卫星互联网开始加速,关注低轨卫星产业链机会

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  核心观点

关键结论与投资建议:

1、近地轨道位置及频谱资源有限、竞争激烈,星网公司自去年成立以来,先后研制先导测试星和批量采购2种型号通信卫星,我国低轨卫星星座建设正步入加速发展期。除此以外,低轨卫星发展的驱动力还包括政策支持、技术成熟带动成本降低及商业航天的快速发展。卫星互联网发展趋势包括与地面网络(5G/6G)融合、通导遥一体化及构建星间链路等。

2、需求侧,低轨卫星通信前景广阔,发展低轨卫星具有内在需求逻辑。一方面,卫星宽带通信与地面网实现互补,推动偏远地区、船舶飞机、应急救灾等场景的宽带连接;另一方面,低轨窄带通信是解决物联网传输层覆盖瓶颈的有效手段。我国宽带通信速率正通过千兆升级加速提升,村村通宽带已建设完成,根据十四五规划,卫星宽带通信在我国边疆地区的电信普及服务方面具有重要作用。

02

 行业现状

一、空间信息产业加速发展,低轨卫星通信蓄势待发

发展空天地一体化信息网络已成为6G的共识。空天地一体网络架构是6G的核心方向之一,被ITU列为七大关键网络需求之一。6G的空天地一体网络架构将以地面蜂窝移动网络为基础,结合宽带卫星通信的广覆盖、灵活部署、高效广播的特点,通过多种异构网络的深度融合来实现海陆空全覆盖,将为海洋、机载、跨国、天地融合等市场带来新的机遇。u5G已开始实践非地面网络(NTN)应用。2022年6月冻结的5GR17标准的一项新增特性为支持非地面网络(Non-TerrestrialNetworks,NTN)。具体来说,R17定义NTN整体架构,包括定时和同步机制,非连续覆盖的辅助消息、移动管理、馈线链路切换等。通过卫星上的网络节点和通过馈线链路互连的NTN网关,可以为NB-IoT/eMTC节点提供非地面接入,相关终端通过服务链路能够访问NTN网络服务。

以具体用途类型划分,应用卫星最主要可分为——通信卫星、遥感卫星和导航卫星,本文主要聚焦通信卫星领域,尤其是当前快速发展的低轨卫星互联网:Ø卫星通信:以卫星为中继站进行数据通信,可用于传输电话、电报、传真、数据和电视等信息。具体分为卫星广播业务(BSS)、卫星固定业务(FSS)和卫星移动业务(MSS)。国内已应用的代表卫星如中星系列(广播业务)、天通卫星(移动业务)等。

卫星遥感:从高空通过传感器(光学/雷达)探测及接收来自目标物体所辐射及反射的电磁波信息,从而识别物体的属性及其空间分布等特征,应用于国防、自然资源、交通、气象、海洋、环保、应急等领域。国内已应用的代表卫星如遥感系列、吉林一号等。

卫星导航:提供基于全球卫星导航系统的导航、定位、授时等基础信息服务以及相关的行业应用服务。目前全球主要四大卫星导航系统包括GPS、北斗、伽利略、格洛纳斯。

从国内建设进展来看,导航完成,遥感稳步建设,低轨通信卫星建设蓄势待发。北三组网完成标志我国全球导航卫星系统已完成建设;遥感卫星方面,遥感系列截至目前已发射36颗卫星,持续稳步建设中;通信卫星方面,目前主要以高轨广播或移动通信卫星为主,低轨卫星星座建设蓄势待发。

低轨卫星主要指运行在低地球轨道(距离地面500-2000km,LEO)的卫星。对比高轨(地球静止轨道,GEO)卫星,在通信应用中,低轨具有距离近、传输时延小、链路损耗低、发射灵活、应用场景丰富、整体制造成本低等优势。低轨卫星单个卫星的覆盖范围一般在几百公里到上千公里直径的面积,低轨卫星一般通过南北方向旋转结合地球自转,通过多个卫星实现全球覆盖。

因此,低轨卫星是下一代空间信息基础设施发展趋势。低轨卫星已成为当前卫星互联网建设最契合的卫星类型。但不局限于通信,例如在导航方面,低轨卫星也是进一步提升卫星导航性能的潜在技术途径,助力我国下一代综合定位导航授时体系的建设。因此,低轨卫星已成为下一代空间信息基础设施建设的发展趋势。

卫星通信发展趋势一:构建星间链路,激光通信应用于太空

卫星网络的工作模式包括天星地网、天基网络与天网地网,星间链路构建成为趋势。传统卫星通信如OneWeb一期一般采用天星地网,即卫星间无星间链路,仅作为地面网络的延伸。通过卫星间搭载星间链路,可减少对地面网络设施的参与。具体来说,完全排除地面网络设施即为天基网络,而卫星间由星间链路连接,地面信关站通过地面网络连接的方式称为天网地网。天网地网模式充分利用了卫星的广域覆盖优势和地面网络的容量、资源优势,实现了天地融合和优势互补,成为未来低轨卫星网络的发展趋势。

激光通信将加速太空应用。星间链路激光通信有望大幅提升空天与地面数据传输速率,如Starlink部署以激光为特色的新型卫星,实现星间链路传输数据,扩大覆盖范围;索尼亦于近期成立太空通信公司,主营太空光通信。激光通信也是太空通信应用前沿技术,从近地轨道到深空通信均有应用前景

卫星通信发展趋势二:通导遥一体化

低轨卫星通导遥融合应用成为趋势:

通信+导航:低轨导航增强系统是国家综合PNT体系的重要组成部分,通导融合有助于突破PNT性能瓶颈。低轨导航建设方式分为低轨导航专用星座和低轨通信星座搭载导航载荷,后者通过与低轨互联网星座计划的共建贡献,降低了低轨导航增强建设成本,有助于突破PNT服务性能瓶颈——例如鸿雁首发星的导航增强系统在1天内的平均几何精度因子(GDOP)相对于单北斗星座下降了9.9%,能够有效提升导航系统的可用性和定位精度。

通信+遥感:低轨卫星系统的遥感和通信融合大势所趋。现有遥感系统采用周期性、批处理的运行方式,存在卫星过顶时间短、地面接收资源不足、各处理环节相对独立烦杂等问题,难以满足大量、低时延的遥感信息获取需求。通过在低轨卫星上同时搭载通信与遥感载荷,并借助在轨任务调度与信息智能分发、高速综合信号处理、地面站网资源融合管控等关键技术,有助于提升遥感数据分发速率和遥感任务实时响应能力。

二、产业价值:卫星通信是地面通信的重要补充

低轨卫星通信是当前低轨卫星应用的焦点,其建设紧迫性短期内主要来自于频谱与轨道战略资源的争夺,但中长期来看低轨卫星应用具有自身内在需求逻辑。当前,国内低轨卫星建设主要受抢占频谱和轨道等战略资源驱动,但事实上,长期来看低轨卫星建设具有自身内在的需求逻辑——低轨卫星宽带通信为偏远地区通信、海上平台、航空及灾备等领域提供高速通信能力,卫星物联网的建设则进一步推进万物互联的实现;远期来看,作为空天地一体化信息网络,低轨卫星在通导遥一体化应用趋势下,将发挥更重要的作用。

目前卫星物联网应用较为成熟的Iridium(铱星)与Orbcomm,主要客户面向重型设备制造商、海事、油气、农业、车队管理、科研及政府部门等。其价值主要体现在:(1)未覆盖区域设备的跟踪、控制与管理。对于施工场地的重型工程设备、远洋船舶、海上油井以及跨国集团的全球供应链管理等场景,相关设备的实时监控、管理对于保障设备安全生产、运营优化等具有重要意义。而上述场景多数面临蜂窝网络难以覆盖的问题,依赖卫星网络实现全球覆盖。(2)蜂窝物联网冗余系统。典型如车队管理应用,目前多采用蜂窝网络连接,但车队运输过程中由于网络覆盖、天气变化、网络干扰等问题可能会出现蜂窝网络断连的问题。卫星物联网可以作为蜂窝物联网冗余,在蜂窝信号丢失时保证关键数据流的持续传递。

三、产业链:通信载荷是通信卫星关键,关注T/R环节

产业链上游先行,卫星制造前景广阔

从产业链发展先后顺序来看,上游卫星制造率先受益。类似5G产业链的发展顺序,产业受益性从制造端逐步发展到运营端。因此,随着“星网”等国内低轨卫星星座逐渐拉开建设帷幕,卫星制造将率先受益。远期来看,随着后续星座建设逐步完善,产业链价值重心将逐渐向终端及运营服务转移。从卫星制造产业本身来看,一方面LEO卫星星座规模庞大,卫星制造总市场空间规模可观;另一方面,低轨卫星寿命周期相对较短,组网完成后,仍存在较为稳定的折旧替换需求。

从成本构成来看,载荷部分为卫星发挥实际功能的核心,会根据不同卫星的功能进行调整,相对来看其成本占比变化范围较大。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%;而在商业航天公司理想情况下,卫星平台占比在20%-30%左右。考虑到我国卫星制造成本仍然较高,据鹏鹄物宇,目前我国每公斤卫星的制造成本约10-20万元,作为对比2020年星链卫星制造成本已低于50万美元,彼时采用的v1.0版卫星重260kg,对应每公斤卫星成本仅1.25万元。因此,我国卫星制造成本削减任重道远,而卫星平台侧将成为未来成本控制的主要方向。

通信载荷是用于通信卫星通信功能的部件,是通信卫星的核心组件。传统通信载荷主要包括相控阵天线和转发器,卫星互联网在传统通信载荷基础上增加了星间链路:

星载天线是卫星系统的“眼睛”和“耳朵”,负责实现空间电磁波信号与卫星输出/接收信号的转换。星载天线分系统是卫星上装载的将输出信号转换成空间电磁波或者将空间电磁波转换成接收信号的装置。

星载转发器负责完成信号的中继转发。星载转发器将地面站发送的上行信号经输入滤波,经过接收机中的低噪声放大器进行宽带放大,利用接收机中的变频器将信号频率转变为下行信号,完成信号的中继转发任务。转发器包括模拟电路和数字处理芯片。

星间激光通信是搭建星间链路的核心。星间激光通信终端是一种光机电综合系统,星间激光建链主要依赖捕获、跟踪和瞄准三个步骤。

低轨卫星T/R组件市场规模将超百亿元。其中,卫星发射数量、卫星重量、单价假设及卫星载荷成本占比参考前文卫星平台市场规模测算;其中,T/R组件占天线系统成本的50-60%,另据国博电子招股说明书,有源相控阵天线系统约占相控阵雷达成本的70-80%。基于此,假设T/R组件占通信载荷成本的45%,对应2025年国内低轨卫星T/R组件市场规模超40亿元,22-25年CAGR超200%

整体来看,目前我国T/R组件市场主要参与者包括国博电子、中电科集团、臻镭科技、雷电微力等,其余相关T/R组件产业链环节相关供应商包括T/R芯片厂商如铖锠科技、相控阵天线厂商如天箭科技等。

我国目前低轨卫星规模不大,过往几年发射规模为双位数,行业发展仍然处在起步阶段,当前具备Ku/Ka等低轨通信卫星常用频段的T/R组件或射频芯片/模块积累的公司或将具有先发部署优势。

卫星总装:国家队为主,民营快速发展

目前,国内卫星总装单位以国家队为主,民营力量快速发展中:Ø国家队:主要包括航天科技集团、航天科工集团、中科院系统等。

商业卫星公司:包括银河航天、时空道宇、长光卫星、微纳星空等。民营企业近期正在快速发展,包括银河航天、时空道宇等已有批产卫星入轨。例如20年1月银河航天首颗低轨宽带通信卫星成功发射,2022年3月银河航天首次批量研制的6颗低轨宽带通信卫星送入预定轨道;2022年6月时空道宇首轨九星在西昌卫星发射中心以一箭九星方式成功发射,卫星顺利进入预定轨道。

小结:卫星制造率先受益,建议关注T/R组件环节

随着我国低轨卫星建设帷幕逐渐拉开,卫星制造作为上游产业链将率先受益。其中重点关注通信载荷中T/R组件环节,主要因素包括:

(1)批量卫星制造的成本节约将主要在卫星平台侧,卫星载荷的成长空间和确定性更高。卫星载荷与卫星功能稳定性与任务息息相关,因此批量卫星成本节约将主要集中在卫星平台侧,根据艾瑞咨询,理想状态下,卫星平台的成本占比在20%-30%之间,理论上比现在可以节约全星的四分之一成本。因此,平台侧供应商虽然也受益于卫星制造放量,但相对来说长期增长的空间和确定性较载荷侧有限。

(2)T/R组件是低轨通信卫星载荷中相控阵天线的关键、必备零部件,是卫星载荷中价值占比最高的组件环节。通信卫星载荷主要分为天线和转发器两大分系统,其中,低轨卫星将主要采用相控阵天线系统,其占载荷的价值占比可以达到70-80%;而T/R组件是相控阵天线的核心零部件,T/R组件成本可以占据有源相控阵天线模块成本的50-60%,价值占比超过行波管等其他载荷组件。

(3)未来来看,随着通信卫星功能增强,实际单星T/R组件用量和总价值量有望提升。虽然随着大规模建设启动,T/R组件价格将随之下降;但低轨通信卫星功能将逐渐增强,单星T/R组件用量将提升,抵抗价格降低。u目前低轨卫星建设处于起步阶段,当前具备Ku/Ka等低轨通信卫星常用频段的T/R组件或射频芯片/模块积累的公司将具有先发优势。

03

   投资建议

我国低轨卫星建设蓄势待发,上游卫星制造环节率先受益。其中,T/R组件环节具有1)批量卫星建设成本节约主要在卫星平台侧,载荷成本占比有望提升;2)T/R组件是低轨通信卫星载荷中相控阵天线的关键必备零部件,价值占比高;3)通信卫星功能增强,实际单星T/R组件用量和总价值量提升等特点。因此载荷侧T/R组件环节的受益确定性和成长性更为显著,建议关注T/R组件相关产业环节如国博电子等。

***:稀缺相控阵T/R组件供应商

国内稀缺有源相控阵收发(T/R)组件和射频集成电路供应商,已深耕行业20多年。T/R组件是相控阵雷达核心元器件。公司拥有完整的T/R组件各模块产研技术,该产品经营规模大幅领先同行业上市公司;其射频集成电路已进入通信设备龙头企业供应链,与国际大厂同台竞争。公司继承了中电科55所核心技术和客户资源,正受益军用雷达、卫星、移动通信等行业景气发展。u公司产品在军用与民用市场规模超百亿元,卫星市场增速快。根据我们测算,1)军用雷达:有源相控阵T/R组件在军用雷达市场25年规模约140亿元,供应商主要以国博电子(中电科55所)和中电科某所为主。2)低轨卫星:25年有源相控阵T/R组件市场规模超60亿元。目前行业正在起步阶段,军工企业为主要上游供应商,鲜有民营企业布局。3)移动通信:25年5G基站和毫米波基站射频器件全球市场规模近200亿元。基站射频元器件供应商主要是国际大厂,公司基站射频模块全球市占率约4%,国产自主可控发展机遇较大。u竞争优势:产品具有稀缺性、工艺领先,芯片自主可控,股东55所实力雄厚。1)稀缺高频、完整T/R组件供应商。公司Ku/Ka高频产品差异化定位,设计与生产工艺领先,产品性能好、单品价值高。2)上游芯片自主可控且产能有保障。公司目前自研芯片(Fabless模式),新基地投产后可自主组装芯片,产能将大幅扩充。3)创新力强,定型批产型号多,下游应用广。公司不断迭代和突破新技术,新品与下游需求高度耦合,研制了数百款产品。4)背靠55所,在客户、技术等方面形成协同,在执行订单50亿元。

成长性:卫星通信快速增长、基站和终端射频芯片受益国产替代。低轨卫星频段与轨道是不可再生资源,全球竞争激烈;我国正突破核心技术,加速发展低轨卫星行业。公司生产的Ku/Ka频段T/R组件是卫星通信载荷重要元器件,卫星制造企业航天科工、航天科技等企业是公司主要下游客户,公司有望受益行业发展。公司自2G时代开始与国产头部通信设备商合作,是通信基站射频模块/芯片自主可控主要供应商。公司积极布局射频芯片在终端、车载等领域应用,已有产品获得认证并取得批量订单。公司新基地将大幅扩充GaN等芯片产能,受益国产替代,民用射频芯片市场有望打开。u盈利预测:预计公司22-24年收入分别为35.6/48.6/64.6亿元,归母净利润分别为5.3/7.3/9.7亿元,维持“增持”评级。

风险提示 :

1.低轨卫星星座建设进度不及预期;

2.一箭多星、火箭回收等技术发展不及预期,成本过高影响建设进程;

3.空间轨道资源和频谱资源被大量占用。

(***内容请至国元点金app-投顾社区查阅)

团队介绍

陈    雷 S0020619080023

周    亮 S0020612070004

赵冬梅 S0020618030006

李培华 S0020612070008

(以上内容根据公开发布的研报信息整理,仅供参考,不构成投资建议。)

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