(報告出品方/作者:招商證券,梁程加、王超、孫嘉擎) 一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)催化頻發(fā) 近期,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)催化。23/10/5 SpaceX 成功執(zhí)行星鏈 G6-21 任務(wù)的發(fā)射, 將 22 顆 mini 版的二代星鏈衛(wèi)星載荷...
(報告出品方/作者:招商證券,梁程加、王超、孫嘉擎)
一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)催化頻發(fā)
近期,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)催化。23/10/5 SpaceX 成功執(zhí)行星鏈 G6-21 任務(wù)的發(fā)射, 將 22 顆 mini 版的二代星鏈衛(wèi)星載荷送達(dá)預(yù)定軌道;23/10/6 亞馬遜首批互聯(lián)網(wǎng) 衛(wèi)星擬升空,希望與 Starlink 抗衡;23/10/6 意大利聯(lián)合圣保羅銀行表示將投資 SapceX;23/10/7 工信部擬統(tǒng)籌推進(jìn)電信業(yè)向民間資本開放,分步驟、分階段 推進(jìn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)準(zhǔn)入制度改革;23/10 SpaceX 推出手機(jī)直連業(yè)務(wù)介紹; 23/10/19 SpaceX 計劃明年發(fā)射 144 次。
1、事件 1:星鏈衛(wèi)星已發(fā)射 5200 顆低軌衛(wèi)星
23 年 9 月 30 號 SpaceX 在卡角空軍基地 SLC-40 使用 Falcon 9 發(fā)射 Starlink Group 6-19 任務(wù),將 22 顆 Starlink 衛(wèi)星送入 LEO 軌道。截至目前 SpaceX 累 計發(fā)射 5200 顆星鏈衛(wèi)星,目前在軌 4849 顆,空間操作 4797 顆,正式運營 4199 顆。星鏈全球訂購用戶超過 200 萬,正式進(jìn)入 62 個國家。
2、事件 2:亞馬遜首批互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星擬升空,希望與 Starlink 抗衡
據(jù)英國《新科學(xué)家》周刊,亞馬遜公司于 10 月 6 日發(fā)射首批衛(wèi)星,啟動 “柯伊 伯計劃”太空互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)計劃,希望能與“星鏈”計劃相抗衡。英國夏令時 10 月 6 日晚 7 點,“柯伊伯衛(wèi)星 1 號”和“柯伊伯衛(wèi)星 2 號”搭乘美國聯(lián)合發(fā)射聯(lián) 盟公司“宇宙神 V 型”火箭從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角發(fā)射升空。它們將被放置 在距地球表面 500 公里的軌道上,以測試柯伊伯超大星群的關(guān)鍵部件,該星群計 劃由 3200 顆衛(wèi)星組成。 Kuiper 衛(wèi)星的設(shè)計目的是連接到地球上的偏遠(yuǎn)終端,為偏遠(yuǎn)或僻靜的地區(qū)提供互 聯(lián)網(wǎng)接入。亞馬遜表示,Kuiper 系統(tǒng)的首批生產(chǎn)衛(wèi)星計劃于 2024 年上半年發(fā)射, 并預(yù)計將在 2024 年底與早期商業(yè)客戶進(jìn)行 Beta 測試。
3、事件 3:工信部推進(jìn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)準(zhǔn)入改革,有望向民營資 本開放
工信部 10 月 7 日公開征求對《關(guān)于創(chuàng)新信息通信行業(yè)管理優(yōu)化營商環(huán)境的意見 (征求意見稿)》的意見。意見稿提出統(tǒng)籌推進(jìn)電信業(yè)務(wù)向民間資本開放,加大 對民營企業(yè)參與移動通信轉(zhuǎn)售等業(yè)務(wù)和服務(wù)創(chuàng)新的支持力度,分步驟、分階段推進(jìn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)準(zhǔn)入制度改革。
4、事件 4:SpaceX 推出手機(jī)直連業(yè)務(wù)
Starlink 推出的手機(jī)直連業(yè)務(wù)即讓市場所有的 LTE 手機(jī)在無需更改任何硬件、固 件或特殊應(yīng)用程序的情況下得以通過星鏈發(fā)送文本、語音和數(shù)據(jù)。直連手機(jī)業(yè)務(wù) 將讓用戶無論身處陸地、湖泊還是沿海水域,都可以隨時隨地發(fā)送短信、撥打電 話和瀏覽網(wǎng)頁。 該項業(yè)務(wù)合作的手機(jī)運營商及國家包括:T-Mobile (美國)、ROGERS(加拿大)、 KDDI(日本)、OPTUS((澳大利亞)、ONE NZ (新西蘭)、SALT(瑞士)。納入合作 伙伴的國家和地區(qū),可獲得同樣的直連手機(jī)服務(wù)。 截至目前,星鏈直連手機(jī)業(yè)務(wù)提供的服務(wù)還尚在計劃階段,尚未開始實施。根據(jù) 規(guī)劃,2024 年將實現(xiàn)短信發(fā)送;2025 年實現(xiàn)語音通話;同年還要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù), 并分階段實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)(IOT)。
5、事件 5:SpaceX 計劃明年發(fā)射 144 次
2022 年 10 月 18 日,SpaceX 公司負(fù)責(zé)建造和飛行可靠性的副總裁比爾·格斯 滕邁爾在美國參議院空間與科學(xué)小組委員會的聽證會上表示,明年 SpaceX 希望 實施 144 次發(fā)射,每個月大約 12 次。該數(shù)字大超預(yù)期,22 年全球航天發(fā)射總數(shù) 僅 186 次。 SpaceX 在 2023 年里已經(jīng)完成了 74 次軌道發(fā)射任務(wù)(22 年 61 次),遠(yuǎn)超任何 私營機(jī)構(gòu)的年度發(fā)射量。
二、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)基本情況
1、衛(wèi)星通信&衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是基于衛(wèi)星通信的互聯(lián)網(wǎng),通過發(fā)射一定數(shù)量的衛(wèi)星形成規(guī)模組網(wǎng), 從而輻射全球,構(gòu)建具備實時信息處理的大衛(wèi)星系統(tǒng),是一種能夠完成向地面和 空中終端提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入等通信服務(wù)的新型網(wǎng)絡(luò)(可以通俗地理解為地面基 站被搬入空中的衛(wèi)星平臺,每顆衛(wèi)星都是天上的移動基站)。 衛(wèi)星通信是具有覆蓋范圍廣、通信容量大、傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、設(shè)備可靠性高等優(yōu)點, 已成為現(xiàn)代通信技術(shù)的重要支柱之一。 衛(wèi)星:位于地球上空,負(fù)責(zé)接收和發(fā)送信號,并作為信號中繼站將信號從一 個站點轉(zhuǎn)發(fā)到另一個站點。 地面站:包括發(fā)射站和接收站,負(fù)責(zé)將信號發(fā)送到衛(wèi)星或從衛(wèi)星接收信號, 并與衛(wèi)星進(jìn)行通信。 信號傳輸:通過衛(wèi)星傳輸信號,包括上行鏈路(從地面站到衛(wèi)星)和下行鏈 路(從衛(wèi)星到地面站)。
2、衛(wèi)星分類:應(yīng)用領(lǐng)域、軌道高低
(1)按功能劃分:通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星
通信衛(wèi)星: 通信衛(wèi)星用于傳輸和接收無線電信號,以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的通 信。通信衛(wèi)星系統(tǒng)通常由多顆衛(wèi)星組成,分布在不同的軌道上形成星座,以 覆蓋更廣闊的地理區(qū)域。衛(wèi)星接收來自地面站的信號,然后將信號轉(zhuǎn)發(fā)到其 他地面站或衛(wèi)星上,實現(xiàn)信號的傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)。通信衛(wèi)星利用天線接收和發(fā)送 無線電信號,并通過衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器將信號轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)地點。用戶可以通過 地面設(shè)備(如衛(wèi)星電話、衛(wèi)星電視接收器等)與通信衛(wèi)星進(jìn)行通信。
導(dǎo)航衛(wèi)星: 導(dǎo)航衛(wèi)星用于提供精確定位和導(dǎo)航服務(wù)。最著名的導(dǎo)航衛(wèi)星系 統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS),由美國維護(hù)和運營。導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)通常由一組 衛(wèi)星組成,它們分布在不同的軌道上,通過向地面接收設(shè)備發(fā)送精確的時間和位置信息來實現(xiàn)導(dǎo)航。接收設(shè)備通過接收多個衛(wèi)星的信號,并使用信號之 間的時間差來計算自身的位置。導(dǎo)航衛(wèi)星通過精確的軌道和時間同步來提供 高精度的全球定位和導(dǎo)航服務(wù)。
遙感衛(wèi)星: 遙感衛(wèi)星用于從太空中獲取地球表面的圖像和數(shù)據(jù),以研究、 監(jiān)測和分析地球的自然資源、環(huán)境變化等。遙感衛(wèi)星搭載各種傳感器和儀器, 如光學(xué)傳感器、雷達(dá)傳感器等,用于探測和記錄地球表面的輻射、反射和散 射數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以用于制作地圖、監(jiān)測氣候變化、農(nóng)業(yè)管理、城市規(guī)劃 等各種應(yīng)用。遙感衛(wèi)星通過獲取高分辨率的圖像和數(shù)據(jù),提供全球范圍內(nèi)的 地球觀測和監(jiān)測能力。 按照應(yīng)用領(lǐng)域劃分,通信、導(dǎo)航、遙感等,全球來看,通信衛(wèi)星為第一大組成(數(shù) 量占比 64%)。國內(nèi)遙感衛(wèi)星為第一大組成(占比 53%)。
(2)按軌道高度劃分:低、中、高軌
從細(xì)分來看,衛(wèi)星可分為低軌道衛(wèi)星(LEO)、中軌道衛(wèi)星(MEO)、地球同步軌道 衛(wèi)星(GEO)、太陽同步軌道衛(wèi)星(S)和傾斜地球軌道衛(wèi)星(IGSO)。其中:
低地球軌道 (Low Earth Orbit, LEO):LEO 衛(wèi)星軌道高度通常在 300 到 2,000 公里之間。LEO 衛(wèi)星距離地球較近,可以實現(xiàn)較低的信號延遲,提供 較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。低軌衛(wèi)星擁有傳輸時延小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活等 優(yōu)勢,非常適合衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展。
中地球軌道 (Medium Earth Orbit, MEO):MEO 衛(wèi)星軌道高度通常在 2,000 到 35,786 公里之間,通常用于提供全球覆蓋的衛(wèi)星通信服務(wù),如 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)。相比于 LEO 衛(wèi)星,MEO 衛(wèi)星的軌道周期較長,信號延遲也相對 較高。
地球同步軌道 (Geosynchronous Orbit, GEO): GEO 衛(wèi)星軌道高度約為 35,786 公里,與地球自轉(zhuǎn)周期相匹配,相對地面保持靜止。GEO 衛(wèi)星通常 用于提供廣域覆蓋的通信服務(wù),如衛(wèi)星電視和廣播。高軌道衛(wèi)星距地較高, 覆蓋面積大,三顆就能覆蓋整個地球;但距離遠(yuǎn),通信就更困難。
傳統(tǒng)衛(wèi)星普遍使用 4-8GHz 的 C 波段,頻率較低且太過擁擠。而高通量通信衛(wèi) 星,廣泛使用 Ku 波段(12-18GHz)和 Ka 波段(27-40GHz)。頻率資源豐富, 帶寬提升。 C 頻段多用于地球靜止軌道,頻率低、增益低,天線尺寸大,抗干擾能力強(qiáng), 傳輸信道穩(wěn)點,目前可用資源趨于飽和; KU 頻段頻率高,增益高,天線尺寸小,方便接收設(shè)備使用,是衛(wèi)星通信的 黃金頻段,可用資源相對飽和; KA 頻段頻率更高,頻段帶寬也大,是高速衛(wèi)星通信的黃金頻段,可用資源 也相對飽和。 “星鏈”系統(tǒng)占用的頻率主要分布在 KU、KA 兩個黃金頻段上,三期星座使用更 高的 E 頻段。我國的“星網(wǎng)工程”在 2020 年 9 月就向國際電信聯(lián)盟(ITU)遞 交了“GW”寬帶星座計劃的頻率分配檔案,傳輸頻段主要分布在 KA 頻段和頻 率更高的 V 頻段。
3、低軌衛(wèi)星資源有限,是各國必爭之地
(1)低軌衛(wèi)星優(yōu)點眾多,適合通信互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域
低地球軌道衛(wèi)星由于軌道低,具備傳輸延時小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活、應(yīng)用場 景豐富、制造成本低等優(yōu)點,使其非常適合應(yīng)用于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。LEO 衛(wèi)星的特 性使其能夠提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入、實時通信和全球覆蓋,同時具備靈活性和擴(kuò)展 性,能夠滿足不斷增長的用戶需求。 傳輸延時?。壕嚯x地球較近,信號傳輸路徑較短,可以提供更快的數(shù)據(jù)傳輸 速率。 鏈路損耗低:在信號傳輸過程中會經(jīng)歷較少的大氣層損耗和傳播延遲,從而 減小了鏈路損耗。 發(fā)射靈活:由于 LEO 衛(wèi)星質(zhì)量通常較小,且工作的軌道高度較低,LEO 衛(wèi) 星適用于包括火箭發(fā)射、亞軌道發(fā)射、重復(fù)任務(wù)載具發(fā)射、空天飛機(jī)發(fā)射、 國際軌道部署等絕大多數(shù)衛(wèi)星發(fā)射方式,十分靈活。 應(yīng)用場景豐富:LEO衛(wèi)星的低延遲和高帶寬特性使其適用于多種應(yīng)用場景。 除了提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入和實時通信外,LEO 衛(wèi)星還可支持物聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程教育、農(nóng)業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害響應(yīng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。 制造與發(fā)射成本低。LEO 衛(wèi)星質(zhì)量通常小于 1000KG,相對于其他大衛(wèi)星 研制加工周期短、制造成本低。低軌道衛(wèi)星的軌道高度相對其他軌道衛(wèi)星低, 大大減少了用于推進(jìn)和發(fā)射低軌衛(wèi)星的能源成本。
(2)低軌衛(wèi)星軌道容量有限,先到先得
根據(jù)國際電信聯(lián)盟規(guī)定,衛(wèi)星頻率及軌道使用的規(guī)則是“先到先得”,軌道和頻 譜成為各國加緊布局以期獲得先發(fā)優(yōu)勢的重要戰(zhàn)略資源。已知 300 至 1000km 左右的低軌道大約能夠容納 5.8 萬衛(wèi)星,2029 年預(yù)計地球近地軌道將部署約 5.7 萬顆衛(wèi)星,同時低軌衛(wèi)星主要采用的 Ku 及 Ka 通信頻段資源也逐漸趨于飽和狀 態(tài),空間衛(wèi)星頻率和軌道資源將更加稀缺。 “星鏈”計劃如果實現(xiàn),最高將占據(jù) 4.2 萬顆衛(wèi)星的軌道位置?!靶擎湣币?在往更低處延伸,其二期申報的三個高度和傾角共 7518 顆衛(wèi)星,軌道高度 已低至 335.9 至 345.6km 之間。 根據(jù) ITU 要求,在衛(wèi)星頻率和軌道申請后的七年內(nèi)必須發(fā)射第一顆衛(wèi)星,九年內(nèi) 必須發(fā)射總數(shù)的10%,12年內(nèi)必須發(fā)射總數(shù)的50%,14年內(nèi)必須全部發(fā)射完成。
三、全球低軌衛(wèi)星布局情況梳理
1、全球低軌衛(wèi)星布局情況
全球發(fā)射活動創(chuàng)歷史新高,世界在軌航天器數(shù)量大幅增長,空間利用能力進(jìn)一步 提升。根據(jù)《中國航天科技活動藍(lán)皮書(2022)》,2022 年全球共實施航天器 發(fā)射任務(wù) 186 次,共發(fā)射航天器 2,505 個,刷新歷史記錄,其中美國實施 87 次 發(fā)射、中國實施 64 次發(fā)射,位列前兩位,從近 5 年發(fā)射趨勢來看,中美兩國發(fā) 射活動快速增長,發(fā)射次數(shù)交替領(lǐng)先,成為世界航天活動增長的主要動力。在軌 航天器方面,截至 2022 年底,全球在軌航天器數(shù)量達(dá) 7,218 個,其中美國在軌 航天器總數(shù)達(dá) 4,731 個,占全球總數(shù)的 65.5%;歐洲在軌航天器總數(shù)達(dá) 1,002 個, 位居世界第二;中國在軌航天器數(shù)量達(dá) 704 個,首次超過 700 個。同時,從在 軌航天器分布領(lǐng)域來看,美歐高軌通信衛(wèi)星數(shù)量全球領(lǐng)先,美國低軌通信衛(wèi)星零 跑全球,中國大中型遙感衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)量位居世界第一。
通信衛(wèi)星方面,截至 2022 年底,全球共有 4,784 顆通信衛(wèi)星在軌運行,Starlink 大規(guī)模部署成為全球通信衛(wèi)星增長的首要原因。根據(jù)王韶涵等《2022 年國外通 信衛(wèi)星發(fā)展綜述》、《中國航天科技活動藍(lán)皮書(2022)》,截至 2022 年底, 全球在軌通信衛(wèi)星總數(shù)達(dá) 4,784 顆,其中,美歐合計占據(jù)全球在軌通信衛(wèi)星中 90%以上的份額。2022 年全球新增發(fā)射通信衛(wèi)星 1,956 顆,同比增長 39.22%, 其中,受益于“星鏈”(Starlink)星座 2022 年全年的批量發(fā)射,美國通信衛(wèi)星 發(fā)射數(shù)量快速增長,成為全球通信衛(wèi)星數(shù)量增長的主要驅(qū)動力。
低軌星座進(jìn)入批量部署期,美國占據(jù)低軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢,中國星座部 署加速跟進(jìn),發(fā)展“后勢”較足。由于低軌衛(wèi)星星座在發(fā)射成本、信號覆蓋、傳 輸時延、功耗等方面的優(yōu)勢,廣受全球各廠商青睞。受益于航天技術(shù)實力強(qiáng)勁、 技術(shù)民用轉(zhuǎn)化及商業(yè)化推廣速度較快,美國在低軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域占據(jù)絕對領(lǐng)先優(yōu) 勢。中國低軌衛(wèi)星星座起步較晚,但隨著低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)建立完善、運載火箭 技術(shù)相繼突破與民間星座部署提速,國內(nèi)低軌衛(wèi)星星座部署的“后勢”較足。
2、核心玩家進(jìn)展情況
(1)Starlink:升空衛(wèi)星數(shù)量占據(jù)絕對優(yōu)勢,全面搶占近地軌道
“星鏈”計劃(Starlink)是由美國 SpaceX 公司提出的低軌道衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座 系統(tǒng)。2015 年 1 月,美國 SpaceX 公司宣布了其衛(wèi)星通信星座 Starlink 的建設(shè) 計劃,旨在為全球用戶(特別是農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)用戶)提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。 Starlink 系統(tǒng)從方案提出至測試衛(wèi)星發(fā)射歷經(jīng) 3 年時間,從測試衛(wèi)星到首批衛(wèi)星 組網(wǎng)歷時 15 個月,2019 年后便開啟高速組網(wǎng)歷程。
Starlink 系統(tǒng)將由不同高度的衛(wèi)星星座和若干地面站組成,一二期工程預(yù)計將在 2027 年全部完成部署,系統(tǒng)建成后,將包含 4 萬余顆低軌衛(wèi)星。其中:
Starlink 系統(tǒng)分三期逐步推進(jìn),衛(wèi)星數(shù)量逐步增加,軌道逐步降低。Starlink 系統(tǒng)一期衛(wèi)星數(shù)為 4,408 顆(原計劃為 4,425 顆),二期衛(wèi)星數(shù)為 7,518 顆, 三期衛(wèi)星數(shù)已多達(dá) 30,000 顆,系統(tǒng)容量逐步提升。Starlink 最初申請一期系 統(tǒng)時,軌道高度位于 1,100km-1,325km 間,2018 年 11 月將其中 1,584 顆 衛(wèi)星降低至 550km,2020 年 4 月將剩余 2,824 顆衛(wèi)星軌道降低至 540-570km 間;二期大幅降低軌道高度至 340km。
使用頻段逐步擴(kuò)展。Starlink 一期使用 Ku/Ka 波段、二期使用 V 波段,三期 建設(shè)將使用 E 波段,未來 Starlink 可能將利用頻段對于其他國家星座進(jìn)行卡 位。
Starlink 部署全面提速,截至 2023 年 9 月,Starlink 衛(wèi)星升空總數(shù)達(dá) 5,048 顆, 其中 2023 年升空 1,382 顆。2018 年 Starlink 發(fā)射 2 顆試驗星后,2019/2020/2021 年分別部署120顆/833顆/989顆,2020/2021年同比分別增長594.16%/18.73%。 2022 年,Starlink 全年共實施 34 次批量發(fā)射,部署 1,722 顆衛(wèi)星,同比增長 74.12%,衛(wèi)星部署全面提速,月均衛(wèi)星產(chǎn)能達(dá) 180 顆,在 2022 年 8 月發(fā)射頻 次達(dá) 30 天 7 發(fā),公司研產(chǎn)與發(fā)射能力持續(xù)提升。2023 年以來,Starlink 衛(wèi)星發(fā) 射再次提速,平均 6.29 天發(fā)射一批衛(wèi)星,截至 2023 年 10 月 9 日,Starlink 星 座已累計發(fā)射 115 批,衛(wèi)星累計升空總數(shù)達(dá) 5,243 顆,其中,包含 529 顆 V2.0 Mini 衛(wèi)星。
(2)OneWeb:歐洲低軌衛(wèi)星領(lǐng)頭羊,與 Eutelsat 合并全面與 Starlink 競爭
發(fā)展幾經(jīng)周折,后經(jīng)英國政府與印度企業(yè)注資后全面復(fù)蘇。OneWeb 前身 WorldVu 成立于 2012 年,2014 年 WorldVu 公司提出 648 顆小衛(wèi)星的星座計劃, 隨后從瀕臨破產(chǎn)的“天空之橋”公司獲得所需頻軌資源,并向國際電信聯(lián)盟注冊。 2015 年,公司正式進(jìn)入星座建設(shè)階段,2017 年公司開始建設(shè)位于美國肯尼迪航 天中心附近的佛羅里達(dá)工廠,設(shè)兩條衛(wèi)星生產(chǎn)線,同年法國圖盧茲生產(chǎn)線開始生 產(chǎn)首批衛(wèi)星。2017 年,OneWeb 向 FCC 申請,后續(xù)將增加 720 顆 1,200km 高 度近地軌道衛(wèi)星與 1,280 顆 8,500km 高度的中地球軌道衛(wèi)星。2020 年初,公司 因新冠疫情影響遭遇破產(chǎn)危機(jī),后續(xù)由英國政府與印度巴蒂企業(yè)聯(lián)合收購,公司 于 2021 年起逐步復(fù)蘇。根據(jù)公司規(guī)劃,OneWeb 將會在 2026 年 8 月前至少部 署一半數(shù)量的規(guī)劃衛(wèi)星,并于 2029 年前完成整個 OneWeb 星座部署。
OneWeb 采用開放式架構(gòu),可在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上通過增加新衛(wèi)星的方式提升整 體容量,整個星座建設(shè)分為三個階段: 第一階段:發(fā)射 648 顆 Ku/Ka 頻段衛(wèi)星,分布在高度 1,200km,傾角 87.9° 的 18 個軌道面上,每個軌道面部署約 40 顆衛(wèi)星,相鄰軌道面間隔 9°,星 座容量達(dá) 7 Tbit/s,可為用戶提供峰值速率達(dá) 500Mbps 的寬帶服務(wù),地-星 延遲約為 50ms。 第二階段:增加 720 顆 V 頻段衛(wèi)星,組成的與初期星座軌道高度相同 (1,200km)的“亞星座”,星座容量達(dá) 120 Tbit/s。 第三階段:增加 1280 顆 V 頻段衛(wèi)星,運行在更高的中地球軌道(8,500km), 星座容量達(dá) 1,000 Tbit/s,同時,整個星座根據(jù)覆蓋區(qū)域內(nèi)的服務(wù)需求和數(shù) 據(jù)流量情況,在低地球軌道和中地球軌道之間進(jìn)行“動態(tài)流量分配”。
截至 2023 年 3 月,OneWeb 公司累計在軌衛(wèi)星 618 顆,滿足全球覆蓋的業(yè)務(wù) 開展需要。根據(jù)王韶涵等《2022 年國外通信衛(wèi)星發(fā)展綜述》,2022 年年初受俄 烏戰(zhàn)爭影響,OneWeb 衛(wèi)星部署被迫中斷,2022Q4 恢復(fù)發(fā)射任務(wù)后,OneWeb 全年部署 3 批次 110 顆衛(wèi)星,累計部署衛(wèi)星 504 顆。2023 年 3 月 26 日,印度 LVM3 M3 火箭將 36 顆 OneWeb 公司近地軌道衛(wèi)星送入預(yù)定軌道,當(dāng)前累計在 軌衛(wèi)星數(shù)達(dá) 618 顆,超出 OneWeb 公司覆蓋全球所需的 588 顆,多出的 30 顆 衛(wèi)星可用作軌道后備。
OneWeb 與 Starlink 同樣進(jìn)入全面部署階段,但在系統(tǒng)架構(gòu)與生產(chǎn)運營方面存 在較大差異: 兩者采用不同的系統(tǒng)架構(gòu):Starlink 采用“天星天網(wǎng)”架構(gòu),將衛(wèi)星作為網(wǎng)絡(luò) 傳輸節(jié)點,通過星間鏈路建立高速寬帶通信網(wǎng)絡(luò),用戶可以直接接入衛(wèi)星互 聯(lián)網(wǎng)絡(luò),不需要經(jīng)過地面系統(tǒng);OneWeb 星座采用“天星地網(wǎng)”架構(gòu),衛(wèi)星作 為連通用戶終端和網(wǎng)關(guān)站的通道,衛(wèi)星間沒有星間鏈路,從網(wǎng)關(guān)站接入地面 通信網(wǎng)絡(luò),通過全球分布的地面站實現(xiàn)整個系統(tǒng)的全球服務(wù)能力。 星座建設(shè)與運營模式存在較大差異:Starlink 的衛(wèi)星研制、生產(chǎn)、發(fā)射與星 座運營均有 SpaceX 承擔(dān),SpaceX 自身擁有火箭及可重復(fù)發(fā)射技術(shù),可大 幅降低 Starlink 星座的發(fā)射成本;OneWeb 主要通過全產(chǎn)業(yè)鏈要素的垂直整 合,各環(huán)節(jié)聯(lián)合 OneWeb、軟銀集團(tuán)、空客公司、休斯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)公司等龍 頭企業(yè),形成一體的利益集團(tuán)。
2023 年 9 月 29 日,OneWeb 與 Eutelsat 正式合并成為歐洲最大的衛(wèi)星公司, 與 Starlink 展開全面競爭。根據(jù)財聯(lián)社消息,2023 年 9 月 29 日,OneWeb 與 法國衛(wèi)星公司 Eutelsat 宣布合并,成為歐洲最大的衛(wèi)星公司以便更好地與 Starlink 展開全面競爭。此次合并后,1)OneWeb 將獲得充足的資金以完成新 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與技術(shù)更新;2)新公司有望將 Eutelsat 高通量地球靜止軌道衛(wèi)星(GEO) 與 OneWeb 低軌道地球衛(wèi)星(LEO)的優(yōu)勢相結(jié)合,為客戶提供低延遲與全面 覆蓋的高密度網(wǎng)絡(luò)。2023 年 2 月,Eutelsat 表示,OneWeb 二代星座衛(wèi)星的研 制招標(biāo)工作將于 2023Q2 開啟。
(3)“星網(wǎng)”工程:中國版“Starlink”,國內(nèi)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中堅力量
中國劍指“天地一體化建設(shè)”,申報“GW”星座、組建“星網(wǎng)”集團(tuán)構(gòu)筑國內(nèi) 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)中堅力量。根據(jù)國際電信聯(lián)盟(ITU)數(shù)據(jù),2020 年 9 月,中國以“GW” 為代號申報了 2 個低軌衛(wèi)星星座,合計 12,992 顆衛(wèi)星,分布在距地面 590-1,145km 的低軌軌道。2021 年,國資委組建成立中國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公 司,整合統(tǒng)籌國有低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)計劃,充分調(diào)動各方資源,促進(jìn)國內(nèi)衛(wèi)星 互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)入快車道。
衛(wèi)星招標(biāo)、發(fā)射基地建設(shè)陸續(xù)完成,首顆衛(wèi)星發(fā)射蓄勢待發(fā)。2022 年 10 月 18 日,中國星網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究院有限公司發(fā)布通信衛(wèi)星 01/02 中標(biāo)公告,中標(biāo)候選 人包含中國空間技術(shù)研究院、上海微小衛(wèi)星工程中心、中電科 54 所與銀河航天。 星網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射基地位于海南文昌市東郊鎮(zhèn),2022 年 7 月正式開工建設(shè),當(dāng)前主 體結(jié)構(gòu)已經(jīng)封頂,預(yù)計 2023 年年底 1 號工位竣工,首顆衛(wèi)星預(yù)計將在2023Q3-2024H1 時段內(nèi)擇機(jī)發(fā)射。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)試驗星順利入軌,星地融合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展取得重要進(jìn)展,星網(wǎng)建設(shè)進(jìn) 入發(fā)展快車道。2023 年 7 月 9 日,我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丙運 載火箭,成功將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。同時,2023 年 6 月, 國際電信聯(lián)盟無線電局衛(wèi)星研究組第二工作組全會上,中國信通院牽頭,中信科 移動、上海微小衛(wèi)星工程中心等參與制定的《衛(wèi)星國際移動通信(IMT)未來技 術(shù)趨勢》正式獲得通過,內(nèi)容涉及手機(jī)直連衛(wèi)星通信、星上處理、星間鏈路、高 低軌衛(wèi)星協(xié)同、星地頻譜共享技術(shù)等重點技術(shù)方向,星地融合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展取得 重要進(jìn)展。
(4)“G60 星鏈”:國內(nèi)首個衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)集群,民用星座建設(shè)全面起航
上海松江政府主導(dǎo),民用星座建設(shè)全面起航。2016 年,上海松江市政府提出了 “G60”科技創(chuàng)新走廊的構(gòu)想,得益于上海航天技術(shù)研究院、科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng) 新院的支持,“G60”科技創(chuàng)新走廊開始著眼于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。與星網(wǎng)整體定 位不同,“G60 星鏈”更側(cè)重于民用領(lǐng)域,屬于地方政府主導(dǎo)的低軌寬頻多媒體 衛(wèi)星星座,“G60 星鏈”的落地標(biāo)志著國內(nèi)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步擴(kuò)容,制 造端、應(yīng)用端逐步向民用領(lǐng)域拓展。 “十四五”期間“G60 星鏈”項目將完成“152”工程。根據(jù)上海松江報道,“G60 星鏈”項目將分為三期建設(shè),“十四五”期間將完成“152”工程,即建成 1 個 全球低軌衛(wèi)星通信星座、建成面積超 500 畝的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)集群,形成規(guī)模超 200 億的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用生態(tài)。
“G60 星鏈”預(yù)計一期將發(fā)射 1,296 顆衛(wèi)星,遠(yuǎn)期將實現(xiàn) 12,000 余顆衛(wèi)星組網(wǎng), 截至 2022 年末,“G60 星鏈”計劃已發(fā)射 5 顆試驗衛(wèi)星。根據(jù)上海松江報道, 截至 2022 年末,“G60 星鏈”已發(fā)射 5 顆試驗衛(wèi)星并實現(xiàn)成功組網(wǎng)。2023 年 7 月,上海市松江區(qū)表示,將深入推進(jìn)低軌寬頻多媒體衛(wèi)星星座“G60 星鏈”建設(shè), 一期將發(fā)射衛(wèi)星 1,296 顆,未來將實現(xiàn) 12,000 余顆衛(wèi)星組網(wǎng)。 “G60 星鏈”產(chǎn)業(yè)項目全面推進(jìn)商業(yè)衛(wèi)星生產(chǎn)基地與衛(wèi)星運營服務(wù)平臺建設(shè), 衛(wèi)星工廠設(shè)計產(chǎn)能可達(dá) 300 顆/年,單星成本將降低 35%。根據(jù)長三角“G60” 科創(chuàng)走廊九城市共同發(fā)布的“G60 星鏈”計劃,科創(chuàng)走廊城市將以上海松江為龍 頭,建設(shè)長三角首個衛(wèi)星制造的“燈塔工廠”,加快集聚產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè),打 造國內(nèi)首個衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)集群。根據(jù)上海松江報道,2021 年 11 月,“G60 星鏈”產(chǎn)業(yè)基地開工建設(shè);2023 年,總投資 6.7 億元的全數(shù)字化衛(wèi)星制造超級 工廠完成結(jié)構(gòu)封頂。2023 年正式投入使用后,產(chǎn)能預(yù)計將達(dá)到 300 顆/年,單星 成本預(yù)計下降 35%。由于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈具有上下游協(xié)同性較強(qiáng)的特征,“G60 星鏈”項目的推進(jìn)將全面帶動衛(wèi)星及部組件研發(fā)制造、通導(dǎo)遙終端與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、 網(wǎng)絡(luò)運營和衛(wèi)星運維、行業(yè)應(yīng)用與增值服務(wù)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,形成資源集聚、展示、 研發(fā)、應(yīng)用落地為一體的衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展新模式。
(5)銀河 Galaxy:國內(nèi)商業(yè)航天獨角獸,“造星工廠”筑夢蒼穹
國內(nèi)商業(yè)航天第一家獨角獸公司,領(lǐng)先的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商與衛(wèi)星制造 商。銀河航天成立于 2018 年,由獵豹移動聯(lián)合創(chuàng)始人、前總裁徐鳴創(chuàng)立,專注 于低成本、高性能通信衛(wèi)星制造,是我國商業(yè)航天領(lǐng)域第一家獨角獸公司。公司 致力于通信載荷、核心單機(jī)、衛(wèi)星平臺的自主研發(fā)與低成本量產(chǎn),在西安、成都 和北京分別構(gòu)建研發(fā)中心,并在南通建設(shè)新一代衛(wèi)星智能制造工廠,已實現(xiàn)百顆 衛(wèi)星的量產(chǎn)能力。當(dāng)前,銀河航天已形成較為完善的衛(wèi)星平臺型譜,包含平板堆 疊式衛(wèi)星平臺、200-700kg 級通信衛(wèi)星平臺、100-500kg 遙感衛(wèi)星平臺、靈巧型 衛(wèi)星平臺等,可全面滿足衛(wèi)星寬帶通信、光學(xué)遙感、SAR、導(dǎo)航增強(qiáng)、頻譜感知 等不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
當(dāng)前公司已發(fā)射通信衛(wèi)星 8 顆、InSAR 衛(wèi)星 4 顆,預(yù)計 2025 年之前發(fā)射 1,000 顆低軌衛(wèi)星。根據(jù)公司官網(wǎng),截至目前,公司已經(jīng)發(fā)射通信衛(wèi)星 8 顆、InSAR 遙 感衛(wèi)星 4 顆,并為航天宏圖研制成功國際首個“四星車輪式衛(wèi)星編隊”。根據(jù)新 華社報道,2023 年 7 月,公司發(fā)射國內(nèi)首款使用柔性太陽翼的平板式通信衛(wèi)星 并在軌對多星堆疊發(fā)射技術(shù)進(jìn)行驗證。公司表示,未來將繼續(xù)推進(jìn)可堆疊平板衛(wèi) 星的批量研制,攻關(guān)手機(jī)直連衛(wèi)星的相控陣天線、星上大能源、數(shù)字處理載荷等 核心技術(shù),加快衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)巨型星座的快速部署。預(yù)計 2025 年前,公司將發(fā)射 1,000 顆低軌衛(wèi)星。
2020 年 1 月,銀河航天成功發(fā)射首顆具備國際先進(jìn)水平的低軌寬帶通信衛(wèi) 星。該衛(wèi)星采用 Q/V 和 Ka 等通信頻段,具備 10Gbps 速率的透明轉(zhuǎn)發(fā)通信 能力,后續(xù)完成了低軌寬帶通信衛(wèi)星高頻毫米波在高濕度環(huán)境下通信能力的 測試、低軌寬帶衛(wèi)星與 5G 專網(wǎng)融合試驗等一系列星地融合 5G 試驗。
2022 年 3 月,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丙運載火箭成功將國內(nèi) 首次批量研制的六顆低軌寬帶通信衛(wèi)星——銀河航天 02 批批產(chǎn)衛(wèi)星送入預(yù) 定軌道。此次發(fā)射成功驗證公司建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)巨型星座所必須具備的低成 本、批量研制與組網(wǎng)運營能力。
2023 年 3 月,我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丁運載火箭成功將銀 河航天承擔(dān)研制的四顆干涉合成孔徑雷達(dá)(InSAR)衛(wèi)星(宏圖一號 01 組 衛(wèi)星)發(fā)射升空。該組衛(wèi)星是國際上首個四星編隊飛行的 InSAR 對地成像系統(tǒng),具備對全球非極區(qū)進(jìn)行 1:5 萬比例尺測繪能力,可以快速高效進(jìn)行全 球陸地高精度測繪。同時,針對民用 SAR 衛(wèi)星的小批量研制,銀河航天通 過數(shù)字化仿真、自動化測試、流程優(yōu)化等途徑,整體研制時間縮短 60%以 上。
2023 年 7 月,銀河航天靈犀 03 星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丁運載 火箭發(fā)射升空。該星是我國首款使用柔性太陽翼的平板式通信衛(wèi)星,也是國 內(nèi)首次在軌對多星堆疊發(fā)射技術(shù)進(jìn)行驗證。
3、國外星座優(yōu)勢分析
(1)國外企業(yè)較早開展“太空圈地運動”,占據(jù)有利頻譜資源
Starlink、OneWeb 等星座部署加劇 Ku 頻段飽和現(xiàn)象,重點頻段的可用資源進(jìn) 一步稀缺。衛(wèi)星通信主要依靠無線電頻譜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,一般而言,頻段越低, 電波衰減越小、繞射能力越強(qiáng),對終端天線的方向性要求也相應(yīng)降低。早期使用 的 L、S 頻段雖可滿足語音、文字等低速信息傳遞,但較難滿足高帶寬內(nèi)容傳輸 需求。相較于低頻段,Ku 和 Ka 頻段范圍更寬,能夠更好地滿足高清視頻、移動 互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)的傳輸需求。但根據(jù)中國通信學(xué)會調(diào)研報告顯示,當(dāng)前能夠?qū)崿F(xiàn) 全球覆蓋的 L、S、C 頻段已基本被使用。同時,隨著 Starlink、OneWeb 星座的 大規(guī)模部署,Ku 頻段也呈現(xiàn)出明顯的飽和跡象,可用資源十分緊張,而隨著后 續(xù)全球各星座的加快部署,Ka 頻段正成為各國下一步重點爭奪的對象。秉持“先 到先得”的原則,國外星座將在有利頻譜資源爭奪上占據(jù)明顯先發(fā)優(yōu)勢。
(2)國外星座在衛(wèi)星制造、單箭發(fā)射成本、平均發(fā)射周期方面優(yōu)勢明顯
衛(wèi)星制造方面,Starlink 衛(wèi)星制造成本約為 2,000 美元/kg、OneWeb 衛(wèi)星制造 成本約為 7,000 美元/kg,而國產(chǎn)衛(wèi)星約為 30,000 美元/kg。根據(jù)各公司官網(wǎng)、 艾 瑞 咨 詢 數(shù) 據(jù) , 銥 星 二 代 星 座 /OneWeb/Starlink V1.0 單 星 重 量 分 別 為 860kg/147kg/260kg,平均單星造價分別為 3,067 萬美元/100 萬美元/50 萬美元 左右,折合下來單星制造成本約為 35,663/6,803/1,923 美元/kg。而根據(jù)長光衛(wèi) 星招股說明書,公司正在研制的第四代衛(wèi)星重量約為 20kg 級,單顆制造成本預(yù) 計為 400 萬元,若以美元:人民幣=7 的匯率測算,長光衛(wèi)星單顆衛(wèi)星制造成本 約為 28,571 美元/kg,整體單星制造成本大幅高于國外成熟星座。
從理論成本角度來看,SpaceX 獵鷹系列火箭在發(fā)射成本方面具備高度優(yōu)勢,“長 征”系列火箭每公斤發(fā)射成本在 4-9 萬元區(qū)間內(nèi)浮動。我們根據(jù)火箭單次發(fā)射成 本、火箭近地軌道運載能力測算中美典型火箭的單位發(fā)射成本。我們可以發(fā)現(xiàn), 當(dāng)前 SpaceX 的獵鷹 9 號重型 LEO 軌道運載成本僅為 1 萬元/kg 左右,目前國內(nèi) 的“長征”系列火箭發(fā)射成本在 4-9 萬元區(qū)間內(nèi)浮動。
從實際應(yīng)用角度來看,SpaceX 獵鷹系列火箭復(fù)用率不斷提升,帶動火箭邊際成 本快速下降。根據(jù)劉潔等《“獵鷹”9 火箭的發(fā)射成本與價格策略分析》(2022), 全新獵鷹 9 號火箭成本約為 5,000 萬美元,復(fù)用型獵鷹 9 號火箭成本為 1,500 萬 美元,復(fù)用型獵鷹 9 號火箭的邊際發(fā)射成本將快速下降。同時,2015 年 12 月、 2016 年 4 月,獵鷹 9 號一級火箭分別實現(xiàn)全球首次軌道發(fā)射火箭陸地回收和首 次海上回收,當(dāng)前獵鷹系列火箭已實現(xiàn)常態(tài)化可重復(fù)使用。2021 年 SpaceX 31 次發(fā)射中只有 2 枚新火箭,其他 29 枚均為復(fù)用火箭。
憑借火箭回收,降本的同時大幅提升火箭發(fā)射速度,Starlink 衛(wèi)星平均發(fā)射周期 逐年縮短。得益于火箭復(fù)用技術(shù),SpaceX 火箭回收、檢查、維修到再升空的周 期大幅降低。2022 年,SpaceX 的火箭發(fā)射頻次為 10.74 天,同比降低 44.1%; 進(jìn)入 2023 年后,SpaceX 再次加快 Starlink 的衛(wèi)星部署速度,截至 2023 年 9 月, SpaceX 的發(fā)射頻次縮短到 6.62 天,平均發(fā)射周期全球領(lǐng)先。
(3)國外星座用戶規(guī)模與服務(wù)內(nèi)容加速迭代,商業(yè)模式持續(xù)得到驗證
Starlink 逐步打開用戶市場,服務(wù)國家與地區(qū)范圍迅速擴(kuò)大。截至 2023 年 9 月,Starlink 已在全球 62 個國家與地區(qū)提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),包括美國、加拿大、歐 洲、日本、澳大利亞、新西蘭大部分地區(qū)及南美洲、非洲的部分地區(qū)。根據(jù) Starlink 網(wǎng)站披露,老撾、柬埔寨及越南將在 2024 年起可使用 Starlink 互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),泰 國則正在等待監(jiān)管地區(qū)批準(zhǔn)?;钴S用戶方面,截至 2023 年 9 月,Starlink 全球 活躍用戶超過 200 萬,用戶增長也明顯提速。
民用、軍事領(lǐng)域全面開花,“手機(jī)直連衛(wèi)星”加速業(yè)務(wù)迭代,商業(yè)模式持續(xù)得到 驗證。除民用領(lǐng)域服務(wù)外,2022 年“俄烏沖突”發(fā)生后,Starlink 就持續(xù)為烏克 蘭軍隊提供情報支援,為烏軍的精確打擊提供幫助。2023 年 10 月,Starlink 官 網(wǎng)商業(yè)服務(wù)板塊全面推出“星鏈”直連手機(jī)業(yè)務(wù)(Starlink Direct to Cell),適 用現(xiàn)有 LTE 手機(jī),無需更改硬件、固件或下載特殊應(yīng)用程序,即可通過星鏈發(fā) 送文本、語音與數(shù)據(jù)。預(yù)計 2024 年“星鏈”直連手機(jī)業(yè)務(wù)實現(xiàn)短信發(fā)送、2025 年實現(xiàn)語音通話和上網(wǎng)業(yè)務(wù),同年分階段實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng) IOT 業(yè)務(wù)。
四、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/h1>
1、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈情況
2021 年全球衛(wèi)星通信行業(yè)市場規(guī)模約為 1,816 億美元,2017-2021 年 CAGR 達(dá) 11.98%;2021年中國衛(wèi)星通信行業(yè)市場規(guī)模約為797億元,2017-2021年CAGR 達(dá) 9.69%。根據(jù) SIA、中商產(chǎn)業(yè)研究院測算數(shù)據(jù),2021 年全球衛(wèi)星通信行業(yè)市 場規(guī)模約為 1,816 億美元,同比增長 24.28%,2017-2021 年 CAGR 達(dá) 11.98%。 根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2021 年中國衛(wèi)星通信行業(yè)市場規(guī)模約為 797 億元, 同比增長 9.54%,2017-2021 年 CAGR 達(dá) 9.69%,預(yù)計 2022 年增長至 878 億 元,同比增長 10.16%。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈主要包含上游衛(wèi)星制造與發(fā)射、中游地面設(shè)備與下游衛(wèi)星運營 及服務(wù)。 衛(wèi)星制造環(huán)節(jié)主要包含衛(wèi)星平臺與衛(wèi)星載荷,衛(wèi)星平臺包含結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、供電 系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、遙感測控系統(tǒng)、姿軌控制系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng); 衛(wèi)星載荷包含天線分系統(tǒng)、轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)及其他金屬/非金屬材料和電子元 器件等。 衛(wèi)星發(fā)射環(huán)節(jié)包含火箭制造及發(fā)射服務(wù)。 地面設(shè)備環(huán)節(jié)包含固定地面站、移動式地面站(靜中通、動中通等)及用戶 終端。固定地面站包含天線系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、信道終端系統(tǒng)、控 制分系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、衛(wèi)星測控站和衛(wèi)星運控中心等;移動站主要包含集成 式天線、調(diào)制解調(diào)器和其他設(shè)備;用戶終端包含設(shè)備上游關(guān)鍵零部件及下游 終端設(shè)備。 衛(wèi)星運營及服務(wù)環(huán)節(jié)主要包含衛(wèi)星移動通信服務(wù)、寬帶廣播服務(wù)及衛(wèi)星固定 服務(wù)等。
2022 年全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)收入約占全球航天產(chǎn)業(yè)收入的 73%,衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)中衛(wèi) 星服務(wù)、地面設(shè)備制造收入占比較高。根據(jù)美國衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SIA)發(fā)布的《2023 年衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)狀況報告》,2022 年全球航天產(chǎn)業(yè)收入約為 3,840 億美元,同比降 低 0.52%,衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)總收入約為 2,810 億元,同比增長 0.72%,其中衛(wèi)星服務(wù)業(yè)、 地面設(shè)備制造業(yè)、衛(wèi)星制造業(yè)、發(fā)射服務(wù)業(yè)收入占比分為別 40.3%、51.6%、5.6%、 2.5%。
2、衛(wèi)星制造(平臺+有效載荷)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/strong>
衛(wèi)星主要包含衛(wèi)星平臺和有效載荷,衛(wèi)星平臺是由支持和保障有效載荷正常工作 的所有服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成的主體。按照衛(wèi)星系統(tǒng)物理組成和服務(wù)功能的不同可將衛(wèi)星 分為結(jié)構(gòu)、熱腔、控制、推進(jìn)、供配電、測控、數(shù)據(jù)管理(或綜合電子)等分系 統(tǒng)。以波音通信衛(wèi)星平臺 BSS-702 系列平臺為例,其采用兩艙式模塊化設(shè)計理 念,主要分為衛(wèi)星平臺和有效載荷艙。而在衛(wèi)星平臺方面,以美國勞拉公司的 LS-1300 衛(wèi)星平臺為例,其衛(wèi)星平臺主要包含結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、熱控制系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、 姿態(tài)控制系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、遙測與指令系統(tǒng)等。
有效載荷裝載在不同軌道的通信衛(wèi)星上,與地面衛(wèi)星通信設(shè)備共同構(gòu)成衛(wèi)星通信 系統(tǒng),完成地球站信號接收、變換、放大和發(fā)送。通信衛(wèi)星有效載荷與地面通信 設(shè)備有很大不同,需采用有抗輻射能力的元器件,對小型化和低功耗要求較高, 具備長時間、不間斷工作能力。軍事通信衛(wèi)星有效載荷應(yīng)具有抵御有意干擾的能 力,并能保證各種小型機(jī)動(移動)地球站在大的地域范圍內(nèi)有效使用。 通信衛(wèi)星有效載荷由星載通信天線和轉(zhuǎn)發(fā)器組成,傳統(tǒng)主要包括星載通信天線和 轉(zhuǎn)發(fā)器,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在傳統(tǒng)通信載荷基礎(chǔ)上增加了星間鏈路。
星載通信天線:主要包含天線、波束形成網(wǎng)絡(luò)(BFN)和為改變 BFN 功率 或者組合功能所需的控制電器(DSP/FPGA 等),當(dāng)前主流多波束天線包含 多波束反射面天線、多波束透鏡天線、多波束相控陣天線。以相控陣天線為 例,相控陣天線是通過控制陣列天線中輻射單元的饋電相位來改變方向圖形狀的天線,控制相位可以改變天線方向圖最大值的指向,從而達(dá)到波束掃描 的目的,也可以通過加權(quán)優(yōu)化控制副瓣電平、最小值位置等參數(shù)。相控陣天 線可分為有源與無源兩種,兩者最大區(qū)別在于,有源采用分布式發(fā)射機(jī),每 個天線單元對接一個 T/R 組件,而無源采用集中式發(fā)動機(jī),每個單元接一個 移相器。
從成本占比角度來看,衛(wèi)星平臺中姿控系統(tǒng)與電源系統(tǒng)占比最大,定制衛(wèi)星、批 量衛(wèi)星平臺與有效載荷的成本占比略有差異。根據(jù)艾瑞咨詢數(shù)據(jù),由于姿控與電 源系統(tǒng)為衛(wèi)星提供機(jī)動能力與電力,且姿控系統(tǒng)所涉及到的元件與單機(jī)最為復(fù)雜, 故姿控系統(tǒng)與電源系統(tǒng)成本占比較高,分別占衛(wèi)星平臺成本結(jié)構(gòu)的 40%、22%, 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、星務(wù)系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)分別占衛(wèi)星平臺成本結(jié)構(gòu)的 12%、 10%、9%和 7%。而載荷部分作為衛(wèi)星實際功能的核心,會根據(jù)不同衛(wèi)星的功能 進(jìn)行調(diào)整,一般而言,定制衛(wèi)星平臺與載荷的成本對比為 50%:50%,批量衛(wèi) 星載荷成本占比較高,衛(wèi)星平臺與載荷的成本對比為 30%:70%。
3、地面設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈
高低軌衛(wèi)星的地面網(wǎng)絡(luò)組織架構(gòu)相似,主要由信關(guān)站、數(shù)據(jù)中心和運營中心組成。 根據(jù)賽迪顧問數(shù)據(jù),地面設(shè)備在衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈成本占比達(dá) 45%,價值量占比較高。
信關(guān)站是連接太空衛(wèi)星與地球通信網(wǎng)絡(luò)的地面樞紐。信關(guān)站為所在饋電波束對應(yīng) 的用戶波束提供接入服務(wù),包含天線射頻分系統(tǒng)、基帶分系統(tǒng)和路由交換分系統(tǒng), 實現(xiàn)饋電鏈路信號收發(fā)、基帶處理等功能,同時負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)交換節(jié)點、運營中心 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
數(shù)據(jù)中心是通信衛(wèi)星地面系統(tǒng)的路由交換核心。數(shù)據(jù)中心通過專線完成若干信關(guān) 站數(shù)據(jù)的匯聚和分發(fā),并通過光纖實現(xiàn)與運營中心、Internet、蜂窩移動通信網(wǎng) 等地面網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。 運營中心是地面系統(tǒng)管理、控制的核心,包括業(yè)務(wù)支撐分系統(tǒng)(BSS)、運營支 撐分系統(tǒng)(OSS)、網(wǎng)絡(luò)和信息安全分系統(tǒng),以及基帶分系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理部分,主 要實現(xiàn)用戶管理、計費賬務(wù)、流量計費等業(yè)務(wù)運營支撐功能。 衛(wèi)星通信地球站是通信終端站,用戶通過地球站接入衛(wèi)星通信線進(jìn)行通信,主要 包括天線及饋線設(shè)備、發(fā)射設(shè)備、接收設(shè)備、信道終端設(shè)備、跟蹤及伺服設(shè)備和 電源設(shè)備。
天線及饋線設(shè)備:將發(fā)射機(jī)發(fā)送來的射頻信號變成定向(對準(zhǔn)衛(wèi)星)輻射的 電磁波,同時收集衛(wèi)星發(fā)來的電磁波,送到接收設(shè)備; 發(fā)射設(shè)備:將已調(diào)制的中頻(一般為 70MHz)信號變換為射頻信號,并將 功率放大到一定的電平,經(jīng)饋線送到天線向衛(wèi)星發(fā)射; 接收設(shè)備:將天線收集的來自衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的有用信號,經(jīng)加工變換后,送給 解調(diào)器; 信道終端設(shè)備:將用戶發(fā)送來的消息加以處理,變成所采用的衛(wèi)星通信體制 要求的信號形式;在接收端則將收到的信號恢復(fù)為原來的消息; 跟蹤及伺服設(shè)備:校正地球站的方位和仰角,對衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤; 電源設(shè)備:為地球站提供電源,通常由若干種供電電源組成,以保證供電的 穩(wěn)定性。
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精選報告來源:【未來智庫】。「鏈接」