（报告出品方/作者：国盛证券，余平）

1.1我们为什么要发展卫星互联网？

空天地一体网络是面向未来的通信网络，卫星互联网是打通空天地大互联不可缺少的一环。随着信息技术的发展，人类活动对通信网络的要求持续提高，移动通信从2G发展到5G，网络速度从约kbps提升到5G时代的1Gbps，25年间提升了1万倍。随着人类活动和经济生产活动的不断扩大，我们进入了万物互联的新时代，对网络通信的需求也从速度提升，逐步向通信互联时间、互联空间等领域全面拓展，现有通信网络对山区、沙漠、海洋、天空等人际活动稀少的地方覆盖严重不足，而虚拟现实、自动驾驶、物联网等新产业也对通信容量、通信延迟提出了全新的要求。空天地一体化网络技术在新时代的需求下应运而生。

卫星互联网具备广覆盖、低延时、宽带化、低成本等特点，是空天一体网络的必要组成部分，其在国防军事和民用领域有着极为广泛的应用和巨大的潜在价值。军用：卫星互联网在国防领域具有巨大潜力。其在战争中的运用包括：支持网络舆论、保障地面任务、串联情报信息、支撑精确打击、支援无人机作战、反网络电子干扰。具备的潜在战斗能力包括：目标侦察能力、电子对抗能力、反导拦截能力、通信保障能力。年美国陆军与SpaceX签署合作研发协议，将Starlink宽带卫星连接到军事通信网络。从当前的趋势看，Starlink的技术将从民用为主转为军民共举的方向，成为美军未来作战理念新载体。

民用：卫星互联网是解决地球“无互联网”人口数字鸿沟的有效手段之一。目前，地球上超过70%的地理空间，涉及30亿人口未能实现互联网覆盖。卫星互联网具备广覆盖、低延时、宽带化、低成本等特点，是解决地球“无互联网”人口数字鸿沟的重要手段之一，也是实现网络信息地域连续覆盖的有效补充。

1）广覆盖：可实现全球宽带无缝通信。传统地面通信骨干网在海洋、沙漠及山区偏远地区等苛刻环境下铺设难度大且运营成本高，在互联网渗透率低的区域通过部署传统通信骨干网络进行延伸普及已存在现实障碍。据ITU统计，年全球仍有37%的人口未接入互联网，非洲等地区4G网络覆盖率仅在50%上下。

相较而言，卫星互联网拥有“上帝视角”的优势，可以向全球各个地域提供信息通信服务，从而实现全球宽带无缝通信。目前已有多家卫星联网公司给出了覆盖全球或是覆盖全球大部分地区的计划，卫星通信实现全球无网络死角指日可待。

2）低延时：可实现延时与地面网络相当。对于延时敏感类业务，如：金融交易、网络游戏、虚拟现实等，其对传输时延有着极高的要求。以SpaceX披露的其星链互联网测试结果，星链互联网的下载速率为至Mbps，上传速率为40至42Mbps，延迟为18至19毫秒。根据Speedtest.net数据，美国固定宽带的平均延迟为22毫秒，移动网络的平均延迟为39毫秒。星链互联网的延迟已与地面宽带大致相当。

3）低成本：建设成本低于地面通信设施。SpaceX的官方消息称，Starlink卫星通信星座的总投资额约为-亿美元，折合人民币1-0亿元，初期需要50-亿美元才能全面投入运营。而地面5G的部署成本，据麦肯锡预测，第一轮全球5G部署将投入-亿美元，且年仅有美国、中国、欧洲等地区可以享受5G网络。由此可见，卫星互联网建设与地面通信设施建设相比，其成本具备很大优势。

4）宽带化：高通量卫星技术日渐成熟。高频段、多点波束和频率复用等技术的使用显著提升了通信能力，降低了单位宽带成本，能满足高信息速率业务的需求，极大的拓展了应用场景。4G系统要求的下行速度平均为Mbit/s左右，5G要求的下行体验速率要达到1Gbit/s，峰值速率最高要达到20Gbit/s，Starlink卫星通信星座全球测试的结果峰值速率能够达到Mbit/s，SpaceX平均速率目标为50-Mbit/s，可见Starlink卫星通信星座能达到的速率与4G的水平基本持平。从用户容量上看，Starlink单星通信容量已经与单个5G宏基站的容量基本持平，理论带宽也已接近5G，随着技术的成熟、传输速率的提升，卫星通信宽带化的特点将进一步凸显。

1.2卫星通信向高通量发展，低轨星座是重点方向

1.2.1卫星通信的基本原理和分类

卫星通信是当今必不可少的通信方式之一。卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电信号，在卫星通信地球站之间或地球站与航天器之间的通信。卫星通信是航天技术和现代通信技术相结合的重要成果，在广播电视、移动通信及宽带互联网等领域起到了广泛的应用，是当今必不可少的通信方式之一。卫星通信本质上是利用通信卫星作为中继站而进行的一种特殊的无线电中继通信。卫星通信系统由通信卫星、通信地球站分系统、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统等四大功能部分组成。

通信卫星占全球在轨卫星半数以上，是人类最为高频使用的航天器之一。截止年5月UCS公布的数据，全球共有在轨卫星颗，通信卫星数量达颗，比例达66%，占据了在轨卫星的半壁江山。

轨道与卫星的使命密切相关，根据轨道高度不同，通信卫星常用轨道包括低地球轨道、中地球轨道和地球静止轨道。按照卫星的任务要求，选择最有利的运行轨道是轨道设计的首要工作，根据其运行轨道距离地面的高度来分类。

从带宽角度看，卫星通信可分为宽带通信和窄带通信，Ka频段的宽带通信是重要发展方向。宽带通信卫星大多采用Ka频段，主要目标是通过卫星进行话音、数据、图像和视频的处理和传送，为多媒体和高数据率的互联网应用提供一种无所不在的通信方式。宽带通信卫星较以往的通信卫星最大的区别在于，其可以提供的业务由低速业务及话音业务变为互联网和多媒体业务，目前全球多国都已开始研制和建造宽带通信卫星。

卫星通信的应用场景及潜在应用场景非常广阔。卫星通信应用场景横跨军民，根据UCS数据，截止到年5月，在轨卫星中商业用途卫星占比达77%，军事用途卫星占比为10%。根据卫星的不同应用场景，卫星通信可分为电视及声音直播、边远地区通信、专用网通信、双向数据分发（如高速互联网接入、物联网）、军用通信等。

1.2.2快速增长的通信互联需求催生高通量卫星

高通量通信卫星（HTS），亦叫超高吞吐量通讯卫星，高通量通信卫星常利用频率资源的多倍复用来提高吞吐量，能提供传统卫星的数十倍甚至上百倍的容量。高通量通信卫星的主要有3大特征：1）技术升级；2）频段拓展；3）轨道开发。这些特征使卫星具备更大的通信容量，同时降低了单位带宽的成本。

1）技术升级：高通量卫星是相对于使用相同频率资源的传统通信卫星而言的，主要技术特征包括多点波束、频率复用、高波束增益等。多点波束方面，使用大量点波束实现广域范围覆盖；频率复用方面，点波束之间可以实现子波段的复用，增加频谱利用率和卫星通信容量；波束增益方面，波束宽度窄提高天线增益，降低终端天线口径，提高频谱利用率，提高数据传输速率。2）频段拓展：传统使用的C、Ku频段逐渐饱和，高通量卫星逐渐向更高频段发展，如使用Ka频段的中国首颗高通量卫星中星16号，又例如银河航天的使用Q/V频段的5G通信卫星。使用如Ku、Ka高频波段，能有效提升通讯速率，同时高频段资源丰富可用频带宽（Ka频段可用频带宽高达3.5GHz，超过现有L、S、C、Ku频段总和），但遇云/雨衰减较大。3）轨道开发：与频段资源类似，轨道资源是稀缺资源，特别是赤道同步轨道仅此一条，为了提供更高容量，也为了满足更高的通信需求，高通量卫星从以GEO（地球同步轨道）为主导向LEO（低地球轨道）延伸。

高通量卫星凭借高吞吐量、低单位带宽成本、数据传输速度快等优势，为通信卫星行业带来了更多的应用可能，拥有广阔的商业化前景，市场空间巨大。美国在高通量卫星领域世界领先，Viasat公司的高通量卫星经过三代发展，已达到单星数百Gbps通信带宽的能力（Viasat-3容量将超过Gbps，甚至可达到Tbps级别）。

卫星通信采用高通量通信卫星是大势所趋。随着通信、互联网和多媒体应用的逐步普及，卫星通信对于宽带化、高通信容量的需求越来越强烈，并伴随着制造技术的日渐成熟以及发射成本的日渐低廉，卫星通信行业发展高通量通信卫星已成定局。高通量卫星的应用场景也在不断地丰富，其在卫星数量、通信容量、市场需求和运营收入方面均实现了快速增长。4-年，地球同步轨道通信卫星年发射数量小幅上涨，但同步轨道高通量卫星（GEO-HTS）数量大幅上升，年达到高峰，但年发射数量为4年的4.3倍，占当年同步轨道通信卫星的50%，由此可见消费市场对高通量通信卫星需求之旺盛。

年全球高通量卫星市场销售额达到了10,.50百万美元，预计年将达到26,.84百万美元，年复合增长率（CAGR）为15.36%（-）。

我国高通量卫星与国际最先进水平相比还有一定差距，但一直持续突破和探索，从中星16到中星26，我国已形成初具规模的高通量卫星产品家族和服务能力，中国卫通正在积极开展我国第三代高通量卫星（容量将超过Gbps）。年2月23日，我国首颗超Gbps容量的高通量卫星——中星26号卫星成功发射，该星是我国目前通信容量最大、波束最多、技术最复杂的民商用通信卫星，中星26的成功发射入轨标志着我国全面开启卫星互联网应用服务新时代。

1.2.3高通量卫星建设，低轨通信星座备受青睐

低轨星座具备时延小、单星造价低、系统通信容量大等特点，在高通量卫星领域获得更多青睐，是当下卫星互联网建设的主流选择。随着低轨卫星的技术日益成熟，结合低轨卫星自身具备低成本、覆盖能力强等优势，目前低轨卫星的发射节奏远超高轨卫星，截止至年12月11日，全球共发射低轨卫星颗，仅年全球共发射颗低轨卫星，占全年所有发射卫星数量的98.6%。由多颗低轨卫星组网而成的星座计划应运而生，再结合高、中、低轨卫星的特色与优势，组合构成卫星互联网，卫星互联网作为地面通信系统的补充，正式迈入了普及时代。

1.3卫星通信助力6G构建空天地大互联

1.3.1卫星通信是6G骨干网卡构架的核心部分

空天地一体化网络已经成为包含中国在内的多个国家确立为面向未来的6G通信构架的核心方向。在6G时代，天基（高轨/中轨/低轨卫星）、空基（临空/高空/低空飞行器）等网络将与地基（蜂窝/WiFi/有线）网络深度融合，构建起全球广域覆盖的空天地一体化三维立体网络，为用户提供无盲区的宽带移动通信服务。目前全球国际组织已经开展了针对空天地一体化网络的研究及标准化工作。

将卫星互联纳入6G网络核心架构是6G相较以往任何移动通信系统最深的变革之一。6G通信技术不再是简单的网络容量和传输速率的突破，更是为了缩小数字鸿沟，实现全球无缝覆盖，实现“万物互联”这个终极目标，全面服务新一轮的技术创新和产业革命。6G网络架构的一个重大转变是：从地面接入向空天地海泛在接入的转变，需要支持天基、空基、地基多种接入方式，固定、移动、卫星多种连接类型。作为未来通信重要的基础设施，卫星互联网将为全球提供低成本互联服务。

世界各国对6G高度重视，纷纷启动相关研究和标准化工作，提前布局下一代移动通信系统，并且瑞典、韩国等国已经明确在试点应用领域、时间节点上面作出了规划。

6G时代是中国不会也不能错过的新时代，发展卫星互联网势在必行。我国从4G时代开始开始布局上游核心领域如协议标准、基带芯片的制定和研发并且取得重要成果，在5G时代跃升世界一流的移动通信强国，华为对3GPP贡献了超过20个标准，世界排名第一。6G时代也必将是中国不会错过也不能错过的新时代。

1.3.25GNTN落地，已向空天地互联过渡

5GNTN落地，逐步向实现空天地互联过度。传统卫星通信均需要专用的接收终端，受限于专用终端的价格、体积，用户群体受限。年6月，3GPP正式冻结5GRelease17版本，支持手机与卫星直接通信的所谓“非地面网络（NonterrestrialNetwork，NTN）”功能被正式定义，手机直连卫星产业化向前迈进一大步。高通、爱立信、泰雷兹、联发科、中兴等通信巨头的加入，极大推动卫星互联网走进大众消费的进程。

1.3.3移动通信巨头前瞻布局卫星通信与蜂窝网络融合，手机直连卫星时代已到来

卫星通信与移动通信走向融合是大趋势。未来移动通信网络将以地面蜂窝通信为依托、卫星天基网络为拓展，构建星地融合一体化立体覆盖网络。从年到年间，ITU、3GPP和ETSI大力开展并推动基于5G体制的卫星互联网星座组网探索，拉开了卫星互联网与地面蜂窝系统体制走向融合的序幕。

手机直连卫星，移动终端厂商在卫星互联的布局已悄然展开。卫星连接可以帮助填补地面蜂窝网络的空白，利用卫星互联网为手机提供服务已成为电信公司、手机制造商和卫星运营商颇为

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