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卫星互联网：空天地一体化是未来网络实现全球无缝覆盖的必由之路

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2023-11-22

导读：空天地一体化是未来网络实现全球无缝覆盖的必由之路节选

卫星互联网：空天地一体化是未来网络实现全球无缝覆盖的必由之路

节选来源：华鑫证券

分析师：王海明

✓ 卫星互联网简介

卫星互联网是基于卫星通信的互联网，通过发射一定数量的卫星形成规模组网，从而辐射全球，构建具备实时信息处理的大卫星系统，是一种能够完成向地面和空中终端提供宽带互联网接入等通信服务的新型网络，具有广覆盖、低延时、宽带化、低成本等特点。

按照轨道高度，通信卫星主要包括LEO(低地球轨道)、MEO(中地球轨道)、GEO(地球静止轨道)、SSO(太阳同步轨道)以及IGSO(倾斜地球同步轨道)。基于不同轨道构建的卫星通信系统，在覆盖范围、系统容量，传输延时、卫星寿命等方面，具有不同特点。其中低轨卫星由于传输延时小、链路损耗低、发射灵活、应用场景丰富、整体制造成本低，适合卫星互联网业务的发展。

卫星轨道类型特点与用途

卫星轨道类型	轨道高度	卫星用途
LEO(低地球轨道)	300-2000千米	对地观测、测地、通信等
MEO(中地球轨道)	2000-35786千米	导航
GEO(地球静止轨道)	35786千米	通信、导航、气象观测等
SSO(太阳同步轨道)	<6000千米	观测等
IGSO(倾斜地球同步轨道)	35786千米	导航

✓ 全球卫星互联网市场

从市场规模来看，根据SIA数据，2014年至2022年内，全球卫星互联网产业市场规模从2460亿美元增长到2810亿美元。尽管在过去几年中由于新冠疫情的影响市场增速有所波动，但市场规模在2021年和2022年有了较为稳定的增长。2022年全球商业航天市场规模达到约3840亿美元，卫星互联网产业在其中就占据了73%，仍然处于主流优势地位。这表明全球卫星互联网市场正在逐渐稳定，并迎来更加稳健的增长阶段。

从全球新发射卫星数量来看，根据UCS数据，2012年，全球新发射卫星数量仅132颗，2021年全球新发射卫星达到1827颗，期间年复合增长率为33.9%，随着卫星互联网下游端的需求刺激，预计未来全球每年卫星发射数还将持续增长。

✓ 我国卫星互联网市场

截至2022年，国内已注册并有效经营的商业航天企业数量达到433家。

根据SIA的测算，2021年中国卫星互联网产业规模约为292.5亿元，预计2025年将升至446.92亿元，2021-2025年复合增长率为11.2%，从整体规模来看，国内卫星互联网体量较小，尚处于初期发展阶段，但受益于近年来国家出台的多项鼓励推动卫星互联在各行业规模化应用的政策措施，国内卫星互联网市场发展机遇良好。

✓ 卫星互联网产业链包含了卫星制造、卫星发射、地面设备、卫星运营及服务四大

环节。

产业链各环节不断开拓创新，处于产业成长期。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%，中下游部分的地面设备和卫星运营及服务是产业链中最主要的两个部分，合计占据了约92.89%的市场份额。卫星制造和卫星发射虽然在总体产值中占比较小，但仍然是整个产业链中不可或缺的关键环节。

卫星互联网产业链

卫星互联网产业链成本构成

卫星制造：有效载荷是价值核心

卫星制造环节主要包括卫星平台、卫星载荷。

在理想状态下，卫星平台的成本占比在20%-30%之间。卫星平台包括姿态与轨道控制系统、电源系统、结构系统、星务系统、测控系统和热控系统。其中，姿态与轨道控制系统涉及的元件和技术最为复杂，因此其成本占比也最高，占据了全卫星平台的40%。

姿态与轨道控制系统又可细分为：轨控系统、星敏感器、动量轮、能源系统、太阳敏感器、控制电器。

能源系统主要分为三种。（1）传统卫星能源系统是由太阳电池阵和蓄电池组组成的联合供电系统。（2）载人航天飞行器的电源系统，除了传统的太阳电池阵-蓄电池联合供电电源外，一般还安装一次化学电池电源和燃料电池电源系统。（3）深空探测类的卫星，长期在暗黑的宇宙空间中工作，很难保证卫星的光照条件，因此大多采用核能电源为整星供电。

卫星载荷是卫星入轨后发挥核心功能的部分，成本占比在70%-80%。载荷会根据卫星的功能进行调整，按卫星的各种用途主要分为：可见光相机载荷、相控阵雷达载荷、通信载荷、红外相机载荷。

卫星发射：火箭硬件成本占比最大

卫星发射环节包括火箭制造以及发射服务。

卫星发射的成本，主要由火箭硬件成本、直接操作成本和间接操作成本组成。

火箭硬件成本占发射成本的75%，发射操作、推进剂等直接操作成本约占15%、行政管理、发射场工程支持与维护等间接操作成本占10%。

火箭硬件成本构成

地面设备：通信产品组成繁多

地面设备主要包括固定地面站、移动站以及用户终端。

地面设备向卫星发射信号的同时接收卫星转发的信号，是地面与太空之间通信的特殊桥梁。固定地面站指固定在地面的地面设备。而移动站是由舰船、飞机甚至汽车搭载的，它们由于载具的移动性而被称为移动站。用户终端则是指卫星电视、广播、宽带以及移动通信设备等。

固定地面站中包括天线系统、发射系统、接收系统、运控中心、信号终端、电源系统、测控分系统、卫星测控站。

用户终端设备示例图

卫星运营及服务：6G融合加速，空天地、通导遥一体化

卫星运营及服务分为地面运营商和应用服务。

卫星通信是5G-Advanced 和6G 的重要组成部分。大规模 5G网络部署需要高昂的成本，密集的基站部署、回传网络建设等会产生昂贵的基建费用以及光缆的安装租赁和维护费用。同时，地基网络也难以覆盖极偏远地区、海洋、深地、天空甚至深空等地理范围。因此，5G地基网络技术难以满足网络空间极大扩展的泛在通信需求。而卫星通信可以将由地表范围2D 式的“人口覆盖”，演变为3D 式的“全球空间覆盖”。非地面与地面通信系统的一体化，将直接实现全球的3D 式覆盖，不仅能在全球范围内提供宽带物联网和广域物联网服务，还将支持精确增强定位导航、实时地球观测等新功能，有助于弥合“数字鸿沟” 。

空天地一体化是未来网络实现全球无缝覆盖的必由之路。

未来信息服务对多维综合信息资源的需求逐步提升，国家战略安全、防灾减灾、航空航天航海、教育医疗、环境监测、交通管理等领域的服务的高效运行都依赖于空、天、地等多维信息的综合应用。在这样的背景下，建设空天地一体化网络，深度融合天基网络、空基网络、地基网络，充分发挥不同网络维度的功能，可以打破各自独立的网络系统之间数据共享的壁垒，实现广域全覆盖和网络的互联互通，满足未来网络对全时全域全空通信和网络互联互通的需求。空天地一体化网络结构复杂、动态性强，网络建设复杂、成本高，要求由多种异构网络混合而成的复杂网络。卫星通信能力的增强是未来空天地一体化网络架构演进的前提，空天地一体化的趋势势必会带来卫星通信的增量。

通导遥一体化是指在一颗卫星上实现高分多模遥感、双向物联通信和星基导航增强三种功能。

卫星通信、卫星定位导航、卫星遥感三个方面在各行各业都发挥着举足轻重的作用，当它们形成一个整体时，信息获取、利用效率将会大大提高。通导一体化是目前通导遥体系发展的重要组成部分和关键方向，而最大挑战是来自于卫星遥感的加入。遥感卫星将构成空间信息网络的关键节点，促进通信、导航、遥感卫星节点的互联互通，通过充分发挥通信传输、导航定位和遥感观测能力，达到卫星测绘遥感信息快准灵服务的发展目标。

通导遥一体化的应用前景广阔。利用“通、导、遥”一体化的卫星能力，可以实现自然灾害风险从单灾种、单要素分散监测预警向多灾种、多要素综合监测预警转变。实现应急救援智能化、扁平化和一体化指挥，提升防灾减灾救灾能力、突发事件全流程处置、多灾种专题应用、实时人流感知和信息触达能力。