卫星通信研究报告：高速发展，Starlink产业链保持领先（附下载）

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（精选报告来源：报告研究所）

1. 低轨卫星加速落地，战略地位不断提高

1.1. 低轨卫星启动，空地一体通信来临

卫星通信是以卫星作为中继实现地球上的无线电通信站间的通信，采用“数据中心-核心网-地面站-通信卫星-卫星之间的传输-接收终端”的工作流程，通过将卫星发射到特定轨道上，利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号，并对信号进行放大变频后转发给其他地面站,从而完成两个地面站之间的传输。

传统的地面通信通过建立的基站向周围的区域发送指定类型的电磁波信号，传输给附近的终端设备，工作流程为“数据中心-核心汇聚接入-基站-手机”

从原理上看，卫星通讯以通信卫星取代地面基站进行无线信号的转发，转发流程更加复杂。

卫星互联网是卫星通信技术的发展产物，与地面通信系统相结合，形成了星地互联的空天地一体化网络。自 20 世纪 80 年代至今，全球卫星互联网已有 30 多年历史，可划分为三个发展阶段。第一阶段是 20 世纪 80 年代末至 2000 年，当时的卫星通信发展定位是“全面替代通信系统”。第二阶段是 2000 年至 2014 年，发展定位由第一阶段的“全面替代通信系统”转变为“地面通信系统的备份和填隙”。第三阶段是 2014 年至今，发展定位进一步明确为“与地面通信形成互补融合的无缝隙通信网络”，随着近年来地面通信局限性的凸显以及小卫星技术发展的日益成熟，卫星互联网的重要性和商业价值与日俱增，中低轨道化态势明显。在该阶段中，以一网公司(OneWeb)、太空探索公司(SpaceX)等为代表的企业开始主导新型卫星互联网星座建设，让卫星互联网与地面通信系统进行全方位的深度融合。

按照卫星轨道高度的不同，通信卫星可以分为低轨通信卫星（LEO）、中轨通信卫星（MEO）和高轨地球同步通信卫星（GEO）。

1）低轨卫星（LEO）的轨道高度范围为 300-2000km，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 2,000-35,786km，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。

LEO 系统被认为是最有应用前景的卫星移动通信技术之一。目前全球绝大多数通信卫星主要以 GEO 卫星为主，由于轨道资源有限，地球同步静止卫星只能在一个拥挤的环境下工作。此外，地球同步卫星数据传输延迟大，为 500ms 左右，而低轨卫星则能极大缩短时延，实现 50ms 以内时延，与地面光纤网络相当，路径损耗小，多个卫星组成的星座可以实现真正的全球覆盖；蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等技术也为低轨道卫星移动通信提供了技术保障。

低轨卫星通信网络系统由空间段、地面段和用户段 3 部分协同工作构成。空间段即空间星座，由多颗低轨卫星和星间链路构成，负责信息的接受和转发，部分具有星上处理能力；用户段由接入网及接入终端组成，包括综合信息服务平台、业务支撑平台和各类终端设备；地面段主要包括信关站、测控站、综合网管中心、卫星控制中心、移动通信网及地面业务支撑网。低轨卫星通信网络最重要的作用是为用户终端提供接入能力，与地面网络进行互联。

1.2. 内外驱动因素叠加，低轨卫星加速落地

低轨道卫星具备明显优势，已成为各国发展的主力。低轨通信卫星相比于传统的中高轨通信卫星，具有低时延、强信号、高覆盖、低成本的明显特点，已成为各国通信卫星发展的主力。低轨卫星轨道高度大致在 1000km，可将时延从 200ms 降低到几十个乃至十几个毫秒，能够与地面网络相提并论；低轨卫星的信号强度更强，相应的地面终端可以更加小型化、轻量化；由数千颗低轨卫星组成的星座可以实现全球覆盖运营；低轨卫星需求量大，批量生产使得成本大大降低。

有限的频轨资源及其“先占先得”的特征，决定了发展低轨星座通信具有战略必要性。卫星频率和轨道资源是指卫星电台使用的频率和所处的空间轨道位置，是卫星系统建立和正常工作的前提，二者具有不可再生性和稀缺性。无线电只有在有限区间频段中传输耗损相对较小，且受卫星覆盖范围、卫星高度（信号质量）、同频段卫星间距等因素影响，广阔太空中可用卫星轨道数量十分有限。频轨资源采取国际电信联盟（ITU）先申报先使用总原则，根据《中国航天》数据披露，当前地球静止轨道（GEO）上 90%的 C 和 Ku 频段被少数国家的运营商垄断控制，各国提交的轨道申请超过 6 万份，当前对卫星频轨资源的争夺进入白热化状态。

国防安全需求驱动低轨卫星网络自主可控。卫星已经成为联合作战中取得胜利的重要装备，是平时监视、情报活动的重要装备。在俄乌战争中，美国 MAXAR 公司利用WorldView-3 卫星和 GeoEye-1 卫星对战场热点地区进行卫星成像，照片清晰显示了俄军装备。根据美国太空发展局构想的下一代太空体系架构，巨型低轨通信卫星星座将作为整个太空信息获取的底层传输层，成为服务于太空信息的基础网络，深刻影响未来国家信息安全格局。

国内外卫星通信的发展驱动力各有侧重。国外由于基站数量较少，基站覆盖率不足，许多偏远地区的通信需求未能得到满足，这部分通信需求的弥补是国外卫星通信市场发展的短期驱动力；国内基站覆盖率较高，卫星通信的各项性能指标对比地面通信并无优势，抢占卫星资源和维护国防安全是国内卫星市场发展的主要驱动因素。

1.3. 地面站链接空地通信，战略地位不断提高

星链通信通过地面接收器和距地表 550KM 的低轨卫星实现信号的传输，传输速率最高可达到 100Mb/s。卫星通信是由卫星和地面接收器搭配实现的，用户需要在购买地面接收器，并将其与电源和路由器连接后才能享受卫星通信服务。

在轨卫星数量是地面设备渗透率提升的重要前提。由于地面接收器可收发信号的范围较窄、低轨卫星相对地面的飞行速度较快，地面接收器与每颗低轨卫星的通信时间只有 4 分钟左右，当上一颗卫星飞出通信范围时，需要有下一颗卫星来与地面接收器建立连接；同时，由于低轨卫星离地面较近，每颗卫星能够覆盖的地表面积也较小。两方面因素对低轨卫星数量提出了更高的需求。据 NI 亚太区商业航天行业负责人刘金龙描述，若想为全球提供联网服务，至少需要 10000 颗以上的低轨卫星。只有在轨卫星数量达到一定规模后，才能为地面用户提供较好的互联网体验。

地面接收器的核心组件是 PCB 板和连接器。地面接收器可拆分为 6 层结构，从上至下依次是天线外壳、蜂窝网孔板、橡胶蜂窝板、PCB 板、铝结构背板和底座。其中 PCB板是实现信号收发的核心组件，其上搭载了所有的微型天线单元，一侧绘制了复杂的电路和芯片，另一侧则绘制了 1000 多个蜂窝状网格，每个网格对应一个天线单元。连接器处于底座中，负责完成 PCB 板与路由器的连接和信号传输。底座还安装有两个电机，用于供电。从功能和价值量来看，连接器与带有天线和电路的 PCB 板是地面接收器的核心组件。

2. 中下游占产业链主力，低轨卫星竞争“一超多强”

卫星通信产业链包含了卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营和服务四大环节。

其中，产业链上游主要为卫星制造及发射。在卫星制造中，元器件材料的芯片/板卡、天线是卫星的核心组件；国内卫星发射以国家为主导，主要围绕导航和遥感领域发射卫星，卫星通信的数量较少。产业链中游主要为地面设备。固定地面站主要包括天线系统、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。产业链下游为卫星的运营及服务，是卫星产业中最大的市场，主要包括卫星移动通信服务、宽带广播服务以及卫星固定服务等。

从产业链细分环节产业规模来看，根据 SIA 的数据，2022 年卫星互联网产业链细分环节产业规模中卫星制造占比约为 5.62%，卫星发射占比约为 2.49%，地面设备占比约为 51.59%，卫星运营及服务占比约为 40.30%。卫星运营与服务及地面设备是产业链中最主要的两个部分，合计占据了约 91.89%的市场份额。卫星制造和卫星发射虽然在总体产业规模中占比较少，但仍然是整个产业链中不可或缺的关键环节。

目前我国已形成了较完整的卫星互联网产业链，总体竞争趋向多元化。卫星制造及发射主要参与企业有航天科技、中国卫星、信科移动、创意信息、银河航天、中国电科等；地面设备制造主要参与企业有盟升电子、华力创通、星网宇达、海格通信、雷科防务、海能达、七一二、普天科技等；卫星运营及服务主要参与企业有中国星网、中国卫通、航天宏图、北斗星通等。

2.1. 国内产业链以“国家队主导”，起步晚，发展强劲

从产业链各企业性质来看，国内已形成“国家队主导，上市企业参与”的全景格局。

长期以来我国卫星市场都由国企主导，卫星互联网产业初期同样由航天国有企业牵头。

2021 年 4 月 28 日，中国卫星网络集团公司（星网）正式成立，专门负责统筹中国卫星互联网建设的规划与运营，同期星网发布“GW”星座计划，从已发布规划的星座计划数量来看，未来中国星网将成为我国卫星互联网行业的“带头人”。近年来上市企业也陆续参与到我国卫星互联网产业建设中。

除专注低轨卫星制造和火箭发射技术的九天微星、银河航天等，上游企业外，更多上市企业将目光投向了技术、资金要求相对较低的中下游产业链，成为了卫星互联网产业链中重要的补充环节。

2020 年后，随着国内卫星互联网规模化应用逐渐扩张，中国低轨卫星产业进入实质性加速阶段。2020 年，“GW”计划曝光，中国将发射约 1.3 万颗低轨通信卫星。2022年，星网集团启动卫星通信地面网络建设，并筹备商业火箭发射基地，中国低轨卫星产业进入实质性加速阶段。目前卫星互联网已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，未来在国家政策法规的驱动下发展前景广阔。据 QYResearch 研究报告显示，2021 年，我国卫星互联网行业市场规模达 292.48 亿元，预计 2025 年将升至 446.92 亿元，2021-2025 年预计复合增长率将达到11.2%。

随着低轨大规模卫星星座在天基全球通信、遥感等一系列应用领域的巨大价值不断被发掘，大规模低轨星座发射计划层出不穷，呈爆炸式发展态势。根据美国 FCC 发布的频率资源申请信息，目前申请进入美国市场的低轨卫星通信星座计划就有十多个，全球更是有多达几十个类似计划，其中比较典型的是 OneWeb 公司、Telesat 公司和 SpaceX公司的低轨卫星星座

我国近地轨道卫星星座计划虽起步较晚，但近年来国内多个卫星星座计划也相继启动，发展后势强劲。中国航天科技集团和中国航天科工集团分别制定了面向低轨卫星组网的“鸿雁星座”和“虹云工程”计划，其中“鸿雁星座”由 324 颗低轨道卫星及全球数据业务处理中心组成，“虹云工程”由 156 颗低轨卫星构成。航天行云科技有限公司推出“行云系统”，预计发射 80 颗低轨道小卫星，建设一个覆盖全球的天基物联网。

2018 年 12 月，航天科工集团“虹云计划”的首颗技术验证星成功发射，并首次将毫米波相控阵技术应用于低轨宽带通信卫星。银河航天提出的“银河 Galaxy”是国内规模最大的卫星星座计划，计划到 2025 年前发射约 1000 颗卫星。首颗试验星已于 2020 年 1 月发射成功，通信能力达 10Gbps，成为我国通信能力最强的低轨宽带卫星。

星网集团挂牌成立有力地推动卫星互联网空间建设。2021 年中国卫星网络集团有限公司以新央企的身份在京召开成立大会，并于在雄安新区正式揭牌，成为首家注册落户雄安新区的中央企业。中国卫星网络集团有限公司成立大会上，国务委员王勇强调，组建中国卫星网络集团有限公司，是立足国家战略全局、顺应科技产业变革大势的重大举措。2022 年 5 月，星网集团拟投资 10 亿元用于地面站建设，包括天线场、运行控制中心、应用数据中心等。星网集团近期投资动作频繁，计划加速落地，将有力推动中国卫星互联网全面快速发展。

截至 2024 年 1 月，中国已着手构建自己的低轨卫星通信网，拟在近地轨道建立由2.6 万颗卫星组成的网络。我国将花费约 10 年时间完成卫星发射，并构建一套完备的卫星通信网络系统。

2020 年，我国首度向联合国提交了构建由 1.3 万颗卫星组成的高速互联网的计划。

2021 年 4 月，中国卫星网络集团组建成立，负责统筹规划我国卫星互联网领域发展。中国星网集团已经决定将在 2024 年上半年发射首颗中国版“星链”卫星。到 2029 年发射卫星数量将达到 1300 颗，到 2035 年完成共计 1.3 万颗卫星的发射任务。

商业航天领域，银河航天将在 2025 年前发射 1000 颗低轨卫星，是国内目前最大规模的卫星星座计划。目前，银河航天已经基于自主研制的 8 颗低轨宽带通信卫星，组成了我国首个低轨宽带通信试验星座，构建了星地融合 5G 试验网络‘小蜘蛛网’。

长光卫星从 2015 年开始发射卫星，到 2025 年年底前，长光卫星在轨卫星数量将增加至 300 颗。

2023 年 7 月，上海也筹划了“G60 星链”卫星互联网项目，目标是在 2027 年全面建成具有全球市场竞争力的低轨卫星通信与空间互联网全产业链，将超 1.2 万颗卫星送入轨道。截至 2024 年 1 月，生产 G60 星链卫星的工厂已经开始运转，设计产能约 300 颗/年，单星成本将下降 35%。

基于我国网络基础和商业环境，我国的手机直连卫星应用以短信、语音为主。中国地面移动网与宽带已覆盖现有行政村。因此，中国手机直连应用，日常以满足户外工作、户外运动用户、无人区域开展作业，自然灾害等紧急情况下，以满足应急救援力量与重要通信支持。总体而言，关键应用在于短信、语音为主。

2023 年，华为发布 Mate60Pro 手机，是首款搭载双星卫星通信手机，支持天通卫星电话+双向北斗卫星消息。没有地面网络信号时，也可通过天通卫星直接拨打与接听卫星电话。Mate60Pro 通过内置卫星通信模块与中国电信旗下天通一号卫星系统实现连接。天通一号卫星系统基于高轨道卫星，处于距离地球 3.6 万公里的地球同步轨道，信号延迟相对较高，不适合提供高速互联网连接。目前，天通卫星是目前国产手机等终端实现卫星通信的关键，现在共有三颗在太空，均由中国电信运营，覆盖中国全境与部分周边国家和地区。华为卫星电话服务按分钟计费，基础服务费每月 10 元，在中国国内范围内，每分钟通话费用 10 元，国际范围为 20 元。

在 2024 年 1 月，我国智能手机头部厂商 OPPO、荣耀接连发布了支持卫星通信的终端新品，叠加此前华为、vivo、小米的入局，手机直连卫星正成为卫星通信产业新的需求拉动点。据信通院预计，到 2027 年，全球卫星通信终端市场的规模有望达到 109 亿美元。

2.2. 低轨卫星领域美国仍保持领先

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