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卫星互联网站上新风口,我国迎发展良机?

来源:博观科技日期:2023-03-07 17:53:14

卫星互联网有望开启并引领下一轮通信板块基础设施建设,当前我国卫星互联网的发展虽尚处早期起步阶段但发展进程提速显著。短期来看前端卫星生产制造环节将有望依托卫星发射进程提速率先受益,中长期维度随着技术设施建设的逐步完善,下游卫星互联网应用侧相关环节将迎来黄金发展阶段。


卫星互联网站上新风口,我国迎发展良机?


一、卫星互联网与地面通信发展进程高度互补


1.1 纵观通信行业发展历程,天地通信技术迭代此起彼伏


通信行业早期的主要矛盾为实现基础的信息交换和连通,早期的形式主要依 托卫星通信,卫星通信于上世纪七十年代起步,由摩托罗拉的铱星计划引领行业 变革发展。基于电视和广播信号转播以及电话、电报和传真需求,卫星通信在上 世纪七十年代得到了孵化和发展。此时国际互联网尚未成型,卫星互联网的概念 仍局限于简易的模拟信号应用。基于偏远地区的通信业务难题,1987 年摩托罗拉 公司发起了铱星计划,标志着卫星通信商业化的开始,也标志着卫星互联网的开 端。铱星计划于 1990 年对外公布,1996 年开始进行试验,1998 年正式投入运 营。同时期轨道通、天桥系统、全球星系统和泰利迪斯等也纷纷涌现。


21 世纪初通信行业发展的方向转变为实现更高质量的信息覆盖和传递,伴随 地面通信技术的迭代和演进,卫星通信发展趋缓。以铱星为代表的第一阶段卫星 通信计划的主要应用场景在于卫星电话,但第一代铱星计划的速率仅为2.4Kbps, 只能勉强维持最基本的通话需求,而彼时在广泛的通信需求推动下,地面通信网 络已经发展到第二代 GSM 技术,随后 GSM 的改进技术 EDGE 发展进程提速,最 大传输速率已可达 115.2Kbps。在性能和成本都不占优势的情况下,铱星、全球 星以及泰利迪斯纷纷宣布计划破产或重组,仅部分业务和功能由于军方需求得以 保留。


2009 年中国三大运营商获得了 3G 商用牌照,首年建设 3G 基站数量达到 26 万站,直接与 3G 相关的资本开支约 1700 亿,地面基站进入了 3G 大规模覆盖和 应用时代,基站进入大规模建设时代,互联网领域真正迎来了移动端的发展。3G 较 2G 采用了 CDMA 技术,扩展了频谱,增加了频谱利用率,提升了速率,更加 利于网络业务开展,其频率规简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力 强、通信质量好、软容量、软切换等特点有力提升了移动互联网的巨大潜力。随 后的 4G 有了进一步的飞跃,抛弃了 2G、3G 一直沿用的基站-基站控制器(2G)/无线资源管理器(3G)-核心网这样的网络结构,而改成基站直连核心网,整个 网络更加扁平化,降低时延,提升用户感受,其具有静止状态下 1Gb/s 下行和 500Mb/s 上行速率,相比于同时期的卫星互联网的 12-15Mbps 的下行速率具有 压倒性优势。


随后卫星互联网厂商开始转变发展思路,逐步成为地面通信方式的补充。随 着大量第一阶段卫星互联网公司或计划的破产,面对地面网络通信系统的飞速进 步的和广泛应用,卫星互联网领域企业纷纷转变思路,以 2007 年格雷格·怀勒创 立的 O3b Networks 卫星公司为代表的第二阶段卫星互联网企业纷纷定位于地面 网络通信无法覆盖的偏远地区和海上通信的补充领域,通过与电信运营商合作, 为岛屿或船舶等提供宽带卫星通信服务。 卫星互联网的新时代下,传统卫星公司焕发新生机。2010 年铱星通讯公司开 发了第二代铱星系统,由 66 颗卫星组成,此外还有 9 颗在轨备用卫星和 6 颗地面 备用卫星,共 81 颗(75 颗在轨)。第二代铱星系统保持了与第一代同样的星座 构型,但卫星通信带宽得到大幅升级(将提供L频段1.5Mbit/s 和Ka频段 8Mbit/s 的高速服务)。第二代铱星系统采用 48 个 L 频段相控阵天线,单颗星的地球表面 覆盖半径达 2300km,可提供蜂窝模式卫星通信。同时随着计算机、微机电、先 进制造等行业的快速发展推动了通信技术和微小卫星技术升级换代,使得卫星通 信成本显著下降,低轨卫星通信星座凸显出广泛的应用前景,同时第一代的全球 星、轨道通也纷纷在该领域继续作为地面通信网络的重要补充部分。


卫星互联网与地面互联网走向更广泛融合,行业迈入高速发展黄金阶段。 2014 年 SPACEX 创始人马斯克和 OneWeb 创始人格雷格怀勒曾经共同规划 了 WorldVu 的星座计划,该计划提出耗资 30 亿美金打造 648 颗星座计划——新 一代宽带低轨道小卫星星座通信系统,为偏远地区和互联网基础设施建设落后地 区提供价格适宜的网络连接,并从濒临破产的 SkyBridge 公司中获得了有关卫星 频谱,该计划也是 OneWeb 星座的雏形,同时也标志着卫星互联网开始走向新的 阶段。进入新阶段以来随着运载火箭、材料工艺、毫米波通讯等技术的创新与进 步,以 OneWeb、SpaceX 等为代表的企业开始主导新型卫星互联网星座建设。 卫星互联网与地面通信系统开始进行更多的互补合作、融合发展,向着高通量方 向持续升级,卫星互联网建设逐渐步入宽带互联网时期。


1.2 现阶段天地互补大势所趋,多主要经济体紧锣密鼓筹备


5G 的发展成本和区域的局限性加快了卫星互联网与地面基站的天地互补的 趋势。地面 5G 移动通信技术是面向陆地的公众移动通信系统,通过大量的地面基 站来实现信号覆盖和传输,但受制于地理条件和建设成本,基站无法在海域、沙 漠、无人区等地理条件中形成有效覆盖。卫星互联网通信因为其天基网络便于实 现全球覆盖的优点,将通信与计算、导航、感知、智能相融合,通过空、天、地、 海泛在覆盖的网络连接实现全息泛在的智能高速宽带通信。在天地一体化信息网 络联合发展中,地面 5G 网络需要依托卫星互联网的广域覆盖和全球覆盖优势,弥 补 5G 网络覆盖不足的局限,通过天地网络融合实现网络无缝连接与通信空间延伸。 同时,卫星互联网也需要依托 5G 网络的高性能传输优势,以提升高轨宽带卫星和 低轨星座互联网系统的用户体验度。


移动互联网引起的互联网终端变革,推动各企业纷纷入局,为低轨高通量的 卫星带来发展热潮。2013 年 4G 商用以来,掀起了移动互联网的巨浪,互联网的 终端由过去固定设备转向现在以智能手机、手表、汽车等为代表的新型互联网终 端,进一步对互联网在空间上的覆盖率提出了更高的要求。随着卫星互联网在第 二阶段的蛰伏以及新一代卫星技术、通讯技术的变革和发展,卫星互联网已经突 破了传输速率的瓶颈,因此各大公司纷纷入局卫星互联网领域,2015 年太空探索 公司 SpaceX 成立,并宣布了星链计划,于 2019 年首次以一箭 24 星的方式发射 了星链计划的通信卫星。OneWeb2019 也于 2019 年发射了其 OneWeb 星座计划 的首批卫星,同时加拿大卫星运营商 Telesat 也在筹备发射一个低地球轨道卫星星 座计划,同时传统互联网巨头亚马逊公司也在计划“柯伊伯计划”的 LEO 卫星, 通过部署数千颗 LEO 卫星,在全球范围内提供宽带互联网接入服务。


二、我国卫星互联网产业面临较大发展机会


根据 SIA 数据,2021 年,我国卫星互联网市场规模为 292.5 亿元,体量较小,尚处于初期发展阶段,但近年来国家层面给予了卫星互联网产业较大支持力度。


2020 年,卫星互联网被纳入国家“新基建”范畴,上升至国家战略发展高度;2021 年,国家组建中国星网公司,统筹我国卫星互联网产业发展。


我们认为,在国家政策支持、技术发展、产业资本助力等多重力量的驱动下,卫星互联网行业有望成为拉动经济增长的新引擎。


商业航天属于资本与技术密集型行业,涉及高端制造、航天军工等多个领域,产业链可分为上、中、下三游:卫星制造、发射及管控(上游),卫星运营及地面设备(中游),卫星应用及服务(下游)。


其中,卫星制造分为卫星平台和卫星载荷,卫星发射包括火箭制造和发射服务,管控包括平台和业务管控等;卫星运营及服务包含卫星移动通信服务、宽带广播服务和卫星固定服务等;地面设备包括地面运维系统、应用网络及终端设备;卫星下游应用面向政府、行业及个人等。


近年来,我国卫星产业整体发展向好,导航、通信、遥感领域具有较好成果。


“北斗”卫星导航系统全线开通,达到世界领先水平;中国星网建立,卫星互联网建设与发展逐渐进入快车道,产业链上游的卫星及火箭制造细分领域或将优先受益;卫星遥感领域应用场景丰富,随着全国实景三维建设、数字乡村、智慧城市等全面铺开,或有望深度受益。


卫星产业链上游(卫星、火箭制造、卫星发射与测控):


1)卫星总装唯一上市企业:中国卫星(我国小/微卫星的龙头,卫星互联网建设核心力量);


2)卫星及火箭配套企业主要有:铖昌科技(星载射频芯片,市场份额占比高)、复旦微电 (宇航级芯片)、佳缘科技(数据加密)、航天电器(航天应用连接器龙头)、盟升电子(天地通信核心配套企业)、天奥电子(授时产品)、臻镭科技(特种芯片等)、振芯科技(特种芯片)、北斗星通(北斗芯片)、航天电子(导航、测控、线缆等)、国博电子(T/R 组件)、火炬电子/鸿远电子(MLCC)、康拓红外(星载计算机)、天银机电(星敏传感器)等。


中游(地面设备及卫星运维):地面设备方面:海格通信、华力创通等;卫星运营:中国卫通。


下游(遥感、通信、导航等应用):航天宏图(遥感及导航应用)、中科星图(遥感应用)等。


三、“中国星网”成立意义重大,或有望加速产业落地


中国星网是由中国电子信息产业集团、中国航天科工集团等国资牵头的卫星互联网运营公司,主要承担统筹中国卫星互联网发展任务,这是卫星互联网继 2020 年纳入新基建后,再一次作为国家重要战略出现在公众视野。


我们认为,组建中国星网是立足国家战略全局、顺应科技产业变革大势的重大举措,有利于理顺我国卫星互联网建设和发展逻辑,或有望加速实现我国卫星互联网产业落地。具体分析如下:


1、战略意义重大:中国星网的成立是我国卫星通信及应用产业的里程碑。


对于国内来讲,中国星网的成立旨在统筹中国卫星互联网发展任务,或将对我国卫星互联网产业乃至航天科技产业的发展产生深远影响。国际方面,近年来,卫星互联网因其高带宽、广覆盖的优势特性,以及潜在的高经济附加值,已在全球范围内掀起建设热潮,欧美发达国家先后推出了以 Starlink、OneWeb 为代表的星座部署计划。面对国际竞速、“先占先得”的频率轨道资源,以及布局下一代通信技术的宝贵时间窗口,中国星网的成立恰逢其时。


2、整合资源,凝心聚力,规范星座管理与加快卫星互联网产业落地。


当前,动辄上千颗卫星的巨型低轨宽带通信星座部署,对中国航天产业提出了新的要求。卫 星互联网的建设是极其复杂的系统工程,卫星的规模化生产、快速批量发射部署、巨型星座的运行管理等问题,都需要与之匹配的高效生产、运作模式。


中国星网的成立,不仅可以加速整合航天、通信、信息等产业优质资源,还可利用资源聚焦的优势去协助攻克如设计、材料、工艺、制造等产业基础难题,或有望带动上下游产业链的共同发展。


3、市场端牵引,卫星互联网需与多行业进行有机结合。


国内航天事业主要以重大科研为主的模式,形成了以保障航天重大工程为核心的航天工业体系,尚未构建出真正意义上的工业化产品。


卫星互联网产业的发展,亟需航天产业与社会化工业体系有机融合。中国星网的成立,或将有助于推动航天体系的包容、开放,以中国强大的工业体系和数字化产业基础为支撑,加速航天产业与汽车、手机、机器人等中国先进制造业融合创新,通过强大的工业体系和供应链反向赋能,或可推动中国航天工业乃至高端制造业迈向新的高度。


4、以中国星网为支柱,紧密凝聚民营企业、高校等多方产学研主体,或有望形成全国卫星互联网产业发展的新型举国体制。引入商业航天力量,也将有助于卫星互联网由国家战略向民用化、产品化快速转化,激发市场活力。