亞太衛星深度報告(上):衛星這塊蛋糕有多大?

2021-02-19 阿爾法工場研究院


     6G通信網絡,將在5G的基礎上,進一步融合衛星通信。

北京時間7月9日20時11分,四川西昌,全國各地集聚在被稱為「西昌衛星城」的西昌衛星發射基地的航天愛好者們萬眾沸騰:由中國航天科技集團有限公司研製的,我國首個全球高通量寬帶衛星系統的首發星—亞太6D通信衛星在西昌衛星發射中心由長徵三號乙運載火箭成功發射。

公開資料顯示,亞太6D通信衛星由中國航天科技集團五院研製,是我國第一個Ku頻段「高通量(HTS,High Throughput Satellite)寬帶衛星通信系統」的首發衛星,並且可以同時接納Ku/Ka頻段舉行傳輸,首次基於東方紅四號增強型衛星平臺(DFH-4E平臺)平臺研製,採用電推進完成全壽命周期南北位保,最終定點於東經134度,發射重量約5.55噸,服務壽命15年。

 

根據航天五院參與亞太6D衛星設計的專家介紹,高通量衛星如同架設在太空中的空間信號中轉站,通過無線電信號轉發,使地面用戶與地面關口站的網際網路連接。

亞太6D衛星共有8個地面關口站,可以支持近100兆的應用速率,該衛星通信容量達到50Gbps,相比2017年發射的我國首個高通量衛星——中星16號衛星20Gbps的通信容量,高出了1.5倍更比目前傳統的常規通信衛星1-10 Gbps的通信容量高出10到50倍。

同時,與傳統廣播電視衛星的廣域波束天線覆蓋方式不同,亞太6D衛星使用的是多波束天線,共有90個用戶波束,形成對地面的「蜂窩式」覆蓋,單波束容量可達1Gbps以上,可以為用戶提供高質量的語音、數據通信服務,實現在可視規模下的全球籠罩。

整體看,該衛星在載荷重量、通信容量、設計龐大水平等方面刷新了中國同類通信衛星的最高紀錄。

亞太6D通信衛星是我國目前通信容量最大、波束最多、輸出功率最大、設計程度最複雜的民商用通信衛星,代表了中國高通量通信衛星研製能力達到國際先進水平。

該衛星主要為亞太區域用戶提供優質、高效、經濟的全地域、全天候的衛星寬帶通信服務,可滿足海事通信、航空機載通信、陸地車載通信、固定衛星寬帶網際網路接入等多種應用需求。

在商業通信方面,它能為國內運營商提供超級基站的建設,為通用航空、遠洋貨輪、科學考察船等用戶提供高品質的衛星寬帶通信服務。

2016年7月,深圳市政府與航天科技集團舉行高通量寬帶衛星項目籤約暨亞太衛星寬帶通信(深圳)有限公司成立儀式,標誌著我國首個全球高通量寬帶衛星系統正式開始啟動建設。

這個備受矚目的高通量寬帶衛星系統總投資超過人民幣100億,擬由4顆高通量衛星,10餘顆寬波束衛星組成強大的衛星網絡,網內包含200個海洋波束,提供全球範圍內14個子區域的網際網路接入服務,每個子區域內融合百兆寬帶資源,支持客戶動態調整區域間的帶寬分配,為全球範圍內的各類船舶和海事項目提供可靠、靈活、智能和可定製化的衛星通信解決方案。

在這個中國航天衛星領域發展的戰略性項目規劃中,亞太6D通信衛星是落實該高通量寬帶衛星系統建設的第一步。7月9日亞太6D衛星的成功發射,標誌著我國航天衛星的發展,正式邁入了高通量衛星時代。

衛星通訊是關乎到經濟發展、國家安全的硬實力,大洋彼岸的美國也從未放棄在這領域制霸全球的想法。

2015年1月,馬斯克宣布其SpaceX公司,計劃將約1.2萬顆通信衛星發射到軌道,其中1584顆將部署在地球上空550千米處的近地軌道,並從2020年開始工作。這一項目被命名為「星鏈」(Starlink)。

在馬斯克「星鏈」計劃的引領下,全球各國紛紛將衛星網際網路建設上升為國家層面的戰略,全球衛星產業近幾年步入如火如荼的發展趨勢之中。在這樣的大背景下,我們將在本文中,重點分析國內通信衛星產業的現狀、發展趨勢、及深度分析下港股市場知名的中資衛星上市公司—亞太衛星(01045.HK)。

01 衛星這塊蛋糕有多大?

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。

根據2017年美國衛星產業協會(SIA)發布的第20版衛星產業年度報告,截至2016年12月31日,全球共有在軌衛星1,459顆,分屬59個國家。全球衛星數量過去幾年快速增長,由2012年994顆在軌衛星增長至2016年1,459顆。

在軌衛星中,數量最多的是包括通信衛星在內的商用衛星和對地觀測衛星,分別佔比35%和19%。根據2018年美國衛星產業協會(SIA)發布的第21版衛星產業年度報告,2017年全球發射了345顆衛星,其中地球觀測衛星佔比為49%。

衛星產業根據上下遊關係,分為衛星製造、發射服務、衛星服務和地面設備製造四大領域。相對於衛星製造和發射服務,衛星服務和地面設備製造構成了衛星產業的主體。

隨著技術水平的進步、市場需求的增長和商業化程度的提升,衛星應用領域不斷豐富,在通信、氣象、遙感、廣播、導航等領域均發揮重要作用,也帶動衛星服務和地面設備製造行業的增長速度明顯超過衛星製造業和發射服務業,在整個衛星產業鏈中所佔的比重持續上升。

近年來,由於全球經濟增速放緩及衛星產業基數的增長,全球衛星產業收入增速有所放緩。根據2018年美國衛星產業協會(SIA)發布的第21版衛星產業年度報告,2017年全球衛星產業總收入達到2,686億美元,同比增長3%,其中發射服務收入46億美元,衛星製造收入155億美元,地面設備製造收入1,198億美,衛星服務收入1,287億美元。

整體來看,發射服務和衛星製造構成了衛星產業的基礎,但收入佔比較小;衛星服務和地面設備製造是衛星產業的收入主體,收入佔比達到90%以上。2007年-2017年全球衛星產業收入規模情況如下:

 

2007年-2017年全球衛星產業收入規模情況(億美元)

數據來源:美國衛星產業協會(SIA)第21版衛星產業年度報告

 

02  行業發展概況

衛星通信是利用衛星中的轉發器作為中繼站,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。衛星通信是現代通信技術與航天技術的結合,並用計算機對其進行控制的先進通信方式,是目前衛星技術最具產業化的應用方向,構成了衛星產業的最主要組成部分。

在衛星通信系統中,衛星運行的軌道分為低軌、中軌和靜止軌道三類。低軌衛星的軌道高度範圍為500-1,500km,中軌衛星的軌道高度為10,000-20,000km,靜止軌道衛星的軌道高度為35,786km。

由於靜止軌道衛星相對地面靜止,且覆蓋區大,三顆經度差約120°的衛星能夠覆蓋除南、北極以外的全球範圍,因此目前衛星通信系統大多採用靜止軌道衛星。

衛星通信系統是以空間軌道中運行的衛星作為核心設施的通信系統,屬於空間基礎設施。衛星通信系統的核心是衛星空間段,主要包括空間軌道中運行的通信衛星,以及對衛星進行跟蹤、遙測及指令的地面測控和監測系統。衛星地面段以用戶主站為主體,包括用戶終端、用戶終端與用戶主站連接的「陸地鏈路」以及用戶主站與「陸地鏈路」相匹配的接口。

衛星通信業界常將特高頻以上頻段大致劃分為L(1-2GHz)、S(2-4GHz)、C(4-7GHz)、X(7-12GHz)、Ku(12-18GHz)、Ka(20-40GHz)等頻段,其中低於2.5GHz的L和S頻段主要用於衛星移動通信、衛星無線電測定、衛星測控鏈路等應用;C和Ku頻段主要用於衛星固定業務通信且已近飽和,Ka頻段正在被大量投入使用。為了滿足日益增加的頻率軌道資源需求,目前行業已著手開發Q(36-46GHz)、V(46-56GHz)等更高的頻段資源。

衛星通信具有抗毀性強、覆蓋範圍廣、通信距離遠、部署快速靈活、通信頻帶寬、傳輸容量大、性能穩定可靠、不受地形和地域限制等優點,可以實現有線電話網和地面移動通信網均無法實現的廣域無縫隙覆蓋。

因此對於廣大低業務密度地區來說,使用衛星通信系統比建設地面通信網更經濟。同時對於某些類型的業務和應用場合,衛星通信系統具有一定的優勢,如視頻廣播、網際網路接入、國際(越洋)通信等。

目前,衛星通信系統已經成為世界電信結構中的重要部分,為世界各國提供電話、數據和視頻等服務。衛星通信技術在國際通信、國內通信、國防通信、移動通信和廣播電視等領域得到了廣泛應用,尤其適用於邊遠地區、農村、山區、海島、災區以及遠洋艦隊和遠航飛機等陸地通信不易覆蓋的地區。

03 6G是未來嗎?

通信衛星運營行業是衛星通信行業的細分行業,也是衛星服務業的組成部分。通信衛星運營商通過運營管理通信衛星,為用戶提供廣播電視、通信、視頻、數據等傳輸服務。

通信衛星是國家民用空間基礎設施中重要組成部分,衛星通信是國家戰略性新興產業。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。

衛星通信、地面通信(光纖、5G)等均是不同的通信方式,共同滿足各類用戶之間的信息交流與傳遞,為用戶提供差異化的應用服務,在不同應用場景下發揮不同的作用,相互之間各有特點、優勢互補,不是完全替代關係。

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。

通信衛星運營行業是資本密集型行業,形成規模經濟的資本投入巨大且邊際使用成本較低。因此,通常一個通信衛星系統由一家運營商提供服務,有利於對系統內各地區提供更低廉更優質的服務,有助於建立跨國公司或行業的遠程專用網,同時也有利於個人用戶享受衛星通信服務。

 

根據2018年Euroconsult發布《SATELLITECOMMUNICATIONS&BROADCASTINGMARKETSSURVEY》,截至2017年底,全球共有40餘家主要的固定通信衛星運營商,衛星轉發器帶寬容量為902GHz,使用容量為458GHz,使用率為50.76%,為42,000餘個廣播電視頻道提供傳輸服務,2017年總收入為115億美元。

2007年-2014年,全球固定通信衛星運營行業總收入由89億美元增長至123億美元;但由於在拉丁美洲、撒哈拉以南非洲等部分市場中,行業新競爭者逐漸進入、原有經營者區域性擴張以及價格競爭加大,導致2015年、2016年行業總收入有所下降。

隨著運營商對於競爭環境的不斷適應,固定通信衛星運營行業逐漸好轉,2017年行業總收入有所回升,未來行業主要的發展方向是通過更大的有效載荷、更低的發射成本和其他技術創新實現單位服務成本的降低,也將帶動衛星轉發器使用量的增加。

據Euroconsult預測,到2022年,全球衛星轉發器出租容量預計能達到969.8GHz,較2017年增長111.84%,年均複合增長率16.20%。

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