互联网 万物(互联网+万物)

 

（报告出品方/作者：天风证券，潘暕、李鲁靖）

1. 苹果入场，低轨卫星通讯将成为 2022 年电子业一大关键趋势

Digital Trends 预测 iPhone 13 的硬件规格可支持低轨卫星通讯。我们看好 iPhone 布局 的低轨卫星通讯将在 2022 年加速带动相关服务与零部件出货量成长。

iPhone 13 或支持低轨卫星通讯功能。如苹果实现卫星通讯软件功能，消费者则可在无 4G/5G 覆盖范围内仍然可以通话+传讯。

1. Digital Trends 指出，iPhone 13 采用高通 X60 基带芯片以支持卫星通讯功能。

2. 高通与全球星合作紧密，2021 年 2 月高通宣布其将在未来的 X65 基带芯片支援全球的 n53 频段，通过为 n53 提供全球 5G 频段支持。其他智能手机品牌若想提供支援卫星通 讯的机型，须等到 2022 年采用 X65 基带芯片。全球星认为其潜在的设备生态系统将显著 扩展。如果苹果将要在 iPhone 13 上提供卫星通讯功能，预判其极有可能合作的厂商为全 球星。

3. 总结以上两点可以得出，苹果与全球星在卫星通讯的合作存在潜在可能性，低轨卫星 通讯将成为 2022 年电子业一大关键趋势。我们预测消费者可直接在 iPhone 13 上通过运 营商的服务使用全球星的卫星通讯服务。

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2. 卫星互联网：千亿美元市场, 实现天地融合，万物互联的突破性技术

2.1. 互联网发展历程：从人与人互联到天地融合万物互联

互联网发展历程从 1）4G人与人互联，到 2）5G人与人、人与物和物与物互联， 到 3）卫星互联网+5G 天地融合无缝隙通信网络。卫星通信和 5G 基站两者在信号覆盖上 形成良好互补。低轨卫星互联网的带宽和时延特性可以很好地承载 5G 基站业务。互联网 自诞生之日起，作为基础设施一直不断改变人们，特别是由 4G 时代的人与人互联进 入 5G 时代的人与人、人与物和物与物互联，愈发渗透并影响人们的生活，通过改变 人们的生活状态和生活方式，带来巨大的经济、政治与军事影响。目前，因为建设成本 和市场消费能力等原因，世界上仍有超过一半的人无法享受到互联网。发展卫星互联网， 迎接 6G 时代，是实现天地融合万物互联的关键。

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2.2. 竞争优势：广覆盖、低时延、宽带化、低成本及推动物联网快速发展

1. 广覆盖： 对公众用户而言，存在 陆海空全域覆盖的盲点问题，卫星互联网提供 全域的无缝覆盖。星座通信距离远，在卫星波束覆盖区域内，通信距离高达 13000 公里；部署在低空轨道的卫星互联网星座可以轻松地实现陆海空全域的无缝覆盖。

2．低延时：对商业用户而言，存在全球范围长距离传输的时延问题，卫星互联网极大减 少传输时延, 对于金融交易等对低时延有强烈需求的场景尤为重要：在金融电子交易中， 交易处理时间（包括电脑系统处理及网络传输时间）比竞争对手慢 5 毫秒，将损失 1% 的 利润）。以 Starlink 这个部署在 340 公里轨道高度的互联网星座为例，走 Starlink 的卫星会 多出一段上下行星链的延迟，而走地面光缆的速度大概是真空光通信的 2/3。也就是说， 即使是平原直线，只要信号源距离超过 1400 公里，理论上都是 Starlink 占优势。例如， 从北京访问杭州、深圳、香港的网站都算是访问偏远地区，Starlink 比起地面网络延迟更 短，更占优势。

3.低成本：与地面 5G 基站和海底光纤光缆等通信基础设施相比，具有显著成本优势。现 代小卫星研发制造成本低。同时软件定义技术又可以进一步延长在轨卫星使用寿命。 在航天飞机时代，将卫星发射到太空的成本约为每磅 24,800 美元。发射一颗重量 4 吨的 小型通信卫星的成本接近 2 亿美元。如今，SpaceX 的 Starlink 卫星重量仅有约 500 磅 （227 千克）。可重复使用的设计和低廉的制造成本，意味着我们可以通过火箭一次性发 射几十颗卫星，从而大幅降低成本。

4.宽带化：宽带承载能力大幅提升。在卫星通信方面，随着卫星通信带宽从百 Mbps 提升 至 Gbps，带宽承载能力大幅提升。

5.推动物联网(车联网)快速发展，真正实现万物互联 随着 4G、5G 技术的进步和应用，大大推动了物联网的发展，城市物联网往往借助传统 的地面移动通信系统建立，但是，若在偏远地区实现物联网，卫星移动通信系统是更有 效的途径。物联网很大程度上受制于通信基础设施的发展，目前的三种通信方式：地面 有线网、地面无线网和卫星通信网。地面通信网​其​覆盖能力受限；我国 80%以上的陆地和 95%以上的海洋面积的无地面网络覆盖。卫星物联网的应用场景非常丰富，如野生动物保 护，对于濒危动物、珍稀鸟禽的定位监控、生理状况采集是非常有效的保护手段，能够 防止偷猎，并且及时发现和救助遇险动物；自然灾害防治，森林防火、地质灾害、水灾 旱灾预警，通过部署携带卫星终端的数据采集设备，可在无人值守的情况下自主预警； 另外，环境监测、畜牧养殖渔业、无人机远程控制等可以很好地应用到卫星物联网。

2.3. 对标客户：为偏远地区、航海航空及低时延交易需求者提供全覆盖及 高速服务

1.地面网络未通或欠发达地区的人口是最大潜在市场 We Are Social 估计，在 2020 年 3 月以前的 12 个月里，近 3 亿人首次上网，其中大多数 新用户生活在发展中经济体。截至，2020 年 3 月，全球仍然有 40%的人未联网。

2.航空通信。目前世界上有 2 万架民航客机在运行（未来 20 年数量还要加倍），保守估计 美国有 20 万架私人飞机。在这些飞机上安装相应的天线，就可以基于卫星互联网为乘坐 这些航班的乘客提供​机舱​高速上网。

3.航海通信。卫星互联网航海通信主要针对型邮轮与大型货轮。目前世界上有 300~400 艘大型邮轮（载客量超过 1000 人），大型货轮的数量暂未统计，但量级也是以万计算的。 在这些船舶上安装相应天线，就可以基于卫星互联网为乘坐这些船舶的乘客提供船舱高 速上网。

互联网小常识：FTP服务器配置的主要参数有：域（一个域由ip地址和端口号唯一识别）、匿名用户、命名用户和组。

4.海岛及边远地区通信。在全球范围内，很多小型海岛和私人岛屿如果购买 Starlink 卫星 网络服务，其开销将会比铺设、维护海底光缆的费用低得多对于地面公众移动/ 固定宽带 网络难以覆盖的偏远地区，可以为其提供基于卫星互联网的通信服务。

5.高频量化交易。由于光纤的限制，全球各大外汇交易市场虽然交易的是同一批产品 （比如 EURUSD 货币对、USDCHF 货币对、DAX 差价合约等），但是价格不是同步变动的。 比如纽交所与港交所、伦交所物理距离极远，虽然有专用的光缆连接，但依然有近 100 毫秒的延迟。Starlink 的星间通信真空光速要比光纤内的光速高一些，能减少几十毫秒的 误差。对于一秒内能成交上百笔的高频交易程序来说，这是非常有利的。在各交易所间 打时间差，获利极大。Starlink 一旦部署，全球交易所、主要外汇交易商或流动性提供商 都必然购买它的服务，主要的金融机构和投行也不能例外，甚至一些比较富裕的个人交 易者也会考虑购买。

2.4. 卫星互联网产业链：地面设备+卫星运营服务占比过九成

卫​星​运营服务和地面设备制造业是全球卫星产业收入的重要组成部分，2019 年二者占比 90.7%。卫​星​互联网产业链主要涵盖卫星制造、卫星发射、地面基站及终端设备、卫星运 营服务等环节。卫星制造包括卫星母体制造、星上载荷制造，其中星上载荷主要包括执 行特定卫星任务的仪器、设备或分系统等。卫星发射服务主要包括发射场服务和火箭研 制两部分。地面基站及终端设备主要包括地球站设备制造、网络设备制造、终端设备制 造。卫星运营服务主要包括卫星电视直播、卫星音频广播、卫星宽带、卫星固定通信业 务、卫星移动通信业务、对地观测业务等。

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占比 90%以上的地面设备及卫星运营服务产业链拆分：

地面设备：主要包括固定地面站、移动式地面站（静中通、动中通等）以及用户终端。 固定地面站包括天线系统、发射系统、接收系统、信道终端系统、控制分系统、电源系 统以及卫星测控站和卫星运控中心等；移动站主要由集成式天线、调制解调器和其它设 备构成；用户终端包含设备上游关键零部件及下游终端设备。 卫星运营及服务：主要包含卫星移动通信服务、宽带广播服务以及卫星固定服务等。

占比 7%的卫星制造，百亿美元产值新蓝海。卫星主要由卫星平台、卫星载荷 组成，其中 卫星平台方为总装单位，即甲方的一级供应商。其余如火箭发射、火箭配套、卫星载荷 等由产业链多家国企、民企共同构成。

2.5. 商业卫星产业快速发展依托 FPGA 等核心芯片技术演进

商业卫星产业要发展，终端接收设备必须先行，尤其是地面接收终端设备有望受益。当 前，国内从事卫星终端通信设备业务的公司主要有海卫通、凯瑞得、中国电子 54 所等， 但卫星通信地面硬件设备还是以海外公司为主并占有市场较大份额。 卫星的制造、发射、通信、导航，都需要关键的芯片技术参与。与传统卫星不同，商用 卫星更强调商用性，追求更低廉的发射成本、更小的尺寸以及更容易制造，这些特性有 助于提高潜在运行的经济性。所以商用卫星在选择芯片时，更希望是体积更小、质量更 好、成本又较优的芯片。

高性能信号链产品广泛用于全球航空航天市场，对于商用卫星也发挥着至关重要的作用。 此外高频收发器平台技术在卫星通信频段中可以实现更高的选择率，利用其小尺寸和低 功耗的特性，可将收发器的整体尺寸缩小到一个数量级，为解决下一代卫星通信的难题 提供解决方案和实例。

基于 FPGA 的小卫星通信系统在轨可重构技术，实现了小卫星在轨功能重构与更新。小 卫星体积功耗较小，且需要在复杂多变、环境恶劣的空间环境中连续稳定地工作数年， 为了适应复杂的太空环境，完成空间探测、通信等任务，小卫星电子设备的 FPGA 平台 就要能够按照需求更新、修改其网表逻辑与软件内容。重构技术为小卫星精简电子系统 以及在轨功能维护更新提供了新的技术思路。小卫星重构平台数字基带模块主要由 FPGA 和 DSP 组成，FPGA 为信号处理主体，实现编码译码、调制解调等处理。

3. 市场展望：海外市场受数字鸿沟驱动，我国受物联网需求+有限轨道资源驱动

3.1. 全球市场：近 50 亿的潜在用户数千亿美元的未来市场

预计 2019 到 2025 年，全球卫星产业收入至少翻倍。随着太空空间探索的逐步深入，国 内外就卫星互联网纷纷展开部署，2019 年全球卫星产业总收入为 2860 亿美元，同比增 长 3.20%。预计 2025 年前，卫星互联网产值可达 5600 亿～8500 亿美元。 市场潜在用户或接近 50 亿。卫星互联网的市场规模研判卫星互联网的目标群体包括 41 亿人次的航空员工和旅客、3000 万人次的航海员工和旅客、约占偏远地区 30 亿人口 5%~10%（1.5 亿~3 亿人）的富裕阶层、3 亿人次左右户外旅行探险者等。

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美国发射卫星颗数未来占比超九成，中国厚积薄发。细分国家来看，预计到 2029 年全球 将在地球近地轨道部署总计约 57000 颗低轨卫星。其中美国将部署 50，000 颗占比 87.7%， 中国将加快布局，预计到 2019 年部署 1900 颗占比 3.3%。

3.2. 国际市场：数字鸿沟为主要驱动力，加速带动市场需求

3.2.1. 移动宽带普及率未过半，卫星互联网是弥合数字鸿沟的最佳手段

数字鸿沟指在信息时代工具拥有者和未曾拥有者之间存在的鸿沟。 数字鸿沟所体现的差距现象，不仅存在于信息技术的开发领域，也广泛存在于信息技术 的应用领域，并且不着痕迹地渗透在人们的经济、政治、教育和社会生活的方方面面。 由于对信息和网络技术的拥有程度、应用程度以及创新能力的差别，处于鸿沟不幸的一 边成为信息穷人，就意味着很少有机会参与到以信息化为基础的新经济当中，也很少 有条件体验到在线的教育、培训、购物、娱乐和交往，其与信息富人之间的信息落 差，将导致贫富两极分化趋势的不断加大。

全球平均移动宽带人口普及率 48%，我国占比已达到 98%，除去中国后全球平均移动宽带 普及率更低，可见海外数字鸿沟凸显，而卫星互联网是弥合数字鸿沟的最佳手段。从世界范围看，卫星通信和地面网络，是解决电信普遍服务问题的两种主要通达手段。从统计学分布特点看，地面网络 建设成本与人口分布高度正相关，并且随着通信距离增加而呈现非线性式的增长，除了 适用于城市地区以外，也适用于网络建设总成本目标能够覆盖住的距离城市较近的农村 地区。而卫星网络建设成本不会随着地理距离的增长而增加，这种成本距离特点就决定了，在边远地区和光纤难以通达区域，以卫星通信方式为主建设网络，是实现有限资源 择优分配、网络整体经济性最佳的解决办法。

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3.2.2. 下游客户接受度极高，需求端未来增量可期

过半美国民众接受并计划使用卫星互联网服务。Reviews.org 最近进行的一项调查显示， 超过一半的美国人准备转向美国太空探索技术公司 SpaceX 的星链卫星互联网服务。调查 显示，在不使用卫星互联网的受访者中，55%的人表示，如果星链卫星互联网的连接速度 更快，他们会永久使用它，即使它的价格高于目前的互联网服务提供商。

3.3. 国内市场： 万物智联+地缘政治+轨道资源不可再生促进产业加速发 展

2019 年，我国卫星互联网市场规模接近 700 亿元，预计 2020 年我国卫星互联网市场规 模将超过 800 亿元。当前，中国在轨卫星数量位于世界前列，我国商业航天市场的逐步 开放，将带动通信小卫星研制、火箭发射、卫星通信系统终端设备与软件应用市场发展， 中国卫星互联网将迎来高速发展。 数字鸿沟问题在我国已基本通过宽带中国战略解决。自 2013 年宽带中国战 略实施以来，我国的宽带普及程度快速提升。截至 2019 年 6 月，我国固定宽带用户达 4.35 亿，家庭普及率 86.1%，人口普及率 31.1%，其中光纤宽带用户占比超过 91%，远高于 OECD 国家 26%的平均水平。移动宽带人口普及率达到 98%，远高于全球平均水平的 48%， 其中 4G 用户渗透率 77.6%，远高于 47.4%的全球平均水平。

3.3.1. 车联网+物联网需求迭起，卫星互联网低成本优势凸显

随着 5G 网络的发展，地面物联网迎来了广阔的应用前景，但成本制约其进一步发展。 2025 年全球物联网连接数量将达到甚至超过 270 亿。但受限于覆盖能力及建设成本，以 互联网、传统电信网、蜂窝网络等为信息承载体的地面物联网的发展受到一定制约。 相对于地面物联网，卫星物联网在覆盖范围、通信容量以及网络建设等方面有明显的优 势，尤其是低轨卫星星座系统。由低轨卫星构成的星座系统能够实现对全球的无缝覆盖。 新兴的低轨星座容量提升显著，如星链星座（4 425 颗卫星）吞吐量可达到 23.7 Tbit/s。

地面应用端我们认为低轨卫星互联网组网完成后将有力驱动以智能汽车产业为代表的大 规模车联网市场行业发展。据中国产业信息网披露 2019 年全球汽车产量达到 9217 6 万辆2020 年产业受疫情影响较大产业数据失真从中长期看 汽车行业仍将保持稳定发展态势 预计至 2024 年全球汽车产量将达到 11 470 万 。

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以此产量为基数在全球汽车产量保持不变的情况下若汽车产业实现由传统汽车向智能汽 车的迭代替换则低轨卫星互联网地面应用端将会带来 573.35 亿美元增量市场空间。产品 单价按照 starlink 终端单价 499 美元台进行计算。 国内的天通一号、北斗系统均可提供卫星物联网服务。鸿雁、虹云等低轨星座计划相继 发布，首个天基物联网被命名为行云工程，计划由 80 颗低轨卫星组成。此外， 九天微星的瓢虫系列7 颗卫星于 2018 年成功入轨，在野生动物保护、野外应急救援、 车辆船舶监测、物流追溯等领域开展星座物联网验证。2019 年，北京国电高科科技有限 公司研制的天启·沧州号卫星成功入轨，实现了天启物联网星座初步组网运行。

3.3.2. 空间轨道和频段这些不可再生的战略资源将日益紧缺

境外卫星互联网一旦完成频率与轨道占位，我国将可能面临被迫关闭部分或整个网络的 颠覆性风险当前。随着美国星链计划启动，全球低轨星座发展已全面进入竞争提速 期，空间轨道和频段这一不可再生的战略资源将日益紧缺。因此，各国政府力量加速加 力介入：美国军方多项目并行推进星链计划星座开发应用、英国政府收购卫星运营 商 One Web、加拿大政府斥巨资扶持本国的电信卫星低轨公司(Telesat LEO)、俄罗斯利用 俄罗斯国家集团(R o s c o s m o s)统筹加快卫星星座建设。以上举动充分说明，各国已经 充分认识到轨道频率资源的重要战略地位，并加大力度争相抢占。我国目前仅有 3 颗在 轨运行的低轨宽带通信卫星，卫星互联网建设已经较为滞后。

3.3.3. 政治的不确定性使实现自主可控成为我国发展卫星互联网重要战略

实体名单限制引发政治不确定，自主可控是发展卫星互联网的重要策略。2019 年以 来美国将多家中国机构与公司列入出口管制实体名单，限制零部件的购买。当前国际 形势日益复杂，可能为通信卫星的发展带来风险，因此，我国高通量卫星要坚持向自主 可控方向发展，包括产业链以及轨道的自主可控。 高通量卫星是未来空间网络基础设施，软硬件及管理能力缺一不可，政治的不确定性将 给高通量卫星发展带来挑战。产业链上，我国在电子元器件、应用系统和运营服务等领 域能力有待加强。卫星类型上，我国 GEO 高通量卫星经验相对丰富，但 LEO/MEO 卫星 星座需要进一步布局。

4. 发展趋势：融合5G、开发AI、低轨高通量卫星技术及太赫兹等频率资源助力6G

4.1. 低轨卫星与 5G 融合架构形成无缝衔接通信网络

低轨卫星与 5G 互补应用场景分析：

低轨卫星通信不可替代的优势在于全球无缝覆盖，特别是接入点分散时的低成本优势， 与 5G 互补，将覆盖 5G 因技术或经济因素无法建设和运行的偏远地区、空中、海洋、沙 漠、山区、森林等。在成本可接受的情况下，卫星通信具有其独特应用价值，但绝不是 替代 5G。

（1）增强型移动宽带（eMBB）应用场景

​星​链等低轨卫星的优势是服务于偏远地区的住户、空中的飞机乘客、海洋与大湖中 船舶的船员和乘客、穿越荒漠的火车乘客、野外科考者等。大多数的卫星终端形态是机 载、船载、车载的客户端设备（CPE），提供 Wi-Fi 接入；野外科考者利用便携卫星终端 直接通信。而对于城市普通用户而言，5G 手机的小体积、大带宽和低资费仍具有绝对优 势。

（2）万物互联（mMTC）应用场景

针对沙漠与海洋等油井和天然气井、采矿等野外作业、环境和气候监测、货运与交通长 距离监测跟踪、边境和边防的电子围栏等行业应用场景，低轨卫星具有全球覆盖和成本 比较优势。

（3）低时延高可靠（uRLLC）应用场景

对于时延敏感业务，卫星通信处于绝对的劣势。5G 的空口时延是毫秒级；而低轨卫星的 空口时延达数十毫秒，车联网、工业互联网等应用场景的低时延和高可靠性要求是其无 法满足的。陆地移动通信基站分布密度与人口密度的地理分布、经济发展状况是正相关 的，从 1G 到 4G 都是这样。人口稠密、经济发达，则基站密度高；反之，人口稀疏、经 济落后，则基站密度低。另外，基站优先建设在人口稠密和经济发达的城市和工业园区 等，再扩展到人口相对稀疏、经济欠发达的郊区和农村。

而 5G 目标是服务于千行百业和万物互联，那么按道理说未来 5G 基站分布将取决于人口 分布或行业应用需求。矛盾点就在于人的活动空间是相对集中的，而行业应用中需要通 信与监控的物体在地理与空间分布上是相对分散的。某些行业应用需求是 5G 由于技术或 经济因素很难实现的，特别是空中飞机及无人机、海上油井和船舶、森林防火及野生动 物的视频监控、天然气管道及电力线路和铁路沿线的巡检、边境线的防控等应用场景。 即使在陆地的物联网行业应用，采用 5G 覆盖，前期商业模式面临很大的挑战，收入规模 与 5G 建站和运维成本不相匹配。这就给低轨卫星通信带来了商机，全球覆盖，且成本敏 感性与行业应用的地理位置和通信接入点区域密度没有直接相关性，特别是对于低密度 用户接入场景下的宽带互联和通信更具优势。若通信对象在一定区域（如几平方千米到 几十平方千米）是密集的，则 5G 基站还是有优势的，回传（中继）则可以是卫星通信， 如一个海洋孤岛、沙漠中的页岩油开发区等。

LEO 与 5G 网络的融合旨在形成一张无缝衔接的通信网络，覆盖地球上除极地以外的绝大部分区域，实现空、天、地一体化通信，系统包括：

a）终端（UE）：以手机、pad 为代表的传统用户终端（UE）和车载卫星、机载卫星等卫 星终端。 b）用户链路（Service Link）：UE 和卫星、基站之间的链路。

c）空间平台（Space Platform）：具备星上数据处理及数据透传能力的卫星。

互联网小常识：核心层承担整个网络流量的40%-60%，其技术标准主要是GE/10GE，核心设备是高性能交换路由器，连接核心路由器的是具有冗余链路的光纤。

d）星间链路（Inter-Satellite Links）：具备星座内或星座间数据透传的激光或微波链路。

e）信关站（Gateway）：负责地面网络与卫星网络通信的关口。

f）馈电链路（Feeder links）：卫星与地面控制站相互通信的链路。

LEO 网络与地面 5G 网络融合包括以下方面，从最低程度覆盖融合向最高程度系统融合递 进。

a）覆盖融合：LEO 网络作为地面移动网络的补充，用于覆盖地面移动网难以覆盖的高山、 荒漠、海洋等区域，仍是相互独立的网络。

b）业务融合：独立组网为用户提供相似的服务内容及服务质量，能达到相当水平的服务 标准。

c）用户融合：用户使用同一 ID 可接入 2 种网络，依据网络场景及网络质量选择通信网 络，可自动完成网络切换。

d）体制融合：二者之具有相同的网络架构、传输和交换协议，终端、地面基站、信关站、 卫星可使用相同的技术机制。

e）系统融合：LEO 通信网与 5G 网络完全融合，形成一张网络，实现空天地一体化无缝 衔接，采用相同的资源调度、计费、漫游方式。

现阶段 5G 网络与 LEO 网络的融合大多是网络架构层面的融合，实现二者之间的网络互 通、架构互联，可完成多种不同类型的终端之间数据互通，通过云平台的调度完成融合 终端的无差别服务提供。在下一阶段的研究方向中，将重点实现 5G 网络与 LEO 网络之 间在物理层解决方案、接口架构、核心网结构、鉴权管理解决方案、基于 3GPP 标准的协 议和资源控制、通用地面无线接入体系结构和接口协议规范以及服务和系统方面的融合。

4.2. EHF、太赫兹、激光等频率资源是 6G 天地一体化信息网的技术基石

大力开发 EHF、太赫兹、激光等频率资源以形成天地一体化信息网。频率是通信的基础 和带宽的源头。频段越高，频率资源越丰富，能够提供的带宽越大。经过多年的发展， 卫星通信中的 L、S、C、Ku 频段资源已几乎被使用殆尽，Ka 频段正在被广泛应用。与此 同时，卫星通信的 C、Ka 频段也要面对 5G 网络的激烈争夺。2018 年底，由 Intelsat、 SES、Eutelsat、Telesat 全球四大卫星通信运营商组成的 C 频段联盟同意让出 200MHz 供5G 网络使用，这要求卫星通信行业必须大力开发 EHF（Q/V/W）、太赫兹、激光等更高 频段的频率资源。

太赫兹适用于卫星通信，将在未来 6G 通信和天地一体化信息网络中发挥关键作用。卫​星​ 通信带宽需要的持续增长将需要开发 EHF、太赫兹、激光等频率资源。太赫兹不仅可以用 于高速传输，还可以用于检测、成像，将在未来 6G 通信和天地一体化信息网络中发挥关 键作用。 太赫兹频率在 0.1-10THz 之间，兼有微波和光波的特性，具有频谱资源丰富、抗干扰能 力强等技术优势，其理论传输速度可达 1Tbps，是 5G 的 50 倍，4G 的 1000 倍。2018 年 5 月，Tektronix/IEMN（一个法国研究试验室）在 252-325GHz 频段实现了 100Gbps 无线 传输（最近 IEEE 802.15.3d 标准）。日本总务省规划将在 2020 年东京奥运会上采用太赫兹 通信系统实现 100Gbit/s 高速无线局域网服务。由于太空中没有水分吸收问题，太赫兹特 别适合用于卫星通信。

4.3. 推动高通量系统技术发展实现吞吐量提升

传统到高通量卫星转变可实现吞吐量的提升。高通量卫星（HTS，High Throughput Satellite），也称高吞吐量通信卫星。通俗地来形容，从传统通信卫星到高通量卫星的转变， 相当于把家庭上网从电话拨号升级到了百兆宽带。

高通量卫星呈现轨道多样化、高频拓展的发展特点，供应量预计将大幅增加，预计 2018-2024 年 CAGR 1.7%，从 2018 年的 5%提升到 2024 年的 23%。地球轨道通信卫星相 对于传统的高地球轨道卫星，具有轨道多样化、微型生产批量化、终端小型化、时延低、 频率复用率高、能够覆盖全球等特点。从全球高通量卫星容量供应来看，2009 年之前， 全球只有北美洲和亚洲地区部署高通量卫星。2010 年以来，高通量卫星系统开始加速发 展，目前已经成为卫星容量供应量增量的主要推动因素。高通量卫星容量供应量在 2018 年达到 1.8Tbit/s，预计到 2021 年可用容量达到 3.8Tbit/s。多个低轨宽带星座全面投入运 营的时间均设在 2022 年前后，因此预计 2022 年的可用供应量将大幅增加，达到 10.8Tbit/s。

在高通量卫星时代，卫星使用场景不再局限于手持一台笨重设备，到处搜索卫星信号， 只为了打一通电话，而很可能是你用自己的手机连上了 Wi-Fi，享受着与日常无异的上网 体验，而远程的信号传输则是由卫星来完成。 高通量卫星有 3 大特征：1）技术升级；2）频段拓展；3）轨道开发。

1）技术升级：高通量卫星是相对于使用相同频率资源的传统通信卫星而言的，主要技术 特征包括多点波束、频率复用、高波束增益等；

2）频段拓展：高通量卫星逐渐向更高频段发展，因传统使用的 C、Ku 频段逐渐饱和，如 使用 Ka 频段的中国首颗高通量卫星中星 16 号，又例如银河航天的使用 Q/V 频段的 5G 通信卫星。Ka 频段可用于同步卫星通信的带宽达到 3.5GHz，超过了现有的 L、S、C、Ku 频段的总和。此外，Ka 高通量卫星还具有频率高、抗干扰性强、天线灵活易控等优势；

3）轨道开发：地球同步轨道轨位属于战略资源，由国家向国际电信联盟（ITU）申请， 遵循先申报先使用的原则。但赤道同步轨道仅此一条，资源相当紧张。据学者测算， 地球同步轨道可容纳卫星 1800 颗。

4.4. 低轨卫星互联网星座是实现全球互联的核心解决方案

低轨卫星互联网星座可实现：高带宽、高性能全球覆盖、可便携式 嵌入式终端、低成本、 边际成本的全球互联服务：

五大特点：

1)高稳定性：系统抗灾害能力强，局部的自然灾害和突发事件几乎不影响系统正常工作。

2)低时延：卫星处在近地轨道运行，天地之间 的通信距离较短，通常在 350 1 000 km ， 与高轨 卫星相比，通信距离明显缩短，可提供更加实时的 信息传输。

3)低成本轻量化终端： 低轨 卫星 在地面终端和卫星轻质量化、低功耗化方面具备明显优 势。由于低轨通信距离较短，无线通信信号的衰减明显减弱，与使用相同频率的高轨卫 星相比，设备和卫星所需要的发射功率、接收灵敏度都低，功耗下降明显，可应用嵌入 式技术打开广阔应用场景。

4)不依赖地面基础设施：星座卫星数量庞大，可实现天基中继传输，从而摆脱对地面基础设施的依赖。

5)可实现全球覆盖：通信不受地域限制，并能够将物联网扩展到远海和天空。

按照轨道高度，卫星主要分为低轨、中轨、高轨三类，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，非常适合卫星互联网业务的 发展。现有中高轨道通信卫星仅解决全球基本覆盖问题，技术特点无法满足全球互联接入需求 现有的中高轨道卫星解决了地球的覆盖问题，相当于移动通信的 2/3G 网络，仅提供基本 语音和低容量的数据业务。 中高轨卫星设计要求穿透性强、信号覆盖面积大，一般采用的低频段波段。其组建一个 完整覆盖地球的卫星数量少（如中国天通一号高通量卫星单一一颗可覆盖全国）。

4.5. 基于 AI 技术的卫星系统自主任务控制和切换将成重要趋势

一星多用、多星协同、天基组网、智能自主为未来重要技术发展趋势。随着低轨通 信星座的大规模部署，星座运控成为运营商面临的现实问题。通过软件技术实现卫星的 自主任务控制和切换，打造太空云平台，可极大降低未来大规模星座地面运控的复杂度。 同时，随着未来太空中卫星数量的高速增长，卫星轨道逐渐拥挤，碰撞风险不断增加， 自主运行卫星可实现在轨自动避让等操作。目前来看，无论是洛马公司基于软件定义无 线电技术的智能卫星（Smartsat）、黑杰克项目的赌台官（PitBoss），还是美国 空军拟打造的变色龙（Chameleon）星座计划，都属于这一范畴。

基于人工智能及云计算的卫星管理系统：降低了卫星任务管理成本，解决卫星数量呈指 数级增长所带来的数据量爆炸的问题。2020 年 5 月 21 日，美国人工智能创企—特超巨 星公司正式推出名为超智能航天器增强（HIVE）的卫星任务管理系统，该系统面向商 业用户和政府用户，旨在利用人工智能（AI）技术和云计算技术降低卫星任务管理成本， 可同时支持人为远程和自主航天器任务操控模式，减少操控人员的培训时间，提高卫星 运营商的运管效率。目前，美国空军太空与导弹系统中心（SMC）已经与特超巨星公司 签署协议，将在未来的任务中使用该平台。

HIVE 系统具备两大技术特点：一是基于人工 智能技术，系统可自动提取航天器任务操控所需的各类信息，并能通过与外部数据源进 行关联分析，对未来任务需求、任务类型进行预测，还能对卫星运行的健康状况进行监 控和诊断，从而自动控制卫星开展相应在轨任务操作。相比传统人工模式，有效节省了 数据提取和分析的时间，降低了卫星任务管理成本。在此基础上，运营商可大幅改进 管理能力，实现从原来同时运管 3 ～ 5 颗卫星提升至 75 ～ 100 颗卫星，解决卫星数量呈 指数级增长所带来的数据量爆炸的问题。二是基于云计算技术和下一代人机交互界面技 术，具备各类移动平台的可移植性，支持在笔记本电脑、平板电脑等各类移动终端远程 上，对所运管的卫星进行操控，这为紧急情况下，卫星操控人员无法现场执行任务提供 了极大的灵活性。

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5. 全球公司：从与地面通信网络正面交锋到融合发展

5.1. 国际公司： 新老玩家逐鹿中原，竞争态势进一步深化

5.1.1. 铱星和全球星 80、90 年代率先入局

1)铱（Iridium）卫星移动通信 铱系统是美国 Motorola 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。 它是最早提出并被人们所了解的低轨道卫星系统。资金的筹集和技术的开发等方面均进 展顺利。在技术上 Motorola 的技术人员在实验室里验证了所有的论证。并在模拟试验中 取得令人满意的效果。 铱系统的原始设计是由 77 颗小型智能卫星，均匀有序地分布于离地面 785KM 的上空的 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，故取名为铱系统。尔后为减少投资强度，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 1.2M，高度 为 2.3M，重量为 386.2KG，寿命为 5 年（最高为 8 年）。

2）高通入股的全球星（Globalstar）系统全球星（Globalstar）系统是美国 LQSS（Loral Qualcomm Satellite Service）公司于 1991 年 6 月向美国联邦通信委员会（FCC）提出低轨道卫星移动通信系统。LQSS 公司是 由 Loral 宇航局和 Qualcomm 公司共同组建的一个股份公司。全球星（Globalstar）系统 与铱系统在结构设计和技术上均不同。全球星（Globalstar）系统属于非迂回型，不单独 组网，其作用只是保证全球范围内任意用户随时可以通过该系统接入地面公共网联合组 网，其联结接口设在关口站。当时全球星（Globalstar）系统已经制定了卫星发射计划表， 计划在 1997 年底发射 12～16 颗卫星，并于 1998 年发射其他的卫星。

全球星（Globalstar）系统的基本设计思想是利用 LEO 卫星组成一个连续覆盖全球的移 动通信卫星系统。向世界各地提供话音、数据或传真、无线电定位业务。它是作为地面 蜂窝移动通信系统和其他移动通信系统的延伸，与这些系统具有互运行性。此外，它还 是一个类似于无绳电话的无线电话系统，但其服务范围不受限制，同一手持机就可以在 世界上任何的地方、任何时间与任何地方的用户建立可靠、迅速、经济的通信联络。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，其中包括 14 个欧洲国家，8 个亚洲国家，6 个美洲国家以及其他地区的 5 个国家。

5.1.2. 经验丰富的老牌三巨头SES、Intelsat、Eutelsat

传统卫星服务巨头 SES、Intelsat、Eutelsat 共同控制着 34%的卫星固定服务市场。其中 SES 2018 年销售额约 24 亿美元，Intelsat 22 亿美元，Eutelsat16.2 亿美元。目前，三巨 头都已启动了自己的高通量卫星计划，为市场提供更大容量、更快的速率，提升原有 网络服务质量。

Eutelsat 于 2010 年发射了第一颗Ka 频段高通量卫星，拥有 90Gbps 容量，并可提供 50Mbps 下行速率与 6Mbps 上行速率。公司计划于 2021 年发射下一代 VHTS 高通量卫 星，为欧洲区域的固定宽带连接和机载连接提供 500Gbps 容量的 Ka 频段服务。 Intelsat 自 2016 年起启动Intelsat EpicNG计划，已于 2018 年 10 月完成了由 6 颗GEO 卫星组成的高通量卫星星座，实现全球覆盖，单颗卫星可提供 25-60Gbps 容量。在 设计上，IntelsatEpicNG 主要面向运营商，提供固定流量速率服务，而非面向消费者级的 宽带应用。 SES 于 2016 年 8 月收购 O3b，将其 12 颗 MEO 高通量卫星并入网内，未来计划用 27 颗 MEO 高通量卫星组成星座群。同时 SES 自 2017 年起发射 GEO 高通量卫星，目前已有 3 颗在轨。通过 MEO 与 GEO 高通量卫星的复合组网，SES 可以提供低延时、广覆盖的卫星 通信。系统覆盖全球 99.9%的区域，单波束可以达到 1Gbps 容量与 150ms 以下的延时。

5.2. 国内公司：中国星网集团成立+民营初创型公司百花齐放

5.2.1. 国家战队：成立新央企——中国卫星网络通信集团，中国星链计划或将出世

中国卫星网络集团有限公司预计将成为我国商业航天卫星运营主要承包单位。2021 年 4 月 29 日，经国务院批准，公司由国务院国有资产监督管理委员会代表国务院履 行出资人职责，列入国务院国有资产监督管理委员会履行出资人职责的企业名单。公 司业务涉及卫星互联网的论证设计、研究试验、工程建设、工程服务、运行控制、运 营管理等多个领域。同时，卫星互联网系统软硬件和系统衍生产品的标准制定、检测 鉴定、产品认证、网络与信息安全、系统防护及相关技术服务也将由公司作为主要责 任人，预计公司将成为我国商业卫星发射主要承包单位。

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航天科工：虹云工程协同 行云工程实现星座构，打造天基物联网

1999 年，中国航天机电集团公司成立，2001 年正式更名为中国航天科工集团公司。2017 年，航天科工完成改制，由全民所有制改制为国有独资公司，名字变更为中国航天科工 集团有限公司，为世界 500 强企业之一。 在低轨卫星领域，航天科工提出虹云工程。虹云工程是我国首次提出建立基于小卫星的低轨宽带互联网接入系统。虹云工程预计将一共发射 156 颗卫星，最终将构建 一个覆盖全球的低轨 Ka 宽带通信卫星系统，以天基互联网接入能力为基础，融合低轨导 航增强、多样化遥感，实现通、导、遥的信息一体化。虹云工程将分三个阶段，2018 年已发射第一颗技术验证星；到 2020 年末，将发射 4 颗业务试验星，使用户进行初步业 务体验；到十四五中期，则将实现全部 156 颗卫星组网运行，完成业务星座构建。 2018 年 12 月发射的工程首星武汉号是我国首颗低轨宽带通信技术验证卫星，搭载通 信主载荷、光谱测温仪和 3S 载荷，后续将以武汉号为基础，开展低轨天基互联网试 验与应用示范。

除了虹云工程，航天科工还提出行云工程，研制低轨窄带小卫星通信星座系统。该系统将包括 80 颗低轨卫星，实现全球范围内物联网信息的获取、传输与共享，同时构 建信息生态系统，打造天基物联网。首颗技术试验星行云一号已于 2017 年发射， 行云二号也即将发射。航天科工所属 22 家二级单位，控股 9 家上市公司，拥有完整 的科研生产体系。近年来，航天科工大力发展商业航天工程。虹云工程由航天科工二 院负责，行云工程则由航天科工四院负责，并各自完成了商业公司组建，进行卫星研 制。

航天科技：鸿雁星座预计在 2022 年建成并投入运营

航天科技集团公司于 1999 年正式成立，2013 年，中国航天科技集团设立董事会。2017 年，航天科技完成了公司制改制，由全民所有制企业改制为国有独资公司，企业名称变 更为中国航天科技集团有限公司。航天科技为世界 500 强企业之一。在低轨卫星领域， 航天科技将运营低轨通信卫星项目鸿雁星座。鸿雁星座将由 300 多颗低轨小卫星 及全球业务处理中心组成，具备全天候、全时段及复杂地形条件下的实时全球双向通信 能力，实现沟通连接万物、全球永不失联。鸿雁一期将由 60 颗核心骨干卫星组成， 主要实现全球移动通信、物联网、导航增强、航空监视等功能，预计于 2022 年建成并投 入运营；二期则将实现全球任意地点的互联网接入，预计于 2025 年完成建设。

2018 年 12 月，航天科技已发射了鸿雁星座首颗实验卫星重庆号。这颗实验星配置有 L/Ka 频段通信载荷、导航增强载荷、航空件事载荷，将实现鸿雁星座关键技术在轨试验。 航天科技拥有 8 个大型科研生产联合体、11 家专业公司和 13 家上市公司，科研生产基地 遍及北京、上海、西安、深圳、香港等地。目前，航天科技拥有实践十三号高通量 卫星。航天科技于 2018 年在重庆成立东方红卫星移动通信有限公司，由该公司负责建设 与运营 鸿雁星座这一低轨卫星项目。

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5.2.2. 民营企业：逐渐形成从卫星设计研制、通信系统到行业应用的商业闭环

银河航天：2020 年 1 月成功发射首发卫星

银河航天成立于 2018 年，为国内民营商业航天的独角兽企业，，计划发射上千颗低轨 5G 通信卫星，在 1200 km 的近地轨道组成星座网络，让用户可以高速灵活地接入 5G 网络。2020 年 1 月完成首颗 200 kg 量级卫星发射并进入预定轨道，为我国首颗低轨宽带 5G 卫 星。其公司研发人员由航天、互联网、通信或电信以及工业生产等四大块组成，与 Starlink 项目人员结构安排类似。

2020 年 1 月 16 日银河航天成功发射首发星，该卫星是一颗低轨宽带通信卫星。目前， 该星已成功开展了近一年的星地通信联试，完成了信关站信标跟踪对比测试、卫星信道 特性测试、通信业务呼叫流程以及相关的通信性能验证等一系列测试用例，同时基于信 关站和卫星用户波束的覆盖范围，开展场景场地适应性测试，验证了低轨宽带卫星的通 信能力，探索出一套行之有效的低轨卫星通信系统测试方法，为后续低轨卫星星座的建 设提供了有力的测试数据支撑。 九天微星：已形成从卫星设计研制、通信系统到行业应用的商业闭环 北京九天微星科技发展有限公司于 2015 年 6 月成立，目前已形成从卫星设计研制、通信 系统到行业应用的商业闭环，并开发出针对卫星通信、LTE、NB-IOT 的物联网终端，还 计划于 2022 年完成 72 颗物联网卫星在全球的部署。

九天微星的应用重点领域是航天教 育业务以及卫星物联网业务。2017 年 8 月九天微星计划实施，发射了 72 颗低轨卫星，组 建物联网星座。2018 年 2 月，教育共享卫星少年星一号成功发射，负责无线电存储 及转发，并进行空间成像试验等活动。同年 12 月瓢虫系列 7 颗卫星成功发射，并将在野 生动物保护、野外应急救援等领域开展物联网系统级验证，为后续服务行业客户奠定基 础。

5.2.3. 未来发展核心：中国星网集团统筹，国企+民企合作模式+垂直联动生态体系

1.中国星网集团统筹，民企协作合作模式：杜绝资源浪费，或将以新央企中国星网集团统 筹全社会力量共建中国卫星互联网天基系统，运营方面以市场化思维发展输血+造 血能力

发展核心为小核心大协作，我们预计中国星链或将以新央企中国星网集团为唯一 核心，打造功能强大、全球化、市场化的中国卫星互联网星座，各类民营星座企业及已 执行的国企星座计划或作为大系统中的子网络参与到整体的有机运行中。

2、以市场化思维发展卫星互联网加速实现自我造血能力

我国航天与卫星产业其对成本的敏感度弱于现代商业航天，因主要集中传统国有集团公 司与研究院所如航天科技集团、航天科工集团、中科院、电科集团等。低轨卫星互联网 在投入方面具有前期投入大、卫星更换需持续投入等特点，在使用方面具有直接面向用 户、资费敏感等特点，而我国商业航天尚处于起步阶段。因此，我国建设低轨卫星互联 网星座时，应在顶层设计上采用市场化思维，发挥民营商业航天企业在低成本、高效率、 市场化等方面的优势，区别于传统的探月 、载人航天等工程，形成创新国企-民 企合作模式以及军民融合的卫星互联网建设与发展实现卫星互联网建设与运营自我造血 能力。

3.构建卫星制造- 发射-终端- 应用 垂直联动的产业生态体系

加强卫星互联网自主可控发展。OneWeb 公司进入破产保护程序，其中一个原因是其不 能有效控制制造、发射等环节，卫星主要由空客负责，发射由阿丽亚娜、联盟号等火箭 发射，空中接口、终端等由高通负责，相比 SpaceX 公司的制造、发射、运营一条龙存在 较大差距。因此，我国卫星互联网发展应坚持创新发展，通过自主技术创新寻求效率和 成本的最优解。

6. 风险提示

空间轨道资源和频谱资源的大量占用。成千上万颗高速运行的低轨卫星，将使低轨轨道 变得拥堵，增加了碰撞风险，并且容易造成连锁反应，产生大量空间碎片，对现有航 天器带来毁灭性打击。低轨互联网卫星受大气影响，使用寿命普遍比高轨卫星短。如何 回收或处理报废卫星也是一大难题。

大量低轨卫星的出现，同样对天文观测提出了巨大挑战。在星链计划 第二批卫星发射成功后，一些天文学家展示了星链卫星在他们观测范围内留下的高 亮轨迹，并表达了担忧：低轨运行的卫星亮度远超大部分天文观测目标，拥挤的近地轨 道，将使天文观测和科研受到越来越多的光线干扰。同时，这类全球卫星星座计划天 生就可用于军事，也将构成对空间安全的潜在威胁。着眼未来太空资源的和平开发利 用，如何应对其中的一系列潜在安全风险，是一道亟待全人类共同探讨解决的课题。既 任重道远，又迫在眉睫。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库官网】。

「链接」

互联网小常识：DNS服务器的分类：（1）根DNS服务器：有13个（标号a-m）.（2）顶级域名服务器（TLD）(com、org…和cn）。（3）权威DNS服务器。

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