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1.衛星互聯建設開啟,補齊萬物互聯關鍵一環
隨著通信技術的快速迭代發展,特別是 5G 建設的開啟以及包括 LoRa、NB-IoT 等物聯網通信標準的推出,萬物互聯早已具備產業技術基礎。另外,隨著人工智慧、 雲計算、大數據、邊緣計算等技術的同步推進,物聯網作為數據的收集、環境的感知 以及控制的執行端,其應用場景持續拓寬。
根據 GSMA 和中國信息通信研究院的共同預測,中國目前已經成為全球最大的 M2M 市場,2020 年中國蜂窩連接數有望達到 3.36 億,年複合增長率約 29%,LPWA 技術將提供另外 7.3 億連結,使得全市場連接總數達到 10 億。
目前,NB-IoT 蜂窩網絡以及以 LoRa 為代表的低功耗無線區域網技術已經成為 物聯網通信的主流技術,使得無線物聯網的快速部署成為可能。但是,這些無線物聯 網技術依舊需要依靠基站等基礎設施完成區域的覆蓋,而連續不間斷的覆蓋需要大量 投入基礎設施建設。另外,在某些場景例如遠洋貨輪、飛機聯網、沙漠、森林等地段, 投入相關基建一方面物理環境不允許,另一方面,較為昂貴的基礎設施建設將使得相 關應用不具備可觀的經濟效益。
另外,雖然網際網路已經誕生近半個世紀,現代通信技術也以及開啟新一輪 5G 建 設,但是根據 ITU 的報告,全球仍有 48%的人口不具備聯網能力,其主要原因也是 因為路基的解決方案連接到所有人講不具備經濟性。因此,Google、Liberty Global 和 滙豐銀行聯合組建的一家名叫 O3b(other 3 billions,指代全球尚未接入網際網路的人口) 的網際網路接入服務公司。公司旨在為全球偏遠地區(主要是非洲、亞洲和南美等)的 30 億人口提供高帶寬、低成本、低延遲的衛星網際網路接入服務。
因此,作為萬物互聯版圖的有力補充,不受地理環境、氣候環境影響並具備全天 候服務能力的衛星通信開始重新獲得產業的青睞。另外,隨著火箭發射成本的下降、 衛星製造能力的提升等技術發展,高頻低軌道衛星星座的建設具備條件,從而帶來了 高帶寬、低延時的衛星網絡連結,使得更多樣更高價值的衛星應用具備相應條件。
1.1.衛星數量保持增長,通導遙佔據三大主流應用
1957 年 10 月,蘇聯成功發射人類史上第一顆衛星,隨後美國、法國、日本也相 繼發射了人造衛星,我國於 1970 年發射第一顆人造衛星「東方紅一號」。人造衛星 指在空間軌道上環繞地球運行的無人太空飛行器,主要分為科學衛星、技術試驗衛星和應 用衛星。其中,應用衛星直接為國民經濟和軍事活動提供服務,是發射數量和種類最 多、應用範圍最廣的衛星。
綜上,隨著微納衛星應用的興起,衛星數量穩中有升,近地軌道衛星保持快速增 長態勢,通信、遙感、導航依舊是三大主流衛星應用。其中,全球導航衛星系統已經 隨著 GPS、北鬥等衛星系統的建成逐漸構築現代定位導航授時(PNT)系統的核心, 隨著北鬥三號基礎星座的建成,北鬥已經具備全球服務能力,預計 2020 年北鬥三號 完成建成,屆時將與 GPS 等 GNSS 系統構成主流具備全球 PNT 服務能力的定位導航 系統,成為物聯網等場景提供綜合時空信息能力基礎。但是,GNSS 系統普遍不具備 雙向通信功能或者通信功能相對較弱,例如北鬥的短報文功能,因此具備小型化、低 功耗等規模應用的條件,但仍需要藉助於其他的通信方式進行信息的傳導。
衛星通信利用衛星作為中繼站,通過反射或轉發無線電信號,實現兩個或多個地 球站之間的通信。在衛星移動通信歷史中,「銥星計劃」是美國曾經的通信巨頭摩託 羅拉公司於 1987 年提出的一個革命性的全球移動通信系統設計。該系統包括由 77 顆 近地通信衛星組成的星群,目標是直接解決當時基站覆蓋技術難題,讓人類通信進入 衛星時代,在世界上任何一個「能看到天空的角落」都能實施無線通信。由於金屬元素銥原子有 77 個電子,這項計劃得名「銥星計劃」。後來,摩託羅拉將衛星數量縮 減為 66 顆。1998 年 5 月,布星任務全部完成,11 月 1 日,正式開通全球通信業務。
然而「銥星計劃」過於超前,設計也過於理想化,在面對後期全球快速發展的 GSM 等蜂窩通信系統的競爭中由於成本較高以及衛星通信技術難以小型化等問題, 因此理想的衛星移動通信市場沒有及時同步開發出來,導致「銥星計劃」滲透率不足 引發巨額虧損。1999 年 3 月,銥星公司宣布破產並被一個投資團隊接手,後期定位 在美軍、探險者等具備衛星移動通信需求的客戶群體應用。
2010 年 6 月,銥星公司與 SpaceX 籤訂了價值 4.9 億美元的合同。SpaceX 將從範 登堡空軍基地,用獵鷹 9 號火箭把第二代「銥星計劃」的衛星中的 70 顆送上太空, 以一箭十星的方式分 10 次發射完成。2019 年 1 月,SpaceX-獵鷹 9 號運載火箭將首批 10 顆銥星公司第二代銥星系統衛星送入軌道。
「銥星計劃」設計過於超前,同時鑑於技術路徑以及規模的原因在面對蜂窩移動 通信的競爭下落敗,但是銥星系統開啟了個人衛星移動的先河,並在國防、遠洋、旅 遊探險等多個場景找到應用落地。另外,「銥星計劃」也驗證了近地軌道星座作為移 動通信的可行性,隨著發射成本的降低以及通信技術的進步,高帶寬、低延時的基於 低軌道的衛星通信成為可能,也激發了 Starlink、OneWeb 等衛星星座的建設計劃。最 後,衛星通信由於覆蓋面大、部署快,不受地面情況影響,因此一直被視為特殊地理 位置和特殊場合的唯一通信手段,伴隨著 5G 萬物互聯時代的到來,低軌道衛星星座 將成為傳統通信的有效補充,有望實現萬物的實時互聯。
1.2.衛星軌道、頻段成為衛星通信關鍵資源
軌道和頻率由於唯一性,構成了衛星星座建設的兩大核心資源要素,兩者的分配 國際上都採取「先佔先得」的分配原則,因此行業先行者可以佔據較強的先發優勢。
其中,按照衛星軌道高度不同,通信衛星可分為:低軌衛星(LEO),軌道高 度為 400km~2000km;中軌衛星(MEO),軌道高度為 2000km~35786km;高軌地球 同步衛星(GEO),軌道高度為 35786km。
相較於衛星軌道,衛星頻率是更為關鍵的資源,特別是對於低軌道衛星,相對較 寬的帶寬將有助於提升通信容量,同時衛星頻段的合理調度對於資源的有效利用將更 加關鍵。
1.3.衛星發射成本快速降低,小型衛星製造日趨成熟
衛星發射的高成本一度制約商業衛星的建設和應用, 近年來隨著火箭發射技術 的重大突破,特別是「一箭多星」、火箭回收利用等關鍵技術的突破極大地降低了發射成本,並增加了有效荷載,提升了衛星發射的整機經濟效益。例如美國 OneWeb 宣稱每次能夠發射約 36 顆小衛星,SpaceX 計劃發射 1 箭 60 星。
隨著現代移動通信和電子元器件等技術的飛速發展,衛星的設計研製也呈現出小 型化的發展態勢。一方面小衛星的重量輕、體積小、成本低、發射風險小;另一方面 越來越多的衛星項目開始使用商業組件,為批量化、規模化製造提供了可能性,這都 促使衛星的研製成本大大降低(百萬到千萬級別),生產周期大大縮短(一年左右)。 例如美國 OneWeb 宣稱每月能夠生產約 40 顆小衛星,SpaceX 每顆衛星重量僅為 200 多公斤。
在發射成本以及衛星製造門檻日益降低的同時,商業發射產業逐漸成本主流,衛 星發射不再限制於國家或者行業,從而更多的商業衛星應用探索成為可能。總體看來, 全球商業發射市場收入穩步提升,於 2017 年達到歷史最高水平,總額達到 30 億美元, 預計 2018 年達到 33.6 億美元。從發射次數來看,全球商業發射次數穩步上升,其中 美國商業發射次數顯著增多,2017 年達到 21 次,非商業發射次數略有降低。中國 2018 年 1 月長徵十一號完成首次全商業發射,標誌著中國航天重新回到商業發射市 場。
中國運載火箭搭載餘量不足,未來商業發射將迎來巨大機遇。截至 2020 年,中 國長徵系列火箭僅有 7 次搭載機會,所搭載次級荷載軌道受到限制,其中三次搭載餘 量少於 100kg。然而目前國內衛星星座計劃發射衛星 2505 顆,以平均每期發射 10 顆 計算,依舊需要超過 250 次發射需求,因此商業發射將被廣泛需求。另外,在我國宏 觀政策等支持下,近年來我國商業航天領域備受資本青睞,2018 年上半年民營火箭 公司接連完成大額融資,資本的注入將進一步為商業航空掃清障礙,整合資源實現商 業發射產業鏈的日益完善。
1.4.低軌道衛星悄然復甦,網際網路以及物聯網成主流應用
低軌道衛星系統一般是指由多個衛星構成的實時信息處理的大型衛星系統,主要 用於軍事目標探測、手機通訊等,相較於地球同步軌道衛星,低軌道衛星相較高度地 因此可使得傳輸延時短、路徑損耗小。多個近地軌道衛星可組成覆蓋全球的衛星通信 系統,可通過頻率復用有效提高頻譜利用率。近期,隨著衛星小型化技術的推進、信 息技術發展以及衛星發射成本的降低,低軌道衛星系統特別是通信衛星系統悄然復甦, 並受到諸多網際網路、通信、航天航空等巨頭企業的青睞。
以 OneWeb 為例,OneWeb 的衛星星座規劃在 1200KM 的近地軌道上,根據 2019 年最新規劃,總計規劃發射 648 顆衛星,其中 48 顆為備用衛星。2019 年 2 月,OneWeb 發射了首批 6 顆試驗衛星,預計隨著地面試驗等逐步完成,年底預計將發射 規劃的大部分衛星。
衛星與地面的通信採用 KU 頻段,頻率在 12-18GHz,用戶終端的大小將控制在 30cm*65cm,天線大小預計 36cm*16cm,預計終端和現行筆記本大小類似,可方便地 移動端需求。地面終端將配合星座系統提供預計 50Mbit/s 的下行速度,上行速度可 能較低。
OneWeb 衛星的設計重量預計在 150kg 左右,單星設計成本降控制在 60 萬美元, 並借鑑空客公司飛機批量生產的技術,實現規模生產進一步降低生產成本,預計每周 生產 16 顆衛星。同時,整個系統採用透明轉發工作方式,不設置空間鏈路,減少載 荷設備質量、空間、功率等資源消耗,降低技術實現難度。單星具備多波束覆蓋能力, 支持頻率復用,使單星容量達到 10Gbit/s,衛星上總計配有 16 個長橢圓形波束,共 覆蓋星下 1080km*1080km 的範圍,並支持頻率復用,單個波束下行速度達 750Mbit/s, 上行速度 375Mbit/s。
OneWeb 星座的部署、運營和服務主要依靠資本合作來完成:衛星製造採用與空 客(Airbus)合作的方式;衛星發射由阿里安和維珍銀河公司完成;高通負責空中接 口的設計和打造雙模終端;休斯負責終端的設計,並與可口可樂一起負責產品的分銷; 衛訊公司負責地面信關站的建設;印度巴哈蒂公司(Bharti Enterprise)和墨西哥通信 公司(Totalplay Telecommunications)負責印度和墨西哥市場的分銷和服務;洛克維爾 -柯林斯公司(Rockwell Collins)公司和漢尼維爾公司(Honeywell)負責航空終端;與 Intelsat 共享用戶和服務。
鑑於衛星通信廣域覆蓋的特點以及 OneWeb 合作夥伴的市場需求情況,OneWeb 的定位將主要面向移動網際網路/物聯網、衛星寬帶、政府以及蜂窩回傳等重點領域, 主要行業包括:遠洋航運、航空網際網路、企業通信以及政府全球通信等。
根據 GSMA 統計,全球仍有很大部分地區未有被 IP 網絡很好的覆蓋,而隨著人 類技術的進步,活動的邊界在持續擴張,例如遠洋、航天、沙漠等邊緣地帶,這些地 帶由於地理環境或者人口密度原因不能建設蜂窩基站或者蜂窩基站的建設不夠經濟。 因此,在這種情況下,衛星通信覆蓋範圍廣、建設周期短等優勢開始顯現,未來將有 望成為蜂窩陸基通信的有力補充。
另外,除了直接的衛星通信聯網服務,衛星通信結合蜂窩通信可以為偏遠地區的 蜂窩基站提供回傳服務,特別是在衛星通信提速降費之後。相較於微波通信,衛星通 信的覆蓋範圍更廣、不用地面建設中繼系統,且不受地理位置限制,隨著價格的下降, 其優勢將有望進一步凸顯。另外,相較於傳統的光纖回傳網絡,基於衛星通信的回傳 網絡由於基於直線傳播,同時較光纖通信(20 萬公裡/秒)速度更高,因此延遲可以 做到更低。根據測算,如果考慮 Starlink 星際鏈路採用雷射方案,相較於光纖通信, 「倫敦-紐約」線路延時縮短 25ms(51ms VS 76ms),「倫敦-約翰斯堡(南非首都)」 延時縮短 100ms(90ms VS 190ms)。因此,未來利用衛星星座系統將有望替代海纜 等傳統光纖網絡提供更迅捷的服務。
隨著 5G 的建設,物聯網通信開始逐漸成為主流,替代日益飽和的人與人之間的 通信需求成為新的增量。5G 的三大應用場景 eMBB、mMTC、uRLLC 中的 mMTC、 uRLLC 都與物聯網需求密不可分。由於衛星通信的全天候、全球覆蓋等優勢,衛星 通信在物聯網中將具備相當廣泛的應用,將成為 5G 物聯網覆蓋的有力補充。
綜上, 在市場定位方面,衛星移動通信不再定位於與蜂窩移動通信相競爭,而 是更多的發揮自身長處,定位於陸基通信特別是蜂窩移動通信的補充,並將具備建設周期短、覆蓋範圍廣以及全天候服務的特色,其規模以及應用將隨著人類活動範 圍的持續擴寬而擴大。 另外,隨著 M2M/IoT 應用的推廣以及衛星通信成本在規模化 之後持續降低,相應市場將迎來快速增長。在物聯網連結之外,由於全球截止 2018 年仍有將近 48%的人口沒有接入網際網路,衛星通信其廣域覆蓋的特性將有望實現低 成本的廣域聯網,帶來流量規模的再次飛躍,也將真正做到全球實時在線聯網。
2.衛星通信再次成為資本競逐熱點,中國和全球同步精進
隨著 4G 建設的持續推進以及 5G 建設的即將全球鋪開,重點領域以及人口密度 較高的地域的寬帶通信基本上已經完成,但是網際網路連接在全球近半地區依舊存在盲 區。另外,隨著隨時隨地聯網需求的增長,人們藉助微波通信、衛星通信已經實現了 特殊場景的有限帶寬通信,例如飛機、荒漠、遠洋等,但是目前限於早期技術以及成 本原因,基於海事衛星以及銥星等主流衛星所提供的帶寬以及服務質量的瓶頸逐漸顯 現。因此,隨著多波束天線技術、頻率復用技術和靈活有效載荷技術等技術演進的 速度不斷加快,寬帶衛星技術和衛星寬帶應用迎來了新一輪高速發展階段。自 2015 年以來,全球範圍內至少提出了 6 個大型中低軌衛星星座項目。
衛星網際網路以日益凸顯的國家戰略地位、潛在的市場經濟價值、稀缺的空間頻軌 資源成為全球各國關注的焦點,世界各國紛紛將衛星網際網路視為重要發展戰略,相繼 發布衛星通信網絡建設計劃。面對有限的頻軌資源和動輒上千顆的衛星星座部署,國 內外領軍企業通過大量的多元合作項目和持續性融資,競相布局各自的衛星網際網路生 態圈,以搶佔太空網際網路寬帶接入新入口。以 OneWeb、SpaceX、O3b 為代表的美國 商業衛星公司積極探索創新發展模式,吸納各路資本,藉助商業力量壯大市場規模。
在上述計劃中,相比前面介紹的 OneWeb 計劃,SpaceX 的 StarLink 計劃顯得更加 激進。同時,鑑於 SpaceX 本身可提供低成本可回收發射能力,因此此計劃也被認為 更具備實施基礎。StarLink 將基於由 12000 顆衛星組建的 LEO 星座系統向全球提供低 延時寬帶連接,為了避免形成太空垃圾,Starlink 的衛星都將定時升級和替換,老舊 衛星將在服役 5年後在大氣層中燒毀。
2019 年 5 月,Starlink 通過一次發射成功將首批 60 顆衛星送上 LEO 軌道,馬斯 克預計在完成 1000 顆衛星的發射之後,Starlink 將具備堅實的經濟可行性。同時,他 預計在 12 次發射之後,starlink 將可覆蓋全美,在 24 次發射之後將覆蓋全球大部分人 口,在 30 次發射之後將具備覆蓋整個星球的能力。每次發射,整個星座的容量將增加 1Tbits 可使用容量,對應 2-3Tbits 的總增加容量。首批發射的衛星將不具備星際通 信功能,後續新的衛星將加入星際通信功能。首次發射的衛星每個重達 227kg,總帶 寬 1Tbit/s,總太陽能電力大於國際空間站。
據悉,在首次發射之後,SpaceX 表示已經為 Starlink 衛星網際網路企業及其超重型 星艦火箭開發項目籌集了超過 10 億美元。根據馬斯克的預計,未來一旦 Starlink 投入 穩定運營,將為 Spacex 每年帶來穩定 100 億美元的收入,在覆蓋成本之餘將可有盈 利資助公司其他項目。
2.1.低軌衛星通信進入「十三五」規劃,國內多項目同步精進
《「十三五」國家信息化規劃》指出十三五是我國由網絡大國向網絡強國過渡的 關鍵時期,主要從科學規劃和利用衛星頻率/軌道資源、統籌推進航天領域軍民融合、 建設陸海空天一體化信息基礎設施等方面著力,同時集中突破低軌衛星通信、空間互 聯網等前沿關鍵技術,推動空間與地面設施互聯互通,構建覆蓋全球、無縫連接的天 地空間信息系統和服務能力。
在國家政策利好以及相關應用的驅動下,我國低軌衛星項目近年來起步迅速並取 得了巨大的進步。其中,虹雲工程、鴻雁星座兩個國家重大航天工程 2018 年相繼成 功發射第一顆衛星並進入軌道,低軌寬帶通信衛星系統建設實現零的突破,我國打造 天基網際網路邁出關鍵一步,其中鴻雁星座一期 60 顆衛星預計 2022 年組網運營,填補 中國目前尚無低軌衛星通信系統的空白。鴻雁全球衛星星座通信系統將由 300 顆低軌 道小衛星及全球數據業務處理中心組成,具有全天候、全時段及在複雜地形條件下的 實時雙向通信能力,可為用戶提供全球實時數據通信和綜合信息服務。
在民營低軌道衛星方面,九天微星物聯網星座計劃於 2020 年底前部署完成 72 顆 低軌衛星。銀河航天計劃打造全球領先的低軌寬帶通信衛星星座——銀河 Galaxy 衛 星星座,建立一個覆蓋全球的天地融合 5G 通信網絡。
綜上,我國在低軌衛星星座方面,無論是規劃還是商用建設都走在了前列,與全 球領先水平齊平。同時,國家重點航空工程的介入以及鴻雁、虹雲兩大工程的起步, 有望集合國家的力量實現低軌道衛星星座項目的率先突破,複製北鬥星座系統的快速 建設和應用推廣。另外,在國家力量的帶領下,相關產業鏈有望快速培育和成熟,並 通過領先優勢佔據優質軌道、頻率等稀缺資源,給廣大民營商用運營項目提供更好的 發展環境和產業鏈基礎。
3. 衛星通信建設加速,產業盛宴即將開啟
根據國務院《「寬帶中國」戰略及實施方案》和發展改革委、財政部、國防科工 局《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015-2025 年)》,通信衛星作為國家 民用空間基礎設施中重要組成部分,對於「寬帶中國」戰略以及全球化戰略的實施具 有至關重要的作用,是構建我國完整通信網絡的重要組成部分,衛星通信是國家戰略 性新興產業。
3GPP 等國際組織正在制定衛星通信與 5G 的接入標準,將衛星通信作為 5G 網 絡拓展的重要手段和有機組成部分,滿足用戶無處不在的多種業務需求,拓展衛星通 信的服務範圍。隨著人們對信息通信的依賴度逐漸提高,衛星通信泛在化的特性愈發 凸顯,對於構建全球無縫覆蓋的一體化綜合通信網具有重要作用。未來的 6G 通信網 絡,將在 5G 的基礎上,進一步融合衛星通信,為人們提供真正無處不在的、全球性 的移動寬帶網絡覆蓋。2018 年,歐洲衛星公司(SES)在 SaT5G 合作框架下成功驗 證了利用衛星提供 5G 傳輸服務,為探索 5G 星地融合方案提供了重要支撐。2017 年 歐洲衛星公司、國際移動衛星公司等 16 家衛星運營商、服務商及製造商代表籤署了 「衛星 5G」協議,共同探索衛星通信和 5G 無縫連接的最佳方案,並計劃在歐洲開 展試點。
經過多年的發展,我國已經形成了完整的衛星通信產業鏈,主要由衛星製造、衛 星發射、運營服務和地面設備製造等四個環節組成。在衛星研製方面,由非標準化向 標準化、由定製化向模塊化發展,微小衛星平臺成熟有效降低研製成本。衛星發射方 面,火箭發射和回收技術推陳出新,發射成本得到大幅下降。衛星通信方面,Ka 波 段(27GHz~40GHz)衛星應用使衛星通信帶寬從百 Mbps 提升至 Gbps,帶寬承載能 力大幅提升。
目前國內擁有地球同步軌道通信衛星和運載火箭製造能力,且能夠商業化應用的 研製主體主要集中在航天科技集團系統內,以五院和火箭研究院為主。五院和火箭研 究院研製的地球同步軌道通信衛星、運載火箭產品能夠滿足商用衛星的發射和運營需 求,能夠滿足衛星安全平穩運行的質量要求。
另外,在 SpaceX 成功商業化運營之後,我國民營火箭公司在 2015 年前後大量湧 現,包括第零空間、九州雲箭、靈動飛天、星河動力、藍箭空間等相繼成立。2018年,開始各家民營火箭公司都開始了發射嘗試。根據行業數據顯示,我國 2018 年商 用火箭發射次數共計 22 次,與美國齊平,真正開啟我國商業發射元年。
同時,我國也開始全面探索可重複發射技術,中國航天發射火箭的主要建設商, 中國航天科學技術公司(CASC)宣布,LM-8(長徵 8 號 CHang Zheng) 太空火箭將於 2020 年發射。像 SpaceX 的獵鷹(Falcon)和重型獵鷹(Falcon Heavy)一樣,LM-8 的第一階段 可重複使用,利用剩餘燃料垂直降落。在民營領域,翎客航天技術有限公司在 2019 年 4 月 19 日在山東龍口完成 RLV-T5 可回收火箭第二次低空發射及回收試驗,飛行 時間 30 秒,飛行高度 40 米,是首次自由飛行高度的兩倍。隨著可重複發射技術的發 展,預期未來衛星發射的成本將繼續降低,為我國未來衛星通信的快速建設提供基礎。
經過多年的發展,我國研製的通信衛星在承載能力、輸出功率、使用壽命、靈活 性以及適應性等方面取得了顯著的進步,能夠提供東方紅 3 號、東方紅 3A、東方紅 3B、東方紅 4號、東方紅 4 號增強型、東方紅 5 號等不同型號的衛星平臺,目前我國 衛星製造水平已達到國際先進水平,能夠滿足不同條件下商業衛星的運營需求,滿足 衛星安全平穩運行的質量要求。
根據賽迪智庫無線電管理研究所發布《中國衛星通信產業發展白皮書》顯示,星 製造包括衛星整體製造、部組件和分系統製造,當前我國通信衛星製造領域已達國際 先進水平。從市場規模來看,2025 年我國衛星通信設備行業產值將超過 500 億元, 相關設備製造市場空間巨大。同時小衛星產業迅速發展帶動衛星製造市場,2025 年 全球小衛星製造和發射市場規模將超過 200 億美元,經濟效益可觀。從投融資情況來 看, 2018 年我國商業航天領域年度投融資總額 35.71 億元,微小衛星製造成為民用航 天企業融資的重要方向。
衛星製造水平的提高使得我國衛星通信運營商可提供的容量不斷提升,單位服務 成本不斷降低,也降低了用戶的使用成本,從而帶來衛星應用範圍的不斷擴展,並推 動衛星通信產業規模的不斷擴大。根據賽迪智庫《中國衛星通信產業發展白皮書》統 計,天通 1號擁有 109 個國土點波束,線路 2000 個,容量 200 萬用戶。根據中國電 信統計,截至 2018 年中國衛星通信市場約 30 多萬用戶,其中語音市場約 8 萬戶,其 餘為數據用戶。隨著 2020 年前三顆衛星成功發射,不論是替代還是新增,中國將有 200 萬以上用戶的市場空間天通衛星可用於個人通信、海洋、應急、野外、村通、民 航等領域。按照民用終端 0.8 萬元/部,單兵手持終端 2 萬/部,軍用車船艦載及民航 終端 20 萬/部估算,我國衛星移動通信終端市場容量約 402 億元。依據 5 年的推廣、 採購、裝備周期計算,未來 5 年衛星移動通信終端年均市場規模將達 80 億元量級。
在我國,由於目前主流的衛星研製以及發射都主要集中在航天科工、航天科技等 國有集團,而相對來說運營服務以及地面設備產業規模更大的應用領域商業化程度更 高。
其中,衛星運營服務分為空間段運營服務和地面段運營服務兩部分,包括衛星電 視直播領域、北鬥導航等領域隨著應用的推廣鋪開已經形成了較大的市場規模。在空 間段運營中,主要是通過衛星轉發租賃業務,主要企業包括中國衛通、亞太衛星、亞 洲衛星等。地面段運營公司,主要有中國直播衛星有限公司、中國電信集團衛星通信 公司、眾多 VSAT 運營商、以及多個新興的商業衛星公司以及北鬥運營服務企業。其 中,天通一號的正式商用標誌著我國進入自主衛星移動通信的手機時代。預計 2025 年,我國衛星移動通信用戶將達到 300 萬。在衛星寬帶通信方面,為適應寬帶衛星通 信市場的發展要求,滿足廣大用戶對於寬帶接入、機載通信、遠程教育、新聞採集、 企業聯網等應用的需求,我國開始發展高通量衛星。
在北鬥導航系統的運營服務方面,隨著我國北鬥行業應用和大眾應用逐步進入服 務化階段,各種類型的位置服務公共平臺大量出現和智能終端的應用普及,有力推動 了產業鏈下遊運營服務收入的快速增長,產業鏈下遊產值佔比已經上升到 41.6%。
衛星地面設備製造包括網絡設備和用戶終端設備兩大類。其中,網絡設備主要包 括地面站、控制站、靜中通、動中通等產品;用戶終端設備主要包括衛星電視終端、 衛星無線電終端、衛星寬帶終端、衛星移動通信終端等組件和產品。中國衛星地面設 備製造產業分布集中度高並有顯著的區位特點。當前已形成京津冀、珠三角、長三角、 華中鄂豫湘、西部川陝渝等五大產業聚集區,北京、上海、深圳、武漢、廣州、西安 等重點城市發展態勢良好。據統計,2018 年五大區域產業總產值約佔全國總產值比 例超過 80%。
綜上,我們認為隨著衛星發射以及製造等環節逐漸商業化,通過引入新的技術例 如可重複發射以及 3D 列印等方式可快速降低衛星發射和製造的難度和成本,最終實 現低軌道通信衛星的批量生產和低成本發射。因此,隨著衛星通信的使用場景的增多, 特別是傳統通信無法覆蓋的新的使用場景,低軌衛星通信應用將成為必然,也將成為 拉動衛星通信建設的主力催化因素。
4.投資建議(略,詳見報告原文)
隨著衛星製造技術、火箭發射、衛星通信、衛星終端製造等技術的快速進步,低 軌道、高帶寬衛星星座的建設已經成為可能。另外,隨著人類活動邊界以及聯網場景 的持續擴張,具備全天候高速大通量聯網能力的衛星移動通信將補齊傳統通信的最後 一環,並將開啟千億市場空間。
產業化方面,我國在星際物聯方面,再次與全球領先國家保持同步,在國家層面 將低軌衛星系統寫入「十三五」規劃,並推動虹雲、鴻雁兩大系統的領先建設,將有 望複製「北鬥」成功經驗,通過國家的力量加快產業鏈的成熟,為更多民營商用企業 的進入打下基礎。另外,眾多民營企業也加快了相關融資,並在商業化和衛星星座方 面已經實現了搶跑。
因此,我們認為星基物聯網未來將會帶來繼「北鬥」導航之後相關產業鏈的再一 次黃金髮展機遇,也將持續成為國家政策支持的重點產業領域。鑑於低軌高頻衛星通 信產業鏈較長,我們聚焦通信產業鏈包括軍工通信、北鬥/衛星通信晶片、星上系統、 衛星運營服務以及衛星通信晶片、地面終端等領域,梳理以下產業鏈受益標的。
4.1.海格通信——衛星通信領先企業,終端、星上系統全面受益
4.2.海能達——寬帶化、智能化專網市場空間快速增長,專網領域龍頭領先布局
4.3.中國衛通——聚焦衛星通信運營,首發上市 A 股
4.4.華力創通——衛星業務穩步增長,未來天通業務前景可期
4.5.振芯科技——綜合應用產品性能提升,引領行業前沿
4.6.星網宇達——持續突破動中通天線核心技術,達到國內一流水平
4.7.歐比特——衛星星座運營、衛星大數據服務服務智慧城市,助力業務增長
4.8. 盛路通信——毫米波通信龍頭,瞄準 5G 時代市場應用
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(報告觀點屬於原作者,僅供參考。報告來源:華西證券)
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