卫星互联网行业专题：低轨卫星开启通信变革.pdf

证券研究报告证券研究报告 20232023年年1111月月1515日日 卫星互联网专题：低轨卫星开启通信变革卫星互联网专题：低轨卫星开启通信变革1核心观点核心观点手机直连卫星互联网应用开启手机直连卫星互联网应用开启C端大市场。端大市场。10月11日，SpaceX星链官方网站全新推出星链直连手机业务（Direct to Cell），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）。8月29日，华为发布Mate 60 Pro 成为全球首款支持卫星通话的大众智能手机，即使在没有地面网络信号的情况下，也可以进行卫星电话工作。11 月 10 日，中国电信发布 5G 卫星双模手机天翼铂顿 S9，随时可拨打接听卫星电话、接发卫星短信。我们预计后续手机直连卫星互联网应用将进入加速阶段。低轨卫星加速组网，卫星通信空间广阔。低轨卫星加速组网，卫星通信空间广阔。SpaceX于2023年11月初，发射了第119批星链，累计发射总数达到5399颗。国内2020年将卫星互联网首次纳入新基建，中国星网于21年4月成立，已完成实验星及部分组网低轨通信卫星招标发射。2021年11月G60星链计划发布，联合上海等长三角9个城市，打造国内首个卫星互联网产业集群，项目分三期建设，一期工程将建设数字化卫星制造工厂、卫星在轨测运控中心和卫星互联网运营中心。其中，产业基地设计产能将达300颗/年，单星成本下降35%，预计2023年投入使用，十四五期间将建成全球低轨卫星通信星座。卫星互联网产业四大环节：卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务。卫星互联网产业四大环节：卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务。卫星互联网早期阶段，空间段及地面段基础设施建设先行，上游卫星制造、卫星发射及地面设备中的地面站建设将率先受益，卫星平台和载荷是生产制造环节中两大核心部分，卫星平台包括结构系统、供电系统、推进系统、遥感测控系统、热控系统等，卫星载荷包括天线分系统、转发器分系统及其它金属/非金属材料和电子元器件等，地面设备主要包括固定地面站、移动式地面站及用户终端。从产业价值分布来看，中下游占比更高，随着技术及基础设施趋于完善，应用端相关环节将接力迎来快速发展阶段。投资建议：投资建议：重点关注卫星通信载荷：上海瀚讯、创意信息、信科移动；相控阵雷达相关：铖昌科技、航天环宇、盛路通信、盟升电子等；信关站核心网：震有科技、信科移动；基站处理相关：复旦微电；星间激光器件：光库科技、长光华芯、仕佳光子、腾景科技等；火箭发射相关：航天晨光、航天动力、航天电子、思锐新材等；移动终端：信维通信、华力创通、海格通信等；卫星运营商：中国卫通、中国电信。风险提示：风险提示：低轨卫星组网建设进度不及预期风险；市场竞争加剧的风险；市场系统性风险等mYjWaXzWjYsVwPtNpMaQ9RbRnPmMpNtQjMmNoPjMmNoQ7NoPmQNZmRyQwMsPtR目 录C O N T E N T SC O N T E N T S卫星互联网商业与战略价值Starlink等海外低轨星座启示卫星互联网产业结构分析01.02.03.投资建议05.风险提示06.国内低轨星座与产业链梳理04.CONTENTS目录CCONTENTS专 业 领 先 深 度 诚 信专 业 领 先 深 度 诚 信中 泰 证 券 研 究 所中 泰 证 券 研 究 所1卫星互联网商业与战略价值卫星分类：通信卫星分类：通信/遥感遥感/导航三大类导航三大类 5来源：前瞻产业研究院，智研咨询，UCS，中泰证券研究所根据具体用途类型划分，应用卫星主要可分为通信卫星、遥感卫星和导航卫星三类。根据具体用途类型划分，应用卫星主要可分为通信卫星、遥感卫星和导航卫星三类。1）通信卫星：用作无线电通信中继站，通过转发无线电信号传输电话、电报、传真和数据等，是世界上应用最早、最广的卫星之一。通信卫星又分为高轨卫星和低轨卫星，当前欧美及我国均已开启低轨卫星建设。2）遥感卫星：通过对地球系统或物体进行特定电磁波谱段的数字化成像观测，进而获取观测对象多方面特征信息。3）导航卫星：从卫星上连续发射无线电信号，为用户提供导航定位。全球通信卫星数量最多，我国以遥感卫星为主。全球通信卫星数量最多，我国以遥感卫星为主。根据USC数据，截至 2021 年末全球在轨卫星共4852颗，其中通信卫星数目最多，占比64.4%；其次为遥感卫星占比21.0%。截止2022年更新数据，全球在轨卫星中美国有2994颗，中国499颗。2021年1-9月，我国遥感卫星占比超过一半，为53%，而通信、导航卫星分别占比13%、10%。图表：卫星分类（按用途）图表：卫星分类（按用途）应用卫星遥感卫星代表：遥感系列、风云系列、Worldview等代表：高轨卫星：中星系列、天通卫星高轨卫星：Starlink等通信卫星导航卫星代表：GPS、北斗、伽利略、格洛纳斯图表：图表：2021年年1-9月中国各类在轨卫星占比（月中国各类在轨卫星占比（%）53%13%10%24%遥感通信导航其他卫星互联网可实现通信全球覆盖卫星互联网可实现通信全球覆盖6来源：“新基建”之中国卫星互联网产业发展研究白皮书，中泰证券研究所卫星互联网具有卫星互联网具有广覆盖、低延时、宽带化、低成本的特点。广覆盖、低延时、宽带化、低成本的特点。卫星互联网不受空间限制、受自然灾害和战争影响小等特征，使其可以作为地面通信的有效补充，为各类用户提供互联网服务。传统地面通信骨干网在海洋、沙漠及山区偏远地区等苛刻环境下铺设难度大且运营成本高，低轨卫星通信核心商业应用场景主要包括偏远地区通信、海洋作业及科考宽带、航空宽带和灾难应急通信等，在出境人群中也将有较大便捷通信体验。互联网覆盖存在盲区，卫星互联网可有效填补。互联网覆盖存在盲区，卫星互联网可有效填补。截止2022年1月，全球互联网用户数量达到49.5亿人，互联网用户占总人口比例为62.5%，且移动通信系统仅覆盖了20%陆地面积，约6%地球表面。随着低轨卫星互联网建设，未来可有效用于偏远地区、海洋作业及科考、航空等领域。卫星互联网是可实现单一组网全球覆盖的唯一路径。图表：卫星互联网四大特点图表：卫星互联网四大特点 图表：低轨卫星商用场景（按用途）图表：低轨卫星商用场景（按用途）6G目标：构建天地一体融合通信目标：构建天地一体融合通信7来源：低轨卫星互联网体系和技术体制研究发展路线思考，中泰证券研究所3GPP未来将向未来将向6G逐步演进。逐步演进。3GPP的NTN标准是从2017年R15开始启动，一直在朝着将卫星纳入 3GPP 技术规范的目标前进着，这一目标将持续到R20的6G标准工作中。其中，非地面网络(Non-Terrestrial Network,NTN)被广泛认为是6G 网络的组成部分。6G通信架构包括低轨卫星及通信架构包括低轨卫星及5G网络融合：网络融合：6G由天基平台、空基平台和地面平台组成，由此实现对5G无法触及的陆地与海洋、天空实现全域覆盖，构成一个地面无线与卫星通信融合集成的全连接世界。图表：图表：6G由低轨卫星与由低轨卫星与5G网络融合网络融合图表：图表：3GPP NTN 标准化时间表标准化时间表轨道与频谱资源稀缺各国争相布局轨道与频谱资源稀缺各国争相布局8来源：OSGEo中国中心，中泰证券研究所低轨卫星的性能更适配卫星互联网发展。低轨卫星的性能更适配卫星互联网发展。按照轨道高度，卫星主要分为低轨（LEO）、中轨（MEO）、高轨（GEO、SSO、IGSO）三类，其中低轨卫星由于传输时延小、链路损耗低、发射灵活、应用场景丰富、整体制造成本低，较为适合卫星互联网业务发展。根据UCS Satellite Database数据，截至2021年底，全球低轨道卫星共有4078颗，占比达80%以上；2020年以来，低轨道卫星发射数量快速增长。稀缺轨道及频段资源“先占先得”，中美英等国均先后布局。稀缺轨道及频段资源“先占先得”，中美英等国均先后布局。ITU规定，对稀缺的轨道和频段资源按照“先登先占”的原则。根据赛迪顾问，地球近地轨道可容纳约 6 万颗卫星，而低轨卫星所主要采用的 Ku 及 Ka 通信频段资源逐渐趋于饱和状态，未来将逐步演进至Q/V频段。预计至 2029 年，地球近地轨道将部署总计约 5.7万颗低轨卫星。卫星轨道类型卫星轨道类型轨道高度轨道高度特点特点卫星用途卫星用途应用举例应用举例低地球轨道（LEO）500-2000km单星覆盖面较小，但是传输时延低、链路损耗小、功率较小，绝大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星系统都采用近地轨道。通信和遥感卫星系统国际空间站(ISS)和哈勃太空望远镜中地球轨道（MEO）2000-35786km单星传输时延、覆盖范围、链路损耗以及功率大于LEO但小于GEO，发射成本适中、传输延迟较低、覆盖区域更广，因此用于导航用途高速数据和高带宽信号应用，导航系统美国全球定位系统(GPS)地球静止轨道(GEO)35786km单颗星覆盖区域广，在覆盖区域内，任何地球站之间可以实现24小时不间断通信，服务十分稳定。卫星系统构建简单，3颗同步地球卫星就可覆盖除两极外绝大多数区域，系统卫星数少，运营和在轨维护性价比高。不受大气影响，使用时间长。可用于通讯、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面。卫星电视，电信和地球观测北斗卫星导航系统中的GEO星倾斜地球同步轨道（IGSO）35786km星下点是“8”字，高纬度地区不易受到多径效应和建筑物遮挡影响卫星导航系统北斗卫星定位系统太阳同步轨道（SSO）不超过6000km覆盖范围较小，可于相同当地太阳时穿过任何给定位置对地观测ODIN卫星高椭圆轨道（HEO）通信、卫星无线电、遥感和其他应用。图表：卫星轨道类型图表：卫星轨道类型全球在轨卫星中低轨占比最高全球在轨卫星中低轨占比最高9来源：中国无线电大会，中泰证券研究所根据根据UCS统计，截止统计，截止2022年年5月月1日，日，全球全球运行卫星达运行卫星达5465颗，其中颗，其中LEO轨道数量最大，占约轨道数量最大，占约86%。美国最多为3433颗，俄罗斯172颗，中国541颗。我国在LEO轨道上与美国相差较大，其他轨道差距较小。截止截止2023年年6月，全球在轨卫星共超过月，全球在轨卫星共超过8000颗，低轨卫星为颗，低轨卫星为7305颗，占比约颗，占比约91.31%。当前，全球有7个百星以上规模的低轨卫星星座，其中Starlink超过5000颗，几乎占据了低轨卫星数量的三分之二。图表：全球各轨道高度及卫星数量图表：全球各轨道高度及卫星数量 图表：截止图表：截止2023年年6月全球在轨卫星数量月全球在轨卫星数量卫星频段稀缺：卫星频段稀缺：Ka/Ku将趋于饱和将趋于饱和10来源：电子工程世界，SpaceX，中泰证券研究所Q/V频段将成为下一代卫星主要发展方向：频段将成为下一代卫星主要发展方向：随着大量在较低频率波段的规划使用，C、Ku、Ka等频段发展趋于饱和，早在2016年SpaceX提交频段规划时，Ka、Ku频段已经渐趋饱和。因而发展Q、V频段是未来卫星通信的重点。图表：图表：SpaceX提交的关于提交的关于Ka频段和频段和Ku频段规划频段规划图表：图表：无线电规则无线电规则频率划分情况频率划分情况频段频段频率范围频率范围使用情況使用情況L12 GHz资源几乎分配殆尽；主要用于地面移动通信、卫星定位、卫星移动通信及卫星测控等业务S24 GHz资源几乎分配殆尽；段频率相对较低，信号覆盖大，受天气影响小，主要用于气象雷达、传统雷达、卫星定位、地面移动、卫星移动通信及卫星测控等业务C48 GHz近乎饱和；主要用于雷达、地面移动、卫星通信等业务X812 GHz受管制频段，通常被政府和军方占用；主要用于雷达、地面通信和卫星通信等业务Ku1218 GHz已近饱和；频率相对较高，容易受天线影响造成信号波动，但信号强度高于C频段，主要用于卫星通信和卫星电视直播等业务，支持互联网接入Ka1830 GHz正在被大量使用；主要用于卫星通信、地面移动、星间通信等业务，支持互联网接入Q/V3646 GHz4675GHz开始进入商业卫星通信领域太赫兹0.110 THz正在开发卫星轨道申请后需按时发射卫星轨道申请后需按时发射11来源：SpaceX，面向未来卫星通信，全球航天事件，IT之家，ITU，中泰证券研究所国外以国外以SpaceX为首的企业已申请大量轨道资源。为首的企业已申请大量轨道资源。SpaceX于2015年首次提出“Starlink计划”，2016年向ITU申请共1.2万颗卫星发射计划，并于2019年10月将星座总规模扩大至4.2万颗。波音、空客、亚马逊、Google、Facebook等企业均在ITU申报了大量的卫星频轨资源。ITU规定了相关发星节奏及削减规则：规定了相关发星节奏及削减规则：ITU要求在提交申请后的7 年内必须发射第一颗卫星，并在投入使用的监管期结束后两年内部署其星座的 10%，然后五年内部署 50%，再七年内完成星座部署。换言之，星座计划在 9 年内必须发射总数的 10%，12 年内必须发射总数的 50%，14 年内必须全部发射完成，否则需对申报的网络资料进行相应缩减。图表：图表：全球主要卫星星座情况及进度全球主要卫星星座情况及进度图表：图表：按按ITU规则星链的发星计划规则星链的发星计划星链卫星军事用途重要性凸显星链卫星军事用途重要性凸显12来源：“星链”在俄乌冲突中的应用及对策浅析，澎拜新闻，中泰证券研究所星链开始发挥军事用途潜力，战略重要性凸显。星链开始发挥军事用途潜力，战略重要性凸显。2019年，美国空军与SpaceX公司签订了高达2800万美元的订单，随后合作不断加强，双方签署了价值超过1.5亿美元的合同。在俄乌冲突中，“星链”带来的卫星网络支持，使乌军在通信、侦察等方面获得较大助力提升了其在网络通信、地面遭遇、情报信息、精确打击、无人机支援、反网络电子干扰等方面的能力。星链计划为美军提供了多方面的军事优势。星链计划为美军提供了多方面的军事优势。首先，它可协助美军抢占卫星轨道资源，部署数万颗卫星将影响其他国家的卫星发射计划。其次，星链运营服务可为部队提供全球覆盖的军事通信服务以及全天候、全天时的天基侦察监视能力，精确地了解战场情况。最后，美国航天发展局（SDA）提出了在外太空发展军事力量的建议，星链卫星可发射全向波束，进而对其他航天器进行遥测、跟踪和控制。作为天基长期驻留装备，星链其在战场侦察、电子对抗、反导拦截、通信保障四个方面表现出的了较大潜在能力。图表：乌军利用星链打击目标图表：乌军利用星链打击目标图表：图表：加沙地带遭轰炸前后卫星影像加沙地带遭轰炸前后卫星影像手机直连卫星打开手机直连卫星打开C端市场空间端市场空间13来源：通信世界，湖南工业大学学报(社会科学版)，热力发电，电子发烧友网，中泰证券研究所手机直连卫星技术有手机直连卫星技术有3种路线：种路线：1）双模终端，）双模终端，利用现有卫星移动通信系统，通过芯片小型化、射频天线优化等技术，在手机中增加传统卫星通信终端的通信功能（多用传统卫星L/S频段）。示例：天通、北斗、全球星、铱星。2）基站上卫星（存量终端手机直连），复用现有4G/5G移动业务频率，关键技术挑战包括大面积相控阵天线、星上补偿多普勒频移及时延补偿/地面信关站定制化设计等。示例：Starlink、BlueBird、Lynk Tower。3）基于3GPP-NTN（非地面网络）标准，5G-6G持续演进中，卫星与手机都要改变。示例：海事卫星、Ominispace。未来随着应用场景的逐步推广，手机直连卫星有望成为较为理想的解决方案。图表：低轨卫星技术与图表：低轨卫星技术与4G/5G能力对比能力对比技术路线技术路线技术路线特点技术路线特点关键技术路线关键技术路线卫星运营商卫星运营商 典型卫星系统典型卫星系统手机形态手机形态与其他卫星系统与其他卫星系统的兼容漫游能力的兼容漫游能力路线路线1 1：双模终端接入：双模终端接入使用现有卫星移动通信系统，通过双模手机终端适配星地通信需求终端/芯片小型化、射频天线优化等中国电信天通卫星北斗短报文全球星双模终端手机需额外集成其他卫星移动通信系统的技术体制（多模终端）路线路线2 2：存量终端接入：存量终端接入存量手机可以直接与卫星建立通信大面积相控阵天线，星上补偿多普勒频移/地面信关站定制化设计等SpaceXASTStarlink V2.0AST Bluebird存量手机可以接入采用相同技术路线的与运营商合作的卫星系统路线路线3 3：已建成的卫星：已建成的卫星移动通信系统升级移动通信系统升级NTN体制体制利用已建成的卫星移动通信系统的透明转发通道，需要集成相应卫星系统的相应卫星系统终端射频和天线，基带芯片设计简化NTN核心网系统、SOC集成NTN基带Skylo海事卫星铱星集成卫星射频和天线的NTN手机手机需额外集成其他卫星移动通信系统的射频和天线路线路线4 4：基于：基于5G NTN及其演进技术体制实及其演进技术体制实现星地融合现星地融合在3GPP NTN技术体制上继续演进，并将关键技术纳入NTN技术演进，实现天地一体化设计网络侧：跳波束技术、协议裁剪优化减低指令开销等增强技术方案终端侧：一体化星地融合终端/芯片设计等OminiSpace/支持3GPP NTN手机符合相关 3GPP NTN标准的卫星系统图表：手机直连卫星的多种技术路线图表：手机直连卫星的多种技术路线Starlink4G5G下行速率下行速率50-150Mbit/s100Mbit/s1Gbit/s带宽带宽1Gbps100Mbps1-2Gbps用户容量用户容量17-23Gbps/单星1Gbps/单基站20Gbps/单基站覆盖距离覆盖距离64平方km半径1-3km半径300m传输方式传输方式长距离无线通信无线+光纤无线+光纤应用场景应用场景极地、海洋、航空、战争等特殊网络要求移动互联网、流媒体、在线视频、移动支付等高带宽、物联网、低时延应用场景国内外手机直连卫星加速推进国内外手机直连卫星加速推进14来源：无线电通信技术，IT之家，快科技，金融界，中泰证券研究所手机市场创新引领，多家厂商计划推出手机直连卫星，并探索大众消费卫星通信的模式。手机市场创新引领，多家厂商计划推出手机直连卫星，并探索大众消费卫星通信的模式。1）海外：）海外：22年9月苹果和Globalstar合作，iPhone14系列支持手机直连卫星通信功能，用户可通过卫星发送定制化应急救援信息。23年1月高通与铱星公司达成协议，将卫星连接纳入“下一代高级安卓智能手机”，联发科在MWC2023上公布其与Bullitt合作，推出采用3GPP NTN技术的商用智能手机摩托罗拉defy 2和CAT S75。2）国内：）国内：8月月29日，华为发布日，华为发布Mate 60 Pro 成为首款支持卫星通话的大众智能手机。成为首款支持卫星通话的大众智能手机。中国电信于2022 年5 月推出了天地翼卡，不换卡、不换号可随需接入地面4G、5G 网络或天通一号卫星移动通信系统。2023年8月华为Mate 60 Pro 成为全球首款支持卫星通话的智能手机。图表：国内外手机直连卫星进展图表：国内外手机直连卫星进展图表：中国电信“手机直连卫星”服务价格图表：中国电信“手机直连卫星”服务价格CONTENTS目录CCONTENTS专 业 领 先 深 度 诚 信专 业 领 先 深 度 诚 信中 泰 证 券 研 究 所中 泰 证 券 研 究 所2Starlink等海外低轨星座启示Starlink引领全球低轨卫星建设引领全球低轨卫星建设16来源：第十九届卫星通信学术年会论文集，太空安全，中国电子科学研究院学报，中泰证券研究所星链已开启规模发射低轨卫星计划，且版本逐步迭代。星链已开启规模发射低轨卫星计划，且版本逐步迭代。SpaceX于2015年提出Starlink计划，2019年5月23日猎鹰9火箭发射首批60颗卫星，申请星座总规模约4.2万颗，原规划一代星链部署LEO卫星4408颗，VLEO卫星7518颗，二代星链约3万颗。其中，二代星链较于一代星链增加了激光星间链路。星链版本在逐步技术迭代。星链版本在逐步技术迭代。星链已发展出试验星（Tintin A/B）、V0.9、V1.0、V1.5和V2.0，共计5个版本“星链”卫星。其中，V0.9、V1.0和V1.5用于“一代星链”星座，V2.0用于“二代星链”星座。23年初首批V2 MINI版本发射，采用氩电推系统，拥有效率更高的天线阵列，使用7186千兆赫无线电频率（E频段），容量为一代的4倍，可为用户提供高速上网服务。星链是全球首个成功开启卫星互联网大规模建设的企业。图表：星链星座建设方案图表：星链星座建设方案项目项目一代星链一代星链二代星链二代星链子星座子星座LEOVLEO卫星数量卫星数量4408颗7518颗约3万颗，22年底FCC批复7500颗轨道高度轨道高度550km左右340km左右328km-614km频段频段Ku/KaVKu/Ka/E功能功能实现全球覆盖进一步提升星座容量，降低通信时延使用激光星间链路；提升网络均匀一致性以及对极地地区的覆盖，满足偏远地区和军方用户需求图表：图表：Starlink卫星迭代版本卫星迭代版本Starlink V1.5Starlink V2.0 F9-1 Starlink V2.0 F9-2Starlink V2 miniStarlink V2.0 Starship所处阶段所处阶段已发射FCC申请FCC申请已发射FCC申请重量重量/kg3063038008002000单星容量单星容量/Gbps15187060170发射火箭型号及单箭运输能力发射火箭型号及单箭运输能力60颗/Falcon960颗/Falcon916颗/Falcon921颗/Falcon950颗/Starship单次发射运输容量单次发射运输容量/Tbps0.91.11.11.38.5单次发射成本单次发射成本/m$48Sats 18+launch 3048mSats 18+launch 3041Sats 11+launch 3045Sats15+launch 3075Sats 60+launch 15每每Mbps发射成本发射成本/$534537359是否直连手机是否直连手机否/是/是Starlink星链已实现现金流平衡星链已实现现金流平衡17来源：starlink，新浪科技，太空与网络，中泰证券研究所Starlink可提供多种用途付费版商业模式。可提供多种用途付费版商业模式。星链用户终端是一个相控阵碟形天线，它与Wi-Fi路由器一起工作，以无线方式连接到设备能提供50-250Mbps下行速率、10-20Mbps上行速率及延迟在20-40ms内的宽带接入服务。月租方面：可提供包括住宅、商用、房车、以及海事四个版本付费模式。星链宣布已实现现金流平衡：星链宣布已实现现金流平衡：2023年9月，Starlink宣布已覆盖全球七大洲、60 多个国家和更多市场，连接了超过200万活跃客户，预计在今年底用户数将升至350万-400万。2023年11月，马斯克宣布，其领导的SpaceX旗下的星链项目已实现现金流平衡。图表：星链用户数增长（户数）图表：星链用户数增长（户数）图表：图表：Starlink各版本付费模式各版本付费模式产品类型产品类型产品介绍产品介绍延迟延迟（ms）预计下行速率预计下行速率（Mbps）预计上行速率预计上行速率（Mbps）定价（美国地区，美元）定价（美国地区，美元）住宅版普通版本，主要给家庭用户使用2040502001020终端：599；运费和手续费：50 月租费：110商用版为小型商业用户和超级用户提供包括更大尺寸的天线以及升级版路由器，同时承诺提供全天候优先服务20401003501040终端：2500；运费和手续费：50 月租费：500移动版允许用户支付更多费用跳过候补名单以在没有固定地址的情况下连接到其宽带卫星204050200；51001020；110终端：599；运费和手续费：50 月租费：135海事版海上应用991003502040终端*2：10000；运费和手续费：100 月租费：50000200000400000600000800000100000012000001400000160000018000002000000443484440944501445624462144682448964504745170SpaceX优势：低成本发射与造星能力优势：低成本发射与造星能力18来源：SpaceX，太空与网络，航小宇，中泰证券研究所卫星制造及发射环节构筑星链成本优势卫星制造及发射环节构筑星链成本优势。Starlink单颗卫星造价约50万美元，主要通过使用减少零部件、简化优化设计，部分采用“消费级”元器件，规模化生产降低制造成本，并通过“一箭多星”和可重复使用技术减少发射成本。SpaceX公司建立了自己的卫星制造流水线，2020年7月份提交给美国联邦通信委员会的报告中，位于西雅图的雷德蒙德制造厂每月至少生产120颗星链卫星，另外德州奥斯汀也在建设一座崭新星链制造基地。星链通过缩短发射间隔，加快部署节奏星链通过缩短发射间隔，加快部署节奏。23年11月初，SpaceX发射了第119批星链卫星，星链发射总数目达到了5399颗，平均每3.92天完成一次，马斯克表示预计接下来3个月每月发射10次以上，到2024年频率将提高至每月12次，全年发射次数达到144次。时间时间20182019202020212022.01-08发射次数2113263139新火箭一级数量107522复用一级火箭数量116212937新火箭一级占发射次数比重47.6%53.8%19.2%6.5%5.1%图表：猎鹰图表：猎鹰9号火箭一级复用情况及占比号火箭一级复用情况及占比图表：图表：Starlink卫星历年发射间隔天数统计（天）卫星历年发射间隔天数统计（天）02040608010012020192020202120222023卫星扁平状设计有利于一箭多星卫星扁平状设计有利于一箭多星19来源：电子工程专辑，国际航天爱好者，凤凰网军事，三体引力波，中泰证券研究所星链卫星扁平状设计，发射时便于堆叠，增大相控阵天线。星链卫星扁平状设计，发射时便于堆叠，增大相控阵天线。星链卫星迭代升级：V0.9版（2019.5）-V1.0版（2019.11）-V1.5版（2021.9）-V2.0 Mini版（2023）-V2.0版,v1.0版升级Ku波段硬件增加Ka波段天线，V1.5版卫星加装卫星激光星间链路，最新V2.0 Mini版增强相控阵天线，并为网关站回程链路增加E波段，整星宽度超过4.1米，太阳翼向两侧展开，展开之后长约30米，是V1.5表面积的4倍多，V2 版总表面积将再翻一倍。对主体力学结构和电子元器件有更高要求。使用星际飞船发射星链使用星际飞船发射星链V2之前，猎鹰九号开始发射星链之前，猎鹰九号开始发射星链V2 Mini版。版。火箭负责将卫星送入440公里的轨道上，火箭的第二级在释放载荷时，会慢慢自转，堆叠颗卫星在制造时，就通过调整内部元器件而拥有不同的惯量，像洗衣机脱水一样，通过旋转将卫星甩离火箭。卫星在440公里的轨道上进行检测后，使用霍尔推进器升高到550公里高的轨道。以往的霍尔推进器使用氙气作为燃料，星链为了降低成本先后使用氪和氩为燃料。图表：图表：Starlink卫星形状卫星形状图表：图表：SpaceX火箭上堆叠的卫星火箭上堆叠的卫星星链将推出直连手机业务星链将推出直连手机业务20来源：Starlink，中泰证券研究所星链官网推出“星链官网推出“Starlink Direct to Cell（星链直连手机）”业务。（星链直连手机）”业务。2023 年10 月，手机直连卫星于星网官网推出，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）。直连手机的卫星最初将在猎鹰9上发射，此后是星舰。在轨卫星将立即通过星间激光链路接入星座，以提供全球覆盖。初期支持的运营商：T-MOBILE(美国)、OPTUS(澳大利亚)、ROGERS(加拿大)、ONE NZ(新西兰)、KDDI(日本)、SALT(瑞士)。卫星直连、星地一体化融合卫星直连、星地一体化融合4G/5G宽带通信可行性得到验证：宽带通信可行性得到验证：AST SpaceMobile公司成功研发出一颗装备有64平方米相控阵天线的试验星，名为蓝行者3号（BlueWalker 3）。今年4月，AST用普通的GalaxyS22手机成功地与其试验星通话，实现通信速度可以达到10Mbps。图表：星网手机直连卫星业务图表：星网手机直连卫星业务图表：卫星直连得到现网验证图表：卫星直连得到现网验证全球主要低轨星座比较全球主要低轨星座比较21来源：艾瑞咨询，UCS，中泰证券研究所星链卫星参数相较于其他卫星星座具备优势：星链卫星参数相较于其他卫星星座具备优势：Starlink已成为目前规模最大、发射最频繁、技术最先进的卫星星座系统，与Oneweb、Telesat、Kuiper等其他低轨星座相比，Starlink在单星容量及造价成本上具有明显优势。星链在全球卫星运营方中占据比例较大。星链在全球卫星运营方中占据比例较大。分运营商来看，Starlink在轨数量3395颗，约占全球总数的50%，占低轨卫星数量的近60%，OneWeb在轨数量502颗，占全球总数的约7.5%，铱星二代75颗，国内已运行商用低轨通信卫星主要为天启、银河，在轨数量分别为6颗、7颗。星链卫星商业化运营优势明显。图表：全球卫星所有者图表：全球卫星所有者/运营商分布（截至运营商分布（截至2022年）年）图表：图表：Iridium Next、One Web、Starlink卫星参数对比卫星参数对比Iridium NextOnewebStarlink参数参数重量（重量（kg）860147260使用天线使用天线相控阵天线缝隙阵天线相控阵天线单星容量（单星容量（Gbps）/7.517.5寿命寿命设计10年，计划15年7年5-7年造价（万美元）造价（万美元）306710050发射成本发射成本使用火箭使用火箭猎鹰9号Block5型联盟号2.1b猎鹰9号Block5型发射价格（万美元）发射价格（万美元）637580003692单次数量（颗）单次数量（颗）9-103460单颗卫星发射价（万美元）单颗卫星发射价（万美元）680235.2961.53平均发射成本（万美元平均发射成本（万美元/kg）0.791.60.24SpaceXOneWeb中国政府美国政府Planet Labs俄罗斯政府Spire GlobalSwarm TechnologiesIridium其他CONTENTS目录CCONTENTS专 业 领 先 深 度 诚 信专 业 领 先 深 度 诚 信中 泰 证 券 研 究 所中 泰 证 券 研 究 所3卫星互联网产业结构分析卫星互联网产业链结构卫星互联网产业链结构23来源：锐观咨询，赛迪顾问，中泰证券研究所卫星互联网产业链主要包括：卫星互联网产业链主要包括：空间段建设与运营、地面段建设与运营和终端市场，具体包括卫星/火箭零部件和元器件制造、卫星/火箭研制、卫星发射服务、地面网络设备制造、卫星运营、终端设备制造、应用与服务。成熟的星座中卫星运营和地面设备制造业是卫星产业的主要组成部分，而全球低轨卫星处于组网阶段，产业链价值将集中全球低轨卫星处于组网阶段，产业链价值将集中在卫星制造与卫星发射，以及地面终端制造领域。在卫星制造与卫星发射，以及地面终端制造领域。图表：低轨通信卫星产业链图表：低轨通信卫星产业链图表：图表：2019年全球卫星产业细分结构年全球卫星产业细分结构卫星产业链价值量拆解卫星产业链价值量拆解24来源：艾瑞咨询，电子发烧友网，赛迪顾问，中泰证券研究所通信通信卫星主要由卫星平台和卫星载荷组成卫星主要由卫星平台和卫星载荷组成。通信卫星平台包括遥感测控系统、供电系统、结构系统、推动系统、数据管理系统、热控系统、姿轨控制系统。通信卫星载荷包括天线系统和转发器系统。卫星各部分价值占比卫星各部分价值占比分析：随着卫星通信技术的迭代升级，整体载荷在卫星中的价值量占比有望逐步提升。分析：随着卫星通信技术的迭代升级，整体载荷在卫星中的价值量占比有望逐步提升。据艾瑞咨询，一般情况下定制卫星平台和载荷成本占比约为1:1，批量卫星中平台成本占比下降到接近30%。卫星平台结构成本中，姿控系统占比最大为40%，其次为电源系统占比为22%。卫星载荷中，相控阵天线是低轨通信卫星的核心部分，T/R组件占载荷成本比重约50%，占卫星制造成本比重约20%。卫卫星星平平台台遥感测控系统遥感测控系统遥测/遥控天线、测控接收机、测控发射机、遥测/遥控单元、功率放大器供电系统供电系统电源：太阳能电池、化学燃料电池、核电源；电源控制器；电源转换器；电缆结构系统结构系统主平台结构：承力桶、承构架桶；次级结构：仪器设备支撑连接结构、电缆管路支撑连接结构；特殊功能结构：防热结构、密封舱体推动系统推动系统化学推进系统：电弧推进、电阻推进、磁等离子体推进、脉冲等离子推进、离子电推、霍尔电推数据管理系统数据管理系统数字处理单元、固态存储单元热控系统热控系统主动热控：电加热器、制冷器；被动热控：热控涂层、热管、隔热材料、导热填料、相变材料姿轨控制系统姿轨控制系统敏感器：红外地平仪、磁强计、星敏感器、陀螺仪、角加速度计、频射敏感器；控制器：SoC芯片、SIP模块微系统；执行部件：偏置动量轮、磁力矩器和推力器等卫卫星星载载荷荷天线系统天线系统多波束天线：多波束反射面天线、多波束透镜天线、多波束相控阵天线；波束形成网络；处理器(DSP/FPGA)转发器系统转发器系统分路器、低噪声放大器、微波接收机、功率放大器、输入/输出多工器、星上处理器其他组件其他组件金属原材料、非金属原材料、电子元器件图表：通信卫星核心系统价值拆解图表：通信卫星核心系统价值拆解图表：通信卫星组成结构图表：通信卫星组成结构全球火箭发射成本比较分析全球火箭发射成本比较分析25来源：美国联邦航空局商业航天运输办公室，航天工业管理，中泰证券研究所Space X主导全球卫星发射市场。主导全球卫星发射市场。我国火箭发射成本相较美国有较大差距，降本路径主要受限于低成本推进剂、回收复用和“一箭多星”等技术难点。根据BryceTech数据，23H1，SpaceX共实施43次发射，占全球发射总数的近50%，从发射质量看，上半年发射447.2吨载荷，第二名为中国航天科技集团，发射47吨载荷。马斯克曾在10月初表示SpaceX计划今年将1600吨有效载荷送入预定轨道，占全球的80%，而目前SpaceX占全球发射总量177发的44%，意味着其以更少发射量实现更多运力。我国与我国与SpaceX火箭发射成本比较：火箭发射成本比较：SpaceX成本曲线一直往下降，单星发射成本约为50万美元，国内的火箭发射6-10万/KG，大概是国外的2-3倍。图表：图表：Space X火箭发射成本全球最低火箭发射成本全球最低图表：猎鹰图表：猎鹰9号号10次重复使用发射成本（万美元）次重复使用发射成本（万美元）-5000050001000015000200002500012345678910总计芯一级成本芯二级成本整流罩成本芯一级复用成本推进剂+成本发射成本发射收入发射利润火箭火箭国别国别首飞首飞单发费用单发费用/万美元万美元单发费用单发费用/亿人民币亿人民币每公斤成本每公斤成本/万美元万美元每公斤成本每公斤成本/万人民币万人民币LEO运力运力/kg猎鹰9重型美国201895006.080.151.0263333猎鹰9号美国201065004.20.261.7725000质子俄罗斯196565004.20.281.923000安加拉俄罗斯2014116007.40.453.0625778长征3B中国199774004.70.624.2211935长征4B中国1999310020.765.174079长征七号中国2016107006.80.795.3713544长征