性高、寿命长、增益高,同时要求星间链路天线波束永远指向地球。 相控阵天线波束控制灵活、增益大,低成本化加速规模商用进度。可移动点波数的卫星一般基于相控阵天线实 现,不同于传统透固定天线,相控阵天线可通过调幅调相实现波数在卫星覆盖视场任意可调,灵活性及精准性 显著提高。相控阵天线由数千个微小、紧凑的小天线及电子调控平板构成,内部由天线阵面、移相器、馈线网 络、相应的控制电路等组成,具有厚度薄、轮廓低、可靠性高、增益大等特性,StarLink 单星上配备了 4 块相 控阵平板天线。毫米波相控阵芯片是相控阵天线的重要组成环节,占据较大价值体量,今年 6 月,南京网络通 讯与安全紫金山实验室宣布自主可控、成本超低的毫米波相控阵芯片问世,低成本化将推动相控阵芯片在宽带 卫星通信领域快速推广。 图表 25 StarLink 单星上的 4 块相控阵平板天线 图 表 26 南京网络通讯与安全紫金山实验室宣布 CMOS 毫米波全集成 4 通道相控阵芯片研制成功 资料来源:刘帅军等《 StarLink 卫星 / 终端天线及星地链路协议探 资料来源:电子发烧友 讨》 卫星制造主力为国营单位,民营企业聚焦微小卫星成长迅速。目前主要负责卫星整体设计及总装主要由中国卫星、 中国航天科技集团、中国航天科工集团领航。天仪研究院、行云、银河航天、九天微星等专注微小卫星研发制造民 营企业成长迅速,是推动商业航天发展的重要力量。 民营企业在分系统及零部件领域的技术实力不容小觑,看好制造环节的细分领域机会。在卫星各分系统的设计研发 上,已有众多上市公司储备了较强的技术能力。如具有毫米波相控阵 T/R 芯片技术能力的和而泰;聚焦高精度姿态 确定的光学敏感器,在我国星敏感器市场占据核心地位的天银机电;背靠 502 所,在 SoC 芯片及 SiP 星载计算机模 块已批量投入使用的康拓红外等。 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 21
  • 22. 卫星互联网深度研究报告 3.3、火箭发射环节:运载及发射能力位居世界前列,技术成熟推动成本降低 我国航天基建及发射实力雄厚,连续两年卫星发射次数世界第一。从航天发射场的数量来看,当前全球主要航天国 家已建成或在建发射场共计 25 个,其中中国有 4 个发射场,分别是酒泉卫星发射中心、西昌卫星发射中心、太原卫 星发射中心,以及文昌卫星发射中心,发射场数量仅次于美国,与俄罗斯并列世界第二;从发射次数上来看,2018 年我国发射次数为 39 次,共计发射 105 个航天器,超过美国的 34 次和俄罗斯的 20 次,位列世界第一 11 。2019 年全 球共进行的 102 次航天发射中,我国完成卫星发射 34 次,依旧占据全球首位。 发射成本较高目前仍是掣肘,“一箭多星”技术助力高密度组网降本增效。SpaceX 创始人马斯克曾说,即使使用超低 成本的猎鹰九号,StarLink 的发射成本依然高于建造成本。由此可见,降低发射成本是实现高密度组网的关键环节。 2019 年,SpaceX 成功完成第五次猎鹰 9 号火箭发射任务,将 60 颗互联网卫星送入 LEO 轨道,运载总重 18.5 吨, 60 颗卫星单星 227kg,是 SpaceX 发射过最重的载荷,单颗发射成本低至 50 万美元。SpaceX 的下一代重型运载火箭 Starships(星舰)每次能够将 400 颗 StarLink 卫星送至相应轨道,可以使成本降低 5 倍。相比之下,我国 2015 年发 射成功的长征六号火箭已可实现“一箭 20 星”,分离控制精确精准、可靠,验证了多星安装、分离释放以及入轨控制 等核心技术。 图表 27 猎鹰 9 号火箭具备“一箭 60 星”的运载能力 图表 28 长征六号火箭已可实现“一箭 20 星” 资料来源:量子位,华创证券 资料来源:中国广播网 火箭回收利用、在轨服务等创新技术提供降低成本新路径。目前,SpaceX 已创新性采用火箭可回收技术,即从所有 退役卫星等航天器上回收可用部件,实现资源的回收利用。在轨服务逐渐兴起,劳拉公司的无人飞船可与需要维修 的卫星对接,为其补充燃料,修复或更换必要的组件,延长卫星使用寿命。 Northrop Grumman 公司旗下 Space Logistics 将在 2019 年发射飞船, 对接到 Intelsat 一枚寿命已经到期的卫星上, 为其提供动力。美国国防高级研究计划局(DARPA) 曾表示,在轨工作的航天器提供服务将带来比维修失效的航天器更高的回报。未来的在轨服务还包括从所有退役卫 星等航天器上回收可用部件。随着在轨卫星服务技术逐渐走向市场,卫星寿命有望延长,为卫星发射提效降本提供 新的路径。 国家队领航,处于成长初期的民营企业近几年大量涌现。从产业格局看,我国火箭研制和发射服务壁垒高、周期长, 目前主要负责单位为航天科技集团和航天科工集团,蓝箭航天、零壹空间、九州云箭、星际荣耀、翎客航天等民营 初创公司在近几年开始崛起,并引入众多资本注入,积极参与推动商业航天进程。 11 孙美玉《我国卫星通信产业发展研究》 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 22
  • 23. 卫星互联网深度研究报告 3.4、地面设备环节:民营参与者数量可观,利润占比不断提升 (一)地面站 随着通信卫星用途的丰富及拓展,地面站具有多种形态分类。地面站是地面与太空的“桥梁”,可以按照站址是否固 定、G/T 值大小、信号特征以及业务类型进行分类。①根据站址是否固定,可以将地面站分为固定站、移动站(动 中通车载站、船载站、机载站)及可拆卸站(静中通车载站便携站、背负站);②根据地面站品质因数 G/T(天线 增益/噪声温度),可分为大型站(国际通信)、中型站(大城市、大企业)及小型站(小企业及个人)③根据业务 性质,地面站可以分为用来遥测卫星参数和控制卫星姿态的遥测跟踪站、用来进行通信业务传输的通信业务站、用 来监视转发器及地面站通信系统的通信参数测量站。 地面站天线是地面站最重要的组成部分,价值占比也较高。地面站通常由信道终端分系统、大功率发射分系统、高 灵敏度接收分系统、天线馈电分系统、伺服跟踪分系统、电源分系统以及监控分系统等部分。地面站的天线的直径 一般是 1 米、5 米、10 米、30 米等,口径越大,接收信号质量越高。移动站主要由集成式天线、调制解调器和其它 设备构成。 图表 29 OneWeb 系统 Clewiston 关口站天线部署 资料来源: SSC 图表 30 中电科 39 所研制的 Ka 及 Ku 频段天线 资料来源:中电科 39 所官网,华创证券 (二)终端 用户终端设备与通信卫星间的链路构成接入链路,一般处于卫星天线某一波束的覆盖范围之内。用户终端设备主要 分为手持终端(卫星电话)和移动终端(车载、船载、机载通信终端、卫星通信热点)等,由射频芯片、基带芯片、 调制解调器及功率放大器等核心组件构成。卫星手持终端可提供语音、短消息、数据、传真、视频等业务传输,一 般整机尺寸小、重量轻、方便携带,一般接入即可实现卫星实时通信,还可以同时配备动中通天线接口,可作为车 载终端使用。便携移动终端则可与天线、发动机组成便携站。 移动终端同样需要相控阵天线,成本降低是商业化及规模化的关键。不同于近地卫星,Ku、Ka 等频段的地轨卫星 围绕地球做高速相对运动,即使地面固定类的终端也需要配置伺服跟踪系统以具备跟踪指向能力。对于移动终端而 言,必须通过跨星切换,同时与 2 颗卫星建立链路,才能保证地面终端的不间断通信。从技术实现上看,一是可以 通过配置抛物面双天线,但设备的体积和质量较大;二是通过相控阵天线,相控阵天线体积小,能够实现波束指向 的快速变化,但相控阵天线成本较高。目前来看,地面终端成本的降低是卫星互联网形成规模化应用的关键。 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 23
  • 24. 卫星互联网深度研究报告 图表 31 卫星移动通信终端 图表 32 卫星便携通信终端 资料来源:电信科学技术第一研究中心 资料来源:电信科学技术第一研究中心 StarLink 终端具备即插即用特性,最新申报 500 台终端,规模化逐步铺开落地。今年 3 月,FCC 已经批准 SpaceX 公司可以运营多达 100 万台星链终端设备。今年 7 月,SpaceX 提交修正,要求 FCC 将批准的终端数字提高到 500 万。SatrLink 终端即插即用,使用方便,可自行调节角度以获取最佳信号。 图表 33 StarLink 的碟形卫星终端 图表 34 中国电科基于 Ka 频段民航应用的相控阵天线 资料来源:东方资讯 资料来源:刘洋等《卫星通信中相控阵天线的应用及展望》,华 创证券 地面设备领域面向 C 端用户,需求弹性大,是建设进入规模放量阶段时的价值环节。地面设备领域的投资环节主要 包括地面站、天线、移动终端 等产品研制 及 系统软件集成 。该环节体量大,民营企业的参与者较多,技术成熟,企业 分布相对分散。典型企业包括华力创通、海格通信、海能达等。 3.5、运营服务环节:具有明显的牌照壁垒,准入门槛较高 空间段运营具有牌照门槛,机会集中于具有准入许可的龙头企业。卫星运营服务分为空间段运营服务和地面段运营 服务两部分。在空间段运营主要是卫星转发器租赁业务,前期投资规模大、需要对在轨卫星进行跟踪、检测及维护, 且我国对卫星行业的管制相对严格,获得工信部经营许可牌照的企业才可以开展经营活动。空间段运营的参与企业 主要有中国卫通、亚太卫星(香港)、亚洲卫星(香港)。卫星运营赛道门槛较高,我们认为,未来空间段运营的 机会将集中于少量持照标的。 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 24
  • 25. 卫星互联网深度研究报告 四、卫星互联网下游应用市场巨大,尚处蓝海 物联网。低轨卫星星座的物联网覆盖范围广,受天气和地理条件影响小,具有较强的抗毁性。农业管理、工程建筑、 海上运输和能源行业等将成为卫星物联网重要的应用方向。农业应用方面,可通过卫星物联网收集大面积农场的土 壤成分、温度、湿度等数据,经科学分析后得出利于农产品生产的最优方案;工程应用方面,卫星物联网能够实现 偏远地区土木工程项目的远程监控,并主要应用于发展中经济体的推动;海运应用方面,卫星物联网能够全程跟踪 海上船舶和集装箱,提高货运效率;能源应用方面,通过卫星物联网监控天然气、石油、风能、水资源等能源在市 场上下游的流动数据,可以得到投资回报比更高的解决方案。 图表 35 低轨卫星在物联网领域的典型应用场景 图表 36 物联网专用低轨道卫星系统框架 资料来源:泰伯网,九天微星,华创证券 资料来源:刘洋等《低轨卫星通信与物联网应用研究》,华创证 券 海洋作业与科学考察。低轨卫星互联网的无缝隙覆盖优势解决了传统高轨卫星的两极盲区以及海上无法建设基站等 问题,能够实现船只、人员跟踪导航,为极地科学考察人员、海上作业人员等提供基于卫星的宽带连接,稳定的网 络连接能够帮助作业人员或科考人员及时回传考察数据,保持与外界的通信,提升科学考察的高效性与安全性。在 以往的海洋作业与科学考察活动中,通信信号受某些因素影响丢失导致失去联系以及一手数据无法及时回传的现象 时有发生,卫星互联网的发展确保了在通信信号缺失的区域仍能与船只保持不间断联系,科学考察的第一手数据亦 能及时回传。 政府与军事应用。政府和军事领域是低轨卫星互联网发展中重要的市场之一。美国航天发展局(SDA)提出,以大 规模低轨卫星为军事太空能力体系的基础,搭载遥感载荷,全天候监控边界地区或作战目标,提升敌意研判和提前 干预能力;搭载导弹预警载荷,通过多星协作、在轨处理识别导弹威胁,并对目标进行告警、跟踪,提升导弹类武 器防御能力。同时,基于战事发生地的基站覆盖情况,低轨卫星服务在军用无人机、无人车等军队交通工具联网驾 驶、导航定位中将起到重要作用。 船载/机载 Wi-Fi。通信卫星技术的应用使得乘客可以在飞行旅程中不再受制于地面基站等设施的局限而自由连接无 线网络。目前国外已有一些航空公司提供航空 Wi-Fi 服务,国内目前也有航空公司正在启动航空 Wi-Fi 的服务,市 场规模十分可观,是卫星通信商业化的重要途径之一。今年 7 月,中国首架高速卫星互联网飞机青岛航空 QW9771 举行首航仪式,本次航班适配 Ka 频段高通量卫星—中星 16 号的高速互联系统,飞机在万米空中可实现百兆以上的 高速率联网,在平飞阶段,旅客使用个人手机连接空中互联网,万米空中可以实现百兆以上的高速率联网。游轮的 网络问题亦可依托全球覆盖的卫星互联网系统解决,相比航空 Wi-Fi,其航班数量以及市场规模尚小,但仍不可忽视。 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 25
  • 26. 卫星互联网深度研究报告 图表 37 中国首架 Ka 宽带高速卫星互联网飞机待起航 图表 38 高速互联网飞机实现国内首次空中直播 资料来源:中国卫通官网 资料来源:中国卫通官网 生态环境监测与应急通信智慧。许多边远自然保护区、特殊地形区、灾难多发区、极端气候地区的网络通信设备存 在较长的时延,环境监测结果、实地勘探数据、紧急呼叫等工作反馈的时效性无法保证,低轨卫星互联网的接入能 够提高生态环境保护数据和自然灾害预警的回传速度,实时监控并高速稳定地反馈信息,提高防护工作效率。在地 震等大型灾难发生时,地面通信基站可能会遭到破坏无法及时传输通讯,卫星通信的应用使得这种情况下进入灾区 的救援人员、勘察人员等的通信得以确保,受灾情况数据得以在第一时间得到回传。 在汶川地震中,有 2300 个移动通信基站受损,受灾严重的地区通信完全中断,运营商启动紧急救灾机制,调动 391 台应急通信车、979 部卫星电话。2013 年雅安地震时,成都军区某通信团铺设通信光缆,开通卫星电话,确保通信 畅通,保证抗震救灾指挥所命令决策第一时间传达到救灾部队。 图表 39 成都军区某通信团紧急架设卫星电话 图表 40 中国电信西南区应急通信演练在曲靖举行 资料来源:人民网 资料来源:搜狐网 车联网。现阶段低轨卫星互联网时延达到数十毫秒,但与时延在 10 毫秒以内的 5G 网络相比仍有差距,因此当前应 用于自动驾驶以及智慧交通管控的车联网技术未引入低轨卫星应用。但低轨卫星通信技术可通过汽车后市场,对汽 车加装卫星通信终端,在车辆行驶范围地面移动网络不可用时,提供通信与导航服务。在汽车行驶过程中,由北斗 卫星提供高精度定位,地面 5G 基站与通信卫星配合提供不间断网络通信,确保汽车在自动驾驶行进过程中的高度 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 26
  • 27. 卫星互联网深度研究报告 联网与准确控制,在救护车无地面信号且需要应答人道主义援助及医疗帮助时,提供互联网通信和语音服务。 图表 41 卫星与自动驾驶综合解决方案 资料来源:车家号 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 27
  • 28. 卫星互联网深度研究报告 五、重点公司 重点推荐: 和而泰:拥有智能控制器领域强大的生产研发能力,2018 年收购铖昌科技布局上游芯片市场。铖昌科技业务涉及有 源相控阵、微波毫米波射频集成电路,其在微波毫米波射频 T/R 芯片方面拥有自主可控的设计研发能力,品质达到 了服务于航天、航空的水准,是唯一一家在相关领域承担国家重大装备型号任务的民营高新技术企业,拥有“军工 四证”,目前其有源相控阵技术已相对成熟,在卫星通信领域有巨大的应用前景。公司 2017-2019 年的营业收入和 归母净利润复合增长率分别达到 35.8%和 30.5%,2019 年公司营业收入达到 36.49 亿元,同比增长 36.62%,归母净 利润达到 3.03 亿元,同比增长 36.69%。 图表 42 和而泰近年营业收入及增速 图表 43 和而泰近年归母净利润及增速 40 50% 40% 30 30% 20 20% 10 10% 0 0% 2014 2015 2016 2017 营业收入(亿元) 2018 2019 营业收入YOY 资料来源: Wind ,华创证券 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2014 2015 2016 2017 归母净利润(亿元) 2018 2019 归母净利润YOY 资料来源: Wind ,华创证券 建议关注: 中国卫通:国内唯一拥有自主可控商用卫星资源的电信运营企业。隶属中国航天科技集团,具备国家基础电信业务 经营许可及增值电信业务经营资质。公司主营卫星空间段运营及综合信息服务等相关应用服务,为亚洲第二大、世 界第六大固定通信卫星运营商。公司构建了完整的空间及地面段卫星运营体系,与政府部门、广电等其他领域大型 企业建立了长期稳定的合作关系,在国内市占率高、运营经验丰富。境内卫星通信运营服务业务带动公司业绩稳定 增长。 中国卫星:主营宇航制造与卫星应用业务,专注于小卫星及微小卫星的研制与生产。公司是中国空间技术研究院控 股的上市公司,业务涉及卫星系统开发、系统设计、系统集成和在轨服务,在卫星地面应用系统及设备制造方面, 拥有地面站系统集成、卫星导航、卫星通信、卫星遥感、信息传输与图像处理五大领域 20 多类产品。 公司科研实力雄厚,为我国低轨卫星互联网布局提供支持,抓总研制了“鸿雁”星座首颗试验星的 CAST5 高性价比 微小卫星平台,其核心综合电子系统及其他商用货架产品(COTS)的功能密度及空间环境适应能力进一步提高,为 未来商业航天系统向批量化低成本研制的跨越奠定基础。 天银机电:国内首家商业化运营的空间光学敏感器公司,技术国际领先。公司依托清华大学核心科技,其子公司天 银星际专注于高精度星光敏传感器生产,相比国际同类型厂商性价比优势明显,同时也是银河航天的供应商。公司 产品作为核心器件已用于低轨卫星制造。公司研发的姿态控制系统是卫星最为关键的子系统之一,光敏传感器是该 系统的核心器件,用于卫星空间定位。公司产品已应用于“鸿雁”星座、“银河 Galaxy”星座首发星。 康拓红外:宇航级 SoC 芯片产品实现国产替代,加快卫星领域自主可控。公司隶属中国航天科技集团公司中国空间 技术研究院,主营测控仿真、智能芯片、防务装备、宇航、智能装备、工业自动化以及复杂环境智能业务和产品, 全资子公司轩宇空间的产品属于卫星设计制造业环节,已量产多款宇航 SoC 产品和宇航 SiP 产品,助力宇航芯片实 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 28
  • 29. 卫星互联网深度研究报告 现国产替代,已应用于小卫星、微小卫星平台,加速我国航天领域实现“自主可控”的进程。 华力创通:专注国内国防、政府及行业信息化技术与创新应用,实现卫星地面接收端基带芯片产业布局。公司主营 业务覆盖卫星导航、卫星移动通信、雷达信号处理和仿真测试四个板块,在国防军工市场致力于精确制导武器、电 子对抗、信息化作战及指挥控制等领域,在政府及行业市场涵盖智慧城市、空间信息、应急通信、海洋工程等,为 客户提供整套系统及解决方案。 公司在卫星互联网产业中主营地面端基带芯片,是“天通”卫星通信芯片的研发单位和供应商,目前处于行业龙头 地位。在银河航天低轨宽带通信系统建设任务中,华力创通主要承担了系统有关专用测试设备、仪表和测试信号处 理的研制研究,与银河航天、中国信息通信研究院已携手完成了优化的 5G 信号体制在低轨卫星星座上应用的技术 试验。 海格通信:军用导航模组龙头,在北斗产业链上具有领先优势。公司主营业务从无线通信和北斗导航两大板块,通 过投资并购拓展到“无线通信、北斗导航、软件与信息服务、航空航天”四大业务板块,具体涵盖无线通信电台、 北斗导航、通信网络工程建设、航天零配件加工等。公司拥有面向北斗三号应用的全频点覆盖的卫星导航高精度射 频+基带全芯片解决方案。 公司自 2005 年开始布局卫星通信业务,形成从终端系统到运营服务的整体技术和业务能力,重点布局卫星互联网信息 系统、终端、天线以及终端里面的 TR 组件与芯片等领域,均取得良好进展。 杰赛科技:深耕电子信息与通信领域,是国内领先的综合解决方案提供商。公司为中国电子科技集团公司第七研究 所民品部门转制组建的国有控股股份制上市企业,业务范围涵盖电子信息与通信领域,主要产品有移动通信网络规 划设计、通信/特种印制电路板制造等,在各业务领域拥有较高的行业地位与知名度。 旗下子公司东盟导航和电科导航主营卫星运营服务业务。电科导航主要从事北斗卫星导航运营服务、导航应用系统 集成、时空大数据平台研发与技术服务、导航终端的研发、生产、销售和服务。东盟导航通过构建天基信息综合应 用服务平台,融合卫星遥感、卫星通信、卫星导航等天基信息数据、物联网数据,建立广西地球空间大数据应用与 云服务中心,为广西和东盟国家提供北斗导航、卫星遥感等综合服务。 海能达:国内专网通信行业的龙头和全球专网通信行业的领先企业,掌握关键数字无线集群通信技术。旗下子公司 赛普乐专注 Tetra 通信领域,另一子公司诺赛特业务包括卫星通信解决方案和微波器件以及 RF 天线和滤波器,可生 产各类卫星收发器件、功率放大器、卫星终端和软件等,在该领域拥有全球领先的技术优势,业务覆盖海内外市场, 目前公司在卫星通信领域积极投入研发,卫星通信业务已在国内和国际市场实现落地。 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 29
  • 30. 卫星互联网深度研究报告 六、风险提示 组网建设进度及投资规模低于预期;终端成本下降不及预期;中美贸易摩擦加剧。 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 30
  • 31. 卫星互联网深度研究报告 通信组团队介绍 高级分析师:韩东 上海交通大学硕士、MBA,六年通信设备商工作经验。研究领域包括通信运营商、设备商、上游元器件,下游行业应 用等。2019 年 5 月加入华创证券研究所。 助理研究员:张弛 南京大学理学硕士。2018 年加入华创证券研究所。 华创证券机构销售通讯录 地区 北京机构销售部 广深机构销售部 上海机构销售部 私募销售组 姓名 职 张昱洁 务 办公电话 企业邮箱 副总经理、北京机构销售总监 010-66500809 zhangyujie@hcyjs.com 杜博雅 高级销售经理 010-66500827 duboya@hcyjs.com 张菲菲 高级销售经理 010-66500817 zhangfeifei@hcyjs.com 侯春钰 销售经理 010-63214670 houchunyu@hcyjs.com 侯斌 销售经理 010-63214683 houbin@hcyjs.com 过云龙 销售经理 010-63214683 guoyunlong@hcyjs.com 刘懿 销售经理 010-66500867 liuyi@hcyjs.com 达娜 销售助理 010-63214683 dana@hcyjs.com 张娟 副总经理、广深机构销售总监 0755-82828570 zhangjuan@hcyjs.com 汪丽燕 高级销售经理 0755-83715428 wangliyan@hcyjs.com 段佳音 资深销售经理 0755-82756805 duanjiayin@hcyjs.com 朱研 销售经理 0755-83024576 zhuyan@hcyjs.com 包青青 销售助理 0755-82756805 baoqingqing@hcyjs.com 张佳妮 高级销售经理 021-20572585 zhangjiani@hcyjs.com 何逸云 销售经理 021-20572591 heyiyun@hcyjs.com 柯任 销售经理 021-20572590 keren@hcyjs.com 蒋瑜 销售经理 021-20572509 jiangyu@hcyjs.com 吴俊 高级销售经理 021-20572506 wujun1@hcyjs.com 董昕竹 销售经理 021-20572582 dongxinzhu@hcyjs.com 施嘉玮 销售经理 021-20572548 shijiawei@hcyjs.com 潘亚琪 高级销售经理 021-20572559 panyaqi@hcyjs.com 汪子阳 销售经理 021-20572559 wangziyang@hcyjs.com 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 31
  • 32. 卫星互联网深度研究报告 华创行业公司投资评级体系(基准指数沪深 300) 公司投资评级说明: 强推:预期未来 6 个月内超越基准指数 20%以上; 推荐:预期未来 6 个月内超越基准指数 10%-20%; 中性:预期未来 6 个月内相对基准指数变动幅度在-10%-10%之间; 回避:预期未来 6 个月内相对基准指数跌幅在 10%-20%之间。 行业投资评级说明: 推荐:预期未来 3-6 个月内该行业指数涨幅超过基准指数 5%以上; 中性:预期未来 3-6 个月内该行业指数变动幅度相对基准指数-5%-5%; 回避:预期未来 3-6 个月内该行业指数跌幅超过基准指数 5%以上。 分析师声明 每位负责撰写本研究报告全部或部分内容的分析师在此作以下声明: 分析师在本报告中对所提及的证券或发行人发表的任何建议和观点均准确地反映了其个人对该证券或发行人的看法和判断;分析师 对任何其他券商发布的所有可能存在雷同的研究报告不负有任何直接或者间接的可能责任。 免责声明 本报告仅供华创证券有限责任公司(以下简称“本公司”)的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。 本报告所载资料的来源被认为是可靠的,但本公司不保证其准确性或完整性。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布 本报告当日的判断。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司在知晓范围内履行披露义务。 报告中的内容和意见仅供参考,并不构成本公司对具体证券买卖的出价或询价。本报告所载信息不构成对所涉及证券的个人投资建 议,也未考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需求。客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况,自主作出投 资决策并自行承担投资风险,任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。本报告中提及的投资价 格和价值以及这些投资带来的预期收入可能会波动。 本报告版权仅为本公司所有,本公司对本报告保留一切权利。未经本公司事先书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复 制、发表或引用本报告的任何部分。如征得本公司许可进行引用、刊发的,需在允许的范围内使用,并注明出处为“华创证券研究”,且 不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。 证券市场是一个风险无时不在的市场,请您务必对盈亏风险有清醒的认识,认真考虑是否进行证券交易。市场有风险,投资需谨慎。 华创证券研究所 北京总部 广深分部 上海分部 地址:北京市西城区锦什坊街 26 号 地址:深圳市福田区香梅路 1061 号 地址:上海浦东银城中路 200 号 恒奥中心 C 座 3A 中投国际商务中心 A 座 19 楼 中银大厦 3402 室 邮编:100033 邮编:518034 邮编:200120 传真:010-66500801 传真:0755-82027731 传真:021-50581170 会议室:010-66500900 会议室:0755-82828562 会议室:021-20572500 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号:证监许可(2009)1210 号 28096412/47054/20200818 14:04 32