低轨卫星互联网--群雄逐鹿的新蓝海,仅次于在线经济

低轨互联网是指利用低轨卫星星座实现全球互联网无缝链接服务。低轨一般位于地球表面 500-2000 公里的范围,相对于地球同步轨道较低的高度,使得低轨卫星传输延时更短,路径损耗更小。而相对于传统的光纤接入庞大的地面网络和基站,低轨卫星互联网在偏远地区部署更加简便、成本更低。

一方面,目前还存在庞大的互联网接入需求。据联合国国际电信联盟(ITU)2014年公布的研究报告显示,由于基础设施缺乏等原因,地球上仍有 43 亿人无法联网。而未接入区域大多地处偏远,光纤铺设成本高昂,在互联网人口红利接近饱和的背景下,通过低轨卫星互联网等新兴方式触及庞大的、分散的尚未接入人口也成为互联网发展的蓝海。

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另一方面,相对于未来太空无限的发展需求,卫星轨位和频率资源则是非常有限的。在先申请先使用的分配原则下,先发者将获得更到的资源,此外,随着卫星的增多,彼此产生波束交叉,产生干扰风险,后来者还必须与原来已有的卫星星座进行协调,受到的限制也更多。因此,在低轨互联网发展前景广阔的背景下,轨道和频率将成为稀缺资源,并成为限制新进入者的门槛。

国外巨头入局,行业快速推进。

OneWeb 公司提出的星座计划是美国首个获批的新一代 NGSO(非地球同步轨道)卫星星座。星座规划在 2021 年完成第一阶段 720 颗卫星的部署,并且最终将实现 1980 颗卫星的全球覆盖,构建一个高速低延时的全球覆盖网络。星座的总容量高达 5.4Tb/s,可为用户提供下行 200Mbit/s 和上行 50M/s 速率的互联网接入服务,时延约为 30ms。

StarLink 星座是由 Space X 公司提出建设的低轨小卫星星座。StarLink 计划发射 1.2 万颗低轨道运行卫星,将建成一个巨大的太空互联网络。StarLink 第一阶段,将 4425 颗 Ku-Ka 波段卫星送入 550 千米的轨道;第二阶段,将 7518 颗 V波段卫星送入 340 千米的轨道。建设完成后,星座总容量将达到 8~10Tb/s,每颗卫星可提供 17~23Gbit/s 的下行容量,链路时延 25~35ms。StarLink 每一批发射 60 颗卫星,目前已经累计发射 4 次,供 240 颗卫星。

Telesat 是世界五大商业卫星运营商之一,Telesat 计划发射 117 颗卫星,分别部署于相对于赤道倾斜 99.5 度的极轨道和高度为高度为 1248 千米的第二倾斜轨道,Telesat 的低轨星座网络可提供全球覆盖。

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我国低轨卫星星座建设也如火如荼,既包括国家队主导"行云"、"鸿云"、"鸿雁"等项目,也有银河航天、九天微星等民营企业建设的项目。

"行云工程"由航天行云科技有限公司(中国航天科工四院下属)建设。该工程计划发射 80 颗小卫星,建设我国首个低轨窄带通信卫星星座。目前工程处于α阶段,建设由"行云二号"01 星与 02 星组成的系统,开展试运营和示范工程建设。

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"虹云工程",由航天科工集团二院主导,计划发射 156 颗卫星,在距离地面 1000公里的轨道上组网运行,旨在构建覆盖全球的低轨宽带通信卫星系统。"虹云工程"技术验证星 2018 年发射,目前处于开展应用示范阶段,开发的应用示范系统将于 2020 年初开始投入使用。

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"鸿雁星座"是我国投资规模最大的国家级商业航天项目,由航天科技集团一院、五院等单位共同推出。"鸿雁星座"计划发射 300 余颗低轨道小卫星,建设完成后将具有数据通信、导航增强等功能,可实现全天候、全时段以及在复杂地形条件下的实时双向通信能力。"鸿雁星座"计划到 2020 年完成 9 颗卫星构成的试验示范系统建设,到 2023 年完成系统一期建设。

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低轨卫星系统主要分为三部分,空间段、控制段以及地面段。空间段由空中所有的卫星组成,卫星分布在多个轨道面上,形成一种特定的卫星星座结构。控制段由卫星系统的所有地面控制和管理设施组成,对运行的卫星实施跟踪、遥测和控制等管理功能,对卫星通信的网络节点、链路进行监测、控制以及日常维护。地面段包括用户终端、业务地面站等,用户终端包括便携设备、舰载/机载通信终端等形式,将用户直接连接到空间段;业务地面站又称为关口站,相当于陆地蜂窝网的移动交换中心,实现卫星通信网络与地面通信网络的互连。

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从产业链环节来看,低轨卫星互联网上游为卫星、火箭设计制造,中游为卫星发射、地面系统建设以及星座系统运营,下游为卫星互联网的应用。

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从发展阶段来看,目前低轨卫星互联网处于起步阶段,主要以星座等基础设施建设为主,上游需求相对明确;未来随着系统建设完成,产值占比更大的应用服务将快速增长。从行业未来竞争格局来看,低轨卫星互联网资源壁垒高、前期投入金额大、建设周期长,未来星座互联网将成为一个寡头垄断的市场。

基于星座互联网前景、产业发展以及未来竞争格局的判断,我们认为现阶段产业链上游将迎来需求的大幅提升,卫星、火箭的总装和配套企业将明显受益;未来随着项目的建成,产业景气度将向下游传导,应用服务将呈现一定的爆发性。

相关标的:航天电器、天银机电、中国卫星、航天电子、中国卫通

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