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卫星互联网行业深度报告掘金产业链新机遇

来源:遥感 时间:2023/5/27
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低轨卫星风起,产业链迎重大机遇

卫星通信系统概览

卫星通信是利用卫星转发器作为中继反射或转发无线电信号的通信方式。根据中国卫通招股说明书,卫星通信系统是以人造通信卫星作为核心基础设施,利用卫星中的转发器作为中继站,通过反射或转发无线电信号,实现两个或多个地球站之间的通信。卫星通信系统的核心是卫星空间段,主要包括空间轨道中运行的通信卫星,以及对卫星进行跟踪、遥测及指令的地面测控和监测系统。卫星地面段以用户主站为主体,包括用户终端、用户终端与用户主站连接的“陆地链路”以及用户主站与“陆地链路”相匹配的接口。卫星通信具有抗毁性强、覆盖范围广、通信距离远、部署快速灵活、通信频带宽、传输容量大、性能稳定可靠、不受地形和地域限制等优点,可以实现有线电话网和地面移动通信网均无法实现的广域无缝隙覆盖。

按照卫星轨道平台的高度可以把卫星分为静止、中轨和低轨:

1)低轨卫星(LEO)的轨道高度范围为-km,低轨道卫星通信系统由于卫星轨道低,信号传播时延短,其链路损耗小,卫星和用户终端的要求低,可以采用微型/小型卫星和手持用户终端。但由于轨道低,每颗卫星所能覆盖的范围比较小,要构成全球系统需要更多的卫星,主要包括海外的铱星系统、Starlink、Oneweb,以及国内的航天科工集团的虹云工程和行云工程、航天科技集团鸿雁工程、中国电科的天地一体化信息网络。

2)中轨卫星(MEO)的轨道高度为10,-20,km,传输时延大于低轨道卫星,但覆盖范围更大,全球组网覆盖所需卫星数量较少,典型系统是国际海事卫星系统。

3)静止轨道卫星(GEO)的轨道高度为35,km,由于静止轨道卫星相对地面静止,且覆盖区大,三颗经度差约°的卫星就能够覆盖除南、北极以外的全球范围。静止卫星轨道高,链路损耗大,对用户端接收机性能要求较高,这种卫星很难支持手持机直接通过卫星进行通信,因此同步轨道卫星通信系统主要用于VSAT系统、电视信号转发等,较少用于个人通信。

商用通信卫星发射拉动卫星制造和发射产业收入快速增长

-年全球卫星产业复合增速为3.0%。根据美国卫星产业协会(SIA)发布的《年卫星产业状况报告》(以下简称《卫星报告》),年全球航天经济产业总收入为亿美元,其中卫星相关产业总收入为亿美元(YoY+3%),占全球航天经济产业收入比为77%;相比地面基站通信,卫星通信使用门槛较高,整体卫星产业增速处于缓慢增长期,-年全球卫星产业复合增速为3.0%。

卫星服务业和地面设备制造业收入占比较高,而卫星制造业和卫星服务业收入同比增速较高。根据《卫星报告》,从占比数据来看,在全球卫星产业收入中卫星服务业和地面设备制造业收入占比较高,两者年合计占整体卫星产业收入比例为91%。年卫星制造业和卫星服务业收入虽然分别只占到整体卫星收入比例的7%、2%,但两个板块收入同比增速较高,分别增长了26%和34%,整体上我们认为商用通信卫星发射拉动18年卫星制造和发射产业收入增长。

1)卫星服务业总收入亿美元,YoY-1.7%,占比卫星产业收入的46%。其中,卫星电视直播收入为亿美元,比上年减少3%;卫星音频广播收入为58亿美元,较上年增长7%;卫星宽带业务收入为24亿美元,较上年增长14%;卫星固定通信业务收入为亿美元,与上年持平;卫星移动通信收入为41亿美元,比上年增长3%;遥感领域(包括农业、变化检测、减灾、气象、资源等)收入为21亿美元,较上年减少5%。

2)地面设备制造业总收入亿美元,YoY+5%,占比卫星产业45%。其中,消费设备(卫星电视、广播和宽带设备)收入为亿美元,GNSS导航设备收入亿美元,网络设备(VSAT,网关等)收入为亿美元。导航设备和网络设备收入有所增长,消费设备收入持平或略微减少。

3)卫星制造业总收入亿美元,YoY+26%,占比卫星产业7%。其中,美国卫星制造产业收入亿美元,占比约59%,其他国家总计80亿美元,占比约41%。年共发射颗卫星,YoY-10%。

4)发射服务业总收入62亿美元,YoY+34%,占比卫星产业2%。年共有次轨道发射,93次是商业发射,15次是空间飞行器,6次不是商业发射。其中,美国商业卫星发射业务收入份额占比为37%。

商用通信卫星发射拉动18年卫星制造和发射产业收入增长。根据《卫星报告》,-年全球分别发射了/颗卫星,虽然卫星整体新增发射数量同比减少约10%,但年卫星制造业收入同比增长了26%,发射服务业收入同比增长了34%。从卫星数量占比来看,商用通信卫星和研究与开发卫星占比大幅提升,其中遥感卫星占比大幅下降,由于卫星寿命基本在5-15年,我们认为可能是部分遥感卫星划归到研究与开发卫星项目中导致遥感卫星数量大幅下降。因此,我们认为年整体卫星制造业和发射服务业收入同比增长的主要原因来自于商业通信卫星量的增加。根据《卫星报告》的显示,年高通量卫星(HTS)、小卫星和立方体卫星的技术成就已经带来了卫星宽带、制造和发射服务收入的增长。

低轨卫星星座建设正拉开卫星互联时代大幕

低轨道卫星星座系统是指多个低轨卫星构成的可以进行实时信息处理的大型的卫星系统,其中卫星的分布称之为卫星星座。其主要优点是:

1)高稳定性,局部的自然灾害和突发事件几乎不影响系统正常运行;

2)低时延,地星单项传播时间是1.5ms,地-星-地时间约15-50ms;

3)不依赖地面基础设施,可以实现低成本轻量化终端;

4)全球覆盖,通信不受地域限制,并能将物联网拓展到远海和填空。

目前海外以Starlink和Oneweb为代表的公司正大力发展低轨卫星星座系统。从他们的设计制造理念以及商业模式来看,给了整个卫星产业链很多启发。过去大家更多去搞地球静止轨道卫星和高通量卫星来满足覆盖和速率要求,如今正通过卫星星座取代单颗大型卫星,这样一方面对卫星的重量要求和轨道高度要求降低了,另一方面小卫星的批量生产使得卫星研发和制造成本不断降低。此外,卫星发射方面由SpaceX公司引领的火箭回收技术也大大降低了发射的综合成本。随着卫星固定业务将向高频段、大容量、数字化、宽带化、IP化方向发展,越来越多的国家在未来3到5年期间将发射大量低轨道通信卫星组成低轨通信星座以及配套的高轨道通信卫星。

Starlink(星链)与Oneweb(一网)均计划在年开启商业化进程,并分三阶段实现覆盖全球的卫星互联网,具体的星座情况及性能对比如下:

Starlink:计划发射1.2万颗卫星,年提供全球服务

Starlink是ElonMusk(马斯克)旗下的美国SpaceX公司年公布的“星链”星座计划,“星链”星座的卫星研制与生产、卫星发射、卫星运营等均由该公司一力承担。公司计划通过Starlink为全球用户提供高速、快捷的网络通信。根据SpaceX

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