1、低軌小衛星構建天基互聯網

1.1. 多種組網平臺探索空天互聯網

地面通信網絡存在不足，空天互聯網應運而生。信息通信按傳輸方式主要分為無線通信和有線通信，無線通信從 1G 到 5G 演進，有線通信也經歷了“銅退光進”的過程，這兩種方式都是基于地面的通信連接。然而， 基于地面的通信網絡仍存在一定不足，例如受地理因素影響覆蓋范圍受限以及成本過高，或者受自然災害影響穩定性相對較差等。因此，在經濟、需求、技術等發展到一定階段后，空天互聯網應運而生?？仗旎ヂ摼W是指把地面移動通信網絡、互聯網網絡結合，利用空天平臺（例如高、中、低軌道的寬帶衛星），向用戶終端提供寬帶互聯網接入服務的新型網絡。相比于地面通信，空天互聯網覆蓋面積廣、設施受物理攻擊和自然災害的影響小，可提供更高性能及更可靠的通信服務，有效解決偏遠地區、海洋、航空等用戶的互聯網服務問題。

1.2. 以低軌小衛星為基礎的衛星互聯網成為未來建設的焦點

1.2.1. 衛星通信體系發展日益完善，應用范圍不斷拓展

衛星通信是現代通信技術與航天技術相結合，并由計算機實現其控制的先進通信方式，涵蓋衛星移動通信、衛星固定通信、衛星中繼通信和衛星直接廣播四大領域。它利用人造地球衛星作為中繼站轉發無線電波， 在兩個或多個地球站之間進行單向或雙向通信，典型的通信形式為音視頻廣播、數據廣播、音視頻通話、數據傳輸、互聯網連接等。衛星通信具有覆蓋面積(區域)大，通信傳輸距離遠，通信頻帶寬、容量大，通信線路穩定、通信成本與通信距離無關等諸多優點。

1.2.2. 低軌小衛星是衛星互聯網必然選擇

衛星產業的發展呈現出小型化趨勢。由于輕型復合材料技以及微型技術集成化技術在航天領域的應用，加速了小衛星的研發和制造進程，計算機領域的迅速發展，幫助實現了星上控制與處理計算機小型化。小衛星具備一些不同于傳統大衛星的特有性質：

輕小型化：小衛星重量一般在 500kg 以下，體積輕便，運載火箭可同時搭載多顆小衛星，極大提高了衛星發射效率。

成本降低：傳統大衛星的研制周期一般在 5 年左右，小衛星的研制周期一般為 2 年左右，研制成本大大降低。借助一箭多星技術大幅度降低了每顆小衛星的平均發射成本。

靈活發射：小衛星可以作為大衛星的附屬物一起發射，也可以批量搭載同一個火箭一齊發射。運載和發射工具包括火箭、導彈、空間飛行器等，發射地點可以為地面、大氣層或太空平臺。

冗余組網：小衛星網絡的快速部署能力和抗毀性能增強。通過利用大量小衛星組成冗余備份，當某顆衛星失效或摧毀時，能夠快速補充衛星。通過多顆微小衛星組成衛星星座或編隊進行網絡部署，解決小衛星功能單一的問題，呈現出空間拓展優勢。

低軌衛星更適合衛星互聯網部署。依據衛星運行軌道的不同，可分為高軌衛星通信系統和低軌衛星通信系統。兩種系統各有優越性，高軌衛星通信系統頻率協調相對容易，運行壽命長，系統建設及維護成本低，但 高軌道的在軌衛星數量較多，軌道擁擠，不適宜構建大規模衛星組網。 低軌衛星互聯網星座在覆蓋范圍、填補數字鴻溝、網絡時延、系統容量 等方面具有明顯優勢，用戶終端設備更易實現小型化、手持化，符合未 來通信領域發展趨勢。此外，中低運行高度的軌道資源更加豐富，數據 傳輸時延低，在搭建衛星通信系統后可更好的與地面通信互補融合發展， 協同打造天地一體網絡。最近幾年，低軌衛星發射規模占比明顯大幅提 升，2018 年新增衛星中 LEO 占比超過六成。

 

2. 需求、架構、附加值、戰略體現衛星互聯網價值

過去 20 年，是全球地面移動和固定通信網絡爆發式發展的黃金時期，以衛星平臺為代表的空天互聯網呈現星星之火之勢，衛星互聯網的重要意義不僅在于提供了另外一種互聯網接入方式，還包括未來網絡架構搭建和空天資源的合理利用，以及對商業航天產業的拉動。

2.1. 服務需求：提供多樣化網絡接入服務

衛星互聯網在某些場景下具有一定成本優勢，并可為地面網絡不便提供服務的場景提供更好的互聯網接入，未來接入需求潛力無限。我們認為未來衛星互聯網應用場景主要分為三類：面向用戶的普遍互聯網接入、特殊場景的接入、以及面向 2B/2G 的物聯網服務。

 

2.1.1. 挖掘互聯網未接入人群/區域潛力

全球共享架構下的衛星互聯網有望掘金數千億市場。根據 We Are Social發布的《2019 年全球數字報告》顯示，全球互聯網用戶普及率為 57%，仍有超過 30 億人口無法使用互聯網，尤其是在非、亞、南美洲等很多國家的互聯網用戶滲透率極低。造成網絡失衡的主要原因在于成本與盈利的不平衡，欠發達地區人群消費水平較低，不足以支撐成本居高的地面互聯網基礎設施建設，而衛星互聯網能以全球共享方式、較低成本提供基礎的互聯網接入。同時，有些區域屬于山區、海島地帶，不便進行網絡基礎設施部署也影響網絡普及率，例如我國山區地帶較多區域移動電話普及率也會偏低。利用衛星互聯網提供無差別的服務市場價值龐大： 一是龐大的用戶基數可以帶來可觀的運營收入，以中國市場為參考， 2019 年中國移動用戶 ARPU 高于 6 美元，若考慮未接入互聯網人群的消費能力以及滲透率，10 億用戶每年可以帶來 500 億美元收入；二是掌握了互聯網接入入口，這些區域及人群衍生的資源、附加值更為龐大。

 

2.1.2. 眾多特殊場景剛性互聯網接入需求旺盛

衛星互聯網可以解決傳統地面通信骨干網在低空、海洋、沙漠及山區偏遠地區等苛刻環境下鋪設難度大、網絡難以覆蓋等，而這些區域互聯網接入需求屬于剛性，用戶價值量普遍較高。

偏遠地區：政府推動剛需市場補盲

在一些地域廣闊的國家，也存在一些人群較為分散的偏遠地區，互聯網接入需求較高，人群消費能力尚可，但運營商考慮到成本問題建網需求不強。以美國為例，美國聯邦通信委員會（FCC）已經通過提案將通過拍賣程序向缺少寬帶服務的地區提供最多 160 億美元資金，其中包括近600 萬沒有寬帶服務的農村家庭和企業，近地軌道衛星系統也將參與農村寬帶競標。

商務飛機：全地域 24 小時網絡服務，全球市場有望達百億美元

商務飛行中，乘客網絡不中斷一直是一個難題，目前有兩種方式：地對空的基站覆蓋直接傳送(ATG)和衛星鏈路傳送。ATG 采用地面移動系統直接覆蓋航線，即地面在規定的民航線上建設專用區域，建設對空覆蓋基站，實現空中移動通信傳輸業務，這種方式帶寬較大，但只適合國內特定航線，難以實現跨國航線的直接通信。同時 ATG 方式建網成本較高，每條航線大約部署 20-100 個基站，國內航線上千條，假設需要幾萬個基站，運營商需要投入 50-100 億，性價比很低。衛星鏈路傳送是由機載通信系統對衛星建立通信鏈路，再由衛星連接到地面通信系統，適合 任意航線，但目前容量小且資費較貴，是未來主要發展趨勢。目前，全 球每年飛機旅客運輸量約 40 億人次，若購買服務人群占比為 20%，人均 2 美元，每年商務飛機互聯網接入市場達 16 億美元，若互聯網接入服務成為航空公司提升競爭力的標配產品，全球市場有望達到百億美元。

 

 

海洋、沙漠、森林等：網絡需求較為剛性

目前地球上超過 70%的地理空間仍未實現通信網絡的覆蓋，其中主要是海洋、沙漠等地域。在這類偏遠地區用戶數量少、鋪設網絡難度大且運營成本高，部署地面通信網絡存在現實障礙。衛星互聯網不受地理情況的限制，能夠實現全球范圍的無縫隙覆蓋，為航行船只和在沙漠、森林中通行的車輛提供通信服務。以海洋領域為例，目前全球運營中的國際航行船舶約八萬艘，每條船年平均通信費用超萬美元，全球市場約 10 億美元。

2.1.3. 賦能垂直領域，物聯網市場大放異彩

物聯網發展最主要。全球物聯網產業發展方興未艾，2020 年全球物聯網終端安裝數量將超過 200 億個。要實現萬物互聯就要實現全地域、低成本的信息互聯互通，衛星物聯網能有效解決地面網絡覆蓋盲區，成為地面通信的有力補充，廣泛應用于電力、石油、農業，林業、運輸業等領域，大大延伸了物聯網的邊界，促進物聯網產業迅速發展。

智能駕駛：配合蜂窩網絡，為智能交通網絡賦能

衛星網絡的時延精度落地在厘米級，可以為車輛的智能聯網、云端協同等提供穩定通信保障，解決現有地面網絡設施建造不完善的問題。用戶在駕駛車輛時可以通過蜂窩基站或低軌衛星直接連接到車聯網云端平臺，實現對路況、位置等信息的穩定獲取，甚至達成全里程的無人駕駛。車聯網規模持續增加，預計全球車聯網市場規模將在 2022 年達到 1629億美元，聯網車輛增至 600 萬臺，衛星網絡將依托車聯網行業的快速發展獲取廣闊的增量市場。

 

監測類物聯網：領域繁多，大放異彩

衛星網絡監測環境數據，為應急救援提供必要保障。監測環境、水文是衛星的傳統應用場景，伴隨衛星網絡的部署，單一衛星的區域監測被連接組建為監測類物聯網，實現天空地一體化的綜合監測平臺。在環境監測方面，通過搭建地面點式大氣監測網，對二氧化硫、二氧化氮、PM2.5 等指標進行重點監測，借助衛星互聯網同步大尺寸宏觀數據，完成對污染的全方位立體實時監測。預計至 2021 年，全球環境監測市場規模將達到 195.6 億美元，衛星互聯網在監測市場中的應用占比約為 20%，收入規模約為 40 億美元。

2.2. 網絡趨勢：與地面網絡融合互補構成未來網絡架構

2.2.1. 衛星互聯網與 5G&光網絡相互融合補充

首先，過去 20 年全球地面蜂窩通信和光纖固網發展已經較為成熟，相對合適覆蓋的區域已經基本覆蓋，目前主要方向是代際的不斷演進更替， 而在尚未覆蓋通信網絡的地區，多少存在性價比低或者施工困難的情況， 而衛星互聯網可彌補地面網絡的在這些區域覆蓋的不足；其次，衛星互 聯網提供的網絡性能和 5G&光網絡有較大差異，例如衛星互聯網系統時延相對 5G 系統較高，單平臺速率容量也有較大差異，再例如衛星互聯網相對于光網絡只提供主干網絡而不作為路由器跟用戶直接連接，構建 成本相對較低，但不如光纖網絡穩定性高，以及單位面積內的總流量高， 這意味著不同通信系統與不同通信系統有最合適的匹配；第三，衛星互 聯網主要計劃提供全球骨干網，在物聯網、車聯網和專網等大體量網絡 用戶覆蓋也具有很大優勢，可以和地面通信系統相互配合，實現更好、更精確服務。綜合來看，目前情況下信息互通仍以地面蜂窩通信為主， 衛星互聯網為輔的方式，兩者在一些場景下各有優勢相互補充，在一些 場景下又相互配合，不存在相互替代的情況。

 

2.2.2. 衛星互聯網是 6G 網絡的重要架構

目前，5G 標準演進仍在推進，3GPP 等國際標準化組織已經著手制定衛星通信與 5G 融合的相關標準條例，設立 TR38.811、TR22.822 兩個項目進行探索研究，推動天地一體化進展。同時，6G 已經開啟前瞻性研究， ITU、CNDP 等國際標準化組織明確提出了衛星接入是移動通訊的介入手段之一，未來 6G 標準工作中預計一半是空天地一體化內容。不同于5G 仍是地面移動通信，連接對象集中在陸地 10km 高度的有限空間范圍內，6G 將著力解決海陸空天覆蓋等地域受限的問題，拓展網絡在人類生活環境空間方面的廣度和深度，進一步向空天地海一體化延伸。天地一體化信息網絡是 6G 時代的核心愿景，由衛星互聯網與地面互聯網和移動通信網互聯互通，建成“全球覆蓋、隨遇接入、按需服務、安全可信” 的天地一體化信息網絡體系。建成后，將實現全球無縫覆蓋，形成人、事、物全面關聯的互聯網。

 

2.3. 產業價值：促進商業航天產業成熟

2.3.1. 商業航天是科技競合新賽道

商業航天屬于航天領域的一個分支，是各主要國家近 20 年以來非常重視的一個重要賽道。區別于以往航天的計劃性，以及成本不敏感等特點， 商業航天是指按照市場規則配置技術、資金、人才等資源要素，以盈利為目的的航天活動，更容易形成產業集群，匹配大眾及行業需求，促進規?；l展。據 Morgan Stanley 報告顯示，2018 年全球航天市場 3600 億美元，其中商業航天產值 2774 美元，商業航天在整個航天產業中已經舉足輕重。目前，美國商業航天起步最早，最成熟，中國及歐洲相繼跟進。我們國家之所以重視發展商業航天，一是航天產業發展到一定程度， 單純依靠國家投入已經無法承擔走向近地以及深空的人類活動，商業航天是必選道路；二是軍民融合和軍工院所改制已經為商業航天快速發展培育了較好的土壤，也為產業推進奠定了較好基礎。

2.3.2. 衛星互聯網是商業航天產業進步的關鍵

人類空天領域更進一步發展需要商業航天，例如月球、火星等深空探索。而高昂的成本是商業航天發展的掣肘，需要一個較好的商業模式去支撐。衛星互聯網可以提供多樣化網絡接入服務，也是下一代通信網絡架構的 重要組成部分，所以承擔了推進商業航天躍變式發展的責任。經過 30 多年的發展，衛星互聯網的發展已經進入第三階段，在各個國家和國際組 織的積極推進和競爭下，衛星通信的新技術加速發展，研究成果不斷涌 現，在衛星制造、火箭發射、頻譜效率、成本控制等方面都取得突破性 進展。

在衛星互聯網大量部署過程中，商業航天產業鏈誕生了 SpaceX、OrbitalSciences、OneWeb、DigitalGlobe、PlanetLab 等眾多火箭發射、衛星制造、衛星應用領域方面的頭部公司。美國商業航天巨頭 SpaceX 經過 starlink 計劃的部署，已經擁有自身完整的商業閉環，集衛星研發制造、火箭發射、地面站建造和衛星運維于一體。2020 年 5 月 30 日，SpaceX 載人龍飛船將兩位宇航員送入太空，是史上首次由民營企業研發的火箭和飛船將宇航員送入地球軌道。SpaceX 和 NASA 簽署了價值 31 億美元的“商業機組計劃”（CCP） 合同，并拿到未來五年全球幾十個發射合同。

 

2.4. 戰略價值：衛星互聯網戰略卡位極為重要

2.4.1. 頻率軌道資源較為稀缺，遵循“先登先占”的規則

衛星頻率、軌道資源是有限、重要的資源。從傳輸損耗、外部噪聲等方面考慮，衛星工作的最佳頻段日趨有限。以常用的 C 和 Ku 頻段為例，高軌系統中全世界 90%的C 和 Ku 頻段控制在少數幾個運營商手中，其他所有的機構都得向這些運營商付費租用衛星軌位。同時，主流的 Ka 頻段也被大量投入使用，頻率協調難度日益增大。此外，衛星在運行過程中，處于相同或鄰近位置的衛星若使用相同頻率，則會造成干擾。所以，地球外圍適合部署高質量、高容量的低軌衛星系統大概在 10 個左右。而據 SpaceX 說法，在 300km-1000km 的軌道高度范圍內，在保證星鏈安全的前提下，大概能容納 5 萬顆衛星，極為有限。

低軌衛星申報數量逐漸增多，甚至變為“先占永得”，國際談判難度逐步加大。美國、俄羅斯等大國早已獲取大量頻率軌道資源，占用了 80%的“黃金導航頻段”，日本、韓國、印尼等國家也在加緊申報。從網絡資料申報情況看，低軌星座衛星網絡資料報送主要集中在歐美等衛星通信較發達國家和地區，中國也已經啟動相應工作。世界各國對頻率、軌道資源的爭奪處于白熱化狀態，已從技術層面拓展到外交、經濟、政治等各個方面。同時，由于低軌衛星網絡由數萬顆小衛星組成，衛星壽命不會一次性到，且留有補星機會，也就意味著“先發永占”的存在。

2.4.2. 衛星互聯網構建“一帶一路”空間信息走廊

“一帶一路”倡議一直是是在中國構建全方位開放新格局,深度融入世界經濟體系背景下提出的重大倡議。2020 年政府工作報告中重申了高質量共建“一帶一路”的主張。其中，基于衛星平臺，實現信息互通是“一帶一路”倡議的重要著力點。在氣象衛星領域，中國風云氣象衛星已經可以為 70 多個“一帶一路”沿線國家和地區提供主要城市天氣預報、紅外云圖、水汽云圖等產品。衛星導航領域，已經實現“一帶一路”區域全覆蓋，可實現更高的自主權。而在互聯網接入方面，“一帶一路”沿線 60多個國家區域跨度大、地理形勢復雜，且各國經濟科技發展水平參差不等，難以進行大規模通信系統建設。衛星互聯網系統可以提升信息基礎建設水平，縮小沿線國家和地區的信息鴻溝。同時，衛星互聯網可以為“一帶一路”國家間跨國物流、船舶通信、遠程教育和醫療、應急通信等領域提供服務。

3. 衛星互聯網產業進入導入/成長期

3.1. 資本涌入，全球衛星互聯網計劃眾多

3.1.1. 美國處在第一梯隊，中歐俄日緊隨其后

全球低軌衛星、高通量衛星、物聯網衛星等新應用新業態競相發展。從國家維度來看，美國有完備的衛星相關法規體系，衛星技術和產業發展遙遙領先，在軌衛星占全球半壁江山，是世界上唯一運行商業低軌衛星通信星座的國家，誕生了 SpaceX 等巨頭企業，在高通衛星方面，擁有目前在軌運行的單星數據容量最大的衛星系統；歐洲具備完善的通信衛星體系，正在大力整合資源，推動歐洲航天一體化；俄羅斯發射了大量軍用通信衛星，保持傳統衛星優勢，正在大力拓展商業航天新市場；日本政府宣布商業航天發展的“一攬子計劃”，引導企業紛紛涉足商業航天領域，力爭進入全球第一梯隊。

3.1.2. Spacex 和 OneWeb 領先，進入密集組網期

資本大量涌入衛星互聯網領域。布局衛星互聯網企業不僅有專業空間運營公司，還包括軟銀、谷歌、Facebook 這類互聯網巨頭、空客和波音等航空公司，以及高通、可口可樂等其他領域巨頭也參與其中。目前，從技術、運營水平、組網規模和進展上看，美國 SpaceX 公司的 starlink 計一枝獨秀，OneWeb 緊隨其后，同時，德國、印度、韓國等企業也已經提出組網計劃。

SpaceX 意圖打造衛星星座為全球提供通信服務。2015 年，特斯拉創始人馬斯克和SpaceX 向FCC 提出通過發射衛星向全球提供高速互聯網連接的計劃，組建衛星寬帶網絡“Starlink”，用于向全球提供衛星互聯網服務，該項目投資約 100 億美元。SpaceX 除了馬斯克自身投資外，還吸納了 google、FoundersFund 等外部投資。

OneWeb 采取穩健戰略，充分發揮資本關鍵作用，打通產業上下游。

OneWeb 與休斯網絡公司合作，利用其完善的銷售渠道和豐富的銷售經驗，主攻傳統行業用戶，同時還創造性地與可口可樂公司合作，利用可口可樂遍布全球的銷售網點，更加貼近大眾消費市場。在衛星制造、衛星發射、標準與芯片研發，以及終端研制、地面系統、信關站建設、產品分銷等方面，OneWeb 都和傳統領域具備深厚經驗的公司建立了成熟的商業合作模式，進而形成了完備、協同的低軌衛星互聯網產業生態， 例如 OneWeb 與阿里安航天公司簽署了用聯盟火箭共 21 次發射衛星的合同，發射成本下降到傳統發射的 1/5，也與空客集團合作建設衛星工廠，批量化生產衛星，進而達到大幅度降低生產成本的目的。OneWeb 主要吸納了軟銀、高通、維珍銀河、可口可樂、空中客車等巨頭的投資。

3.2. 國內衛星互聯網發展進入導入期

3.2.1. 衛星互聯網列入新基建范疇

最近幾年，我國出臺一系列針對性政策和指導意見，積極發展衛星應用 產業，推進商業衛星發展。如國務院印發的《“十三五”國家戰略性新興 產業發展規劃》，對我國衛星及應用產業作出更全面細致的戰略部署。 《規劃》明確指出，要做大做強衛星及應用產業，提出到 2020 年，形成 較為完善的衛星及應用產業鏈。2020 年 4 月 20 日，國家發改委指出新 型基礎設施是以新發展理念為引領，以技術創新為驅動，以信息網絡為 基礎，面向高質量發展需要，提供數字轉型、智能升級、融合創新等服 務的基礎設施體系，包括信息基礎設施、融合基礎設施和創新基礎設施 三方面。信息基礎設施是基礎中的基礎，包括 5G、物聯網、工業互聯網、 衛星互聯網等。其中，衛星互聯網是唯一一個、首次納入通信網絡基礎 設施范疇。

3.2.2. 國內重點星座計劃已具雛形，處于驗證衛星性能階段

目前，國內已有的衛星星座項目發布時間多集中在 2017 年底到 2018 年 之間。從建設進展來看，目前已發射的多為試驗星，并未實現組網，典 型代表有“鴻雁”和“虹云”等系統。

? “鴻雁”星座：2018 年初，中國航天科技集團提出了“鴻雁”星座 建設計劃，意在“航天強國”和“網絡強國”戰略、“一帶一路”倡 議等需求出發，建立具有國際領先水平的低軌衛星通信系統。鴻雁 星座項目一期 60 顆衛星計劃在 2022 年組網運營，預計投資上百億 元；二期預計 2025 年完成建設，系統由 300 百顆寬帶通信衛星組 成，可實現全球任意地點的互聯網接入。2018 年 12 月 29 日，“鴻 雁”星座首發星成功發射，目前進度慢于原來計劃。

? “虹云”工程：2018 年 12 月，中國航天科工集團自主研制的“虹 云工程”首星成功發射進入預定軌道。虹云工程計劃發射 156 顆衛 星，按照規劃分為三個階段，第一階段發射首星已經完成，第二階 段要在“十三五”末發射 4 顆業務試驗星，尚未完成，第三階段是 到“十四五”中期完成天地融合系統建設，具備面向個人用戶和特 殊用戶開展車載、船載、機載等多模式應用的條件。

? “行云”工程：計劃發射 80 顆小衛星，第一步計劃發射“行云二號” 01 星與 02 星組成系統，已經與 2020 年 5 月完成；第二步將實現小 規模組網；第三步完成全系統構建，打造覆蓋全球的天基物聯網， 并全力開拓包括“一帶一路”的國內外市場。

 

3.2.3. 民營資本進入，難點亟待突破

我國航天產業的發展模式長期以國有為主，以國家軍事任務、探測任務 為主。近年來，國家放開在商業航天領域的限制，2014 年鼓勵民間資本 研制、發射和運營商業遙感衛星、提供市場化、專業化服務；2015 年支 持民間資本開展增值產品開發、運營服務和專業化推廣；從 2016 年起， 商業航天進入快速發展階段；截至 2018 年，國內已注冊的商業航天公司 接近 200 家，涌現出千乘探索、藍旗航天等初創公司，當年完成 36 筆融 資，融資額達到 35.71 億人民幣，“軍民融合”在航天領域不斷深化。

衛星互聯網及商業航天的快速發展，仍需要在下面幾方面實現突破：

1） 統籌協調，形成產業集群。

目前，國內星座工程較多，各自較為獨立，產業鏈分散而封閉，導致了 資金的重復投入，零部件生產成本居高不下，因此需要統籌協調，形成 統一產業集群。

2） 提高試錯容忍度，提升發射能力，降低發射成本。

目前國內已建成 4 個發射場，發射潛力較大，根據 Space Launch Report 公布的數據，截至 2019 年 12 月 11 日，2019 年中國已進行 31 次火箭入 軌發射，居于全球首位。但相對于美國的上百個發射工位，國內每個發 射場的工位數極少，在批量衛星發射要求下，難以滿足需求，建設商業 發射場或許是方向之一。2019 年，星際榮耀成功發射中國民營企業第一 枚入軌運載火箭， 民營力量開始在火箭發射領域發力。

 

同時，國內單顆衛星發射成本仍然相對較高。以 SpaceX 為例，其憑借應 用成熟的火箭回收技術，獵鷹 9 號可以實現“一箭 60 星”，并可執行多 次運載任務，第一次使用全新的火箭進行發射，報價為 6209.6 萬美元， 到第 8 次發射時報價為 3101.3 萬美元，僅為首次報價的 49.9%。國內長 征 5 號運載火箭空間較大，可以達到“一箭 60 星”的運載能力（但因為 衛星設計差異，預計目前還難以做到），但一次發射的報價在 1 億美元左 右，且不可回收，在發射的性價亟待提升。

 

 

3）盡快引導標準化，提升衛星批量制造能力。

根據 SpaceX 發射計劃和進度，預計其每周可生產 40 多顆（年產 2000 多 顆）適合 starlink 工程的標準化通信寬帶衛星。而國內之前衛星定制化較 多，缺乏標準化限制了衛星生產制造能力。據中國航天報報道，為了滿 足鴻雁星座計劃需求，航天科技集團正在天津航天城建設批量衛星生產 線，將實現年出廠 130 顆（每周 2.5 顆）衛星的總裝能力。

3.3. Starlink 組網計劃映射國內組網節奏

3.3.1. Starlink 實現全球組網需要 1.2 萬顆衛星

近地軌道衛星在“三步走”計劃中占據重要地位。為了減少衛星通信時 間延遲，降低對單一衛星的功率的要求，SpaceX 公司的星鏈計劃用軌道 高度在 1000 多公里近地軌道衛星完成布網，時延在 5 毫秒以內，是同 步軌道的 1/36。同時，近地軌道衛星僅能覆蓋是省/州級別的范圍，且衛 星飛行速度較快，在同一位置逗留幾分鐘（大約 1.6 小時轉地球一圈）， 因此星鏈計劃如果要實現全球覆蓋，并且能提供全天候服務的話，需要 部署大量衛星。對此，SpaceX 提出了“三步走”計劃，將 11943 顆衛星 分批發射（另有額外 3 萬顆已提交申請），達到全球覆蓋目的：

? 第一步：用 1600 顆衛星完成初步覆蓋。其中，前 800 顆衛星滿足美 國、加拿大和波多黎各等國的天基高速互聯網的需求。這 1600 顆衛 星分布在 32 條軌道上，每條軌道 50 顆衛星。軌道高度 550 公里，軌 道傾角 53°。

? 第二步：用 2825 顆衛星完成全球組網。這 2825 顆衛星分為 4 組。第 1 組由 1600 顆衛星組成，布于 32 條軌道上，每條軌道 50 顆，軌道高 度為 1110 公里，軌道傾角為 53.8°；第 2 組由 400 顆衛星組成，分 布在 8 條軌道上，每條軌道 50 顆，軌道高度 1130 公里，軌道傾角為 74°；第 3 組由 375 顆衛星組成，分布在 5 條軌道上，每條軌道 75 顆，軌道高度 1275 公里，軌道傾角為 81°；第 4 組由 450 顆衛星組 成，分布在 6 條軌道上，每條軌道 75 顆，軌道高度 1325 公里，軌道 傾角為 70°。前兩步的衛星總數量為 4425 顆，這些衛星工作在較為 傳統的 Ka 波段和 Ku 波段。

? 第三步：用 7518 顆衛星組成低軌星座。這些衛星的運行軌道在 340 公里高度附近，且將在 V 波段工作（頻率為 40GHz 到 75GHz 之間，屬 于毫米波波段）。

3.3.2. SpaceX 年均發射衛星 1000 多顆，布網有望按時完成

星鏈一期已完成計劃的三分之一，初步實現北美地區覆蓋。星鏈計劃將 衛星部署分為 8 期，在星鏈八期完成總體 11927 顆衛星的發射。自 2018 年 2 月 22 日 SpaceX 成功將兩顆小型實驗通信衛星送入軌道后，2019 年下半年衛星布網加速。截止 2020 年 6 月中旬，已成功發射 9 批次、共 計 540 顆衛星，占星鏈一期計劃的 34%，占星鏈八期計劃的 5%，其中 有個別顆衛星出現問題偏離預定軌道，其余均正常工作。SpaceX 目前已 推出衛星互聯網實測，在北美和加拿大地區進行私人網絡測試。根據 SpaceX 向美國聯邦通信委員會（FCC）提交的文件，在 2020 年，星鏈 計劃進行 20-24 次發射，時間間隔在兩周左右，并將在未來的 5 年內保 持相近的發射速度，在 2024 年 11 月完成整體衛星部署的 50%,在 2025 年進一步提高發射速度，最終在 2027 年 11 月完成全部衛星發射，實現 全球無死角覆蓋，提供高速衛星互聯網接入服務。

 

 

3.3.3. 國內規模部署啟動在即，10 年預計累計 5000 顆組網系統

我們預估未來 10 年中國低軌衛星系統中衛星規模達到 3000-6000 顆的 水平。

1）以軌道及面積估算：國內至少需要 1000 顆組網衛星實現基礎覆蓋

根據 SpaceX 的測算，Starlink 項目中前 800 顆衛星將滿足美國、加拿大 兩個國家的基礎覆蓋需求，主要軌道位置在 550 公里，中國目前低軌衛 星主要占用軌位為 600 公里，1000 公里和 1100 公里，軌道位置越低需 要更多衛星覆蓋，假設以 600 公里作為主要軌位，粗略按照國土面積計 算，中國及一帶一路區域面積相比美國&加拿大略大，預計需要 1000 顆 低軌衛星實現基礎覆蓋。

2）以需求及供給估算：全球至少需要 8000 顆衛星實現基礎速率服務

根據中國科學院軟件研究所天基綜合信息系統重點實驗室仿真，以 2020 年全球人口分布為基準、人均 1Mbps 傳輸速率、同時激活率為 1%的場 景為例，則全球總傳輸速率帶寬需求 79.697Tbps。在基于全球人口分布 的業務需求及當前規劃關口站基礎上，Starlink 在軌 420 衛星可提供網 絡容量為 502.36Gbps，第一階段 1584 顆星可提供 2.17Tbps，主要網 絡容量的瓶頸在饋電鏈路，通過提升饋電鏈路傳輸速率或是在全球多個 地方部署關口站等方法，可將 1584顆星的網絡容量提升至 15.38Tbps， 預估完整 41927 顆 Starlink 衛星可提供 407.09Tbps。由此可以計算， 滿足人均 1Mbps 速率的需求下，全球至少需要 8000 多顆地軌衛星。一 帶一路國家人口面積占全球 63%，假設重點在于此區域服務，至少需要 5000 顆衛星組網。

中國若參考 Starlink 項目的“三步走”計劃，假設以“空中絲路”為建設 中心，總計 3000 顆衛星，分兩步實施：

? 第一步：2021-2024，用 1000 顆衛星完成對中國及周邊地區的覆蓋， 服務范圍到西亞 18 國、南亞 8 國和東盟 10 國對高速衛星通信服務 的需求。

? 第二步：2025-2030 年，假設用 4000 顆衛星完成對剩余國家的覆蓋， 將中亞 5 國、中東歐 16 國和獨聯體 7 國納入衛星服務范圍，實現 “一帶一路”參與國家間的互聯互通。

? 第三步：2030 年后，用數千至數萬顆衛星補充，實現高級別、高質 量網絡覆蓋。

考慮到目前國內火箭發射能力、衛星批量制造能力，以及統籌協調問題， 預計2021年國內低軌小衛星開始規模發射，2025年達到單年新增高峰。

 

4. 基建和制造先受益，運營服務后續價值最高

4.1. 制造發射環節優先，運營服務潛力巨大

4.1.1. 衛星產業鏈呈“金字塔”分布

衛星互聯網產業跟傳統衛星產業結構相同。衛星互聯網產業主要分為衛 星制造、發射服務、地面設備及終端制造、運營與服務四大環節。其中， 衛星制造包括整星設計制造、部組件和分系統制造；發射服務包括發射 場服務和運載火箭服務；地面設備制造包括網絡設備和用戶終端設備； 通信衛星運營服務分為空間段運營服務和地面段運營服務

 

傳統衛星產業價值呈“金字塔“分布，仍處于發展初期發展階段。根據 SIA 數據，2019 年衛星制造、發射、地面設備制造和運營服務占產業總 收入的比例分別為 7%、2%、45%和 46%。從公司獲取收益來看，根據 Euroconsult 2018 年報告，衛星制造與發射企業的 EBITDA 均低于 10%， 地面設備制造業、衛星運營、衛星服務業企業的 EBITDA 分別為 5%~10%、 50%~80%、5%~30%。可見越是位于下游、直接面向最終用戶的運營服 務業話語權越高，其建設決定著市場走向及節奏，非常類似于 2010 年以 前移動通信市場。

 

4.1.2. 產業鏈市場由上而下逐步打開

我國已經基本形成完整的衛星產業鏈，基于低軌小衛星的商業型衛星互 聯網產業即將按下加速鍵。對于市場規模測算，一是基于現有衛星產業 的價值鏈結構，二是依據組網節奏、技術成本趨勢和用戶滲透情況。重 要假設如下：

1）假設 2021-2030 年，中國總計發射 5000 顆小衛星組成基礎覆蓋網絡， 其中 2021 年起步，單顆衛星成本預計 3000 萬元，隨著標準化產業鏈逐 步形成，單顆衛星制造成本逐年下降 10%。

2）假設以長征 5 號發射成本為基礎，預計 2021 年一個小衛星（300 公 斤以內）發射成本在 1100 萬元，后續逐年下降 10%。

3）地面設備及終端與覆蓋范圍及業務量有一定關系，假設初期地面設備 /運營服務市場規模系數大于 1，后續逐年縮減，保持在 0.8-1.2 之間。

4）運營服務方面，主要分傳統個人用戶以及行業用戶，假設到 2030 年 個人用戶和行業用戶規模分別為 6000 萬和 4000 萬，各自用戶 ARPU 參 考國內蜂窩網絡用戶發展情況。

 

前期關注衛星制造細分領域企業，后續運營及服務價值量巨大。從市場 規模來看，根據我們測算，衛星制造和衛星發射領域在 2021 年開始迅速 起量，小衛星制造產業到 2025 年可超過 100 億規模；地面設備及終端 領域從 2023 年開始市場突破 10 億，到 2030 年市場規模可超過 300 億； 運營及服務領域預計在 2023 年開始迅速增長，到 2030 年可達 400 多億 規模；預計到 2030 年，中國衛星互聯網總體市場規模可達到千億規模。 從產業格局來看，火箭發射門檻較高，技術積累周期較長，商業火箭企 業會非常集中；衛星制造企業較多，整機環節會比較集中，能在某一些 細分領域具有成本優勢和技術門檻的公司將有較大投資機會；地面設備 制造和運營服務準入門檻相對較低，需求市場多元化，容量較大，競爭 將較為激烈。

4.2. 衛星制造：細分領域優勢企業享受紅利

衛星互聯網發展初期，主要集中在空間段及地面段基礎設施建設，其中 空間段衛星制造的一些細分領域的技術、生產工藝、格局等方面較好， 會充分享受基建紅利。例如衛星載荷部分中的多波束相控陣天線成為趨 勢，處于爆發階段；衛星平臺部分的高精度星敏感器產品也備受關注。

 

4.2.1. 相控陣產品占據衛星制造價值鏈高位

相控陣技術應用廣泛，成為衛星天線主流。星載天線是衛星有效載荷制 造的關鍵環節，是射頻信號的輸入和輸出通道，其性能優劣影響著整個 通信系統。傳統衛星天線是拋物面結構，射頻波束必須精確地對準衛星 以保持連接，地球站天線必須能夠快速移動以保持對衛星的指向精度， 這種結構較為笨重，且帶來機械性磨損。因此，ESA（電子掃描天線） 已經成為方向，據 NSR 第 4 版《平板衛星天線報告》，衛星天線市場將 在 2020 年后強勁轉型，2028 年 ESA 將占到平板天線出貨量的 97%。其 中，相控陣天線成為 ESA 的主流。相控陣天線即相位控制的電子掃描陣 列，一般由天線陣、饋電網絡和波束控制器三部分組成，通過電子控制 陣列天線中輻射單元的饋電相位，從而靈活、有效將波束控制在線性陣 列的目標方向上。相對于傳統機械天線，相控陣天線在更新速率、反映 速度、目標追蹤、抗干擾能力等眾多方面具有很大優勢，已經廣泛應用 在地面、艦載、機載探測雷達，電子戰系統和衛星通信系統等領域。

 

成本是有源相控陣技術普及的關鍵。相控陣天線可分為有源和無源兩大 類，其中有源相控陣采用分布式發射機，每個天線單元接一個 TR 組件， 其在功率、效率、波束控制等方面都具有優勢，是 ESA 重要的發展方向。 但目前，由于技術實現復雜、成本高居不下，有源相控陣主要集中于軍 用和高價值衛星市場。隨著高通量衛星、低軌衛星星座、5G Massive MIMO 發展，有源相控陣天線成本將會有快速下降。同時，采用單片微 波集成電路（MMIC）單元的有源相控陣性能優更為突出，美日歐洲等 國家都將 MMIC 有源相控陣作為國防核心技術。

 

相控陣占據通信系統價值一半，T/R 芯片決定了相控陣系統整體的性能 和成本。T/R 組件是有源相控陣關鍵組件，一般集成了射頻切換開關、 功率放大器、低噪聲放大器、移相器、衰減器等功能部件，主要用于實 現發射信號的放大或產生、接收信號的放大與變頻、天線波束掃描所需 的相移及波束控制等。以雷達為例，根據 Lincoln Laboratory 數據，相控 陣一般占整個雷達系統成本的一半，而 TR 收發模塊占相控陣成本的 45%。而 T/R 射頻芯片又是 T/R 組件的核心，成本占據相控陣產品整體 成本的一半。以小衛星為例，預計相控陣射頻芯片占整個衛星（平臺+載 荷）成本的 10%。由此測算，用于國內衛星互聯網市場的相控陣 TR 組 件市場規模大概可達 50 億。

在《瓦森納協定》中，相控陣芯片被列入以美國為首的 40 個國家對華禁 運名單。目前，海外方面，有 Raytheon、Lockheed Martin 等軍工企業， 以及 Anokiwave、IDT、ADI 等民用企業在相控陣產品研發生產中具有優 勢；國內主要是中電科下屬部分院所占據市場主要力量，部分高校以及 鋮昌科技和亞光科技等公司也具有較強潛力。

 

4.2.2. 星敏感器是衛星核心部件，國內廠商具備優勢

星敏感器是衛星的“眼睛”，提供高精度姿勢測算。星敏感器是一種高精度的光學姿態控制敏感器，以恒星為參照系，以星空為工作對象，通過 探測天球上不同位置的恒星并進行解算，起到導航和掌控衛星姿態的作 用，為衛星、洲際戰略導彈、宇航飛船等航空航天飛行器提供準確的空 間方位和基準，并且與慣性陀螺一樣都具有自主導航能力，具有重要的 應用價值。隨著新材料、新器件的出現和工藝技術的進步，星敏感器的 精度提高，功耗減小，成本降低，應用領域日益廣泛。至今已有三代產 品在航天器上得到應用：第一代是星追蹤器，采用光電倍増管等光電元 件作為敏感元件；第二代為星圖儀式星敏感器，采用電荷耦合器 CDD 作 為敏感元件，以中低性能的 CPU 為處理器，采用局部天區恒星識別算 法；第三代星敏感器采用了高分辨率成像元件和高性能處理器，提高了 姿態確定精度和數據處理速度，增加了自主全天恒星識別功能，體積和 功耗大幅降低。

 

國內星敏感器全球領先，市場格局較為清晰。國內進行星敏感器技術研 究及生產時間較長，在各類場景下的星敏感器水平與國際水平較為接近。 以天銀星際的產品為例，測量精度、體積等方面均屬于較為領先水平。 低軌小衛星平臺部分，每個衛星上預計配置 2-3 顆星敏感器，單顆星敏 感器價格在 30-300 萬之間，因此星敏感器市場在低軌衛星成本占比在 3%-10%。目前，國內設計、研發星敏感器的主要是中科院成都光電所、 中科院長春光機所、天銀星際等，市場格局較為集中。

 

4.2.1. 時頻產品是衛星的心臟，國產替代進行時

高精度的時間頻率對衛星通信、導航系統的有效運行至關重要。現代時 間由高穩頻率源產生和保持，頻率的精度決定了時間的精度。時間頻率 體系用于實現時間統一，時間頻率產品為行業提供標準時間和授時，分 為頻率系列產品和時間同步系列產品兩類：其中頻率系列產品通過產生 和處理頻率信號，生成電子設備和系統所需的各種頻率信號；時間同步 系列產品通過接收、產生、保持和傳遞標準時間頻率信號，為各應用系 統提供統一的時間和頻率信號。航空航天、軍事通信、衛星導航高度依 賴于高精度時間同步，用于通信、電力、高速交通、物聯網等領域的時 頻精度已達到微秒級，個別領域的需求已達到納秒級。

 

 

原子鐘是衛星的“心臟”，衛星互聯網建設提供增量市場。衛星導航系統 精確導航定位的關鍵在于高精度、高穩定性的星載原子鐘。星載原子鐘 作為導航信號生成和系統測距的星上時間基準，為導航系統提供精確穩 定的頻率源，是衛星導航系統有效載荷的核心部分，其性能直接決定用 戶的導航定位精度。衛星導航系統的空間部分和地面部分均需裝備高性 能原子鐘作為控制核心。未來 10 年，衛星數量的增加將促進星載原子鐘 的需求同步提升。目前，世界上只有少數國家能批量生產原子鐘，銣原 子鐘、氫原子鐘在國內已實現了批量化生產，而銫原子鐘、CPT 原子鐘 在我國主要依靠進口，尤其是中高端晶體器件對國外的產品依賴較大。 天奧電子、航天 203 所、晨晶電子、海創電子等國內制造商的產品在軍 品市場已部分實現國產化替代，正逐步向民用市場滲透。

4.3. 地面站建設有序進行，終端普及率加速提升

地面段受益環節分為地面站和終端設備兩部分。其中，地面站包括主站 和遠端站，主站具有網管和路由的功能，實現與地面網絡的協議轉換和 互聯互通，遠端站可與本地局域網相連，也可是單獨的發送接收設備。 地面站的基本作用是向衛星發射信號，同時接收由終端用戶或其它地面 站轉發來的信號，以供終端用戶聯入“星鏈”。地面站還可以分為固定地 面站和移動站（靜中通、動中通等）。固定地面站是主要構成，包括天線 系統、發射系統、接收系統、控制分系統和衛星運控中心等；移動站相 對簡單。用戶終端包含上游關鍵零部件及下游終端設備。

 

國內地面段設備已經形成成熟產業集群，建設有序進行。根據 NSR 第 4 版《商業衛星地面段》報告預測，到 2028 年，全球商業衛星地面段設 備收入將增長到每年 144 億美元，未來十年的累計收入為 1450 億美元， 年復合增長約 3%。從收入結構來看，衛星電視用的機頂盒和天線占據最 大的收入份額，合計超過 70%。目前，國內已經形成地面段設備產業群， 主要集中在京津冀、珠三角、長三角、華中、西部川陜渝等五大產業聚 集區，包括中電科集團等國企及大量民營企業。隨著低軌衛星系統大規 模部署，更密集、小型化的地面站建設迫在眉睫，存量的升級更替以及 新增需求促進地面段設備市場進一步高景氣度。

 

國產替代和滲透率提升，國內衛星終端市場將迎來快速增長期。首先， 我國目前通信衛星仍在發展初期，用戶規模仍較少，截至 2018 年，國內 衛星通信市場約 30 多萬用戶，其中語音市場約 8 萬戶，其余為數據用 戶。隨著衛星互聯網部署，更多業務支撐將帶來衛星用戶規模爆發式增 長，移動終端面臨升級換代及新增的需求。其次，我國衛星產業在終端 方面，特別是在終端的芯片、器件及整機和系統方面整體實力偏弱，但 也已經出現如中電科 54 所、中國衛星、海格通信、華力創通等在某些領 域具有優勢的企業群，未來 10 年將充分享受國產化替代紅利。若 2022 年開始，每年用戶新增 200-500 萬戶，移動終端市場將達到百億規模。

4.4. 運營服務市場潛力最大，格局較為確定

運營服務是衛星產業價值鏈中占比最高的環節，通信衛星運營是重要組 成。隨著技術水平的進步、市場需求的增長和商業化程度的提升，衛星 應用領域不斷豐富，在通信、氣象、遙感、廣播、導航等領域均發揮重 要作用，也帶動衛星服務和地面設備制造行業的增長速度明顯超過衛星 制造業和發射服務業，在整個衛星產業鏈中所占的比重持續上升。根據 美國衛星產業協會(SIA)統計數據顯示，2018 年全球衛星產業總收入為 2,774 億美元，同比增長 3.3%，其中衛星服務實現收入 1,265 億美元， 占衛星產業收入的 45.6%。其中，通信衛星運營是衛星服務業的重要組 成，主要包括衛星廣播（BSS）、衛星固定（FSS）、衛星移動（MSS）服 務等。通信衛星運營服務一般分為空間段運營服務和地面段運營服務兩 部分，空間段運營服務主要是通信衛星轉發器租賃業務，地面段主要負 責地面設備接入業務。

 

衛星互聯網擴展應用服務邊界，個人、行業物聯網應用均具有潛力，市 場規?？蛇_數百億。基于寬帶、高速率、全覆蓋等特性，衛星互聯網未 來挖掘偏遠地區、特殊場景等未接入互聯網人群，用戶規模可達到億級 別，形成百億級別市場；同時，全球物聯網產業發展方興未艾，衛星物 聯網可廣泛應用于電力、石油、農業，林業、運輸業等領域，大大延伸 了物聯網的邊界，用戶和市場規模也可分別達到億戶和百億元。

行業壁壘較高，格局較為確定。衛星運營及服務屬于資本密集型行業， 各項門檻較高，形成規模經濟的資本投入巨大且邊際使用成本低。首先， 以國內為例，在國內經營通信衛星運營業務屬需取得《基礎電信業務經 營許可證》，以及具備注冊資本、技術、場地等條件；其次，運營商需投 入大量資金構建衛星通信網絡和地面配套設施，屬于重資產行業；第三， 衛星運營類似電信運營商，運營要求高度專業化，人才儲備和技術積累 要求極高。從國際市場來看，全球共有 40 余家主要固定通信衛星運營 商，其中按業務收入規模進行排名的前三位分別是 SES、Intelsat、Eutelsat， 三者業務收入合計達到行業收入總規模的 54.20%，集中現象明顯。在國 內大陸，僅有中國衛通、中國電信和中信數字媒體網絡有限公司取得相 關資質，其中，中國衛通的市場占有率達到 80%。

 

5. 重點公司分析（詳見報告原文）

和而泰：毫米波相控陣芯片龍頭企業

海格通信：全產業鏈布局構筑競爭優勢

中國衛星：國內小衛星研制主導力量

亞光科技：微波射頻芯片優質企業

康拓紅外：背靠航天五院，提供衛星“大腦”

天銀機電：國內恒星敏感器第一企業

天奧電子：時頻行業唯一上市龍頭，募投項目大幅提升產能

華力創通：布局芯片研發，支撐終端研產

海能達：深耕專網通信領域，5G 通信賦能智慧專網

中國衛通：衛星通信運營產業龍頭

……