

文章大綱
低軌衛星風起,產業鏈迎重大機遇
·衛星通信系統概覽
·商用通信衛星發射拉動衛星制造和發射產業收入快速增長
中長期戰略看好低軌衛星星座系統
·軌道頻率資源為重要戰略資源,必須先發制人
·低軌衛星彌合全球數字鴻溝
衛星互聯未來應用場景廣闊
·2022年全球低軌衛星互聯服務市場約1100-2000億美元
·航空互聯網尚處藍海,市場待開發
低軌衛星時代已來,掘金產業鏈新機遇
衛星
低軌衛星風起,產業鏈迎重大機遇
衛星通信系統概覽
簡單講星鏈的計劃是發射12000(后來更新到40000)顆衛星,組成覆蓋全球的太空網絡,讓那些沒有網絡覆蓋的地方有網,讓那些沒法上網的人有網。
這些衛星的使命,將是替代光纖,給全球提供高速、穩定又便宜的網絡連接,將直接跳過5G的時代進入6G時代,斯克計劃發射12000顆衛星,那時將全球無死角,這將意味著高速全球免費wifi時代即將到來,這也意味著一切阻礙人類信息障礙渠道將形同虛設,馬斯克的星鏈計劃對5G全球互聯網通訊形成挑戰。獲給現在世界5G通訊巨頭澆了一頭冷水,讓其投入能否預期收回成了問題。


衛星通信是利用衛星轉發器作為中繼反射或轉發無線電信號的通信方式。根據中國衛通招股說明書,衛星通信系統是以人造通信衛星作為核心基礎設施,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。衛星通信具有抗毀性強、覆蓋范圍廣、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。

按照衛星軌道平臺的高度可以把衛星分為靜止、中軌和低軌:
1)低軌衛星(LEO)的軌道高度范圍為500-2000km,低軌道衛星通信系統由于衛星軌道低,信號傳播時延短,其鏈路損耗小,衛星和用戶終端的要求低,可以采用微型/小型衛星和手持用戶終端。但由于軌道低,每顆衛星所能覆蓋的范圍比較小,要構成全球系統需要更多的衛星,主要包括海外的銥星系統、Starlink、Oneweb,以及國內的航天科工集團的虹云工程和行云工程、航天科技集團鴻雁工程、中國電科的天地一體化信息網絡。
2)中軌衛星(MEO)的軌道高度為10,000-20,000km,傳輸時延大于低軌道衛星,但覆蓋范圍更大,全球組網覆蓋所需衛星數量較少,典型系統是國際海事衛星系統。
3)靜止軌道衛星(GEO)的軌道高度為35,786km,由于靜止軌道衛星相對地面靜止,且覆蓋區大,三顆經度差約120°的衛星就能夠覆蓋除南、北極以外的全球范圍。靜止衛星軌道高,鏈路損耗大,對用戶端接收機性能要求較高,這種衛星很難支持手持機直接通過衛星進行通信,因此同步軌道衛星通信系統主要用于VSAT系統、電視信號轉發等,較少用于個人通信。



商用通信衛星發射拉動衛星制造和發射產業收入快速增長
2014-2018年全球衛星產業復合增速為3.0%。根據美國衛星產業協會(SIA)發布的《2019年衛星產業狀況報告》(以下簡稱《衛星報告》),2018年全球航天經濟產業總收入為3600億美元,其中衛星相關產業總收入為2774億美元(YoY+3%),占全球航天經濟產業收入比為77%;相比地面基站通信,衛星通信使用門檻較高,整體衛星產業增速處于緩慢增長期,2014-2018年全球衛星產業復合增速為3.0%。


衛星服務業和地面設備制造業收入占比較高,而衛星制造業和衛星服務業收入同比增速較高。根據《衛星報告》,從占比數據來看,在全球衛星產業收入中衛星服務業和地面設備制造業收入占比較高,兩者2018年合計占整體衛星產業收入比例為91%。2018年衛星制造業和衛星服務業收入雖然分別只占到整體衛星收入比例的7%、2%,但兩個板塊收入同比增速較高,分別增長了26%和34%,整體上我們認為商用通信衛星發射拉動18年衛星制造和發射產業收入增長。

1)衛星服務業總收入1265億美元,YoY-1.7%,占比衛星產業收入的46%。其中,衛星電視直播收入為942億美元,比上年減少3%;衛星音頻廣播收入為58億美元,較上年增長7%;衛星寬帶業務收入為24億美元,較上年增長14%;衛星固定通信業務收入為179億美元,與上年持平;衛星移動通信收入為41億美元,比上年增長3%;遙感領域(包括農業、變化檢測、減災、氣象、資源等)收入為21億美元,較上年減少5%。

2)地面設備制造業總收入1252億美元,YoY+5%,占比衛星產業45%。其中,消費設備(衛星電視、廣播和寬帶設備)收入為181億美元,GNSS導航設備收入933億美元,網絡設備(VSAT,網關等)收入為138億美元。導航設備和網絡設備收入有所增長,消費設備收入持平或略微減少。
3)衛星制造業總收入195億美元,YoY+26%,占比衛星產業7%。其中,美國衛星制造產業收入115億美元,占比約59%,其他國家總計80億美元,占比約41%。2018年共發射314顆衛星,YoY-10%。
4)發射服務業總收入62億美元,YoY+34%,占比衛星產業2%。2018年共有114次軌道發射,93次是商業發射,15次是空間飛行器,6次不是商業發射。其中,美國商業衛星發射業務收入份額占比為37%。
商用通信衛星發射拉動18年衛星制造和發射產業收入增長。根據《衛星報告》,2017-2018年全球分別發射了345/314顆衛星,雖然衛星整體新增發射數量同比減少約10%,但2018年衛星制造業收入同比增長了26%,發射服務業收入同比增長了34%。從衛星數量占比來看,商用通信衛星和研究與開發衛星占比大幅提升,其中遙感衛星占比大幅下降,由于衛星壽命基本在5-15年,我們認為可能是部分遙感衛星劃歸到研究與開發衛星項目中導致遙感衛星數量大幅下降。因此,我們認為2018年整體衛星制造業和發射服務業收入同比增長的主要原因來自于商業通信衛星量的增加。根據《衛星報告》的顯示,2018年高通量衛星(HTS)、小衛星和立方體衛星的技術成就已經帶來了衛星寬帶、制造和發射服務收入的增長。

低軌衛星星座建設正拉開衛星互聯時代大幕
低軌道衛星星座系統是指多個低軌衛星構成的可以進行實時信息處理的大型的衛星系統,其中衛星的分布稱之為衛星星座。其主要優點是:
1)高穩定性,局部的自然災害和突發事件幾乎不影響系統正常運行;
2)低時延,地星單項傳播時間是1.5ms,地-星-地時間約15-50ms;
3)不依賴地面基礎設施,可以實現低成本輕量化終端;
4)全球覆蓋,通信不受地域限制,并能將物聯網拓展到遠海和填空。
目前海外以Starlink和Oneweb為代表的公司正大力發展低軌衛星星座系統。從他們的設計制造理念以及商業模式來看,給了整個衛星產業鏈很多啟發。過去大家更多去搞地球靜止軌道衛星和高通量衛星來滿足覆蓋和速率要求,如今正通過衛星星座取代單顆大型衛星,這樣一方面對衛星的重量要求和軌道高度要求降低了,另一方面小衛星的批量生產使得衛星研發和制造成本不斷降低。此外,衛星發射方面由SpaceX公司引領的火箭回收技術也大大降低了發射的綜合成本。隨著衛星固定業務將向高頻段、大容量、數字化、寬帶化、IP化方向發展,越來越多的國家在未來3到5年期間將發射大量低軌道通信衛星組成低軌通信星座以及配套的高軌道通信衛星。

Starlink(星鏈)與Oneweb(一網)均計劃在2020年開啟商業化進程,并分三階段實現覆蓋全球的衛星互聯網,具體的星座情況及性能對比如下:

Starlink:計劃發射1.2萬顆衛星,2021年提供全球服務
Starlink是Elon Musk(馬斯克)旗下的美國SpaceX公司2015年公布的“星鏈”星座計劃,“星鏈”星座的衛星研制與生產、衛星發射、衛星運營等均由該公司一力承擔。公司計劃通過Starlink為全球用戶提供高速、快捷的網絡通信。根據SpaceX官網信息,美國時間6月3日,SpaceX順利執行了第八批次的Starlink發射計劃,將60枚衛星送入低軌地道。目前,該星座已有482顆衛星在軌道運行。
SpaceX成立于2002年6月,是美國的航空制造商與航天運輸服務商。2008年,公司宣布獲得美國國家航空航天局NASA價值16億美元的商業補給服務的合同,從而保證航天飛機在2010年退役國際空間站的補給任務。迄今為止,SpaceX共獲得12輪融資,多數融資來自戰略投資或私募。2015年公司宣布Starlink星座計劃后,獲得Google等共計10億美金的E輪資金。此后又于2017年獲得3.5億美元與1億美元的F、G輪資金,并于2018年獲得福達投資與創始人馬斯克5億美元的戰略融資。2018年末,獲得美國銀行與百利吉福德公司2.7億美元的債券融資,2019年獲10.22億美元的戰略融資。

Starlink從美國本土開始,分三階段實現全球覆蓋。根據SpaceX官網信息,Starlink計劃于2020年為北美地區提供通信服務,2021年將其服務范圍迅速擴大全球。整個星座采用先實現美國本土全境覆蓋、后完成全球覆蓋的建設思路,將分三個階段構建:
第一階段:初步覆蓋。該階段利用部署于24個550千米、傾角53°的軌道面上的1584顆Ka/Ku頻段衛星完成初步覆蓋,每個軌道面66顆衛星,星座容量約30太比特/秒、時延15毫秒、可為每個終端提供最高1吉比特/秒的數據傳輸速率,預計部署400顆衛星后開始出售初期服務,2020年~2021年部署完800顆后可滿足美國、加拿大和波多黎各等國天基互聯網需求。業務衛星單星收攏尺寸4.0米*1.8米*1.2米,質量386千克,設計壽命5年,星下點覆蓋范圍半徑1060千米、容量17~23吉比特/秒。目前的衛星多數元件將采用鋁等熔點較低的材料,使衛星重返大氣層后完全燒盡,消除對地面的風險。
第二階段:全球組網。該階段由部署于1110千米、1130千米、1275千米和1325千米等4種不同軌道高度的2825顆Ka/Ku頻段衛星完成全球組網,其軌道面個數分別為32、8、5和6,各軌道面部署50~75顆衛星不等,預計2024年左右完成部署。
第三階段:能力增強。第三階段由部署在335~345千米軌道高度的7518顆V頻段衛星組成軌道更低的低軌星座,增加星座容量。V頻段的星座將利用目前衛星通信很少采用的37吉赫~50吉赫范圍內的頻譜,與前兩個階段的Ka/Ku頻段星座共同為用戶提供通信速率更快、時延更低的寬帶衛星通信服務。2017年~2018年,“星鏈”星座的所有發展計劃均已得到美國聯邦通信委員會的批準,獲得了在美國的落地權。此外,該星座還引起了美國軍方的特別關注,并于2018年獲得美國空軍戰略開發規劃與實驗辦公室價值2870萬美元的合同,用于在未來三年內測試軍方使用該星座服務的可行性與方式。
Starlink采用網狀組網架構實現超短時延。Starlink星座采用的是網狀組網架構,將衛星作為網絡傳輸節點,通過星間鏈路建立高速帶寬通信網絡,用戶可直接接入衛星互聯網網絡,不需要經過地面系統。采用星間鏈路(網狀組網)可以有效減少時延,“星-地-星”時延約為15毫秒,而同類低軌衛星“星-地-星”時延為50秒左右。

未來有望為特斯拉汽車提供網絡服務。Starlink星座規模如此巨大,衛星總數最終將達到1.2萬顆,衛星之間互為備份,即使少數衛星性能出現故障或失效,也不會影響整個星座運行。特斯拉與SpaceX共同屬于馬斯克創辦,未來特斯拉的新能源汽車將配備衛星信號接收器以為車內提供高效、可靠的WiFi信號。
Oneweb:計劃發射2648顆衛星,2021年提供全球服務
Oneweb公司前身是成立于2012年的世界唯優(WorldVu)衛星有限公司,該公司曾收購天空之橋(SkyBridge)公司,并獲得相關衛星頻譜資源。Oneweb建設的目標是要為世界偏遠地區或互聯網基礎社會是建設落后地區提供價格適宜的網絡連接。美國時間2月7日,在哈薩克斯坦拜科努爾航天發射場,聯盟號火箭為OneWeb公司成功發射了34顆小型寬帶衛星,標志著該公司今年多次發射活動的開始。OneWeb的衛星通信服務計劃從2020年北極地區首個商業服務開始,并于2021年為包括發展中國家及偏遠地區在內的全球提供服務。截至3月底,Oneweb已發射74顆衛星。
公司2014年提出一個耗資30億美元打造648顆小衛星的星座計劃,即“Oneweb”星座。截止目前,Oneweb公司已通過多輪融資,募集資金約34億美元。其中,2015年的Pre-A輪融資獲得5億美元,投資方包括英國維珍銀河公司、美國高通等。2019年,Oneweb公司發射首批衛星后,又獲得日本軟銀集團、墨西哥薩利納斯集團、美國高通和盧旺達政府約12.5億美元的投資。

高安全性的開放式架構,三階段布局全球。OneWeb星座采用開放式架構,可在原有系統基礎上通過增強新衛星提升星座整體容量。根據Oneweb官網信息,星座建設分3個階段展開。
1)第一階段發射648顆Ku/Ka頻段衛星,分布在高度1200km、傾角87.9°的18個軌道面,每個軌道面部署約40顆衛星,相鄰軌道面間隔9°,星座容量達7Tbit/s,可為用戶提供峰值速度為500Mbit/s的寬帶服務,地-星-地時延約為50毫秒。
2)第二階段計劃于2021年開啟,通過增加720顆V頻段衛星,軌道高度與第一階段一致,星座容量達到120Tbits/s,該階段計劃于2022年完成;
3)第三階段計劃于2023年開啟,增加1280顆V頻段衛星,運行在更高的中地球軌道,使星座容量達到1000Tbit/s并計劃于2025年為全球超過10億用戶提供寬帶服務。
多種創新方式確保用戶通信不中斷。OneWeb衛星在非赤道上空運行時,單顆衛星可產生16個Ku頻段波束,實現波束多重覆蓋,保障用戶終端始終處于波束覆蓋區內,減少因低軌衛星運行速度過快使用戶終端不斷切換衛星造成的信號終端等通信質量損失。在赤道上空運行時,OneWeb衛星采用“逐步傾斜”(progressive pitching)技術,對姿態和發射功率進行調整,使衛星不會發出和接受干擾信號,減少與高軌道靜止衛星的干擾。赤道附近的用戶則通過轉向合作伙伴國際通信衛星公司的“史詩”系列衛星,保證通信不會間斷。

OneWeb星座已經獲得多國政府的支持,開放式架構滿足國家安全監管需求。根據Oneweb官網信息,2017年,美國聯邦通信委員會已授權Oneweb第一階段計劃在美國開展低軌衛星互聯網服務。2018年獲歐空局“Oneweb日出”計劃的支出,該計劃參與國包括英國、發過、意大利、荷蘭、西班牙、瑞士和加拿大。其中,英國航天局2019年率先投資2330萬美元,助力該星座建設。OneWeb星座通過全球布設關口站使衛星聯網,此方式相較于星間鏈路會產生更多的時延,但有效迎合了各國安全監管需求。取消星間鏈路還可以進一步簡化衛星設計,降低了衛星在軌運行時發生故障的風險。
OneWeb建立了完善的全產業鏈條生態。公司在衛星制造、發射、運行和營銷等各個環節強力聯合了軟銀集團、空客防務與航天公司、休斯網絡系統公司、阿里安航天公司、藍色起源公司、羅克韋爾·柯林斯公司、高通公司、可口可樂公司、俄羅斯信使公司、塔利亞公司、意大利因特馬蒂奇公司等龍頭企業,形成了一個利益集團。

OneWeb實現開創自動生產組裝流水線實現衛星批產。為滿足第一階段星座多達600余顆衛星的快速部署需要,Oneweb公司采用總多創新措施,可實現每月高達40顆衛星的批量化生產。在生產線方面,通過與空客公司合作并借鑒現代汽車制造業經驗,創新地采用了世界首條衛星生產流水線,實現了一體化的設計、生產、總裝與測試流程。在設計方面,基于模塊化設計理念,將衛星分為若干塊可獨立組裝測試的模塊,實現快速集成,并將功能相似設備進行整合設計,以降低部件數量。在制造方面,大量采用協作機器人,自導引運輸車等自動化措施,實現整星批產。

國內低軌衛星星座建設處于起步期
海外商用計劃推動了低軌衛星產業鏈的發展,國內已開始發射試驗衛星。Starlink與Oneweb今年分別計劃入軌1440與360顆互聯網衛星,2021年開始正式商用運營。Oneweb公司于2月7日發射34顆低軌衛星,這是該公司今年首次發射低軌衛星。SpaceX于6月3日再次發射60顆Starlink低軌衛星。國內方面,1月16日,銀河航天首發星搭載快舟一號甲運載火箭發射成功,成為中國首顆通信能力達10Gbps的低軌寬帶通信衛星。由中國航天科工集團主導的虹云工程、行云工程以及中國航天科技集團主導的鴻雁工程此前均已發射首顆試驗星,目前行云工程已于2020年5月成功發射2顆低軌衛星,虹云工程計劃于2020年左右發射4顆低軌衛星。

我們認為越早投入低軌衛星互聯系統的建設,對于國家或者公司都具有重要的戰略意義,目前海外以Starlink和Oneweb為首的低軌衛星建設商正大力發展低軌衛星系統,根據公司公告,國內以航天科工、航天科技、中電科為首的國內企業也將大力發展低軌衛星互聯。國內低軌衛星互聯星座系統主要有:1)航天科工—寬帶互聯星座“虹云”工程和窄帶衛星星座“行云”工程;2)航天科技--全球低軌衛星移動通信與空間互聯網系統“鴻雁”工程;3)中電科—天地一體化信息網絡。
航天科工—虹云工程,國內首個全球低軌寬帶互聯網星座系統。根據航天科工集團官網信息,“虹云”衛星通信系統是中國航天科工集團“五云一車”的商業航天工程之一,致力于面向全球移動互聯網和網絡高速接入需求。該系統計劃發射156顆衛星,在軌高度約為1000km,工作頻段為Ka頻段,預計接入速率可達到500Mbit/s,將采用毫米波相控陣技術,利用動態波束實現更加靈活的業務模式,具備通信、導航和遙感一體化。按照規劃,整個“虹云”工程分成三步走:1、2018年發射第一顆試驗衛星(已完成)。2、計劃2020年左右,發射4顆業務試驗衛星進行小規模組網,使用戶對業務進行初步體驗。3、到2025年左右,實現全部衛星的組網運行,完成星座系統的構建。2018年12月,“虹云”衛星通信系統首顆技術驗證衛星發射成功,標志著中國低軌衛星移動通信系統實現零的突破。
航天科工—行云工程,國內首個全球低軌窄帶通信衛星星座。根據航天科工集團官網信息,2017年12月,行云公司在武漢成立,由航天科工四院、航天科工火箭公司等10個股東共同出資組建。2018年3月,公司正式揭牌并對外發布提案及物聯網組建計劃,致力于實現全球無盲區通信的“行云工程”正式啟動。行云工程計劃發射80顆小衛星,也是分為三步走:1、計劃發射“行云二號”01星和02星組成的系統,同步開展試運營、示范工程建設;2、將實現小規模組網;3、完成全系統構建,打造覆蓋全球的物聯網,并全力開拓包括“一帶一路”的國內外市場。2017年試驗星發射成功,2020年5月,行云工程的01/02星用快舟一號甲運載火箭,以“一箭雙星”的方式成功發射。
航天科技—“鴻雁”星座工程。根據航天科技集團官網信息,“鴻雁”衛星通信系統是由中國航天科技集團研制的全球低軌衛星移動通信與空間互聯網系統。該系統計劃由300顆衛星組成,一期系統將由60顆核心骨干衛星組成,工作頻段為L/Ka頻段,以星間鏈路技術實現衛星空間組網,具有全天候、全時段及在復雜地形條件下的實時雙向通信能力,可為用戶提供全球實時數據通信和綜合信息服務。按照計劃,“鴻雁”一期預計投資200億元,在2022年建成由60顆衛星組成的通信網絡;二期預計2025年完成建設,構建“海、陸、空、天”一體的衛星移動通信與空間互聯網接入系統,實現全球任意地點的互聯網接入。2018年12月,“鴻雁”星座首顆試驗衛星--重慶號在酒泉衛星基地發射成功,公司預計在2023年完成骨干星座系統建設。


中電科—天地一體化信息網絡。根據中電科集團官網信息,天地一體化信息網絡重大項目是中國電科設計出的解決方案——按照“天基組網,地網跨代,天地互聯”的思路,以地面網絡為基礎、以空間網絡為延伸,覆蓋太空、空中、陸地、海洋等自然空間,為天基、陸基、海基等各類用戶活動提供信息保障的基礎設施。通過融合天基衛星通信網絡、空基飛行器通信網絡、地基通信網絡,實現天、空、地三網協同,達到全球覆蓋、隨處接入、按需服務、安全可信全球網絡連通的目標。天地一體化信息網絡包含三張網:第一張網是由各類衛星組成的天基信息網絡,將空間中的通信、導航、遙感衛星組成一張協同網絡作為空間信息基礎設施;第二張網是由各類飛行器組成的空基通信網絡,包括各類飛機、飛艇、熱氣球以及無人機等,空基網絡多用于中繼來溝通天基和地基網絡;第三張網是由陸地通信網構成的地基網絡,包括陸地蜂窩網和無線局域網。

國內首家民營自主研發低軌衛星企業—吉利。根據吉利集團官網信息,作為中國首家自主研發低軌衛星的民營企業,吉利于2018年戰略投資航天科技公司時空道宇,開始布局天地一體化出行生態,目前時空道宇在技術與人才上具備豐富積累,核心團隊人均擁有超過十年的項目經驗,在航天系統工程、云計算、物聯網、人工智能、量子通信、導航定位等領域聚集了國內最出色、最有影響力的行業專家。
由時空道宇自主設計完成的首發兩顆低軌衛星目前已通過各項鑒定試驗與測試,預計將于2020年內完成發射,預示著吉利開啟天地一體化高精定位系統的商用驗證階段的開端。同時集團計劃2020年展開全球首個商用低軌導航增強系統驗證,此商用系統的空間段、地面段、應用段所有核心技術全自主可控。根據集團規劃,未來低軌衛星布局形成后,將為高級別智能駕駛提供高精度定位服務,全面提升用戶智能出行體驗,還將與行業頭部企業開展商業場景應用測試,推動中國商業航天商用化進程。

國內民營航天公司領跑者,19年底銀河航天估值超50億。銀河航天成立于2018年,致力于通過敏捷開發、快速迭代模式,規模化研制低成本、高性能小衛星,打造全球領先的低軌寬帶通信衛星星座,建立一個覆蓋全球的天地融合通信網絡。2019年9月,銀河航天完成最新一輪融資,由建投華科投資股份有限公司領投,順為資本、IDG資本、君聯資本和晨興資本跟投,最新估值超過50億元,成為國內商業航天賽道估值最高的創業公司之一。銀河航天低軌星座計劃由上千顆5G通信衛星,在1200km的近地軌道組成星座網絡,通過無縫拓展地面通信網絡,實現對陸地、海洋及天空的全覆蓋。2020年1月16日,銀河航天首發星搭載快舟一號甲運載火箭發射成功,成為中國首顆通信能力達10Gbps的低軌寬帶通信衛星。
Oneweb破產不改行業前景
疫情使全球經濟承壓,OneWeb陷入財務困境。2020年初以來OneWeb公司致力于尋找新的融資方,但由于新冠肺炎疫情蔓延而帶來的市場動蕩、全球流動性不足,融資進程并不順利。美國時間3月27日,OneWeb按照破產法第11章的規定提交了破產保護申請。此前,公司計劃通過OneWeb星座在全球范圍內布局數千顆低軌衛星,為全球用戶提供太空互聯網接入,彌合數字鴻溝。在申請破產前一周,公司將34顆低軌衛星送入軌道,使OneWeb星座衛星數量達到74顆。由于疫情影響經濟下行,OneWeb主要投資方軟銀公司無意繼續提供現金支持,公司融資鏈斷裂,不得已申請破產保護。
破產保護并非終點,未來有望繼續經營。其實早在上個世紀,在互聯網商業化應用大背景下,衛星通信星座浪潮此起彼伏。Iridium、Globalstar、Orbcomm、Teledesic等多家衛星通信公司相繼亮相舞臺。然而受到互聯網泡沫影響,這四家公司都陷入了財務危機,陸續申請破產保護。其中除了Teledesic未能擺脫財務困境,Iridium、Globalstar與Orbcomm均得以持續經營。美國破產法第11章的規定使申請破產保護的公司有機會擺脫破產債務而繼續經營。根據Spacenews資訊,OneWeb公司在尋求美國破產法院授權以支持其正在進行的業務。OneWeb衛星的持續運營使該公司在尋求出售業務的同時,仍有機會保留衛星通信頻譜資源。
低軌衛通星空璀璨,巨頭公司紛至沓來。低軌衛星星座系統具備高穩定性、低時延、不依賴地面基礎設施、輕量化終端以及全球覆蓋等優點。除了我們熟悉的Starlink星座與OneWeb星座,國內外眾多科技巨頭公司也紛紛涉足低軌衛星星座。根據2015年8月,三星公司發表的一篇論文《Mobile Internet from the Heavens》表明其希望發射4600顆微型衛星,為用戶提供低成本的互聯網接入。根據CNET消息,2018年美聯邦通信委員會(FCC)的一份申請文件披露了一顆造價數百萬美元的實驗衛星細節,該衛星來自臉書公司成立的一家子公司。根據CNBC消息,亞馬遜公布的Kuiper星座將由分布在367英里、379英里和391英里軌道高度的3236個Ka波段衛星組成。盡管航天項目存在較高的財務風險,但互聯網巨頭們對低軌衛星星座的熱情足以證明其前景廣闊。

衛星
中長期戰略看好低軌衛星星座系統
軌道頻率資源為重要戰略資源,必須先發制人
軌道頻率資源是空間互聯網建設的先決條件。國際上衛星通信系統可以使用的頻段包括甚高頻(VHF)、特高頻(UHF)、超高頻(SHF)和極高頻(EHF)。受限于無線通行特性、技術與設備等方面限制,目前低軌衛星主要包括UHF頻段、L片段、C頻段、X頻段、Ku頻段、Ka頻段。其中低于2.5GHz的L和S頻段主要用于衛星移動通信、衛星無線電測定、衛星測控鏈路等應用;C和Ku頻段主要用于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。

衛星軌道位置分配由ITU來協調。1976年,8個赤道國家通過了波哥大宣言,宣稱這些國家擁有其領土上空靜止軌道的主權,但這個宣言從未被國際社會承認。目前,軌位資源的分配是由國際電聯(ITU)來協調的。靜止軌道衛星都必須分布在赤道上空的同一個圓環上。在運行過程中,為了避免衛星受到不良的頻率干擾,需要把靜止軌道衛星分開來放置,這就意味著軌道位置是有限的,因此,靜止軌道上運行的衛星數量也是一定的。

新衛星系統頻率使用權申請條件—先到先得。衛星頻譜屬于全球性資源,所有衛星系統在投入使用之前,都必須向國際電聯(ITU)申報衛星網絡的頻率和軌道信息資料。衛星頻譜和軌道資源的申請遵循“先登先占”原則,即先申報、先登記者有優先權。即使是2019年的國際電聯通信大會衛星頻段新規,也僅要求運營商向國際電信聯盟申請一個低軌星座和通信頻段后在7年內發射一顆衛星并正常運行90天,然后在兩年內發射衛星總量的10%,5年內發射50%,7年后將申請的衛星數量全部發射完畢。意味著運營商一共有14年的時間來完成整個星座的建設否則運營商所申請的頻段資源將會按發射衛星數量的完成比,進行限制使用。
衛星通信頻譜資源有限。ITU的衛星頻段新規雖然對低軌星座完成建設的時間提出了硬性要求,根據目前Starlink發射頻率和衛星數量來看,對絕大多數衛星互聯網運營商并不困難。因此近年來,越來越多的衛星公司申請了數量龐大的低軌衛星星座計劃。隨著低頻段頻譜資源的不斷占用,現有的Ku、Ka等高頻段資源也難以滿足巨大的頻譜需求缺口。目前許多國家正在對頻率更高的Q頻段和V頻段進行開發,計將成為下一代通信衛星的主要發展方向。
軌道頻譜資源競賽促使各國將發力低軌衛星互聯。與頻譜資源相同,軌道資源也同樣具有這樣的特性,對于計劃大力發展低軌衛星互聯的國家或公司,頻譜/軌道資源是他們大力發展低軌衛星互聯的基礎,就如同5G規模商用之前各家運營商需要工信部分發頻譜資源和牌照一樣。因此,我們認為越早發力低軌衛星互聯系統的建設,對于國家或者公司都具有重要的戰略意義,目前海外以Starlink和OneWeb為首的低軌衛星建設商正大力發展低軌衛星系統,我們預計未來國內以航天科工、航天科技、中電科為首的國內企業也將大力發展低軌衛星互聯。
低軌衛星彌合全球數字鴻溝
低軌衛星互聯網蓬勃發展,彌合數字鴻溝。根據國際電信聯盟(ITU)報告,2015年全球尚有54%的人口未接入互聯網。原因主要在于“最后一英里”的基礎設施普及到農村或偏遠地區的高成本。當前互聯網在發達國家的普及程度已趨于飽和,但在全球最貧窮的48個國家有90%的人口尚未接入互聯網。面對如此廣闊市場,近年來波音、空客、亞馬遜、Google、Facebook、SpaceX等高科技企業紛紛投資低軌衛星通信領域,提出了OneWeb、Starlink等十余個低軌衛星通信系統方案,目標是實現全球互聯網覆蓋。

3GPP、ITU兩大通信組織指出,相較于中高軌衛星,低軌衛星互聯網星座具有eMBB(增強移動帶寬)和MMTC(大規模物聯網),也即低軌衛星星座系統可以向全球用戶提供全覆蓋高速帶寬的移動服務。低軌衛星星座將構建太空互聯網,Spacex的Starlink星座將衛星作為網絡傳輸節點,通過星間鏈路建立高速寬帶通信網絡,用戶可直接接入衛星互聯網絡,不需經過地面系統。對于全球目前無法接入互聯網的區域而言,衛星通信未來將提供低成本通信服務,有效彌合數字鴻溝。
技術升級及開放的資本市場助力產業鏈做大做強
一個產業的成熟離不開兩個方面的支持,一個是產業資本的支持,一個是技術升級。從產業資本層面來看,Starlink和OneWeb的成功使得低軌衛星星座的建設不再不可觸及,大量的衛星被制造和發射,也帶動整體衛星制造和發射邊際成本的降低。從技術升級方面來看,元器件和架構的升級使得衛星小型化集成化、軟件化定義能力不斷提升,不僅有效地縮短了衛星制造和迭代周期,同時使得衛星兼顧效率的前提下體積不斷縮小。
1)資本方面
Starlink和OneWeb的成功極大地推動了衛星發射和制造成本的降低。根據Starlink和Oneweb的官網信息,SpaceX計劃在2020年發射20至24次Starlink火箭,每次火箭搭載60顆衛星,預計每天衛星產能需求(除去周末節假日一年按照22*12=264天)大約在4-6顆之間,而OneWeb也預計每天生產3-5顆衛星。這兩家合計每周預計生產35-55顆衛星,巨大的生產需求將有效吸引產業鏈有越來越多玩家加入,規模效應也將有效的降低衛星制造成本。衛星發射方面,目前衛星發射企業研發了針對小衛星的諸多發射方案,例如SpaceX的“獵鷹9”火箭一次可搭載60顆衛星,且火箭可重復利用。

開放的資本市場正積極擁抱衛星產業。國際方面,以Starlink和OneWeb為首兩家低軌衛星星座廠商正通過融資不斷充實資本完成產業布局。其中OneWeb的股東主要有美國高通、日本軟銀、英國維珍銀河等,最近的一次融資達12.5億美元;SpaceX的股東有谷歌、美國銀行等,最近的一次融資規模達10.22億美元。除此之外,2019年亞馬遜也宣布了自己的低軌衛星計劃--柯伊伯計劃(Project Kuiper),計劃發射3236顆低軌衛星,為世界各地沒有接入互聯網服務和網絡延遲的區域提供高速寬帶網絡服務。
國內方面,2014年國務院出臺了《關于創新重點領域投融資機制鼓勵社會投資的指導意見》首次提出鼓勵民間資本參與國家民用空間基礎設施建設。鼓勵民間資本研制、發射和運營商業遙感衛星,提供市場化、專業化服務,引導民間資本參與衛星導航地面應用系統建設。目前,國內眾多企業家紛紛涉足商業航天領域,其中銀河航天因其創始人徐鳴的影響力(曾擔任互聯網公司獵豹移動總裁),令銀河航天具有強大的融資能力,截至2019年底銀河航天估值超50億元。國內互聯網巨頭也在積極布局衛星領域,阿里在2018年的“雙11”前發射了“糖果罐號”迷你空間站和“天貓國際號”通訊衛星。

2)技術方面
毫米波芯片技術升級有效提高衛星集成度。衛星通信要實現在低軌毫米波傳輸,并使得到達地面的波束擁有更高的增益,必須使用相控陣技術,主要通過控制發射波束的方式來集中能量,降低在大氣傳輸過程中的損耗,Starlink低軌衛星底部安裝了4套相控陣天線系統。

GaN工藝有助器件體積縮小、效率提升,將被毫米波芯片大規模采用。TR組件為相控陣天線的核心部件,而TR組件為了實現波束控制和信號發射,需要在較小的空間內集成較多的發射天線,同時以較小的功率實現多波束的覆蓋,這就對功率芯片工藝提出了很高的要求。傳統的毫米波單片集成電路主要采用化合物半導體工藝,砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等,其在毫米波頻段具有良好的性能,是該頻段的主流集成電路工藝。GaN作為第三代化合物半導體工藝,具有大禁帶寬度、高電子遷移率和擊穿場強等優點,根據Qorvo數據采用GaN工藝的芯片可在尺寸縮小82%的基礎實現4倍功率密度的性能,因此可顯著地提升輸出功率,減小體積和成本。

立方星和軟件定義衛星技術架構提升衛星制造和迭代速度。2019年3月,美國洛克希德馬丁公司公開了其研制的新一代太空技術“SmartSat“技術,這是一種叫做軟件定義衛星技術架構。該技術架構主要包括可調通信帶寬、波束范圍可調、高性能多核處理器、靈活的架構可適應小衛星到大衛星制造需求(立方星),通用標準化的架構使得制造時間周期更短。軟件定義架構類似于把衛星當作計算機或者是小汽車批量快速的造出來,所有的軟件系統都可以進行在軌升級和測試。這樣不但縮短了研發周期、研制經費,還能迅速的修改衛星的故障問題、改變衛星的功能。

衛星通信或是6G核心技術之一
衛星通信與5G之間是互補關系。隨著信息時代來臨,需要聯網的空間也越來越多,比如在飛機上、海洋上乃至戈壁荒漠,而衛星通信最大的優點可以以較低的成本解決全球信號覆蓋的問題。同時因為衛星通信頻段較高,信號衰減較大,衛星信號無法完成對室內或者地下等區域信號的直接覆蓋(可以通過盒子或者其他設備進行信號的間接轉發)。而基站在城市以及室內區域覆蓋具有較大優勢,可以說衛星通信和基站通信兩者在信號覆蓋上是互補的。
同時,衛星通信還要解決功率和天線的問題。在發射功率不變前提下,距離近可以降低信號衰減,當信息傳輸距離擴大到海平面和近軌人造衛星的距離,要想實現信息的可靠傳輸,就必須提升下行功率(衛星信號到手機)和上行功率(手機信號到衛星),而要滿足這一標準,會使電子元器件的體積大幅增加,這必然導致射頻天線的尺寸根本塞不進當前以輕薄為主打要求的手機中。事實上,衛星通信終端,尺寸都比較大,一般都安裝在建筑物上面或者大型的車輛上。隨著半導體技術的發展,衛星通信終端的體積縮小了不少,能夠放到小汽車上,但還是塞不進手機里,不適合普通人隨身攜帶。

衛星通信技術正被3GPP討論是否納入5G標準。在19年12月舉行的3GPP(第三代合作伙伴計劃,3rd Generation Partnership Project)會議上,3GPP圍繞一系列新技術和能力進行了投票,這次會議中涉及的技術主要包括MIMO、動態頻譜分享、Sidelink、71GHz頻譜、Multi-SIM、衛星通信、5G定位、終端節能技術等,所有這些技術都計劃在3GPP R17版本規范中發布(3GPP發布的第一批5G技術已于2017年R15發布,第二批5G技術標準R16預計將于2020年初發布)。可以發現,作為長期5G技術路線演進,此次會議已經將衛星通信技術整合到5G架構中。根據美國衛星產業協會(SIA)官網信息,由于美國光纖覆蓋能力較弱,美國白宮正考慮將衛星通信技術應用于美國5G網絡建設中。

長期來看,衛星通信或是6G核心技術之一。過去移動通信技術(1G->5G),主要是面向陸地的公眾移動通信系統,通過大量的地面基站來實現信號覆蓋和傳輸,但受制于地理條件,基站無法在海域、沙漠、無人區等地理條件中形成有效覆蓋。5G相比4G無論在速度、延時還是連接能力上都得到了極大地提升,展望未來6G時代,除了時延、速度、連接能力提升的需求,覆蓋需求正成為行業內關注的重點。衛星通信,因為其全球覆蓋的優點,正成為通信行業對未來6G技術演進的重要研究方向之一。

衛星
衛星互聯未來應用場景廣闊
低軌衛星通信具備廣泛應用場景。根據OneWeb已公布的應用領域,未來低軌衛星將應用于物聯網、學校與醫院、社區中心、偏遠地區、油田開采、航空通信、交通運輸、應急通信、緊急事件、車聯網、高速公路、信令分流等諸多領域。

2022年全球低軌衛星互聯服務市場約1100-2000億美元
2018年衛星服務業總收入1265億美元,衛星電視占比最高達74%。根據《衛星報告》,2018年衛星電視直播收入為942億美元(YoY-3%),占衛星服務業收入比重約74%;衛星固定通信業務為第二大業務,占衛星服務業收入比重約14%,收入為179億美元(YoY+0%);衛星音頻廣播收入為58億美元(YoY+7%);衛星移動通信收入為41億美元(YoY+3%);衛星寬帶業務收入為24億美元(YoY+14%);遙感領域(包括農業、變化檢測、減災、氣象、資源等)收入為21億美元(YoY-5%)。
低軌衛星的高通量、低時延特性在寬帶業務、固定通信業務和移動通信業務中具有比較優勢。從業務屬性來看,衛星電視直播和衛星音頻業務多為單向傳輸,且對時延敏感性較低,低軌衛星在這兩塊業務比較優勢較小,這塊未來并不是低軌衛星的主流市場。而寬帶、固定和移動通信都是雙向通信業務,低軌衛星的高通量、低時延特性在這三個業務具有突出優勢。其中寬帶主要是C端客戶上網服務;固定主要是針對B端客戶,比如電視臺租用衛星轉播節目、移動聯通等電信運營商租用衛星轉發器做偏遠地區的基站連接、各種飛機輪船汽車的連接服務;移動通信主要指用衛星電話打電話通信,以上三項加起來2018年規模約250億美元,占整體衛星服務收入比例為19%。

2022年低軌衛星服務業收入規模約1100-2000億美元。根據智研咨詢數據,2018年全球互聯網服務市場約1.5萬億美元,而2018年全球衛星服務業收入為1265億美元,約占全球互聯網市場的8%。展望未來,2022年全球互聯網服務市場約2.5萬億美元,假設衛星服務占比不變,則對應衛星服務業收入約2000億美元。考慮低軌衛星星座在衛星電視和廣播業務中優勢不是很突出,而且這塊市場每年呈下滑趨勢,假設到2022年衛星電視和廣播業務收入合計約900億美元,那么保守看低軌衛星服務業全球市場規模為1100億美元。綜上所述,我們認為隨著低軌衛星星座建設上量并成功商用,到2022年低軌衛星服務業收入規模約1100-2000億美元。
航空互聯網尚處藍海,市場待開發
低軌衛星星座可提供廣覆蓋、穩定、快捷的航天互聯網。機載衛星通信系統由安裝于飛機頂部的衛星天線和機艙內的基帶設備組成,將機艙內Wi-Fi系統承載的數據通過通信衛星傳至衛星地面站,同時還需建設專門的網絡管理平臺和業務拓展平臺。通過衛星連接的機載互聯網網絡架構如下圖,業務設備既可使用乘客自有手機、PAD、手提電腦,也可定制專用接入終端。衛星直聯方式的主要優點包括覆蓋范圍廣,可實現同一衛星網絡下國際漫游;服務不間斷,可提供登機至離機(Gate to Gate)連續服務;網絡較穩定。2019年,美國空軍研究實驗室測試顯示采用Ka/Ku頻段的Starlink星座與軍用C12雙引擎渦輪螺旋槳飛機間的數據吞吐量達610Mbit/s。

航空互聯網尚處藍海,市場亟待有效開發。2017年9月交通運輸部審議通過《大型飛機公共航空運輸承運人運行合格審定規則》,自此民航乘客可在飛行模式下使用手機平板等便攜式電子設備,為航空互聯網的發展奠定了用戶基礎。目前制約國內航空互聯網發展的因素主要集中在供給端:1.政策支持不足,電信運營資質很難獲得審批;2.服務質量不高,目前國外成熟的航空網絡供應商很難進入國內,本土供應商技術不成熟,導致用戶付費也很難獲得令人滿意的服務。根據艾瑞咨詢預測,2028年可以在客機機上網絡設備以及網絡服務可以實現國產代替,同時改裝價格以及流量成本將大幅下降,屆時中國航空互聯網僅流量收益可達300.64億人民幣。

低軌衛星車聯網具有相對優勢
目前車聯網主流技術方案為LTE-V2X,大量依賴陸基基站設備。車聯網通信作為移動網絡派生發展出來的新的分支,在通信技術要求和應用場景特點上有其獨特性。一般而言,車聯網通信通常統稱為V2X,3GPP對車用無線通信技術進行了一系列的研究和標準化規范工作,2018年6月支持LTE-V2X增強(LTE-eV2X)的R15版本標準正式發布。未來隨著5G技術進步,支持5G NR-V2X的R16版本預計2020年2季度左右發布。總的來說LTE-V2X和5G NR-V2X都是蜂窩移動通信技術,底層硬件依賴陸基基站設備來完成車聯網通信功能;對于一些無人區或者基站無法覆蓋的區域,這種場景下就需要衛星車聯網來完成通信或者定位功能。

Starlink有望為特斯拉汽車提供衛星網絡服務。Starlink 具備高精度、高可用、高可靠優勢,不僅能提供寬帶互聯網服務,可進行通信,也能用作厘米級定位增強、導航服務。Starlink星座的衛星總數最終將達到1.2萬顆,采用星際鏈路組網,不用依賴地面站即可實現通信;且衛星之間互為備份,及時少數衛星性能出現故障或失效,也不會影響整個星座運行。特斯拉與Starlink共同屬于馬斯克創辦,根據馬斯克表示未來特斯拉的新能源汽車將配備衛星信號接收器,為車內提供高效、可靠的WiFi信號。

低軌衛星可作為基站回傳解決方案
基站回傳網絡主要依賴光纖網絡和微波技術。基站回傳(Backhaul)指在移動網RAN層,通過多種物理媒介在基站和核心網之間建立一個安全可靠的傳輸網絡。由于所有客戶終端通過RAN接入移動網絡、獲得移動業務,因此基站回傳的網絡質量直接影響運營商是否能夠快速響應業務發展需求。從物理層技術來看,未來5G網絡回傳主要依賴光纖和微波技術,其中光纖技術是目前無線接入網回傳的主要物理層技術路線,根據IMT-2020(5G)推進組2018年發布的《5G承載網絡架構和技術方案白皮書》,5G中回傳網絡主要采用SPN和M-OTN技術方案來部署。而對于一些偏遠地區或者光纖網絡無法覆蓋的地區,運營商會采用微波無線技術來完成基站回傳任務。

采用低軌移動星座作為中繼是一種有效的“基站回傳”解決方案。部分偏遠地區環境復雜、分布零散、地面光纖無法到達,基礎通信設施建設普及難度大、費用高。2019年上半年衛星運營商Telesat、英國薩里大學與比利時Newtec公司合作測試將衛星通信用于5G回傳,實驗結果顯示,將低軌移動星座用于5G數據回傳,往返時延為18-40毫秒,可以有效支持要求低延時的5G應用程序(測試項目包括8K流媒體傳輸、互聯網瀏覽和視頻聊天會話)。根據航天科技鴻雁星座通信負責人表示,利用鴻雁星座低時延寬帶傳輸功能,將衛星鏈路直接連接到5G基站,能降低移動回傳網絡部署成本,支持5G網絡快速部署。根據NSR(Northern Sky Research)預測,2028年全球衛星回傳服務市場收入將超過320億美元,其中5G通信相關業務將占據整個衛星回傳服務市場的三分之一。

低軌衛星物聯網具有廣闊空間
低軌衛星物聯網具有廣闊空間。窄帶物聯網應用對寬帶和實時性的需求并不高,部分物聯網應用對通信的要求可能只需要一天通信一次。從窄帶物聯網技術發展來看,未來LPWAN網絡將占據主導地位,而LPWAN依賴于地面網絡基礎設施,運營商的網絡僅能覆蓋陸地面積的20%,物聯網的許多應用場景卻發生在地面運營商不能覆蓋的80%的陸地及海上和空中,且終端常呈分散狀分布,面對這些需求,低軌衛星通信星座恰好能解決這個痛點。由于發射技術的改進以及低軌衛星本身的小型化(低地球軌道(LEO)設計現在僅重10公斤),使得進入衛星物聯網市場的成本大大降低。目前低軌衛星網絡能夠為終端設備提供更低的功耗,并且可以以模塊化方式部署。

低軌衛星建設促衛星物聯網市場快速增長。根據Riot Research市場預測,盡管低軌衛星物聯網每臺設備的硬件和連接收入更高,但低軌衛星物聯網市場規模比地面LPWAN市場小3倍。根據Riot Research的預測,2021年衛星物聯網設備將出現大幅增長,到2025年全球將部署約3030萬臺衛星物聯網設備,復合年增長率不到40%;這種增長將在2027年左右開始趨于平緩,部分原因是地面競爭對手在衛星物聯網連接方面的普及,以及固定和本地網絡的改進,這些網絡可用作全球衛星網絡的替代品。市場規模方面,Riot預測全球衛星物聯網服務市場將在2011-2022迎來快速增長,到2025年市場規模增長至59億美元。
海外衛星物聯網案例--Orbcomm。Orbcomm是一家提供機對機(M2M)和衛星物聯網(IoT)解決方案提供商,公司提供蜂窩、衛星、蜂窩衛星雙模式和衛星AIS四大網絡連接服務,用戶群橫跨交通運輸、重型裝備、倉儲、海事、石油和天然氣、公用事業和政府等多個領域,是全球最大的衛星物聯網服務提供商。Orbcomm擁有大約60顆LEO衛星,其中第一代Orbcomm衛星系統(OG1)空間段由47顆LEO衛星(其中6顆用作備用)圍繞7個軌道面組成;第二代Orbcomm衛星系統(OG2)空間段共計17顆LEO衛星。相較OG1,OG2單顆衛星在容量(6倍)和速率(2倍)方面均有較大提升,此外OG2衛星配備自動識別系統(AIS)有效載荷,可接收與報告來自配備AIS的海上船只的信號。Orbcomm系統在全球120多個國家和的確獲得授權,目前全球已建成投入運營的Orbcomm關口站有16個,主網管站在美國。
Orbcomm于18年進入中國市場。Orbcomm于2018年獲得監管部門批準進入中國市場,并將在中國建立網關地面站,選定亞太導航通信衛星公司(APNTS,中國電信集團的控股子公司)作為中國本地合作伙伴,為中國提供衛星物聯網服務及解決方案,主要涉及重型設備、運輸和物流、以及海上運輸等領域。

國內衛星物聯網處于起步初期。2019年9月,中國衛星物聯網產業聯盟在無錫成立,產業聯盟由中關村物聯網產業聯盟與北京國電高科科技有限公司(以下簡稱國電高科)等單位共同發起。國電高科的天啟衛星物聯網系統已正式上線,開始為政府、行業客戶提供服務,天啟衛星物聯網系統由星座、衛星地面站、衛星測控中心、天啟運營支撐平臺、天啟物聯網應用平臺、衛星終端等組成,是一個完整的衛星物聯網應用體系。天啟星座衛星物聯網核心模塊已于2017年11月15號成功發射并完成在軌驗證,截至2020年5月底已成功發射5顆衛星(天啟1-5號),并組網運行。2019年全球物聯網大會無錫峰會上,國電高科宣布計劃2020年完成全部38顆衛星組網,實現全球覆蓋的商業運營能力。目前,國電高科的通信終端銷售價格量產后能夠控制在500元以內,資費標準與短信相當。未來國電高科的目標是推出100元級別終端,量達到100萬以上。
衛星
低軌衛星時代已來,掘金產業鏈新機遇
衛星及其應用產業鏈總體分為四個環節:
1)電子元器件、金屬材料等衛星火箭配套廠商;
2)衛星研制商、發射服務提供商以及地面設備制造商;
3)衛星運營商與衛星應用服務提供商;
4)B端/C端用戶(政府、企事業單位、個人)。

衛星研制和發射領域:雖然在整個衛星產業鏈中衛星制造和衛星發射業務兩者收入加起來占比僅有9%,但受益于自18年起海外低軌衛星星座建設,2018年衛星制造業務和衛星發射業務收入同比增長了26%/34%。相比較之下,2018年,衛星服務收入同比下滑1.7%。因此,類比5G基站建設并結合衛星行業數據,我們認為,衛星研制和衛星發射是整個低軌衛星板塊中最先受益的子版塊,隨著國內低軌衛星建設進入規模放量階段,衛星研制和衛星發射子板塊產業鏈公司將受益。其中衛星和運載火箭的研制國內基本以軍工企業為主,主要是以航天科技、航天科工、中國電科等為代表;衛星發射方面參與主體主要以軍方和中科院為主,近期許多民營資本也進入衛星發射領域,比如國內的星際榮耀、藍劍航天、零壹空間、星河動力等。
地面設備領域:地面設備因為其直接面向衛星運營和C端客戶,導致需求量較大,占到整個衛星收入比例為45%;主要包括地面網絡設備、衛星終端、導航設備等,其中導航設備在地面設備領域收入占比最高,根據《衛星報告》,2018年GNSS導航設備在整個地面設備收入占比約75%。國內地面設備參與者數量較多,主要集中在天線、移動終端、地面接收站等產品研制和系統軟件集成等領域,典型企業包括中國衛星、海格通信、華力創通、華訊方舟、海能達、七一二等。其中杰賽科技作為中電科通信子集團旗下唯一的資本運作平臺,中電科通信子集團管理了54所、7所、50所、39所和34所,這些研究所技術能力出眾,產品覆蓋航天、衛星導航、微波與探測技術等。
電子元器件及配套領域:電子元器件及配套主要為衛星、火箭和地面設備提供基礎元件和配套組件,產業鏈廠商涉及面廣且分散。目前國內企業規模較小,整體實力偏弱,尤其是芯片、板卡、天線和終端技術水平與國外頂尖仍有差距,國產替代需求較強。衛星通信主要是基于毫米波通信頻段,低軌衛星載荷主要為通信部分,毫米波通信的核心是毫米波通信組件及芯片,該領域中電科旗下研究所實力較強,民營企業中和而泰子公司鋮昌科技的毫米波技術有一定稀缺性,中長期將受益低軌衛星建設。
運營服務領域:根據《衛星報告》,2018年衛星運營服務在整個衛星產業收入占比最高,約46%(第二是地面設備制造,占比45%)。國內航天科技、航天科工、中國衛通、亞太衛星、星空年代、華訊方舟等傳統國企和新興企業均積極開展相關布局。國內衛星通信服務屬于高度管制行業,需要獲得工信部運營牌照才能展開相關經營活動。目前國內擁有第一類衛星通信業務牌照的僅有中國衛通、中國電信和中國交通通信信息中心;國內擁有第二類衛星轉發器出租、出售業務牌照的僅有中國衛通、中國電信和中信數字媒體網絡有限公司。其中中國衛通作為航天科技子公司,是國內唯一擁有通信衛星資源且自主可控的衛星通信運營企業,行業龍頭地位穩固。

投資建議:衛星和運載火箭的研制建議關注中國衛星(華泰軍工組覆蓋);地面設備建議關注中國衛星,產業鏈企業還包括杰賽科技、海格通信、華力創通、華訊方舟、七一二;上游器件及配套重點推薦和而泰、菲利華(華泰通信、有色、軍工聯合覆蓋),建議關注航天電器(華泰軍工組覆蓋),產業鏈企業還包括中航光電、天奧電子、鴻遠電子、宏達電子、振華科技、亞光科技;國內衛星運營服務受制于牌照門檻較高,產業鏈企業主要有中國衛通。

參考資料來自:華泰證券、馭勢資本研究所

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