2022年卫星通信行业专题研究

1、2022年卫星通信行业专题研究1. 卫星通信战略及经济意义重大，发展中国星链必要且紧急卫星通信能够解决地面通信覆盖不足等问题，具有广阔的市场需求。此外，卫星通信 对灾难应急通信、军事国防作用重大，发展卫星通信拥有极其重要的战略意义。如今，卫 星制造和发射技术已经逐渐成熟，大规模发射卫星的时机已到。同时，适合卫星宽带业务 的低轨资源稀缺，在 Starlink 等外国企业“疯狂”抢占轨道及频率资源的情况下，发展中 国“星链”必要且紧急。1.1. 需求端：卫星通信具有战略及经济意义重大，6G 网络向天地一体化 演进，未来市场前景广阔卫星通信可解决地面通信覆盖不足等问题，具有经济和战略双重意义地面通信

2、难以实现全球人口覆盖。在沙漠及山区偏远地区等环境下，传统地面通信 铺设技术难度大，而且运营成本高，通过部署传统通信骨干网络在互联网渗透率低的区域 进行延伸普及存在现实障碍。目前，地球上超过 70%的地理空间，涉及 30 亿人口未能实 现互联网覆盖。甚至在发达国家，互联网也未能实现全面覆盖，比如美国仍有约 4640 万 人未使用互联网。建设卫星互联网是解决地球“无互联网”人口数字鸿沟问题的重要手段， 是实现网络信息地域连续覆盖普惠共享的有效补充。海洋作业及科学考察、航空宽带等场景的通信需求只能通过卫星网络来满足。由于 传统地面基站无法在海上或空中铺设，卫星网络成为解决其通信需求的唯一解决方案。对

3、 于远洋航行的船舶而言，即时通信可满足船载设备、科考设备等的数据交换需求。随着物 联网、智能船舶解决方案的发展，卫星网络可以联通行驶中的船舶与岸端数据中心，实现 能效优化、工况监测等提高运营效率、降低运营成本的应用。以航空出行为例，2019 年全球航空客运人次超过 45 亿，乘客对机上工作、娱乐等航 空互联网需求巨大。卫星网络具有带宽容量大、低成本、抗干扰性强、无地面建设费用的 优势，成为未来机载通信的重要发展方向。根据罗兰贝格数据，目前除北美后舱上网最为 成熟，78%的航空已实现卫星网络覆盖，而其他地区均低于 30%，其中亚太地区渗透率仅 12%。未来随着卫星网络技术进步及普及率提升，航空宽

4、带市场潜力极大。在国家层面，卫星通信还具有极其重要的战略意义。在发生地震、洪水等灾害的情况 下，地面通信通常会被破坏，灾区人民难以取得对外联系，大大增加了抗震救灾的难度。 稳定的灾难应急通信将尽可能减小经济损失和社会损失。同样，军事冲突也会导致地面通 信被摧毁。相较于地面通信，卫星通信不受极端灾害和普通军事冲突影响，能够持续提供 通信服务。比如，在俄乌冲突中，俄罗斯摧毁中断了乌克兰地面通信服务，但 Starlink 很 快就为乌克兰开通了星链网络服务，帮助乌克兰实现对外联系。因此，卫星通信有着极其 重要的战略意义。未来网络向天地一体化无缝覆盖演进2021 年 5 月，在 5G/6G 专题会议上

5、，工信部副部长刘烈宏要求 IMT-2030（6G）推进 组要进一步提前谋划推动 6G 发展。2021 年 6 月，IMT-2030 (6G) 推进组正式发布6G 总体愿景与潜在关键技术白皮书。据白皮书指引，未来 6G 业务形成沉浸式云 XR、全 域覆盖等八大业务应用。其中，全域覆盖业务借助 6G 所构建的全球无缝覆盖的空天地一 体化网络，使得地球上再无任何移动通信覆盖盲点，6G 业务将提供更加普遍的服务能力， 助力人类的可持续发展。全球卫星互联网市场空间巨大，2030 年将突破 400 亿美元当前卫星宽带（互联网）业务占比较小。根据罗兰贝格数据，全球卫星通信行业 2018 年收入高达 1265

6、 亿美元，其中约 81%收入源于卫星消费通信。在卫星消费通信中，卫星 电视直播收入占比达到 92%；而卫星宽带（互联网）业务占比较小，仅 2%。未来随着全 球星网逐渐覆盖及成本下降，卫星通信应用迎来普及，卫星互联网业务增长潜力巨大。在 Starlink 的推动下，到 2030 年全球卫星互联网市场规模将突破 400 亿美元。Space X 的 Starlink（星链计划）大大刺激了全球卫星互联网业务的发展，目前 Starlink 的发射卫星数量已超过 2800 颗，服务覆盖 36 个国家，预计年底在全球拥有 50 万用户。随着卫 星发射数量的不断增加，卫星互联网消费市场也在不断扩大。根据摩根士

7、丹利对全球卫星 互联网的市场规模的测算，到 2030 年全球卫星互联网市场规模将达到 454.26 亿美元。1.2. 供给端：卫星制造及发射技术不断成熟，频率及低轨资源稀缺，发 展中国“星链”必要且紧急卫星发射成本不断降低，制造技术不断成熟卫星发射成本大幅下降 85%。2000 年以来，新技术和竞争加剧，促进卫星的发射和 制造成本大幅下降。从 1970 年到 2000 年，卫星发射的平均成本约为 18500 美元/千克。 随着 Space X 等新发射供应商的出现，企业现在能够以约 2720 美元/千克的成本将物品送 入轨道，相较之前成本降低了 85%左右。与此同时，卫星重量也在下降。例如，上

8、世纪 90 年代末发射的第一批铱卫星每颗重达 689 千克，而如今 Space X 的 Starlink 卫星仅为 250 千克左右。 卫星和卫星制造工艺越来越先进。企业纷纷采用更趋模块化的卫星设计，利用标准 化的总线技术制造，并使用更小、更先进的组件。很多企业还采用电力推进系统，通过减 轻卫星重量和降低成本来扩大竞争优势。现在出现了专门建造这类巨型星座的卫星工厂， 既节省了成本，又加快了批量生产的速度。例如，空中客车和 OneWeb 的合资企业，OneWeb Satellites，每天能够制造两颗卫星。卫星频率及低轨资源稀缺，发展中国“星链”必要且紧急卫星频率及轨道使用权采用“先登先占”原则

9、。ITU（国际电信联盟）统一管理全球 卫星频轨资源。任何企业要想获得运营商业卫星的频轨资源，都必须经由该国电信主管部 门向 ITU 提出申请，完成所必需的国内协调和国际协调之后，相应的频率指配才能登记 计入总表(MIFR)，得到国际承认和保护。根据 ITU 的规定，卫星频率及轨道使用权采用 “先登先占”规则。低轨最适合宽带通信，但只能容纳约 6 万颗卫星，资源稀缺性强。按照距离地球远 近，可以把轨道分为低轨、中轨和高轨。高、中轨通信时延较长，难以满足日常互联网宽 带业务需求，更适合用于卫星电视和定位导航。低轨道卫星一般位于地球表面范围 300- 2000 千米，具备传输延时小、链路损耗低、发射

10、灵活、应用场景丰富、制造成本低等优 点，最适合用于宽带通信。但低轨道只能容纳约 6 万颗卫星，低轨卫星所主要采用的 Ku 及 Ka 通信频段资源也逐渐趋于饱和状态，可用空间十分紧张。发展中国“星链”必要且紧急。SpaceX 的 Starlink（星链计划）目标在 2027 年发射 约 1.2 万颗卫星组网（目前已完成超 2800 颗）。到 2029 年，地球近地轨道将部署总计约 5.7 万颗低轨卫星，若目前已获批准的通信星座全数建设完毕，地球低轨的有效资源将所 剩无几。在卫星互联网发展初期的当下阶段，战略布局通信卫星正常运行先决条件的空间 轨道和频段，加快“抢占”重点太空资源，构建中国“星链”

11、是十分必要且紧急的事情。2. 国外低轨卫星通信发展迅速，中国“星链”处在爆发前期2.1. 国外低轨通信卫星发展迅速，SpaceX 将发射 1.2 万颗卫星国外巨头积极布局低轨通信卫星业务由于卫星轨道和频谱资源十分有限，低轨卫星通信网络已成商业航天技术、主要大 国太空和军事战略博弈的必争之地。根据目前国外已公布的低轨通信方案中，卫星轨道 高度主要集中在 1000-1500 千米间，频段主要集中在 Ka、Ku 和 V 频段。如 Space X 在 2015 年推出 Starlink 计划，计划发射约 1.2 万颗通信卫星，系统将用于为全球提供各种宽 带和通讯服务，建成后星座总容量将达到 8-10T

12、b/s。据中电科 54 所的统计，截至 2020 年 1 月，全球中轨、低轨卫星通信星座数量共计达到 39 个，共涉及至少 12 个国家 32 家企 业，计划发射超过 3.4 万颗卫星。Starlink 全球领先，商业模式清晰，盈利预期强烈Starlink 是全球最领先的互联网星座计划。Starlink 是由 SpaceX 提出低轨卫星互联 网星座，计划向距离地表 300-600km 的区域内发射 11926 颗卫星向全球提供互联网接入 服务。目前，Starlink 系统建设方案分为两个阶段：第一阶段位于 550km 的 4408 颗卫星 计划在 2024 年 3 月建设整个系统的 50%，2

13、027 年 3 月全部建设完成；第二阶段位于 340km 的 7718 颗卫星计划在 2024 年 11 月建设完成 50%，2027 年 11 月全部建设完成。目前 Starlink 在轨卫星数量约 2800 颗，全球用户数量接近 50 万。Starlink 提供的 基础套餐月费 99 美元，上行速率 50-250Mbps、下行速度 10-20Mbps，延迟 20-40ms，此 外用户还需要支付 499 美元的硬件成本。 Starlink 商业模式清晰，盈利预期强烈。参考艾瑞咨询报告，按猎鹰 9 号火箭单次 发射 60 颗卫星，单颗卫星发射成本约 61.5 万美元，单颗卫星造价约 50 万美

14、元，卫星系 统总成本为 132.97 亿美元；按照地面网络设备与卫星制造及发射占产业链的比重计算， 地面系统总成本为 109.34 亿美元；天基按 5 年折旧，地面设备按 10 年折旧，其他运维 成本 6.25 亿美元/年，则 Starlink 每年的总成本为 43.77 亿美元。在每月套餐价格为49/99 元的情况下，未来只需 744 万/368 万用户即可达到盈亏平衡。由此可见，Starlink 实现盈利并非难事。2.2. 星网集团动作频繁，中国“星链”处在爆发前期过去，中国低轨通信卫星事业发展缓慢，仅仅有几颗试验卫星发射。但进入 2020 年 之后，中国“星链”事业进入加速阶段。2020

15、 年国家首次将将卫星互联网纳入通信网络 基础设施的范围，大力支持卫星互联网事业发展。同年，“GW”计划曝光，中国将发射约 1.3 万颗低轨通信卫星。2021 年，注册资本 100 亿元的中国卫星网络集团在雄安成立。 2022 年，星网集团动作频繁，既启动卫星通信地面网络建设，又筹备商业火箭发射基地， 中国低轨卫星产业进入实质性加速阶段，中国“星链”处在爆发前期。中国近地轨道卫星星座计划起步较晚，但多个星座计划已经启动我国近地轨道卫星星座计划虽起步较晚，但近年来国内多个卫星星座计划也相继启 动，发展后势强劲。2018 年 12 月，航天科工集团“虹云计划”的首颗技术验证星成功发 射，并首次将毫米

16、波相控阵技术应用于低轨宽带通信卫星。银河航天提出的“银河 Galaxy” 是国内规模最大的卫星星座计划，计划到 2025 年前发射约 1000 颗卫星。首颗试验星已 于 2020 年 1 月发射成功，通信能力达 10Gbps，成为我国通信能力最强的低轨宽带卫星。我国陆续出台多项政策，积极引导民间资本进入商业航天领域。2014 年国务院出台 关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见，鼓励民间资本研制、发射和 运营商业遥感卫星，提供市场化、专业化服务；2020 年 4 月，国家发改委首次明确“新 基建”范围，将卫星互联网纳入通信网络基础设施的范围；在“十四五规划和 2035 远景目标”中，

17、国家明确提出“打造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体 系，建设商业航天发射场。”1.3 万颗卫星计划曝光，星网集团动作频繁，中国“星链”处在爆发前期“GW”计划预计发射 1.3 万颗卫星。2020 年 9 月，一家代号为“GW”的中国公司， 向国际电信联盟（ITU）递交了频谱分配档案。档案中包括两个名为 GW-A59 和 GW-2 的 宽带星座计划，其计划发射的卫星总数量达到 12992 颗。星网集团将有力地推动中国卫星互联网全面快速发展。2021 年 4 月，中国卫星网络 集团有限公司挂牌成立，注册资本 100 亿元，由国务院国资委 100%控股。2021 年 12 月， 星

18、网集团拟投资 15.8 亿元于雄安新区兴建总部大楼。2022 年 5 月，星网集团拟投资 10 亿 元用于地面站建设，包括天线场、运行控制中心、应用数据中心等。星网集团近期投资动 作频繁，计划加速落地，将有力推动中国卫星互联网全面快速发展。2022 年 6 月，海南国际商业航天发射有限公司由海南省和中国航天科技集团、中国 航天科工集团、中国卫星网络集团共同出资成立。7 月 6 日，海南商业航天发射场在海南 文昌开工建设，成为我国第一个商业航天发射场，其致力于打造国际一流、市场化运营的 航天发射场系统。预计该发射场建成投产后，将具备密集发射能力，进一步提升我国民商 运载火箭发射能力，成为航天强国

19、建设的新力量。3. 卫星通信产业链市场机会巨大，相控阵 T/R 芯片价值量最高3.1. 相控阵天线技术是卫星通信的核心技术多波束天线在通信卫星领域广泛应用。多波束天线是应近代卫星通信容量的快速增 长及多目标区域通信的发展需求而出现的，它向空间辐射的电磁波由多个点波束组成，并 且每一个波束都有一个对应的输入（输出) 通道。通信卫星上采用多波束天线技术，通过 空间隔离来实现多次频率复用和极化复用，从而成倍地提高通信卫星容量。其中，相控阵 多波束天线由于性能优异，在低轨道通信卫星领域得到广泛应用。相控阵天线是低轨道卫星的最佳天线配置。相控阵天线通过对相位和幅度的调整， 实现对波束形状的改变、波束扫描

20、以及波束间功率的分配，通过使用自适应调零的抗干扰 技术，可大大提高通信卫星的空间生存能力。对于低轨通信卫星，由于星上的用户端天线 传输距离短，具有更小的自由空间损耗。因此，从增益上来讲，反射面天线和相控阵天线 都适合低轨道卫星。但由于卫星轨道太低，视角宽，要求天线具备较大扫描角，而反射面 天线在这方面难以胜任。此外，相控阵天线具有低轮廓的特性，更便于卫星的发射。因此， 低轨道卫星一般都配置相控阵天线，如美国 Iridium Next 星座，其每颗卫星都安装有三块 有源相控阵天线，每块相控阵均能产生 16 个波束。多波束相控阵天线技术正处爆发阶段。随着卫星向着高通量方向发展，多点波束技 术成为提

21、升卫星通信能力的重要手段。其中，相控阵天线具有电子手段实现快速扫描等优 异性能，已经成为天线发展的重要方向。随着相控阵技术逐渐成熟，多波束有源相控阵天 线正处于爆发阶段，成为市场关注度最高的新兴技术点。3.2. 通信卫星产业链市场机会巨大，相控阵 T/R 芯片价值量最高卫星产业链拆解通信卫星产业链主要可分为三大环节：上游的卫星制造、卫星发射、地面设备；中游 的卫星运营及服务；为下游业务提供技术和数据支持，涉及众多领域业务，主要包括大众 消费通信服务、卫星固定通信服务和卫星移动通信服务等。 在卫星制造元器件领域，相控阵 T/R 芯片主要由铖昌科技、中电科 13 所及 55 所提 供，SoC/FP

22、GA 等数字处理芯片主要由欧比特、复旦微电和部分科研院所提供。卫星的制 造生产则被中国航天、中国卫星、中国空间、上海航天等少数企业所垄断。 在卫星发射领域，卫星发射主要由中国空间、上海航天、中国卫星等企业垄断。目前， 中国卫星发射主要围绕导航和遥感领域，通信卫星数量相对偏少。 在通信卫星地面设备领域，中国参与者数量可观，主要集中在天线、移动终端、地面 接收站等产品研制和系统软件集成等领域，典型企业包括中国卫星、海格通信、华讯方舟 等。卫星制造/地面设备率先受益于产业爆发中国卫星互联网的产业发展逻辑是先卫星、后终端。根据美国卫星产业协会（SIA） 的数据，2020 年全球卫星产业收入为 2710 亿美元。从收入发布来看，卫星制造及发射服 务业合计占比 6.47%，地面设备