第一章 

卫星通信综合行业研究

1．1 产业生态圈与产业链内循环发展

近年来，在互联网和航天技术的推动下，全球卫星通信产业出现了 HTS、NGSO 星座、灵活性载荷、EHF 和激光通信、电调平板天线、中继通信、在轨服务、量子保密通信等新的技术热点，整个行业进入卫星互联网的新阶段。

GEO HTS 向大容量和小型化两个方向演进，少数运营商开始布局全球星座，以提高宽带卫星通信的全球服务能力。OneWeb、SpaceX 两家公司在 LEO 星座领域同时启动全球部署，不断扩充卫星容量。O3b 公司进一步扩大 MEO 星座规模和服务能力。ViaSat 公司开始探索 MEO 和 GEO 之间的中继通信和协同发展。基于数字载荷和软件定义技术的灵活性卫星正在成为各大卫星运营商的标配。

卫星通信 Q／V 和激光传输已经进入实用阶段，太赫兹在卫星通信和天地一体化信息网络中展现巨大的发展潜力。LEO 星座小卫星的蓬勃发展引发了卫星制造和发射业的行业变革和产业升级。

卫星互联网和 5G 融合取得实质性新进展，应用主要集中在内容投递、宽带接入、基站中继、移动平台通信等方面。跨平台、跨网络的电调控平板天线进入快速发展阶段，但其成本还有待进一步突破。卫星通信、卫星导航以及 ADS－B 和 AIS 的综合应用越来越普遍。卫星中继通信成为继固定通信、移动通信和广播之后新的业务类型。卫星通信在轨服务在救援、维修、碎片处理等方面展现出良好的商业前景。

图 1 全球代表性的GEO

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未来，高中低轨卫星都将在天地一体信息网络中发挥各自作用，NGSO 星座的大规模部署将促进卫星制造和发射服务业的升级。卫星互联网业务的开展需要得到 MEC（移动边缘计算）、卫星组播和内容缓存等技术的支持。

发展数字载荷和软件定义技术是提高通信卫星效费比，适应市场需求变化的必要条件。软件定义有效载荷的普遍应用也将对卫星互联网的网络安全提出新的挑战。5G 通信中的大规模多输入多输出（MIMO）、非正交多址（NOMA）、新型多载波传输等新空口技术、网络功能虚拟化（NFV）和软件定义网络（SDN）将成为 LEO 星座与 5G 融合、卫星互联网标准化工作的重要内容。卫星通信带宽需求的持续增长必然要求开发 EHF、太赫兹、激光等频率资源。

随着 NGSO 星座的大规模部署，频率冲突和干扰等矛盾将日益突显，碰撞风险随之加大，这要求统筹规划星地频率资源、研究高效的频率复用技术，加强人工智能在频率干扰检测、轨道预测、碰撞避免中的应用领域。

1．1．1 GEO HTS大容量、小型化、星座化助力万物互联

为满足宽带接入、基站中继、高清／超高清视频等应用带来的带宽增长需求，基于多点波束和频分复用的 HTS（高通量卫星）应运而生。自 2004 年以来，全球超过半数的卫星通信运营商合计部署了 150多颗 HTS。HTS 包括 GEO（高轨）专用或搭载、MEO（中轨）、LEO（低轨）等形式。

同时，随着通信技术的快速迭代发展，特别是 5G 建设的开启以及包括 LoRa、NB－IoT等物联网通信标准的推出，万物互联早已具备产业技术基础。另外，随着人工智能、云计算、大数据、边缘计算等技术的同步推进，物联网作为数据的收集、环境的感知以及控制的执行端，其应用场景持续拓宽。

根据中国信息通信研究院的共同预测，中国目前已经成为全球最大的M2M 市场，2020 年中国蜂窝连接数达到 3．36 亿，年复合增长率约 29％，LPWA技术将提供另外 7．3 亿链接，使得全市场连接总数达到 10 亿。

图 2 物联网发展综合前景

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目前，NB－IoT 蜂窝网络以及以 LoRa 为代表的低功耗无线局域网技术已经成为物联网通信的主流技术，使得无线物联网的快速部署成为可能。但是，这些无线物联网技术依旧需要依靠基站等基础设施完成区域的覆盖，而连续不间断的覆盖需要大量投入基础设施建设。另外，在某些场景例如远洋货轮、飞机联网、沙漠、森林等地段，投入相关基建一方面物理环境不允许，另一方面，较为昂贵的基础设施建设将使得相关应用不具备可观的经济效益。

另外，虽然互联网已经诞生近半个世纪，现代通信技术也以及开启新一轮 5G 建设，但是根据 ITU 的报告，全球仍有 48％的人口不具备联网能力，其主要原因也是因为路基的解决方案连接到所有人讲不具备经济性。因此，Google、Liberty Global 和汇丰银行联合组建的一家名叫 O3b（other 3 billions，指代全球尚未接入互联网的人口）的互联网接入服务公司。公司旨在为全球偏远地区（主要是非洲、亚洲和南美等）的30 亿人口提供高带宽、低成本、低延迟的卫星互联网接入服务。

图 3 我国互联网发展

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图 4 O3b卫星地面覆盖系统范围

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因此，作为万物互联版图的有力补充，不受地理环境、气候环境影响并具备全天候服务能力的卫星通信开始重新获得产业的青睐。另外，随着火箭发射成本的下降、卫星制造能力的提升等技术发展，高频低轨道卫星星座的建设具备条件，从而带来了高带宽、低延时的卫星网络链接，使得更多样更高价值的卫星应用具备相应条件。

图 5 卫星数量保持增长，遥感技术占据主流

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1957年10月，苏联成功发射人类史上第一颗卫星，随后美国、法国、日本也相继发射了人造卫星，我国于 1970 年发射第一颗人造卫星“东方红一号”。人造卫星指在空间轨道上环绕地球运行的无人航天器，主要分为科学卫星、技术试验卫星和应 用卫星。其中，应用卫星直接为国民经济和军事活动提供服务，是发射数量和种类最多、应用范围最广的卫星。

根据 2018 年美国卫星产业协会（SIA）发布的第 21 版卫星产业年度报告，2017年全球发射了 345 颗卫星，其中地球观测卫星占比为 49％。另外，据 2018 年美国卫星产业协会（SIA）发布的第 21 版卫星产业年度报告，2017 年全球卫星产业总收入达到 2，686 亿美元，同比增长 3％，其中发射服务收入 46 亿美元，卫星制造收入 155亿美元，地面设备制造收入 1，198 亿美元，卫星服务收入 1，287 亿美元。整体来看，发射服务和卫星制造构成了卫星产业的基础，但收入占比较小；卫星服务和地面设备制造是卫星产业的收入主体，收入占比达到 90％以上。

图 6 卫星产业收入规模情况

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综上，随着微纳卫星应用的兴起，卫星数量稳中有升，近地轨道卫星保持快速增长态势，通信、遥感、导航依旧是三大主流卫星应用。

其中，全球导航卫星系统已经随着 GPS、北斗等卫星系统的建成逐渐构筑现代定位导航授时（PNT）系统的核心，随着北斗三号基础星座的建成，北斗已经具备全球服务能力，预计 2020 年北斗三号完成建成，届时将与 GPS 等 GNSS 系统构成主流具备全球 PNT 服务能力的定位导航系统，成为物联网等场景提供综合时空信息能力基础。

但是，GNSS 系统普遍不具备双向通信功能或者通信功能相对较弱，例如北斗的短报文功能，因此具备小型化、低功耗等规模应用的条件，但仍需要借助于其他的通信方式进行信息的传导。

1．1．2 GNNS的互联网应用和全球覆盖

卫星通信利用卫星作为中继站，通过反射或转发无线电信号，实现两个或多个地球站之间的通信。在卫星移动通信历史中，“铱星计划”是美国曾经的通信巨头摩托罗拉公司于 1987 年提出的一个革命性的全球移动通信系统设计。该系统包括由 77 颗近地通信卫星组成的星群，目标是直接解决当时基站覆盖技术难题，让人类通信进入卫星时代，在世界上任何一个“能看到天空的角落”都能实施无线通信。

然而“铱星计划”过于超前，设计也过于理想化，在面对后期全球快速发展的GSM 等蜂窝通信系统的竞争中由于成本较高以及卫星通信技术难以小型化等问题，因此理想的卫星移动通信市场没有及时同步开发出来，导致“铱星计划”渗透率不足引发巨额亏损。1999 年 3 月，铱星公司宣布破产并被一个投资团队接手，后期定位在美军、探险者等具备卫星移动通信需求的客户群体应用。

2010 年 6 月，铱星公司与 SpaceX 签订了价值 4．9 亿美元的合同。SpaceX 将从范登堡空军基地，用猎鹰 9 号火箭把第二代“铱星计划”的卫星中的 70 颗送上太空，以一箭十星的方式分 10 次发射完成。2019 年 1 月，SpaceX－猎鹰 9 号运载火箭将首批10 颗铱星公司第二代铱星系统卫星送入轨道。

“铱星计划”设计过于超前，同时鉴于技术路径以及规模的原因在面对蜂窝移动通信的竞争下落败，但是铱星系统开启了个人卫星移动的先河，并在国防、远洋、旅游探险等多个场景找到应用落地。另外，“铱星计划”也验证了近地轨道星座作为移动通信的可行性，随着发射成本的降低以及通信技术的进步，高带宽、低延时的基于低轨道的卫星通信成为可能，也激发了 Starlink、OneWeb 等卫星星座的建设计划。最后，卫星通信由于覆盖面大、部署快，不受地面情况影响，因此一直被视为特殊地位置和特殊场合的唯一通信手段，伴随着 5G 万物互联时代的到来，低轨道卫星星座将成为传统通信的有效补充，有望实现万物的实时互联。

图 7 卫星轨道分类

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1．1．3 卫星部分企业

（1） 中国卫星（600118．SH）

中国东方红卫星股份有限公司成立于1997年，于1997年在上交所上市，现总市值310．52亿，PE（TTM）94．47 倍 ，PB 5．17倍，2020年总营收70．07亿人民币，归属母公司净利润3．54亿人民币，基本每股收益0．30元。公司总部位于北京市市辖区，员工人数4077人，法人代表林益明，实际控制人国务院国有资产监督管理委员会，所属同花顺行业为航天装备。

（2） 卫星化学（002648．SZ）

卫星化学股份有限公司成立于2005年，于2011年在深交所上市，现总市值678．05亿，PE（TTM）13．52 倍 ，PB 3．83倍，2020年总营收107．73亿人民币，归属母公司净利润16．61亿人民币，基本每股收益1．52元。公司总部位于浙江省嘉兴市，员工人数3271人，法人代表杨卫东，实际控制人杨卫东，所属同花顺行业为石油加工。

（3） 亚太卫星（1045．HK）

亚太卫星控股有限公司于1996年在港交所上市，现总市值21．36亿港元，PE（TTM）7．84倍 ，PB 0．36倍，2020财年总营收8．89亿港元，归属母公司净利润2．31亿港元，基本每股收益0．25港元。公司总部位于香港新界大埔大埔工业村大贵街22号，员工人数109人，所属恒生行业为卫星及无线通讯。

（4） 国际通信卫星（I．N）

Intelsat S．A．成立于2011年，于2013年在美国纽约证券交易所上市，现总市值－－亿美元，PE（TTM）－0．06倍，2019财年总营收20．61亿美元，归属母公司净利润－9．14亿美元，基本每股收益－6．51美元。

（5） 吉来特卫星网络（GILT．O）

Gilat Satellite Networks Ltd． 于1993年在美国NASDAQ证券交易所上市，现总市值3．94亿美元，PE（TTM）11．30倍 ，PB 1．66倍，2020财年总营收1．66亿美元，归属母公司净利润0．35亿美元，基本每股收益0．63美元。所属GICS行业为通信设备。

（6） 卫星定位（870420．NQ）

厦门卫星定位应用股份有限公司成立于2001年，于2017年在股转系统挂牌，现总市值2．91亿，2020年总营收2．25亿人民币，归属母公司净利润0．19亿人民币，基本每股收益0．38元。公司总部位于福建省厦门市，员工人数350人，法人代表赖增伟，实际控制人厦门市人民政府国有资产监督管理委员会，所属同花顺行业为IT服务。

（7） 北斗卫星（205233．SHS）

北斗卫星仓储运营管理有限公司成立于2013年，公司总部位于北京市市辖区，法人代表朱余勇。

（8） 侍卫长（044016．TJS）

广东侍卫长卫星应用安全股份公司成立于2007年，公司总部位于广东省江门市，员工人数146人，法人代表黄伟文，实际控制人黄伟文。

（9） 中寰卫星（101775．GSS）

甘肃中寰卫星导航通信有限公司成立于2006年，公司总部位于甘肃省兰州市，法人代表曹志远。

1．2 卫星发射成本快速降低，小型卫星制造日趋成熟

卫星发射的高成本一度制约商业卫星的建设和应用， 近年来随着火箭发射技术的重大突破，特别是“一箭多星”、火箭回收利用等关键技术的突破极大地降低了发射的成本。例如美国 OneWeb宣称每次能够发射约 36 颗小卫星，Spaces 计划发射 1 箭 60 星。

图 8 卫星发射价格日趋降低

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图 9 Space X 火箭发射成本估算

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随着现代移动通信和电子元器件等技术的飞速发展，卫星的设计研制也呈现出小型化的发展态势。一方面小卫星的重量轻、体积小、成本低、发射风险小；另一方面越来越多的卫星项目开始使用商业组件，为批量化、规模化制造提供了可能性，这都促使卫星的研制成本大大降低（百万到千万级别），生产周期大大缩短（一年左右）。

例如美国 OneWeb 宣称每月能够生产约 40 颗小卫星，SpaceX 每颗卫星重量仅为 200多公斤。其他部分占工程投资的比例均小于10％，但合计占工程投资的30％，对海上降本同样意义重大。

图 10 小卫星的发射数量和占比分析

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在发射成本以及卫星制造门槛日益降低的同时，商业发射产业逐渐成本主流，卫星发射不再限制于国家或者行业，从而更多的商业卫星应用探索成为可能。总体看来，全球商业发射市场收入稳步提升，于 2017 年达到历史最高水平，总额达到 30 亿美元，预计 2018 年达到 33．6 亿美元。从发射次数来看，全球商业发射次数稳步上升，其中美国商业发射次数显著增多，2017 年达到 21 次，非商业发射次数略有降低。中国2018 年 1 月长征十一号完成首次全商业发射，标志着中国航天重新回到商业发射市场。

图 11 全球商业发射市场收入

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