卫星互联网行业深度报告.docx

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卫星互联网行业深度报告

卫星互联网行业深度报告

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500-2000km，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10,000-20,000km，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35,786km，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120°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 

2014-2018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《2019年卫星产业状况报告》（以下简称《卫星报告》），2018年全球航天经济产业总收入为3600亿美元，其中卫星相关产业总收入为2774亿美元（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，2014-2018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2018年合计占整体卫星产业收入比例为91%。

2018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1265亿美元，YoY-1.7%，占比卫星产业收入的46%。

其中，卫星电视直播收入为942亿美元，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179亿美元，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1252亿美元，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181亿美元，GNSS导航设备收入933亿美元，网络设备（VSAT，网关等）收入为138亿美元。

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195亿美元，YoY+26%，占比卫星产业7%。

其中，美国卫星制造产业收入115亿美元，占比约59%，其他国家总计80亿美元，占比约41%。

2018年共发射314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%。

2018年共有114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》，2017-2018年全球分别发射了345/314颗卫星，虽然卫星整体新增发射数量同比减少约10%，但2018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2018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，2018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2020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，2021年提供全球服务 

Starlink是ElonMusk（马斯克）旗下的美国SpaceX公司2015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官网信息，美国时间6月3日，SpaceX顺利执行了第八批次的Starlink发射计划，将60枚卫星送入低轨地道。

目前，该星座已有482颗卫星在轨道运行。

SpaceX成立于2002年6月，是美国的航空制造商与航天运输服务商。

2008年，公司宣布获得美国国家航空航天局NASA价值16亿美元的商业补给服务的合同，从而保证航天飞机在2010年退役国际空间站的补给任务。

迄今为止，SpaceX共获得12轮融资，多数融资来自战略投资或私募。

2015年公司宣布Starlink星座计划后，获得Google等共计10亿美金的E轮资金。

此后又于2017年获得3.5亿美元与1亿美元的F、G轮资金，并于2018年获得福达投资与创始人马斯克5亿美元的战略融资。

2018年末，获得美国银行与百利吉福德公司2.7亿美元的债券融资，2019年获10.22亿美元的战略融资。

Starlink从美国本土开始，分三阶段实现全球覆盖。

根据SpaceX官网信息，Starlink计划于2020年为北美地区提供通信服务，2021年将其服务范围迅速扩大全球。

整个星座采用先实现美国本土全境覆盖、后完成全球覆盖的建设思路，将分三个阶段构建：

第一阶段：

初步覆盖。

该阶段利用部署于24个550千米、倾角53°的轨道面上的1584颗Ka/Ku频段卫星完成初步覆盖，每个轨道面66颗卫星，星座容量约30太比特/秒、时延15毫秒、可为每个终端提供最高1吉比特/秒的数据传输速率，预计部署400颗卫星后开始出售初期服务，2020年～2021年部署完800颗后可满足美国、加拿大和波多黎各等国天基互联网需求。

业务卫星单星收拢尺寸4.0米*1.8米*1.2米，质量386千克，设计寿命5年，星下点覆盖范围半径1060千米、容量17～23吉比特/秒。

目前的卫星多数元件将采用铝等熔点较低的材料，使卫星重返大气层后完全烧尽，消除对地面的风险。

第二阶段：

全球组网。

该阶段由部署于1110千米、1130千米、1275千米和1325千米等4种不同轨道高度的2825颗Ka/Ku频段卫星完成全球组网，其轨道面个数分别为32、8、5和6，各轨道面部署50～75颗卫星不等，预计2024年左右完成部署。

第三阶段：

能力增强。

第三阶段由部署在335～345千米轨道高度的7518颗V频段卫星组成轨道更低的低轨星座，增加星座容量。

V频段的星座将利用目前卫星通信很少采用的37吉赫～50吉赫范围内的频谱，与前两个阶段的Ka/Ku频段星座共同为用户提供通信速率更快、时延更低的宽带卫星通信服务。

2017年～2018年，“星链”星座的所有发展计划均已得到美国联邦通信委员会的批准，获得了在美国的落地权。

此外，该星座还引起了美国军方的特别关注，并于2018年获得美国空军战略开发规划与实验办公室价值2870万美元的合同，用于在未来三年内测试军方使用该星座服务的可行性与方式。

Starlink采用网状组网架构实现超短时延。

Starlink星座采用的是网状组网架构，将卫星作为网络传输节点，通过星间链路建立高速带宽通信网络，用户可直接接入卫星互联网网络，不需要经过地面系统。

采用星间链路（网状组网）可以有效减少时延，“星-地-星”时延约为15毫秒，而同类低轨卫星“星-地-星”时延为50秒左右。

未来有望为特斯拉汽车提供网络服务。

Starlink星座规模如此巨大，卫星总数最终将达到1.2万颗，卫星之间互为备份，即使少数卫星性能出现故障或失效，也不会影响整个星座运行。

特斯拉与SpaceX共同属于马斯克创办，未来特斯拉的新能源汽车将配备卫星信号接收器以为车内提供高效、可靠的WiFi信号。

Oneweb：

计划发射2648颗卫星，2021年提供全球服务 

Oneweb公司前身是成立于2012年的世界唯优（WorldVu）卫星有限公司，该公司曾收购天空之桥（SkyBridge）公司，并获得相关卫星频谱资源。

Oneweb建设的目标是要为世界偏远地区或互联网基础社会是建设落后地区提供价格适宜的网络连接。

美国时间2月7日，在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场，联盟号火箭为OneWeb公司成功发射了34颗小型宽带卫星，标志着该公司今年多次发射活动的开始。

OneWeb的卫星通信服务计划从2020年北极地区首个商业服务开始，并于2021年为包括发展中国家及偏远地区在内的全球提供服务。

截至3月底，Oneweb已发射74颗卫星。

公司2014年提出一个耗资30亿美元打造648颗小卫星的星座计划，即“Oneweb”星座。

截止目前，Oneweb公司已通过多轮融资，募集资金约34亿美元。

其中，2015年的PreＡ轮融资获得5亿美元，投资方包括英国维珍银河公司、美国高通等。

2019年，Oneweb公司发射首批卫星后，又获得日本软银集团、墨西哥萨利纳斯集团、美国高通和卢旺达政府约12.5亿美元的投资。

高安全性的开放式架构，三阶段布局全球。

OneWeb星座采用开放式架构，可在原有系统基础上通过增强新卫星提升星座整体容量。

根据Oneweb官网信息，星座建设分3个阶段展开。

1）第一阶段发射648颗Ku/Ka频段卫星，分布在高度1200km、倾角87.9°的18个轨道面，每个轨道面部署约40颗卫星，相邻轨道面间隔9°，星座容量达7Tbit/s，可为用户提供峰值速度为500Mbit/s的宽带服务，地-星-地时延约为50毫秒。

2）第二阶段计划于2021年开启，通过增加720颗V频段卫星，轨道高度与第一阶段一致，星座容量达到120Tbits/s，该阶段计划于2022年完成；

3）第三阶段计划于2023年开启，增加1280颗V频段卫星，运行在更高的中地球轨道，使星座容量达到1000Tbit/s并计划于2025年为全球超过10亿用户提供宽带服务。

多种创新方式确保用户通信不中断。

OneWeb卫星在非赤道上空运行时，单颗卫星可产生16个Ku频段波束，实现波束多重覆盖，保障用户终端始终处于波束覆盖区内，减少因低轨卫星运行速度过快使用户终端不断切换卫星造成的信号终端等通信质量损失。

在赤道上空运行时，OneWeb卫星采用“逐步倾斜”（progressivepitching）技术，对姿态和发射功率进行调整，使卫星不会发出和接受干扰信号，减少与高轨道静止卫星的干扰。

赤道附近的用户则通过转向合作伙伴国际通信卫星公司的“史诗”系列卫星，保证通信不会间断。

OneWeb星座已经获得多国政府的支持，开放式架构满足国家安全监管需求。

根据Oneweb官网信息，2017年，美国联邦通信委员会已授权Oneweb第一阶段计划在美国开展低轨卫星互联网服务。

2018年获欧空局“Oneweb日出”计划的支出，该计划参与国包括英国、发过、意大利、荷兰、西班牙、瑞士和加拿大。

其中，英国航天局2019年率先投资2330万美元，助力该星座建设。

OneWeb星座通过全球布设关口站使卫星联网，此方式相较于星间链路会产生更多的时延，但有效迎合了各国安全监管需求。

取消星间链路还可以进一步简化卫星设计，降低了卫星在轨运行时发生故障的风险。

OneWeb建立了完善的全产业链条生态。

公司在卫星制造、发射、运行和营销等各个环节强力联合了软银集团、空客防务与航天公司、休斯网络系统公司、阿里安航天公司、蓝色起源公司、罗克韦尔·柯林斯公司、高通公司、可口可乐公司、俄罗斯信使公司、塔利亚公司、意大利因特马蒂奇公司等龙头企业，形成了一个利益集团。

OneWeb实现开创自动生产组装流水线实现卫星批产。

为满足第一阶段星座多达600余颗卫星的快速部署需要，Oneweb公司采用总多创新措施，可实现每月高达40颗卫星的批量化生产。

在生产线方面，通过与空客公司合作并借鉴现代汽车制造业经验，创新地采用了世界首条卫星生产流水线，实现了一体化的设计、生产、总装与测试流程。

在设计方面，基于模块化设计理念，将卫星分为若干块可独立组装测试的模块，实现快速集成，并将功能相似设备进行整合设计，以降低部件数量。

在制造方面，大量采用协作机器人，自导引运输车等自动化措施，实现整星批产。

国内低轨卫星星座建设处于起步期 

海外商用计划推动了低轨卫星产业链的发展，国内已开始发射试验卫星。

Starlink与Oneweb今年分别计划入轨1440与360颗互联网卫星，2021年开始正式商用运营。

Oneweb公司于2月7日发射34颗低轨卫星，这是该公司今年首次发射低轨卫星。

SpaceX于6月3日再次发射60颗Starlink低轨卫星。

国内方面，1月16日，银河航天首发星搭载快舟一号甲运载火箭发射成功，成为中国首颗通信能力达10Gbps的低轨宽带通信卫星。

由中国航天科工集团主导的虹云工程、行云工程以及中国航天科技集团主导的鸿雁工程此前均已发射首颗试验星，目前行云工程已于2020年5月成功发射2颗低轨卫星，虹云工程计划于2020年左右发射4颗低轨卫星。

我们认为越早投入低轨卫星互联系统的建设，对于国家或者公司都具有重要的战略意义，目前海外以Starlink和Oneweb为首的低轨卫星建设商正大力发展低轨卫星系统，根据公司公告，国内以航天科工、航天科技、中电科为首的国内企业也将大力发展低轨卫星互联。

国内低轨卫星互联星座系统主要有：

1）航天科工—宽带互联星座“虹云”工程和窄带卫星星座“行云”工程；2）航天科技--全球低轨卫星移动通信与空间互联网系统“鸿雁”工程；3）中电科—天地一体化信息网络。

航天科工—虹云工程，国内首个全球低轨宽带互联网星座系统。

根据航天科工集团官网信息，“虹云”卫星通信系统是中国航天科工集团“五云一车”的商业航天工程之一，致力于面向全球移动互联网和网络高速接入需求。

该系统计划发射156颗卫星，在轨高度约为1000km，工作频段为Ka频段，预计接入速率可达到500Mbit/s，将采用毫米波相控阵技术，利用动态波束实现更加灵活的业务模式，具备通信、导航和遥感一体化。

按照规划，整个“虹云”工程分成三步走：

1、2018年发射第一颗试验卫星（已完成）。

2、计划2020年左右，发射4颗业务试验卫星进行小规模组网，使用户对业务进行初步体验。

3、到2025年左右，实现全部卫星的组网运行，完成星座系统的构建。

2018年12月，“虹云”卫星通信系统首颗技术验证卫星发射成功，标志着中国低轨卫星移动通信系统实现零的突破。

航天科工—行云工程，国内首个全球低轨窄带通信卫星星座。

根据航天科工集团官网信息，2017年12月，行云公司在武汉成立，由航天科工四院、航天科工火箭公司等10个股东共同出资组建。

2018年3月，公司正式揭牌并对外发布提案及物联网组建计划，致力于实现全球无盲区通信的“行云工程”正式启动。

行云工程计划发射80颗小卫星，也是分为三步走：

1、计划发射“行云二号”01星和02星组成的系统，同步开展试运营、示范工程建设；2、将实现小规模组网；3、完成全系统构建，打造覆盖全球的物联网，并全力开拓包括“一带一路”的国内外市场。

2017年试验星发射成功，2020年5月，行云工程的01/02星用快舟一号甲运载火箭，以“一箭双星”的方式成功发射。

航天科技—“鸿雁”星座工程。

根据航天科技集团官网信息，“鸿雁”卫星通信系统是由中国航天科技集团研制的全球低轨卫星移动通信与空间互联网系统。

该系统计划由300颗卫星组成，一期系统将由60颗核心骨干卫星组成，工作频段为L/Ka频段，以星间链路技术实现卫星空间组网，具有全天候、全时段及在复杂地形条件下的实时双向通信能力，可为用户提供全球实时数据通信和综合信息服务。

按照计划，“鸿雁”一期预计投资200亿元，在2022年建成由60颗卫星组成的通信网络；二期预计2025年完成建设，构建“海、陆、空、天”一体的卫星移动通信与空间互联网接入系统，实现全球任意地点的互联网接入。

2018年12月，“鸿雁”星座首颗试验卫星--重庆号在酒泉卫星基地发射成功，公司预计在2023年完成骨干星座系统建设。

中电科—天地一体化信息网络。

根据中电科集团官网信息，天地一体化信息网络重大项目是中国电科设计出的解决方案——按照“天基组网，地网跨代，天地互联”的思路，以地面网络为基础、以空间网络为延伸，覆盖太空、空中、陆地、海洋等自然空间，为天基、陆基、海基等各类用户活动提供信息保障的基础设施。

通过融合天基卫星通信网络、空基飞行器通信网络、地基通信网络，实现天、空、地三网协同，达到全球覆盖、随处接入、按需服务、安全可信全球网络连通的目标。

天地一体化信息网络包含三张网：

第一张网是由各类卫星组成的天基信息网络，将空间中的通信、导航、遥感卫星组成一张协同网络作为空间信息基础设施；第二张网是由各类飞行器组成的空基通信网络，包括各类飞机、飞艇、热气球以及无人机等，空基网络多用于中继来沟通天基和地基网络；第三张网是由陆地通信网构成的地基网络，包括陆地蜂窝网和无线局域网。

国内首家民营自主研发低轨卫星企业—吉利。

根据吉利集团官网信息，作为中国首家自主研发低轨卫星的民营企业，吉利于2018年战略投资航天科技公司时空道宇，开始布局天地一体化出行生态，目前时空道宇在技术与人才上具备丰富积累，核心团队人均拥有超过十年的项目经验，在航天系统工程、云计算、物联网、人工智能、量子通信、导航定位等领域聚集了国内最出色、最有影响力的行业专家。

由时空道宇自主设计完成的首发两颗低轨卫星目前已通过各项鉴定试验与测试，预计将于2020年内完成发射，预示着吉利开启天地一体化高精定位系统的商用验证阶段的开端。

同时集团计划2020年展开全球首个商用低轨导航增强系统验证，此商用系统的空间段、地面段、应用段所有核心技术全自主可控。

根据集团规划，未来低轨卫星布局形成后，将为高级别智能驾驶提供高精度定位服务，全面提升用户智能出行体验，还将与行业头部企业开展商业场景应用测试，推动中国商业航天商用化进程。

国内民营航天公司领跑者，19年底银河航天估值超50亿。

银河航天成立于2018年，致力于通过敏捷开发、快速迭代模式，规模化研制低成本、高性能小卫星，打造全球领先的低轨宽带通信卫星星座，建立一个覆盖全球的天地融合通信网络。

2019年9月，银河航天完成最新一轮融资，由建投华科投资股份有限公司领投，顺为资本、IDG资本、君联资本和晨兴资本跟投，最新估值超过50亿元，成为国内商业航天赛道估值最高的创业公司之一。

银河航天低轨星座计划由上千颗5G通信卫星，在1200km的近地轨道组成星座网络，通过无缝拓展地面通信网络，实现对陆地、海洋及天空的全覆盖。

2020年1月16日，银河航天首发星搭载快舟一号甲运载火箭发射成功，成为中国首颗通信能力达10Gbps的低轨宽带通信卫星。

Oneweb破产不改行业前景 

疫情使全球经济承压，OneWeb陷入财务困境。

2020年初以来OneWeb公司致力于寻找新的融资方，但由于新冠肺炎疫情蔓延而带来的市场动荡、全球流动性不足，融资进程并不顺利。

美国时间3月27日，OneWeb按照破产法第11章的规定提交了破产保护申请。

此前，公司计划通过OneWeb星座在全球范围内布局数千颗低轨卫星，为全球用户提供太空互联网接入，弥合数字鸿沟。

在申请破产前一周，公司将34颗低轨卫星送入轨道，使OneWeb星座卫星数量达到74颗。

由于疫情影响经济下行，OneWeb主要投资方软银公司无意继续提供现金支持，公司融资链断裂，不得已申请破产保护。