前言:卫星互联网乃国家战略,不仅关乎6G通信的发展,更是国家战略资源储备的需要。2022年我国“星网计划”获ITU(国际电信联盟)批准,预计将发射12992颗卫星。近日,星网集团宣布7月15日,首个实验星即将发射,标志着该计划即将迈出第一步。
今天,我们就来捋一捋卫星互联网这个板块。
本篇目录一、相关信息梳理
二、卫星互联网的重要性
三、卫星互联网是什么
四、应用场景
五、卫星互联网现状
六、未来市场空间
七、产业链及相关上市公司
八、牧童逻辑(附股)
一、相关信息梳理1、中国版“星链”第一步:从2016年到2018年我国航天科工和
航天科技 推出““鸿雁”、虹云”两个星座计划,前者计划向近地轨道发射约300颗卫星,后者预计部署156颗卫星。
2、2020年4月,发改委明确“
新基 建”范围,包括以卫星互联网为代表的通信网络基础设施,作为“新基建”方向之一。
3、2020年9月份,“国网”公司向国际电信联盟(ITU)递交了频谱分配档案,卫星数量为12992颗。该计划于2022年获批。
4、2021年4月,中国卫星网络集团有限公司(简称中国星网)正式成立。
5、2023年5月,罕见披露发射计划,星网计划有望看到加速落地。
6、2023年5月11日,海南商业航天发射场项目1号发射工位主体结构封顶,海南商发预计年底完成1号工位所有建设工作,全力实现2024年6月前首飞目标任务(即星网工程发射任务)。
7、2023年6月30日,ITU立项首个6G卫星研究:ITU正式通过,由我国牵头的《卫星国际移动通信(IMT)未来技术趋势》项目,该项目计划于2026年上半年完成。
8、2023年7月15日国家星网集团首颗星发射在即:届时将发射第一个实验星,正式启动2023年发射10颗,24年发射160颗,25年前发射500颗的计划。
二、卫星互联网的重要性1、6G通信空天地海一体化
卫星互联网是6G的关键特征,6G将实现从陆地通信演进为空天地海一体化通信。基于低轨卫星、
无人机、浮空平台的空地通信成为6G的重要组成。
天基:卫星通信网络
空基:飞机、热气球、无人机等通信网络
陆基:地面蜂窝网络
海基:海洋水下无线通信及近海沿岸无线网络
互联网卫星技术将是6G通信发展中确定性最高的技术。
2、低轨卫星资源稀缺,“先到先得”的原则使之成为国家储备战略资源。
根据《无线电规则》等适用于卫星频率和轨道资源管理的国际规则规定,各国需按照规则向国际电信联盟(ITU)申报其需要的卫星频率和轨道资源,依申报顺序获得优先使用权,属于“先到先得”原则。并且后来者在轨道和频段上要规避已发射的卫星。
轨道方面,据赛迪预测,地球近地轨道可容纳约 6 万颗卫星,到 2029 年地球近地轨道将部署总计约 5.7 万颗低轨卫星,轨位可用空间将所剩无几。
频谱方面,卫星频谱较轨道更为紧张,目前能够单独使⽤、实现全球覆盖的 L、S、C 频段资源⼏乎殆尽。
3、7年完成部署,过时不候。
根据 ITU 要求目前申报的卫星需在 7 年内发射,如果发射不完 ITU就会进行总量削减。因此预计 2027 年前国内外低轨卫星发射频率将维持高位。
4、重要的军事战略意义
低轨卫星在军事上有非常多的应用场景,占据了这方面的先手,未来在军事作战上将具备非常大的优势。
三、卫星互联网是什么1、什么是卫星互联网
卫星互联网是通过卫星进行全球联网的一套
通信系统 ,通过一定数量的卫星,向地面、空中、海上用户提供宽带互联网接入服务。卫星互联网通常需要三大部件:卫星、地面站(通常作为网关)、用户终端。卫星上网通信可以分为双通道通信和单通道仅接收通信。
目前的卫星互联网主要是指利用地球低轨道卫星实现的低轨宽带卫星互联网。
2、按照轨道高度分类卫星
按照轨道高度不同可分为:地球静止轨道卫星(GEO)、中轨卫星(MEO)、地轨卫星(LEO)。
3、主流卫星互联网通信技术
卫星的通信方式主要可分为2种,包括使用电磁波进行通信,以及使用光进行通信。进一步还可以细分,这里就不多说了。
目前,微波通信和激光通信是目前最成熟、最常用的手段。而两者结合的方式,也是目前卫星互联网组网的主流方式。
微波通信介绍:
其使用的是频率在0.3~300GHz之间的电磁波。微波通信按照频段被分为以下几种:
卫星通信常使用L、S、C、X、Ku和K频段的电磁波。
微波通信优缺点:
优点,成本低廉、测距方式灵活、组网灵活方便、跟瞄捕获容易、系统可靠性较高等。
缺点,长距离传输需要较高的功耗,传输速率也会受到限制;频段容量有限,卫星数量不断增加后易产生信号干扰,需要向ITU申请,由它来规划安排。这也是为什么抢频占轨,是国家战略的原因。
激光通信介绍:
利用激光光束在卫星间或者卫星与地面之间传递信号的方式。
激光通信优缺点:
优点,频带宽度大,链路通信容量较大;波束发散角度小,方向性强,具备良好的抗干扰和防截获性能,系统安全性高;设备之间没有微波信号干扰,无需申请空间频率使用许可证。
缺点,由于激光光束较窄,对准、捕获和跟踪非常难。
4、卫星互联网组网方式
组网方式分三种:天星地网、天基网络、天网地网
天星地网:在卫星之间不存在直接的链路连接,而是通过地面信关站、运控站、测控站和控管中心等节点进行联网,卫星仅仅充当中转的角色。这种模式的优点是节点的布设便捷、成本低廉,架构成熟,广泛应用;然而,缺点是全球范围内的节点布设具有很大的困难,单个站点的覆盖效率较低。我国天通卫星和OneWeb均采用此架构。
天基网络:用户间通过星间链路连接,无需地面网络参与 。在这种模式下,处理、交换和网络控制等功能都由卫星完成,从而提高了系统的抗毁能力。这种方式具有广泛的覆盖范围,不受地理环境和自然灾害的影响,可靠性较高。各种轨道飞行器节点以异构组网的形式运行,具有较高的网络连接率和实时性。该系统能够独立运行,不依赖地面节点。然而,这种技术复杂,卫星设备的维护难度大,并且建设成本较高。
天网地网:卫星之间由卫星间由星间链路连接,地面网络由信关站连接 。此方式兼顾了天星地网和天基网络的优势,是未来的发展趋势。
四、应用场景卫星互联网的应用场景非常广阔,例如:航空、野外科考、偏远地区、应急通信、气象观测、精确定位、自动驾驶海上勘探等等。
我们从三个大应用场景来划分:军用、商用、民用
1、军用
关键任务服务,包括战场通信、军事侦察、导航定位、预警拦截等。
硬件设备,包括加密手机、
物联网设备、通信终端等。
2、商用
适用于信号难以覆盖的专业领域,如海事通信、机
载通 信、偏远地区开采能源矿产等。对这些商业领域来说,都是刚需。
物联网应用最佳解决方案。对于地面蜂窝网络难以覆盖的区域,相比对地静止轨道(GEO)卫星,低轨卫星实现物联网具有低延时、低功耗、小型化、覆盖面广等优势,更好地解决物联网覆盖瓶颈问题。目前Iridium、Globalstar、Orbcomm等低轨卫星系统均可提供物联网业务,商业应用范围包括交通运输、油气田、
水利、海运、资源勘探等多个领域。
3、民用
低轨卫星信号覆盖缺乏
地面通 信基础设施区域与信号较差区域。采取硬件费用+订阅费用的收费模式。
民用市场是十分广阔的,国外已经有成熟的商业模式。Starlink(马斯克的星链公司)率先推出硬件费用+订阅费用的收费模式。2020年10月,Starlink推出普通住宅用户上网收费标准:硬件费用499美元,订阅费用每月99美元。目前这一价格已涨至硬件费用599美元,订阅费用每月120美元。使用人数近年呈指数型增长,截至2023年5月,Starlink总订阅用户已达到150万
五、卫星互联网现状1、三大巨头公司的成立
铱星:1988年,铱星星座计划在摩托罗拉的一个实验室成立。
OneWeb:2014年OneWeb前身WorldVu卫星公司在英国成立。
Starlink:2014年Starlink商标注册。
2、卫星发射情况:
铱星:1997年完成了实验星座的发射,并在1997-1999的3年时间内完成了卫星星座的发射建立(铱星
NEXT在2017-2019的3年时间完成发射建立)。
OneWeb:在2019年发射实验星后,在2020-2023的3年时间内,完成了632颗卫星的发射组网,并开启商业服务。
Starlink:Starlink在2018年发射了2颗实验星“TinTin”后,在2019-2023年6月发射了4595颗卫星进入太空,其中还包括86颗二代卫星。在2019-2022年间,Starlink年均发射次数达到16.8次,年均发射颗数达到916颗。我国GW:GW为我国的星网计划,今年7月15日将发射第一颗实验星,后续计划将发射12992颗卫星。
3、通信性能
地面终端通信性能已达4G水平,Starlink卫星的单星吞吐能力也从90年代的铱星Mbps水平提升到了数十Gbps的水平。Starlink宣称其卫星互联网下行速率能够达50-500Mbps,时延能够保持在20-40ms之间。年我国4G下行均值为40.4Mbps,上行均值为23.1Mbps,时延为36ms左右。
我们预计我国GW星座的单星吞吐能力也将在在数十Gbps的水平。
4、成本降低,已实现商业化
成本持续下降:第一代铱星计划成本为50亿美元,包括了60余颗卫星的设计、制造和发射以及地面设施的建设;到第二代铱星,总成本已下降到29亿美元,其中包括21亿美元的卫星设计制造和8亿美元的发射和升级地面设施。
Starlink预计其第一期卫星星座建设成本为100亿美元,据其CEO埃隆·马斯克,单星制造成本已下降到50万美元以内。
实现商业化:
铱星、OneWeb和Starlink的基础版个人用户接入天线的价格分别在1499、250和599美元,订阅费用按照固定或移动、带宽大小、使用场景进行分梯度付费,付费区间在数百美元每月到数千美元每月不等。
据铱星公司2022年年报,截止到2022年底,公司扭亏为盈,铱星终端数量达77万,用户数已达到199.9万,营业收入达到了7.2亿美元,利润为872万美元,其中用户设备收入占比20.3%,服务收入占比67.9%。
5、我国发展情况
“十三五”期间,以中国航天科技和中国航天科工为主的两大央企分别提出了“鸿雁星座”和“虹云工程”低轨卫星互联网计划,并发射了试验卫星。
GW系列(星网计划)在2020年11月9日提交申请,2022年获ITU批准。监管日期限制至2027年11月9日(ITU要求在监管日后2年、5年、7年内陆续完成10%、50%、100%的建设)。
也就是说,在2029年GW星座要完成至少1299颗卫星的发射入轨;在2032年至少6496颗;2034年12992颗。
六、未来市场空间据SIA数据,2021年全球通信卫星产业市场规模达1822.8亿美元,同比增长24.6%。其中,地面装备、卫星服务运营和卫星制造环节的收入分别占总市场收入的51%、42%和5%。
据中投产业研究院预计,我国低轨通信卫星建设即将迎来高峰,到2025年我国卫星通信产业市场总规模有望达到2327亿人民币,23-25年cagr预计为37.6%。
1、卫星制造与发射
根据ITU的发射进度要求进行测算,卫星的制造与发射的市场将于2028年达到近500亿。
2、卫星运营与应用
当开通宽带服务的用户在总用户数量中占比为30%、终端价格为3500元、窄带和宽带月服务费分别为100和200元/月的情况下,用户数达到150万时,终端和月服务费总市场规模将达39亿元;用户规模达5000万时,总市场规模将超千亿。
这还只是对个人民用的数据,若包含商用领域,这个市场还会更大。
七、产业链及相关上市公司1、互联网卫星产业链
卫星互联网包括卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及应用四个环节。
目前属于发展初期,最先受益的将是卫星的制造、发射和地面设备建设。
1)卫星制造的两大重要细分,卫星平台、有效载荷
卫星平台包括结构系统、供电系统、推进系统、遥感测控系统、热控系统等。
卫星载荷包括天线分系统、转发器分系统及其它金属/非金属材料和电子元器件等。
2)地面设备,包括固定地面站、移动式地面站及用户终端。
根据卫星工业协会(SIA)卫星行业报告,2021 年全商业卫星规模达到 2790 亿美元。卫星制造和火箭发射(市场规模占比约 7%),卫星服务、地面设备属(市场规模占比 93%)。
3、相关上市公司
卫星制造:
中国卫星 (
600118)
具有天地一体化综合信息系统的设计、帮制、集成和还营服务能力
欧比特(
300053)
首家经陆中国创业板的IC设计公司
上海沪工(
603131)
研发、生产、投资于一体的工业设备企业集团
航天电子(
600879)
从事航天电子专业产品研发与生产销售
航天电器(
002025)
国内集科研、生产于一休的电子元器件骨于企业之一
康拓红外(
300455)
我国航天复杂系统测控仿真领域技术前沿
亚光科技(
300123)
子公司亚光电子古据着国内微波电路及组件的中爱市场份餐
天奥电子(
002935)
国内领先的时间频率企业
航天发展(
000547)
数力于军用、民用产业领域的高新技术公司
铖昌科技(
001270)
领先推出星载和地面用卫星互联网相控阵 T/R 芯片全套解决方案,推动与拓展 T/R相控阵芯片在卫星互联网领域的应用。
复旦微电(
688385)
国内最早推出亿门级FPGA产品的厂商,性能指标和海外差距持续缩小
国博电子(
688375)
背靠中电科集团,T/R组件行业龙头
地面设备制造:
华力侧通(
300045)
已经形成“芯片+模块+终端+系统解决方案”的产业格局
星网宇达(
002829)
具备了综合信息系统和各类电子方舱的研发设计能力
海格通信 (
002465)
国家火炬计划重点高新技术企业、国家规划布局内重点软件企业
雷科防务(
002413)
专业从事雷达系统、智能弹药、卫星应用、安全存储、智能网联等业务方向的产品研发、设计和制造的高科技企业
海能达 (
002583)
全球领先的专用通信及解决方案提供商
七一二(
603712)
中国专网无线通信领域的核办供应商
振芯科技(
300101)
国内北斗
卫星导航领域龙头企业之一
卫星运营及服务:
中国卫通(
601698)
我国难一拥有通信卫星资源且自主可控的卫星通信运营企业
航天宏图(
688066)
国内领先的遥感和北斗导航卫星应用服务商
北斗星通(
002151)
我国卫星导航产业首家上市公司
八、牧童逻辑(附股)卫星互联网是国家战略级的方向,而且其轨道频谱对于全球来说都是稀缺不可再生资源。目前我们和老美的差距非常大,这个赛道一定会是政策重点发力的方向。
卫星弹性最大的在射频和通信载荷:
天线:盟升电子,份额>70%
TR:铖昌科技,份额>50%
基带载荷:创意信息,份额 >75%
FPGA、存储:复旦微电、
紫光国微 1、震有科技(
688418)
主营通信设备覆盖公网、专网及卫星互联网,设备能够应用于接入网、传输网、核心网等环节。是业内少数具备
5G核心网+基站端到端解决方案提供能力的供应商,具备通信技术的先进性。
卫星互联网领域,公司曾独家承接我国首个卫星移动通信“天通一号”核心网建设项目。
2、航天环宇(
688523)
航空航天主机单位产品配套与工程应用服务领域核心合作伙伴之一。公司在高精密星载产品的研制、航空航天先进工艺装备集成研制、航空航天复合材料零部件研制、“天伺馈”分系统产品研发等方面,具有较强的技术能力。
已成为航天科技、中航工业、中国航发、中国电科、中国商飞等大型央企下属科研院所和总体单位的主要供应商。
承担星载微波天线、微波器件、机构结构、热控等核心零部件的工艺技术研究、精密制造、装配、测试、环境试验等任务。完成了载人航天、北斗工程、探月工程、火星探测、高分遥感、低轨互联网卫星等航天器型号相关任务的配套,实现了该细分领域的自主可控,处于国内领先地位。
3、创意信息(
300366)
公司立足于无线通信核心技术的研发,目前在低轨卫星通信方向,完成了一系列低轨卫星通信核心技术和算法的积累,并同多家卫星制造商、卫星载荷总体单位紧密、持续合作,技术和产品处于国内领先水平。
子公司创智联恒正式成为中国通信标准化协会(CCSA)全权会员,公司在卫星互联网标准领域的影响力显著提升。
4、盟升电子(
688311)
公司专注卫星导航、卫星通信两大领域,业务范围涵盖军品和民品。卫星导航产品目前主要应用于国防军事领域,公司掌握了导航天线、微波变频、信号与信息处理等环节的核心技术,具备全国产化设计能力。卫星通信产品主要为卫星通信天线及组件,目前主要应用于海事、航空市场。通过多年的技术投入,公司逐步向整机研发开拓,产品涵盖机载、船载和车载多个平台,覆盖 L 频段、S 频段、Ku 频段和 Ka 频段等主流通信频段,行业内产品系列化完整。2022 年公司卫星导航业务收入 3.74 亿元,毛利率达 53.98%。