加速低轨卫星互联网建设,商业公司成为中坚力量,四大环节将受益

5G眺望台 2023-09-23
4495 字丨阅读本文需 10 分钟

低轨卫星通信产业逐渐被视为拉动未来全球经济增长的新引擎之一。通信基建成为大势所趋。我国商业航天公司也正成为低轨卫星星座建设的中坚力量。

据了解,低轨卫星通信带动千亿元产业规模。根据GSMA的数据,到2025年,低轨卫星通信产业规模将达到1800亿元,全球卫星通信收入规模将达到数百亿美元。

从带宽的角度来看,低轨卫星又可以分为低轨宽带互联网卫星和低轨窄带物联网卫星。“天启星座”是如今国内低轨窄带通信卫星的代表。其能在较短时间内对分散于全球的卫星终端进行数据采集、传输等,广泛应用于应急通信救援、环境环保及气象监测等领域,并可用于手机直连卫星、卫星穿戴设备等个人消费级应用。伴随着我国航天和通信技术不断发展,低轨卫星发射成本持续降低,带来新的发展机遇。同时,低轨宽带卫星互联网和低轨窄带卫星物联网联合更有利于加快建立空天地一体化网络体系,构建更庞大的商业航天版图。

中国版“星链”也正在加速崛起。据了解,中国已向国际电信联盟(ITU)提交了布局1.3万颗低轨卫星的申请。同时,中国的低轨窄带物联网星座也正在搭建中。低轨物联网星座成为民营企业角逐商业航天的重要机会。

官方信息显示,“天启星座”计划是由国内商业航天民营企业国电高科推出,计划于2024年完成部署运营由38颗卫星和若干地面站组成的“低轨卫星物联网星座”,目前已发射完成21颗,从而为物联网相关行业用户及“军民融合”等国家战略提供覆盖全球、准实时的低轨卫星物联网数据服务,构建天地一体的低轨卫星物联网生态系统。

“天启星座”系统由空间段、地面段、用户段组成,可为用户提供低成本的卫星通信服务,目前已应用于电网、智慧农业、石油管道等8大行业16个领域。据了解,“天启星座”的手机直连等基础电信消费级应用也在跟电信运营商开展深度合作。

轨道和频谱资源稀缺,国内加速推进低轨卫星互联网建设

近地轨道和通信频段资源稀缺。根据赛迪数据,地球近地轨道预计可容纳约6万颗卫星,目前,全球各国加速低轨卫星网络建设,预计到2029年,地球近地轨道将部署总计约57000颗低轨卫星,轨位可用空间将所剩无几。低轨卫星所主要采用的Ku及Ka通信频段资源也逐渐趋于饱和状态。空间轨道和频段作为能够满足通信卫星正常运行的先决条件,已经成为各国卫星企业争相抢占的重点资源,例如美国starlink、OneWeb等、加拿大的Telesa、德国KLEO等星座。

低轨卫星互联网战略价值逐步显现。卫星互联网在国内外发展迅猛,美国“星链”(Starlink)是目前最大的低轨宽带卫星通信系统,已拥有超100万用户,并在汤加火山救援、俄乌冲突通信中发挥了重要作用,其潜在的军事价值也在不断地体现出来。

Starlink 发射进度领先,预计2027 年将完成 1.2 万颗卫星组网。 Starlink最初计划向太空近地轨道发射1.2万颗通讯卫星,2019年 Space X 公司又提交申请追加 3 万颗星链卫星,如果申请获得批准,卫星数量将总计达到 4.2 万颗。2023年9月12日,第7组第2批的21颗小型第二代“星链”卫星由“猎鹰九号”运载火箭发射升空,卫星进入近地轨道,成功发射第105批星链卫星,至此星链卫星升空总数达到5091颗,其中2023年升空1425颗。2023年“猎鹰九号”火箭发射次数累积达到61次,超过2022年全年。

发射和制造成本持续优化,Starlink已实现盈利。23Q1,SpaceX营收15亿美元,总利润达到5500万美元。近期预计SpaceX将试飞新一代火箭-星舰,未来在卫星发射能力和成本上将进一步优化,盈利能力有望持续提升。

政策持续推动卫星互联网发展。近年来,中国低轨通信卫星发展布局呈现快速发展态势。“十三五”期间,以航天科技、航天科工为首的央企卫星集团分别提出了自己的卫星互联网计划,并发射了试验星。2020年4月,卫星互联网首次纳入“新基建”范围,社会资本助推中国航天进入商业时代,全面开启空天轨道资源的战略布局。卫星互联网建设已经上升为国家战略性工程,融入遥感工程、导航工程,成为我国天地一体化信息系统的重要组成部分。截至目前,中国星座计划中组网数量在30颗以上的低轨卫星项目已达10个,项目规划总卫星发射数量达到1900颗。

国内低轨卫星互联网星座主要包括了GW星座和G60星座,规划合计超2万颗星,这两个星座是未来国内低轨卫星互联网组网核心载体。

• GW星链:中国星网公司于2020年9月向ITU申请了“GW”星座计划,共12992颗卫星。

• G60星链:除中国星网公司“GW”星座之外,“G60星链”是目前国内另一重要的卫星互联网发射计划,未来将打造低轨宽频多媒体卫星网路。目前实验卫星完成发射并成功组网,一期将实施1296颗,未来将实现一万两千多颗卫星的组网。

卫星批量化制造将推动降本。低轨卫星制造将以国内科研院所为主,此外,G60星链在上海松江区投资建设长三角首个卫星制造“灯塔工厂”,可年产卫星300颗。待产业基地达产后,单星成本将下降35%。“G60星链”的落地意味着国内卫星互联网产业链的进一步扩容以及在制造端和应用端的更进一步。

新建海南商业航天发射场项目,强化商业化发射能力。传统火箭可满足发射需求,2023年7月9日,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭,成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。从商业化角度来看,考虑到低轨卫星组网对数量要求较高,未来对于商业化发射基地迫切需求,我国首个商业发射场——海南商业航天发射场项目于5月11日实现主体结构封顶,预计2023年年底完成整个系统的安装和调试,有望于2024年实现首发。

产业链价值拆解

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波,从而实现多个地球站、航天器、空间站之间的单向或双向通信。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。 典型通信形式为音视频广播、数据广播(导航、定位等)、音视频通话、数据传输(遥感、遥测等)、互联网连接等。

产业链全景:卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务四大环节

产业协同四大环节:卫星互联网产业链主要包含了卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务四大环节。① 卫星制造环节主要包括卫星平台、卫星载荷。卫星平台包含结构系统、供电系统等;卫星载荷环节包括天线分系统、信号再生处理分系统以及星间路由、陀螺、测控仪、信标、路由、馈电等。 ② 卫星发射环节包括火箭制造以及发射服务。 ③ 固定地面站包括天线系统、发射系统等,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。 ④ 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。

上游:卫星制造发射早期布局核心,高技术、高集中的天基互联基础

卫星制造和发射是高技术、高集中的天基互联基础。卫星互联网尚处于初级发展阶段,服务运行的基本构成——卫星星座组网尚未完成,因此卫星制造与发射是当前市场布局的重中之重。近年来,借助北斗卫星系统建设发展的契机,诸多民营航天企业不断兴起,进行了资本与技术积累,对于中国市场而言,在卫星制造方面曾经参与过北斗卫星系统项目建设与产品提供的企业将具备诸多先发优势,但在卫星发射方面目前仍由政府垄断,未进行商业化。

中游市场网络设备2023年达13亿元,用户终端潜在规模超38亿元

网络设备方面,VSAT系统是重要的组成部分,一套完整的VSAT系统由VSAT小站、主站和卫星转发器组成。鉴于大型地面站一般为国家政府建设,市场增量较少且数据较难获得,因此将卫星地面设备中的网络设备以VSAT系统代替。2018年全球企业VSAT卫星通信系统市场总值达到了81亿元,预计2025年可以增长到123.6亿元。其中我国企业VSAT卫星通信系统市场在2018年约为1.2亿美元(约合人民币8.6亿元),预计在2023年可达到1.82亿美元(约合人民币13亿元)。

用户终端设备方面,截止2022年末,我国地面移动通信用户达到16.83亿户。 ① 卫星移动通信市场用户数一般取地面移动通信用户数的0.2%-1%估计。按下限算,国内卫星通信潜在用户数达336万户,保守估计,潜在用户中使用卫星互联网服务的用户占1/3,则卫星互联网终端设备用户数达到112万户,按一户一台算,设备潜在需求量将达到112万台。同时,移动互联网培育了大量潜在的使用多模终端配置用户, 按1%计算, 多模终端设备需求达到了1683万台。然而国内实际卫星通信用户不超过国内卫星移动通信终端总需求的0.5%,假设2022年卫星移动通信终端用户可以达到总需求的2%,则实际普通终端需求量可达2.24万台,实际多模终端需求量可达33.66万台。② 假设普通终端用户均使用单兵手持终端,多模终端配置用户均使用多模移动互联网智能终端,按照单兵手持终端价格2万元、多模智能终端价格1万元计算,总市场规模可以达到1907亿元。然而国内实际卫星通信用户不超过终端总需求的0.5%,假设终端用户可以达到总需求的2%,则我国卫星互联网终端总市场规模可以达到38.14亿元。

国内下游市场卫星移动通信超40亿元,宽带及固定服务容量超24亿元

中国下游市场规模预测。网络移动通信方面,截至2019年12月25日,天通一号通信卫星语音年卡销量649张,套餐费及服务费合计1700元;数据年卡销量205张,套餐费及服务费合计3900元。参考卫星移动通信地面设备用户数量,2025年我国卫星移动通信服务市场可以达到40.69亿元。宽带广播服务方面和卫星固定服务方面,龙头企业中国卫通2022年广播电视和卫星传输服务营业收入达27.33亿元。公司市场占有率达到80%,以此可以估算宽带广播服务和卫星固定服务2022年市场容量达34.16亿元。

分应用场景来看,假设上述预测主要应用于偏远地区,则偏远地区市场规模可达74.85亿元;中国卫通仅公布了2016-2018的通信及应急保障业务收入,按照80%的市场占有率,5%的营收增长率计算,则2022年市场容量达22.24亿元。航空宽带通信方面,2022年我国民航旅客运输量2.5亿人次,根据CAPSE27%的旅客愿意为机上WIFI付费的调查结果,假设按照25%的机载Wifi安装比例、25%的潜在用户比例、人均年消费100元的规模计算,则市场容量可达15.63亿元;海洋作业及科考方面,2022年我国运输船舶合计12.19万艘,假设平均一艘船20人,每人年消费1000元,则市场容量可达24.38亿元。

生产降本空间较大

尚需协同效应支持

9月11日,中信建投发表研究报告,建议投资者关注具备卫星通信基带、射频芯片研制能力的公司。据《证券日报》记者梳理巨潮资讯数据,国内已有超过50家企业布局低轨卫星领域,覆盖了卫星研发、系统设计、器件生产、平台搭建和商业应用等关键环节。

其中,中国卫星已经覆盖卫星系统研制、宇航部件制造、卫星通导遥终端产品制造、大型地面应用系统集成、卫星综合运营服务等领域,形成了从研发到应用的产业链一条龙。

在发射成本之外,低轨卫星生产成本也是其商业价值的关键因素。湖南大学电气与信息工程学院副院长、博士生导师黎富海教授向《证券日报》记者介绍:“国外发达经济体在低轨卫星的设计、生产过程中起步较早,形成了较为成熟的工艺体系,在商用器件开发、生产流程简化、功能模块化等方面做了大量工作。以100公斤至300公斤低轨卫星为例,生产成本大约在100万美元左右。如果生产规模进一步扩大,单个卫星的生产成本可低至50万美元。与之相比,我国商业低轨卫星还有较大降本空间。若以龙头企业作为抓手,带动产业链上的配套企业跟进,所产生的协同效应将有利于国产低轨卫星的降本增效。”

他进一步表示:“低轨卫星的寿命一般在4年到5年左右。已形成星座体系的低轨卫星若要长期发挥稳定作用,需要定期补充发射低轨卫星接替失效卫星任务。这对低轨卫星产业链上的企业而言是长坡厚雪,可形成未来较为稳定的收入来源。个人估算,低轨卫星的研发、设计、发射、基础应用等国内市场综合远景约为年产值接近1000亿元,其在农业、工业、航运、物流、勘探、赈灾、遥感测绘等领域的应用市场则更为广阔。”

文章来源: 未来智库,证券日报,远瞻智库

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