卫星互联网有望成为6G通信重要组成部分
　　2017年11月，英国电信集团（BT）首席网络架构师Neil McRae对6G通信进行了展望，他认为6G将是“5G+卫星网络”，在5G的基础上集成卫星网络来实现全球覆盖。
　　2022年，华为公司发布《6G：无线通信新征程》，该报告表示空天一体化将是6G的重要特征之一，6G将整合地面网络和非地面网络，提供全球覆盖，给当前未联网的区域提供网络连接。随着卫星制造和发射成本的降低，众多低轨或者超低轨卫星组成的卫星互联网将应用于非地面网络。
　　国外加紧布局卫星互联网
　　据Statista公司的测算，截至2023年7月，全球互联网普及率为64.5%，仍有约28亿人口尚未连接互联网。面对如此广阔的市场，近年来空客、亚马逊、Google、Facebook、SpaceX等高科技企业纷纷投资卫星互联网领域，提出了Starlink、OneWeb等多个卫星互联网计划，目标是实现全球互联网覆盖。截至2023年7月，Starlink已经发射4800余颗卫星。
　　边际成本低，有助于抢占不发达地区地面移动通信市场
　　相比地面蜂窝移动通信基站，卫星具有更大的覆盖范围，一颗“星链”卫星在550km轨道上地面通信覆盖半径约为500公里。从边际成本上来看，对于基础设施比较薄弱的地区，使用卫星互联网不需要大量地面基础设施投入，因此比地面基站具有更大的边际成本优势。
　　批量生产+商用器件+系统冗余设计有望降低卫星成本
　　随着卫星互联网方案中卫星数量的大幅增加，为批次建造卫星提供了前提，从而能够通过批量化制造来降低单星成本。国内“G60星链”产业基地通过批量化生产，单星成本有望下降35%。
　　为了提高航天器电子器件的抗辐照能力，通常采用成本高昂的专用抗辐照芯片，从而推高了卫星成本。由于低轨卫星所受辐照相对较低，商用货架器件（COTS）有望批量应用于低轨卫星，并通过系统冗余设计等方法提高系统可靠性，从而进一步降低卫星成本。
　　国内卫星互联网建设提上日程，有望开启千亿市场
　　面对国外发展迅猛的卫星互联网通信系统，国内也提出了“鸿雁”、“虹云”、“G60”等卫星星座计划，将分别发射多颗低轨通信卫星组建卫星互联网，组网建设投资规模有望超过300亿元。根据SIA的数据，卫星组网费用占整个卫星产业链产值的8.1%左右，由此测算，预计卫星互联网产业规模将达到约3600亿元。
　　投资建议：
　　卫星互联网产业链可以分为卫星组网（卫星制造及火箭发射）、地面设备和通讯服务三个部分。从建设进程来看，卫星组网相关企业将首先受益，组网完成后，地面设备与通讯服务将大规模展开，相关企业开始受益。同时，由于卫星寿命有限，因此卫星互联网组网完成后，每年还需补星，因此卫星组网产业链也将长期受益。
　　风险提示：
　　（1）政策力度不及预期的风险；
　　（2）卫星成本居高不下影响大规模部署的风险；
　　（3）低轨通信卫星关键技术攻关不及预期的风险。
　　

研究报告全文：2023年10月23日行业深度分析航天产业证券研究报告航天产业研究卫星互联网蓄势待发投资评级领先大市-A卫星互联网有望成为6G通信重要组成部分维持评级2017年11月英国电信集团BT首席网络架构师NeilMcRae对6G通信进行了展望他认为6G将是5G卫星网络在5G的首选股票目标价元评级基础上集成卫星网络来实现全球覆盖2022年华为公司发布6G无线通信新征程该报告表示空天一体化将是6G的重要特征之一6G将整合地面网络和非地面网络提供全球覆盖给当前未联网的区域提供网络连接随着卫行业表现星制造和发射成本的降低众多低轨或者超低轨卫星组成的卫星航空航天沪深300互联网将应用于非地面网络3121国外加紧布局卫星互联网111据Statista公司的测算截至2023年7月全球互联网普及率-9为645仍有约28亿人口尚未连接互联网面对如此广阔的市-192022-102023-022023-062023-10场近年来空客亚马逊GoogleFacebookSpaceX等高科技资料来源Wind资讯企业纷纷投资卫星互联网领域提出了StarlinkOneWeb等多个升幅1M3M12M卫星互联网计划目标是实现全球互联网覆盖截至2023年7相对收益09-27-89月Starlink已经发射4800余颗卫星绝对收益-62-118-161温肇东分析师边际成本低有助于抢占不发达地区地面移动通信市场SAC执业证书编号S1450521060002wenzdessencecomcn相比地面蜂窝移动通信基站卫星具有更大的覆盖范围一颗星链卫星在550km轨道上地面通信覆盖半径约为500公里从边相关报告际成本上来看对于基础设施比较薄弱的地区使用卫星互联网不需要大量地面基础设施投入因此比地面基站具有更大的边际成本优势批量生产商用器件系统冗余设计有望降低卫星成本随着卫星互联网方案中卫星数量的大幅增加为批次建造卫星提供了前提从而能够通过批量化制造来降低单星成本国内G60星链产业基地通过批量化生产单星成本有望下降35为了提高航天器电子器件的抗辐照能力通常采用成本高昂的专用抗辐照芯片从而推高了卫星成本由于低轨卫星所受辐照相对较低商用货架器件COTS有望批量应用于低轨卫星并通过系统冗余设计等方法提高系统可靠性从而进一步降低卫星成本国内卫星互联网建设提上日程有望开启千亿市场面对国外发展迅猛的卫星互联网通信系统国内也提出了鸿雁虹云G60等卫星星座计划将分别发射多颗低轨通信卫星本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页1行业深度分析航天产业组建卫星互联网组网建设投资规模有望超过300亿元根据SIA的数据卫星组网费用占整个卫星产业链产值的81左右由此测算预计卫星互联网产业规模将达到约3600亿元投资建议卫星互联网产业链可以分为卫星组网卫星制造及火箭发射地面设备和通讯服务三个部分从建设进程来看卫星组网相关企业将首先受益组网完成后地面设备与通讯服务将大规模展开相关企业开始受益同时由于卫星寿命有限因此卫星互联网组网完成后每年还需补星因此卫星组网产业链也将长期受益风险提示1政策力度不及预期的风险2卫星成本居高不下影响大规模部署的风险3低轨通信卫星关键技术攻关不及预期的风险本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页2行业深度分析航天产业内容目录1卫星互联网概述711人造卫星概述712卫星通信技术概述813卫星互联网基本构成82早期卫星移动通信受技术制约未能发扬光大921低轨卫星适合移动通信早期由于技术原因应用受限9211低轨卫星特点适合移动通信9212受制于技术原因早期低轨卫星在通信领域应用有限922铱星系统9221系统方案9222技术缺陷和成本过高导致破产9223新铱星公司10224铱星二代系统1023全球星系统11231系统初期建设11232系统升级换代113国外公司加紧布局卫星互联网1231技术进步使得基于低轨卫星通信技术的卫星互联网成为现实1232抢占近30亿未连接市场多家公司积极布局卫星互联网1233OneWeb系统13331基本情况13332与Eutelsat合并对抗Starlink1434Starlink系统14341规模宏大的星链Starlink系统14342星链卫星不断改进以适应不同阶段需求15343卫星发射超数量突破4800颗16344星链已经在多国投入运营16345由星链拓展到星盾开始进入国家安全领域17346星链的手机直连功能已经提上日程18347星链依托SWARM微小卫星进入物联网领域204卫星互联网发展进入战略机遇期2141世界各国轨道频谱资源竞争激烈2142边际成本低适合基础设施薄弱地区实现通信网络覆盖2243中国力量加入卫星互联网竞争阵营24431我国现有卫星通信以广播通信为主卫星移动通信客户逐步增涨24432天通一号卫星实现卫星移动通信2544卫星互联网建设提上日程26441鸿雁星座27442虹云星座285降低卫星制造成本是大规模部署卫星互联网的前提2951早期卫星成本高昂限制卫星星座大规模建设2952通过批量化生产降低卫星成本2953抗辐照加固器件成本较高制约卫星成本31本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页3行业深度分析航天产业531太空环境对电子器件的影响31532抗辐照加固技术综述31533抗辐照工艺加固案例32534抗辐照设计加固方法3454采用商用货架器件并结合系统冗余技术有望降低卫星成本35541采用商用货架器件COTS降低装备成本35542采用系统冗余设计提高系统可靠性36543航天领域商用器件应用案例386未来我国卫星互联网产业规模有望超千亿3961全球航天产业高速发展39626G5G卫星网络卫星助力开启移动通信新时代426216G5G卫星网络概念已经提出43622我国已着手对与5G6G融合的卫星通信技术开展研究43623低轨卫星通信与5G融合是近期发展趋势4363卫星互联网产业规模有望超千亿45631卫星互联网组网建设规模有望超百亿45632卫星互联网全产业链市场规模有望超千亿457卫星互联网产业链分析4671卫星系统组成4672卫星互联网产业链构成4773卫星互联网产业链价值量分析488投资建议499风险提示50图表目录图1典型卫星轨道示意图7图2卫星通信特点8图3低轨卫星星座示意图8图4卫星互联网系统组成8图5铱星系统星座示意图10图6铱星系统通讯链10图7铱星二代卫星10图8Globalstar卫星示意图11图9Globalstar覆盖范围11图10Globalstar早期地面终端11图11Globalstar手机和Sat-Fi11图12世界互联网覆盖率统计12图13Oneweb卫星主要参数14图14Oneweb卫星实物图14图15星链发射计划15图16Starlink区域覆盖示意图15图17Starlink全球覆盖示意图15图18星链卫星在轨数量16图19星链卫星发射批次16本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页4行业深度分析航天产业图20屋顶安装的星链1代接收天线16图21用户在特斯拉汽车上测试星链接收天线16图22星链覆盖区域示意图截至2023年9月17图23星盾可扩展性示意图18图24星盾航天器示意图18图25星链地面接收装置19图26星链系统拓扑图19图27Starlink手机直连示意图19图28Starlink手机直连功能示意图19图29星链V10卫星20图30星链V2mini卫星20图31SWARM卫星网络宣传标志20图32SWARM卫星实物20图33SWARM卫星网络拓扑图21图34SWARM物联网示意图21图35地面通信基站层级图22图36蜂窝移动通信网络示意图22图37我国地面移动通信基站数量统计22图382019-2030年我国移动通信固定资产投资规模走势及未来预测单位亿元22图39星链卫星覆盖区域示意图23图40通信卫星终端接入示意图23图41一带一路经济走廊分布图及互联网普及率23图42我国卫星通信发展进程24图43中国卫通主要卫星24图44天通卫星发展历程25图45天通一号系统组成25图46大唐天通手机25图47华为Mate60Pro25图48银河航天批量低轨宽带通信卫星27图492023年7月卫星互联网技术试验星发射场面27图50鸿雁星座组成27图51鸿雁星座首发星27图52虹云星座示意图28图53虹云星座首星武汉号发射升空28图54Oneweb卫星生产线30图55Oneweb卫星发射前准备30图56二院空间公司卫星太阳翼安装与性能测试工位30图57二院空间公司卫星质量特性测试设备30图58G60卫星产业基地启动仪式31图59天津卫星柔性制造中心31图60SAMV71Q21RT耐辐射单片机32图61LEOLVDSRD400MbpsLVDS驱动器接收器33图624M8M和16MSRAM存储器电路34图63CSOI器件结构示意图34本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页5行业深度分析航天产业图64空间飞行电子和计算机处理器发展过程35图65商用货架器件的优势36图66双机冷备份重组结构拓扑图36图67双机热备份重组结构拓扑图36图68三模表决冗余结构拓扑图37图69两热一冷冗余结构拓扑图37图70CFESat卫星可重构处理器原理图38图71东方红海特COTS器件试验情况39图72各国政府航天领域投资额1990-203140图732022主要国家航天领域投资额40图742022航天器制造市场占比41图752022航天应用市场占比41图76全球发射卫星数量分布41图772021年世界航天器发射情况41图78中国商业航天市场规模及预测42图79移动通信演化进程42图80与5G6G融合的卫星通信技术研究与原理验证项目概况43图815G与卫星通信典型应用场景44图82ITU提出的卫星与5G融合场景混合多播44图833GPP提出的5G网络中非地面网络架构44图84地面与非地面网络一体化实现低时延长距离通信45图852022年世界卫星产业营业收入分布图46图862022年不同类型卫星产值规模46图87卫星结构组成46图88卫星平台与载荷之间的成本占比47图89卫星互联网部分产业链公司48图90卫星互联网产业链价值量估计48表1卫星轨道分类及用途7表2卫星用途分类7表3卫星移动通信发展历程9表4国际主要低轨通信卫星计划13表5Starlink第一阶段发射计划15表6星链卫星进化情况16表7国外主要低轨通信卫星频谱和数量统计21表8星链卫星进化情况26表9国内推出的低轨卫星计划26表10国外不同卫星星座成本对比29表11空间辐射效应31表12常见的EDAC编码方法35表13不同器件常用容错技术分类37表14低轨星载COTS器件容错总结38表15国内外低轨卫星通信系统造价比较45表16卫星平台系统构成46本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页6行业深度分析航天产业1卫星互联网概述11人造卫星概述人造卫星ArtificialSatellite是指环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器人造卫星基本按照天体力学规律绕地球运动但因在不同的轨道上受非球形地球引力场大气阻力太阳引力月球引力和光压的影响实际运动情况非常复杂人造卫星是发射数量最多用途最广发展最快的航天器人造卫星发射数量约占航天器发射总数的90以上按照卫星轨道高度的不同卫星可以分为低轨卫星LEO中轨卫星MEO和高轨地球同步通信卫星GEOLEO卫星轨道高度500km2000kmMEO卫星轨道高度2000km36000kmGEO卫星轨道高度为36000km图1典型卫星轨道示意图资料来源wwwdgtlinfracom安信证券研究中心不同轨道高度卫星特点及主要用途如下表所示表1卫星轨道分类及用途轨道类型特点轨道高度周期轨道高度低通信延迟小对地观测清晰度高低轨卫星LEO单颗卫星覆盖范围相对较小多用于对地观测5002000km15-2小时通信主要是作为陆地移动通信系统的补充和扩展也中轨卫星MEO200036000km2-12小时可以用作卫星导航系统相对于地球静止于赤道上空从地面上看卫星高轨地球同步轨保持不动故也称静止卫星多用于通信导24小时道卫星GEO36000km航气象观测等用途资料来源卫星技术安信证券研究中心按照用途分人造卫星可以分为通信卫星遥感卫星导航卫星等多种类型表2卫星用途分类卫星类型主要用途典型代表具有转发无线电信号功能能够作为中继站进行中国东方红系列美国天链系统俄罗斯闪通信卫星无线电波发射或转发从而实现两个或多个地面电系列站移动终端或航天器之间的通信通过搭载可见光红外微波等多种探测仪器中国高分系列美国Landsat系列俄罗斯遥感卫星能够开展多种非接触的远距离的探测和信息获MeteorM系列取本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页7行业深度分析航天产业通过利用时间测距多普勒测速等多种方法实导航卫星现对地面海洋空中和空间用户进行导航定中国北斗美国GPS俄罗斯格洛纳斯位资料来源卫星技术安信证券研究中心12卫星通信技术概述卫星通信技术Satellitecommunicationtechnology是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个终端之间的通信技术自20世纪90年代以来电子信息技术的迅猛发展推动了卫星移动通信的进步卫星通信具有覆盖范围广通信容量大传输质量好组网方便迅速便于实现全球无缝链接等众多优点被认为是建立全球移动通信必不可少的一种重要手段图2卫星通信特点资料来源卫星移动通信系统安信证券研究中心13卫星互联网基本构成卫星互联网是基于卫星通信系统以IP为网络服务平台以互联网应用为服务对象能够成为互联网的一个组成部分并能够独立运行的网络系统可以通俗地理解为地面基站被搬入空中的卫星平台每颗卫星都是天上的移动基站可以为全球范围内用户提供全覆盖高带宽灵活便捷的互联网接入服务卫星互联网主要由空间段用户段地面段公用及专用网络四部分等组成在若干个轨道平面上布置多颗卫星由通信链路将多个轨道平面上的卫星联结起来整个星座如同结构上连成一体的大型平台在地球表面形成蜂窝状服务区域服务区域内用户至少被一颗卫星覆盖用户可以随时接入系统低轨卫星通信可以在用户段直接与地面终端连接也可以通过地面关口站与地面公共网络连接图3低轨卫星星座示意图图4卫星互联网系统组成资料来源SpaceX安信证券研究中心资料来源卫星移动通信系统安信证券研究中心本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页8行业深度分析航天产业2早期卫星移动通信受技术制约未能发扬光大21低轨卫星适合移动通信早期由于技术原因应用受限211低轨卫星特点适合移动通信地球同步轨道卫星GEO在通信电视转播等方面的应用已经趋于成熟其缺点也很明显如体积大重量大距离地球遥远通信延迟长频谱利用率低终端发射功率大不易小型化等相对GEO卫星通信系统低轨卫星通信系统有诸多优势对用户而言通信时延缩短数据传输率提高终端重量体积发射功率与普通陆地移动通信终端接近还可以与陆地通信系统兼容真正做到全球无缝接入因此随着卫星制造技术的进步和市场需求的逐渐旺盛低轨卫星通信系统被认为是最有应用前景的卫星移动通信技术之一212受制于技术原因早期低轨卫星在通信领域应用有限低轨卫星通信系统也存在固有的缺点如需要卫星数量较多由此带来地面控制维护系统比较复杂对通信系统而言影响较大的问题是波束切换和星间切换上世纪60年代人们就尝试利用低轨卫星进行通信轨道高度在几百公里左右但是由于低轨卫星相对地面某一点不是固定的因此地球站必须有复杂的跟踪系统同时由于低轨卫星覆盖面积相对较小因此必须由多颗卫星组成网络才能实现全球覆盖并且为了保持持续通信一条通信链路需要在多颗卫星之间切换增加了系统的复杂程度因此从1963年开始人类利用地球同步轨道卫星进行卫星通信与低轨卫星相比数量少并且易于控制1964年美国发射的SYNCOM3型卫星标志着地球同步轨道通信卫星时代的到来上世纪90年代尽管航天技术有了长足进步但低轨卫星通信技术问题仍没有得到完全解决以铱星系统为例其最小切换时间间隔103秒实现切换需要一系列信令操作过程频繁的切换加重了系统的信令负荷铱星系统在运行初期的切换成功率只有85后来经过改进达到9298与陆地移动通信系统的切换掉话率不高于510-4的指标相比相差甚远表3卫星移动通信发展历程阶段内容主要代表业务服务铱星Iridium全球星第一阶段20世纪80与地面通信网络正面交Globalstar轨道通Orbcomm窄带移动通信-低频年代-2000年锋展开竞争泰利迪斯Teledesic天桥系统段低俗语音低Skybridge俗数据物联网服第二阶段2000年-作为地面通信的填隙和新铱星Iridium全球星务2014年备份Globalstar轨道通Orbcomm宽带互联网-高频段第三阶段2014年-至与地面通信融合发展StarlinkO3bOneWebx鸿雁虹云高速率低延今扩展覆盖范围时海量数据资料来源赛迪顾问网安信证券研究中心22铱星系统221系统方案铱星系统是美国摩托罗拉公司提出的一种利用低轨道卫星群实现全球卫星移动通信的方案铱星系统的原始设计是由77颗小型卫星均匀有序地分布于离地面785km上空的7个轨道平面上通过微波链路形成全球连接网络因为其与铱原子的外层电子分布状况有一定的类似故取名为铱星系统后期为减少投资规模简化结构以及增强与其他LEO系统的竞争能力摩托罗拉公司将其卫星数降低到66颗轨道平面降至6个圆形极地轨道每条极地轨道上的卫星仍为11颗轨道高度改为765KM卫星直径为12m高度为23m重量为3862kg寿命为58年222技术缺陷和成本过高导致破产本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页9行业深度分析航天产业铱星系统耗资约50亿美元1990年6月首次公布1990年12月向美国FCC提出许可证申请在1992年9月得到FCC的许可证当时铱星系统是设计方案中最为完整具体进展也很快是十分有前景的方案但系统仍存在不足一是技术方面受当时设备性能制约系统切换掉话率高达15严重影响通话质量并且数据传输速率仅有24kbs二是成本方面与GSM等系统终端相比暴露出业务收费高有地区差异手机价格高等问题导致1998年底才投入运行之后公司于2000年左右就宣告破产图5铱星系统星座示意图图6铱星系统通讯链资料来源Marsat安信证券研究中心资料来源中新信通安信证券研究中心223新铱星公司铱星公司破产后被新的铱星公司IridiumSatelliteLLC以2500万美元收购并于2001年3月28日由新的铱星公司重新提供服务他们在市场定位经营策略增加业务种类增多用户层面降低手机价格增加终端种类以及推行与主要电信供应商合作的发展战略等诸多方面进行了重大的调整并付之实施取得了卓有成效的业绩并且发射了补充卫星2006年在轨卫星数达到78颗为20多个国家提供紧急救援机要通信等服务力224铱星二代系统新铱星公司于2007年提出铱星二代IridiumNext计划铱星二代保持了与第一代同样的星座构型该计划同样由66颗卫星组成系统性能进一步提升并拓展了一些新业务新铱星公司委托SpaceX为其发射75颗卫星包括66颗轨道卫星以及9颗轨道备用星发射合同总价值492亿美元目前已经发射完成IridiumNext移动用户的最高数据速率可达128kbps数据用户可达15MbpsKa频段固定站不低于8MbpsIridiumNext主要瞄准IP宽带网络化和载荷能力的可扩展可升级这些能力使得它能够适应未来空间信息应用的复杂需求但对于当前日益增多的移动互联网需求尤其是5G通讯时代的来临铱星二代系统数据传输能力仍显不足图7铱星二代卫星资料来源IridiumSatelliteLLC安信证券研究中心本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页10行业深度分析航天产业23全球星系统231系统初期建设全球星Globalstar系统是美国LQSSLoralQualcommSatelliteService公司于1991年6月向美国联邦通信委员会FCC提出的低轨卫星移动通信系统根据计划全球星系统计划在1997年底发射1216颗卫星并于1998年发射其他的卫星全球星Globalstar系统采用低成本高可靠的系统设计一个关口站只需要35万美元手持机的价格只相当于目前广泛使用的蜂窝手机的价格故其服务对象更适合为边远地区蜂窝电话用户漫游用户外国旅行者以及希望低成本扩充通信的国家和政府通信网和专用网按目前全球星Globalstar系统合作伙伴的分布情况来看它可以为33个国家提供服务232系统升级换代为了适应移动终端对数据传输量不断提高的需求全球星系统于2010年开始建设Globalstar-2系统并随着2013年2月6日最后6颗星的成功发射从而完成了由24颗卫星组成的低轨移动卫星通信星座的部署Globalstar-2卫星质量为700kg采用2片3联太阳能帆板初始功率为22kW末级功率为17kW卫星轨道高度为1414km轨道倾角52卫星采用简单高效可靠性强的弯管式转发器设计提供的服务包括一键通与广播先进的短报文能力MSS移动视频GEO定位多频段与多模手机GPS集成数据等图8Globalstar卫星示意图图9Globalstar覆盖范围资料来源wwwphoneismobilecom安信证券研究中心资料来源wwwphoneismobilecom安信证券研究中心Globalstar-2卫星系统推出了基于卫星的WiFi服务也叫Sat-FiSat-Fi路由器与卫星相连形成热点用户直接通过智能手机安装APP连接后就能上网可以实现话音邮件短消息等业务一台Sat-Fi设备最多允许8名用户同时接入可提供最大发射功率为100mW有效覆盖范围为约305m图10Globalstar早期地面终端图11Globalstar手机和Sat-Fi资料来源Globalstar官网安信证券研究中心资料来源Globalstar官网安信证券研究中心本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页11行业深度分析航天产业3国外公司加紧布局卫星互联网31技术进步使得基于低轨卫星通信技术的卫星互联网成为现实铱星系统全球星系统建成初期面临与地面移动通信的有力竞争在通话费用终端成本数据传输速率等方面都不占优势因此难以大规模普及多应用于紧急救援海事通信军用通信等特殊领域随着航天科技和电子信息技术的进步降低了卫星研制量产和发射的成本而卫星通信资费的降低和数据传输速率的提升又带来了大量的互联网接入和大数据需求如此广阔的市场需求为低轨卫星通信的再次崛起提供了基础在网络稳定性方面随着卫星测控星间通信等技术的进步困扰早期铱星系统的掉线率高等技术问题已经逐步得到解决使得以低轨通信卫星为基础的卫星互联网能够实现全球覆盖成为卫星互联网的天基通信基站在网络带宽方面受制于电子信息技术的局限早期的铱星网络只能支持语音及短信功能无法满足用户常用的网页浏览视频传输等宽带应用场景但是随着电子信息技术的进步卫星的通信能力不断提升目前已经有多种支持互联网应用场景的高通量卫星投入使用使得通过卫星搭建覆盖全球满足用户宽带通信需求的卫星互联网成为现实32抢占近30亿未连接市场多家公司积极布局卫星互联网据Statista公司的测算截至2023年7月全球互联网普及率为645仍有约28亿人口尚未连接互联网从世界各区域来看欧洲北美南美的互联网普及率超过了80远超世界平均水平但是在南亚非洲互联网普及率不到50低于世界平均水平这些地区是一带一路经济带的重要地区但由于地理状况基础设施水平等因素限制互联网普及率仍处于较低水平图12世界互联网覆盖率统计资料来源Statista安信证券研究中心为了进一步拓展互联网普及率抢占广阔的互联网未连接市场多家公司纷纷布局卫星互联网本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页12行业深度分析航天产业2010年初谷歌联合汇丰银行与欧洲有线电视运营商LibertyGlobal发起O3b计划O3b的原意是Other3billion指的是当时仍旧不能够上网的30亿人该计划进展迟缓其项目团队重新组建了OneWeb公司2015年Google向SpaceX公司投资10亿美元其目的之一便是打造太空互联网同年SpaceX推出Starlink项目计划发射约12000颗卫星组建低轨卫星通信系统2014年OneWeb推出第一代低轨星座设计方案包含648颗在轨卫星与234颗备份卫星总数达882颗2015年SpaceX公司推出星链Starlink计划计划将约12万颗通信卫星发射到太空并从2020年开始工作2017年Facebook成立子公司PointViewTechLLC投入数百万美元研发实验卫星该卫星名为Athena将比Starlink卫星网络传输数据速度快10倍除了互联网巨头包括波音空客三星等公司都正积极地开展低轨通信卫星系统的研发工作2019年4月亚马逊推出Kuiper项目计划发射3236颗低轨通信卫星从而在全球范围内提供快速且低延迟的互联网接入服务表4国际主要低轨通信卫星计划名称卫星数量制造商星重推出时间业务启动轨道高度频段项目投资泰雷斯约50铱星669颗860kg20072017780kmLKa和ATK亿美元截至2010O3b1626颗泰雷斯700kg200820148000kmKa年融资12亿美元约36LeoSat108颗泰雷斯1250kg201520221400kmKa亿美元OneWeb已融资34OneWeb648234颗150kg201520191200kmKaKu和空客亿美元1110132100Starlink44257518颗SpaceX386kg20152024KaKu5km亿美元三星4600颗三星-201520181500kmV波音2956颗波音-2016-1200kmV空客1000124Telesat117颗以上-20162021Ka和劳拉8km590630kKuiper3236颗亚马逊-2019--m资料来源腾讯网新浪网Bing安信证券研究中心33OneWeb系统331基本情况OneWeb的前身是WorldVuSatellites公司创始人是格雷格怀勒GregoryThaneWyler于2012年在英国伦敦创立了这家企业初步目标是建设由数百颗卫星组网的低时延低轨宽带互联网星座目标是让地球上所有人在任何地方都能无缝上网2014年OneWeb推出第一代低轨星座设计方案包含648颗在轨卫星与234颗备份卫星总数达882颗这些卫星将被均匀放置在不同的极地轨道面上距离地面1200km左右卫星高速运动不同卫星交替出现在上空保障某区域的信号覆盖后期公司考虑增加卫星数量计划数量达到近2000颗投入运行后OneWeb星座不仅能覆盖美国亦能覆盖全球还没有连接互联网的农村边远地区OneWeb的目标是到2027年建立健全的覆盖全球的低轨卫星通信系统为每个移动终端提供约50Mbps速率的互联网接入服务2016年1月OneWeb公司欧洲空客防务及航天公司合资成立OneWeb卫星公司开启卫星生产工作2017年6月25日OneWeb拿到了美国低轨道卫星通信网络运营执照获准在美服务落地本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页13行业深度分析航天产业2019年2月OneWeb首批6颗互联网卫星成功升空2020年3月OneWeb宣布破产后期得益于英国政府印度巴蒂企业休斯网络系统和软银集团的投资该公司于2021年底从破产中复苏截止2022年12月OneWeb在轨运行卫星数量超过了450颗OneWeb业务将主要以B2B为主不会直接向家庭出售服务该公司将寻求与电信运营商互联网服务提供商以及任何其他向企业或家庭销售互联网服务的组织合作图13Oneweb卫星主要参数图14Oneweb卫星实物图资料来源Oneweb官网安信证券研究中心资料来源Oneweb官网安信证券研究中心332与Eutelsat合并对抗Starlink财联社报道2023年9月29日法国卫星公司Eutelsat与英国OneWeb宣布两家公司已经完成了合并成为了欧洲最大的卫星公司以更好地与马斯克的星链项目Starlink展开竞争两家公司联合声明称已经完成了全部股份的合并合并之后的公司名为EutelsatGroup新公司的总部和上市地点仍将设在巴黎Eutelsat表示新公司的收入预计能够在中长期内以两位数的复合年均增长率增长在2027年达到约20亿欧元而资本支出预计在2024年至2030年间每年约为725亿至875亿欧元新公司的定位是成为太空通信领域的全球领导者希望将Eutelsat的高通量地球静止轨道卫星GEO与OneWeb的低轨道地球卫星LEO的优势结合起来为客户提供低延迟和无处不在的高密度网络EutelsatGroup首席执行官EvaBerneke表示EutelsatGroup是全球卫星通信领域唯一能够提供无处不在的连接服务的GEO-LEO运营商实现全球互联互通是一项重要而激动人心的挑战我们可以满足更广泛的客户需求随着我们继续创新开发未来几代卫星技术我们可以为客户和股东创造巨大价值34Starlink系统341规模宏大的星链Starlink系统2015年SpaceX公司计划将约12万颗通信卫星发射到轨道并从2020年开始工作这一项目被命名为星链Starlink系统美国联邦通信委员会FCC于2018年3月批准SpaceX部署4425颗第一代星链卫星2018年11月FCC批准剩余的7518颗卫星发射计划2020年5月SpaceX向FCC提交了第二代星链卫星部署计划申请希望额外部署3万颗卫星FCC在2022年12月决定批准部署其中约7500颗卫星其余暂缓决定以回应有关轨道碎片和太空安全的担忧本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页14行业深度分析航天产业图15星链发射计划资料来源FCCSatellitetoday安信证券研究中心星链一代卫星第一阶段4425颗卫星发射计划分为两步首先向1150km轨道高度发射1600颗卫星然后再发射2825颗卫星并将它们分别安置在1110km1130km1275km和1325km这四个轨道高度上4425颗卫星会在83个轨道平面上运行能提供类似光纤的网络速度且覆盖面积大大提升此外整套系统具有很大的弹性可以针对特定的地区动态地集中信号到需要的地方从而提供高质量的网络服务表5Starlink第一阶段发射计划初始阶段最终阶段参数1600颗2825颗轨道数量3232856每个轨道卫星数量5050507575轨道1150km1110km1130km1275km1325km轨道倾角53538748170资料来源ITU安信证券研究中心SpaceX原计划于2025年最终完成星链一代卫星的部署为地球上的用户提供至少1Gbps的宽带服务和最高可达23Gbps的超高速宽带网络这一计划预计成本超过100亿美元这些卫星均采用标准产品化设计且用同一款火箭猎鹰9号发射图16Starlink区域覆盖示意图图17Starlink全球覆盖示意图资料来源SpaceX安信证券研究中心资料来源SpaceX安信证券研究中心342星链卫星不断改进以适应不同阶段需求从2018年以来星链发射了多种类型卫星以满足不同阶段不同功能的需求并且从发展趋势来看星链卫星功能不断完善性能逐步增加本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页15行业深度分析航天产业SpaceX公司最早于2018年2月发射了Microsat试验星主要用来验证系统方案及器件选型后期又推出了星链V09V10V15等多种型号卫星目前SpaceX公司正在研制星链V20卫星未来用于卫星与地面手机用户的直连表6星链卫星进化情况类型时间功能质量Microsat试验星2018年2月主要用于方案验证及功能测试386公斤主要用于前期在轨试验装有一个Ku波段天线一个星链V092019年5月使用氪作为工质的霍尔推进器多个高通量天线和一个227公斤太阳能电池阵列使用星敏感器进行导航星链V102019年11月在星链V09基础上增加了Ka波段天线260公斤星链V152021年6月在星链V10基础上增加了星间激光链路传输功能295公斤增加了更多强大的相控阵天线并为网关站的回程链路星链V2mini2023年8月约800公斤增加了E波段星链V2研制中增加25平方米的中频天线支持手机直连功能--资料来源sathuijiwikicom安信证券研究中心343卫星发射超数量突破4800颗据腾讯网报道2023年7月15日搭载第5组第15批G5-1554颗星链V15卫星的猎鹰九号运载火箭发射升空将卫星送入近地轨道星链V15卫星采用平板式设计配备单个太阳翼采用氪离子霍尔效应电推系统设计寿命超过5年单星发射质量约300千克该星用户链路使用Ku波段单星通信容量约1720Gbps即每秒传输2125GB数据量本次发射是2023年星链星座第25次组批发射至此星链卫星升空总数达到4822颗其中2023年升空1156颗图18星链卫星在轨数量图19星链卫星发射批次资料来源ITU安信证券研究中心资料来源ITU安信证券研究中心344星链已经在多国投入运营目前星链用户需要使用地面接收天线接收星链卫星信号例如安装在屋顶等位置同时也可以在汽车船舶等移动平台上安装根据星链官网的数据星链地面用户通信可以实现220Mbps的下载速度25Mbps的上传速度通信延迟为25-50毫秒目前Starlink接收器硬件的购买价格为599美元上网服务费为每月110美元图20屋顶安装的星链1代接收天线图21用户在特斯拉汽车上测试星链接收天线本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页16行业深度分析航天产业资料来源shoshonenewspress安信证券研究中心资料来源易车网安信证券研究中心据新浪网报道2022年5月SpaceX公司向美国联邦通信委员会FCC提交的一份文件显示该公司基于卫星的高速互联网服务星链在全球拥有超过40万用户SpaceX表示2022年初用户数量为145万2022年3月用户数量为25万呈现快速增涨趋势星链的用户包括个人消费者和企业用户并且星链的覆盖范围已经显著扩大已在32个国家提供服务并计划在2023年将服务扩展到亚洲非洲和中东地区图22星链覆盖区域示意图截至2023年9月资料来源Starlink官网安信证券研究中心345由星链拓展到星盾开始进入国家安全领域2022年12月SpaceX公司在其官网上首次发布了星盾Starshield项目星盾利用SpaceX的星链技术和发射能力来支持国家安全工作星链是为消费和商业用途设计的但Starshield是为政府用途设计的最初主要关注三个领域1地球观测领域星盾发射搭载多种传感本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页17行业深度分析航天产业器载荷的遥感卫星并将处理后的数据直接提供给用户2通信领域星盾通过星盾用户设备为政府用户提供有保证的全球通信3托管有效负载星盾开发卫星数据总线以支持最苛刻的客户有效载荷任务在安全性方面星链已经提供了有效的端到端用户数据加密星盾使用额外的高等级加密技术能够托管分类有效载荷并安全地处理数据满足最苛刻的政府要求互操作性方面星链的卫星间激光通信终端是当今唯一在轨道上大规模运行的通信激光器可以集成到合作伙伴卫星上以便能够整合到星盾网络中可扩展性方面星盾可扩展的低地球轨道架构提供了多种在轨资源的连接及拓展功能而SpaceX经过验证的火箭发射能力能够为后续航天器的发射提供有效手段据CNBC报道2023年9月美国太空军USSpaceForce授予SpaceX一份价值7000万美元的合同其中包括提供商业合同中未包含的独特条款和条件的星链互联网服务该产品线的服务是星盾Starshield项目的一部分是已知的第1例星盾服务合同图23星盾可扩展性示意图图24星盾航天器示意图资料来源SpaceX官网安信证券研究中心资料来源SpaceX官网安信证券研究中心346星链的手机直连功能已经提上日程1当前星链系统尚不具备直连手机功能当前星链通信系统在地面端需要使用接收天线接收发射信息地面卫星天线是相控阵天线在卫星经过链接范围时会自动对准卫星因此并不需要转动天线即可将波束对准卫星与之建立联系由于是低轨卫星这些卫星消失在视野中之前建立的链接并不长久不过会有下一颗卫星接任星链的地面天线后还有一个接入的网关该设备类似一台无线路由器可以通过有线或者无线的方式接入其他设备比如手机笔记本电脑或者台式机等也可以是一需要上网的任何设备受卫星通信频率天线尺寸等因素限制当前星链系统只能支持体积较大的地面接收终端设备无法支持手机与卫星直连本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页18行业深度分析航天产业图25星链地面接收装置图26星链系统拓扑图资料来源Starlink官网安信证券研究中心资料来源Starlink官网安信证券研究中心2联合T-Mobile准备推出星链20版本未来将支持手机直连据腾讯网报道2023年10月星链官网全新推出星链直连手机业务StarlinkDirecttoCell未来普通消费级手机可以直接连接星链卫星使用其相关服务该业务适用于现有的LTE手机无需更改硬件固件或特殊应用程序即可通过星链卫星发送文本语音和数据此计划是SpaceX公司与电信运营商T-Mobile联合推出预计2024年实现短信发送2025年实现语音通话和上网Data同年分阶段实现IOT物联网图27Starlink手机直连示意图图28Starlink手机直连功能示意图资料来源Starlink网站安信证券研究中心资料来源Starlin网站安信证券研究中心在本方案中T-Mobile公司提供了地面频谱资源SpaceX公司则通过携带巨大天线的星链V20卫星实现与地面普通手机的互联马斯克透露星链V20卫星的体积将明显大于此前版本的星链卫星其长度将达到7米将使用星舰Starship进行该型卫星的发射但他同时表示如果星舰无法按时交付将由猎鹰9火箭发射星链V20卫星但需要对卫星外形进行修改以适应其整流罩星链V20卫星的通信载荷在原先KuKa天线和星间激光链路的基础上将增加一个面积达到25平方米的中频PCS频谱mid-bandPCSspectrum天线以实现与地面手机的直接通信每个中频PCS频谱天线将在地面形成一个通信单元格通信带宽为2-4Mbits单元格中的手机将可以通过直连卫星实现通信本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页19行业深度分析航天产业未来卫星与手机的直连服务将可以覆盖任何客户可以看到天空的地方这意味着即使离开地面基站覆盖范围也可以收发短信并最终实现手机通话2023年8月11日太空探索技术公司再次发射22颗星链V2Mini卫星星链V2Mini版的通信能力是星链V15版的4倍和星链V15版相比星链V2Mini版增加了更多强大的相控阵天线并为网关站的回程链路增加了E波段星链V2Mini版的单星重量达到了800公斤左右几乎是星链V15版的三倍星链V2Mini版的尺寸也更大宽度超过41米星链V2Mini版的太阳翼向两侧展开太阳翼展开之后整星宽度约30米星链V2Mini版卫星的总面积达到了116平方米是星链V15表面积的4倍多而星链V2版的总表面积将在星链V2Mini版基础上再翻一倍图29星链V10卫星图30星链V2mini卫星资料来源SpaceX网站安信证券研究中心资料来源Spaceexplored网站安信证券研究中心347星链依托SWARM微小卫星进入物联网领域2021年8月SpaceX收购了专注于微型卫星的Swarm公司SpaceX不仅将获得Swarm的技术还获得了FCC的卫星和地面站许可证Swarm公司的目标是生产价格低廉的微型卫星该公司开发了它所描述的太空中最小的商业运营卫星每个卫星的尺寸为11x11x28厘米每颗卫星仅重400克它们可以批量放入发射部署器中比传统的设计更容易释放成本也仅仅是传统小型卫星发射入轨的很小一部分图31SWARM卫星网络宣传标志图32SWARM卫星实物资料来源SpaceX网站安信证券研究中心资料来源SpaceX网站安信证券研究中心本报告版权属于安信证券股份有限公司各项声明请参见报告尾页20