低轨卫星通信行业深度报告：从高轨到低轨——新起点上的卫星通信产业.pdf

请务必阅读正文后的声明及说明 Table_MainInfo Table_Title 证券研究报告 / 行业深度报告 低轨卫星通信行业深度报告 ： 从 高轨 到 低轨 新起点上的 卫星通信 产业 报告摘要： Table_Summary 低轨 卫星通信是继卫星导航 之后，世界强 国在天基信息系统领域的下一个争夺焦点 。 相比传统的静止地球轨道卫星通信系统，低轨系统在技术和成本上优势显著，将在网络接入、物联网等应用领域创造出极大的商业价值。此外，低轨卫星通信系统 军事价值巨大，也将带来法律监管上的难题，为 国防和 信息安全带来 潜在的 挑战。另外，大量近地巨型星座的组网将加剧轨道和频率这一稀缺资源的紧张程度，使其成为 未来 天基系统发展的制约 因素 。 目前国外 资本和科技 巨头积极抢占低轨卫星通信发展主动权，我国也提出多个低轨系统的建设计划，部分计划已取得初步 的 试验成功，预计未来国内低轨卫星通信将进入发展快车道。 卫星行业的市场数据表明，全球卫星行业自 2018 年开了大规模基础设施建设，且空间段的建设要略领先于地面段。 低轨卫星通信产业链较长，覆盖卫星制造、发射服务、卫星运营及卫星应用与服务等环节 ，国有军工企业在研制、发射、运营等领域起主导作用，终端设备 制造环节基本由民营企业主导 。 SIA 卫星行业收入数据表明，2018 年全球的卫星研制与发射服务收入增速分别达到 25.81%和34.78%， 地面 网络 设备 收入呈现加速增长的趋势， 2018 年增速达到16.90%。 低轨卫星通信系统建设将带动产业链上游制造环节的投资，系统成熟后有望打开新的应用市场。 目前国内主要星座建设计划 包括 MEO轨道卫星 8 颗， LEO 轨道卫星 4842 颗，上述计划若均能完成建设，其空间段建设将带动约 1561 亿元市场，地面段建设将带动约 839 亿元网络设备市场。 低轨通信系统与地面通信网融合后，宽带卫星通信系 统将提供全球覆盖的网络服务，窄带卫星系统将提供物联网接入，将在军事通信、偏远地区网络接入、航空机载通信、卫星物联网等领域打开新的市场空间。 国外低轨卫星通信系统的大规模建设，有望加快国内相应计划的实施，首先带动空间段和地面段的基础设施建设投资 。 建议 在产业链不同环节 重点关注： 卫星 /火箭研制与运营 ， 中国卫星、上海沪工、中国卫通；卫星 /火箭关键分系统， 航天电子、康拓红外；地面网络设备 ， 中国卫星、华力创通；电子元器件 ： 鸿远电子、振华科技、火炬电子、宏达电子；金属、非金属等原材料：宝钛股份、菲利华。 风险提示： 低轨卫 星通信发展不及预期；投资规模不及预期。 重点公司主要财务数据 重点公司 现价 EPS PE 评级 2019E 2020E 2021E 2019E 2020E 2021E 航天电子 6.13 0.19 0.21 0.25 32 29 25 买入 鸿远电子 52.97 1.91 2.58 3.37 28 21 16 买入 Table_Invest 优于大势 上次评级： 优于大势 Table_PicQuote 历史收益率曲线 0%8%16%24%32%2019/22019/32019/42019/52019/62019/72019/82019/92019/102019/112019/122020/1国防军工 沪深300Table_Trend 涨跌幅（ %） 1M 3M 12M 绝对收益 -5.70% 2.09% 21.44% 相对收益 0.55% 4.40% 1.35% Table_IndustryMarket 行业数据 成分股数量（只） 69 总市值（亿） 9174 流通市值（亿） 6847 市盈率（倍） 71.14 市净率（倍） 2.01 成分股总营收（亿） 3559 成分股总净利润（亿） 96 成分股资产负债率（ %） 51.03 Table_Report 相关报告 国防军工行业周报：元器件、新材料和信息化景气度持续验证，建议超配军工 2020-01-19 国防军工行业周报：年报预告将陆续披露，关注业绩确定性高的投资标的 2020-01-13 国防军工行业周报：美伊局势持续发酵，关注板块短期催化 2020-01-05 国防军工行业周报：明年将密集实施重大航天任务，行业景气度有望持续提升 2019-12-29 Table_Author 证券分析师：陈鼎如 执业证书编号： S0550518080002 18513586975 chendrnesc 研究助理：刘中玉 执业证书编号： S0550118120003 18801026093 liuzynesc 国防军工 发布时间： 2020-02-09 请务必阅读正文后的声明及说明 2 / 33 Table_PageTop 行业深度报告 目 录 1. 卫星通信系统简介 . 51.1. 卫星通信 系统的基本概念 . 5 1.2. 低轨卫星通信系统的特点与优势 . 8 1.3. 低轨卫星通信系统的商业价值和战略意义 . 10 2. 卫星通信市场发展 现状与趋势 . 12 3. 轨卫星通信产业发展环境 . 14 4. 国内中外低轨卫星通信系统发展现状 . 15 4.1. 国外中低轨卫星通信系统发展 . 16 4.1.1. 第一代低轨卫星通信系统 . 17 4.1.2. 国外典型中低轨宽带星座建设计划 . 19 4.2. 国内主要中低轨卫星通信系统 . 22 4.2.1. 航天科技集团 “鸿雁 ”星座 . 23 4.2.2. 航天科工集团 “虹云 ”工程 . 24 4.2.3. 中国电科集团天地一体化信息网络 . 24 4.2.4. 银河航天 “银河 Galaxy”5G 星座 . 25 4.2.5. 国电高科天启物联网星座 . 25 5. 低轨卫星通信产业链及重点 上市公司 . 26 5.1. 低轨卫星通信产业链 . 26 5.2. 低轨卫星通信产业链重点上市公司 . 27 5.3. 建议关注的相关上市公司 . 29 6. 低轨卫星通信系统催生的市场 . 29 6.1. 空间段和地面段建设 . 29 6.2. 典型的应用与服务市场 . 30 6.2.1. 军事通信 . 30 6.2.2. 网络接入 . 30 6.2.3. 航空机载通信 . 30 请务必阅读正文后的声明及说明 3 / 33 Table_PageTop 行业深度报告 6.2.4. 卫星物联网服务 . 31 7. 风险提示 . 31 图表目录 图 1：常见卫星通信系统轨道分布 . 6 图 2：卫星通信系统的系统组成 . 7 图 3： ITU 频率分区和业余无线电频率分区 . 7 图 4：与地面 5G网络融合的低轨卫星通信星座架构示意图 . 11 图 5：全球物联网设备连接数量 . 12 图 6：中国物联网行业市场规模 . 12 图 7：全球主要国家在轨通信卫星数量 . 13 图 8：全球卫星产业市场规模的变化 . 14 图 9： 2018 年卫星服务业市场结构 . 14 图 10：全球卫星服务产业市场规模 . 14 图 11：全球地面卫星网络设备市场规模 . 14 图 12： 2018 年国内商业航天企业融资情况 . 16 图 13：全球主要非静止轨道宽带通信星座轨道分布（截止 2020 年 1 月 17 日） . 16 图 14：国外低轨卫星通信星座发展过程 . 17 图 15： ORBCOMM 座系统瞬时地面覆盖示意图 . 18 图 16：铱星系统地面覆盖范围 . 18 图 17：全球星星座系统瞬时地面覆盖示意图（ 48 颗星） . 19 图 18： Starlink 星座构型 . 21 图 19： Starlink 首批 60 颗组网星 . 21 图 20： OneWeb 系统地面站部署规划 . 21 图 21： OneWeb 卫星设计生产流程 . 21 图 22： O3b星座构型 . 22 图 23： O3b系统地面覆盖范围 . 22 图 24：鸿雁星座建设构想 . 24 图 25：鸿雁星座首发星 . 24 图 26：虹云工程三步走计划 . 24 图 27：虹云工程卫星模型 . 24 图 28：“天象” 1 星、 2 星通过海上平台发射 . 25 请务必阅读正文后的声明及说明 4 / 33 Table_PageTop 行业深度报告 图 29：“天象” 1 星、 2 星发射成功 . 25 图 30：低轨卫星通信产业链 . 26 表 1：雷达无线电频段标称 . 8 表 2：空间无线电频段标称 . 8 表 3：低轨系统和高轨系统技术特点的比较 . 9 表 4：全球各地区互联网用户数量 . 11 表 5： 2008-2018 年间通信卫星采购与发射数量 . 13 表 6：低轨系统和高轨系统技术特点的比较 . 15 表 7：国外典型中低轨道宽带通信星座 . 19 表 8：国内主要非静止轨道宽带通信星座 . 22 表 9：低轨卫星通信产业链主要参与者 . 26 表 10：空间段建设环节主要 A 股上市公司 . 27 表 11：地面段和用户段主要 A 股上市公司 . 28 表 12：空间段建设带动的市场空间测算 . 30 请务必阅读正文后的声明及说明 5 / 33 Table_PageTop 行业深度报告 1. 卫星通信 系统简介 1.1. 卫星通信系统的基本 概念 卫星通信 系统 是指利用人造地球卫星作为中继站转发或发射无线电波，实现两个或多个 地球站之间或地球站与航天器之间通信的一种通信 系统。 卫星通信的 概念最早由阿瑟 克拉克在 1945 年提出， 1965 年美国“晨鸟”通信卫星成功发射，卫星通信技术正式进入实用阶段。 早期的卫星通信系统 基本实现 数据通信、广播业务、电话业务等 基本 通信 需求， 在航海通信、应急通信、军事通信、偏远地区网络覆盖等应用领域发挥不可替代的作用。随着 以高频段（ Ku、 Ka 等）、大容量、高通量为特点的宽带通信技术的成熟， 通过通信卫星实现互联网接入已 经 成为 可能。 卫星在空间中通常绕地球做无动力飞行， 卫星运动所在的平面称为轨道面，运动的轨迹称为轨道 。 根据卫星轨道形状、倾角、周期、高度等不同特征，卫星轨 道可以有不同的分类。对于卫星通信系统来说，通常是根据卫星轨道高度进行分类，具体可分为 静止轨道 （ GEO， Geostationary Earth Oribt）、中轨（ MEO， Medium Earth Orbit）和 低 轨 （ LEO， Low Earth Orbit） 三种 ： （ 1） 静止轨道 卫星通信系统： 通常指地球同步轨道通信卫星系统，其轨道高度为 35786 公里 ， 卫星运动方向与地球自转方向相同，轨道面与地球赤道面重合， 运行周期为一个恒星日（ 23 小时 56 分 4 秒） ，从地面上看卫星在空中是静止不动的 。 （ 2） 低轨卫星通信系统： 卫星距地面高 度在 500-2000 公里， 系统 通常由 分布于若干轨道平面上卫星构成的 ，卫星形成的覆盖区域在地面快速移动，轨道周期通常在 2 个小时左右。 （ 3） 中轨卫星通信系统： 卫星距地面高度在 2000-35786 公里之间，单星覆盖范围大于低轨通信卫星，是建立全球或区域卫星通信系统的较优解决方案。 上述三种系统中， LEO 系统和 MEO 系统统称为非静止轨道通信系统（ NGSO，Non-GeoStationary Orbit） 。在讨论卫星通信时，有时会以“高轨”来指代运行在GEO 轨道，相对的以“低轨”指代包括 MEO和 LEO的 NGSO 轨道 。 报告 下文若非特殊语境，也以“低轨”来统称 MEO 和 LEO 轨道。 请务必阅读正文后的声明及说明 6 / 33 Table_PageTop 行业深度报告 图 1： 常见卫星通信系统轨道分布 M o l n y a 椭 圆 轨 道P e n t r i a d ， 俄 罗 斯 电 视 广 播（ 在 远 地 点 使 用 ）G P S ， 全 球 定 位 系 统G L O N A S S ，全 球 导 航 卫 星 系 统T e l e d e s i cS k y b r i d g eG l o b a l s t a rI r i d i u mO r b c o m mB o r e a l i so f E l l i p s oI C O ,S p a c e w a y N G S O低 地 球 轨 道 L E O中 地 球 轨 道 M E O静 止 轨 道 G E OS p a c e w a y ， A s t r o l i n k ， I n m a r s a t ， I n t e l s a t外 范 艾 伦 带内 范 艾 伦 带C o n c o r d i a no f E l l i p s o0 1 0 , 0 0 0 K m比 例 尺数据来源： 电子科技大学 ， 东北证券 卫星通信系统由空间段 、 地面段 和用户段三 部分构成 ： （ 1） 空间段 ： 以通信卫星为主体， 卫星上的转发其是通信卫星的主要有效载荷，也是卫星通信系统空间段最重要的功能组成， 用于接收和转发卫星通信地球站发来的信号，实现地球站之间或地球站与航天器之间通信。 （ 2） 地面段： 包括支持 移动电话、电视观众、网络运营商地面用户 访问 卫星转发器， 并实现用户 间 通信的所有设 施 ，网关站是地面段的核心设备。卫星通信系统的地面段也包括地面的卫星控制中心（ SCC， Satellite Control Center）和跟踪、测控及指令站（ TT&C， Tracking， Telemetry and Command station），SCC 和 TT&C 主要负责卫星发射阶段的跟踪和定位，下达变轨、太阳能电池板展开等动作指令，以及卫星在轨运行期间轨道监测和校正、干扰和异常问题监测与检测等。 （ 3） 用户段： 主要由各类终端用户设备组成，包括 VSAT 小站、 手持终端 ，以及搭载在车、船、飞机上的移动终端 ，以及基于卫星 通信的各种应用软件和服务 。 请务必阅读正文后的声明及说明 7 / 33 Table_PageTop 行业深度报告 图 2：卫星通信系统的系统组成 数据来源：中国知网 , 东北证券 卫星通信作为无线电通信形式的一种，信号的中转和传输也要依赖与不同频段的无线电波。 在地面雷达系统的应用中， IEEE 标准中将无线电波划分为 VHF、 UHF、 L、S、 C、 X、 Ku、 Ka 以及 EHF 等频段。在实际应用当中，上述频带中仅有一小部分被分配给雷达应用，大部分频带由 国际电联（ ITU， International Telecommunication Union）的世 界无线电通信大会分配给空间无线电应用，雷达频段和空间无线电频段对应关系如表 1 和表 2 所示。 为保证无线电频率这一稀缺资源能够得到合理有效的利用， ITU 将全球划分为三个频率区域，中国位于其中的 III 区。 图 3： ITU 频率分区和业余无线电频率分区 数据来源： Wootrip，东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明 8 / 33 Table_PageTop 行业深度报告 根据不同业务类型对无线电频段也有大致的划分： C 频段 （ 4GHz8GHz） 、 Ku 频段（ 12GHz18GHz） 和 Ka 频段 （ 26.5GHz40GHz） 是目前卫星通信系统中使用最广泛的 频段， C 频段和 Ku 频段主要用于卫星广播业务和卫星固定通信业务 ，带宽有限且利用较早，目前频谱的使用已趋于饱和； Ka 频段主要用于高通量卫星，提供海上、空中和陆地移动宽带通信。 Q/V 频段将是未来卫星通信领域争夺的重点，目前 ITU正在制定 NGSO 卫星通信中使用 Q/V 频段的频谱共享规则，以确保 NGSO 系统与 GSO系统以及其他 NGSO 系统能够共存 ，值得注意的是 2020 年 1 月 16日银河航天成功发射的 5G 星座的首发星是全球首颗 Q/V 频段的 NGSO 通信卫星。 表 1：雷达无线电频 段标称 表 2：空间无线电频段标称 频段标号 频段范围 频段标号 频段范围（ GHz) 频段简称（ GHz) L 1.5251.710 1.5 HF 3MHZ30MHz S 1.92.7 2.5 VHF 30MHz300MHz C 3.44.2 4/6 UHF 300MHz1000MHz 4.54.8 L 1GHz2GHz 5.857.075 S 2GHz4GHz X 7.357.75 7/8 C 4GHz8GHz 7.98.4 X 8GHz12GHz Ku 10.713.25 11/14 Ku 12GHz18GHz 14.014.5 12/14 K 18GHz27GHz Ka 17.720.2 20/30 Ka 27GHz40GHz 27.530.0 V 40GHz75GHz V 40.5424.5 40 W 75GHz110GHz 42.543.5 mm 110GHz300GHz 47.250.2 数据来源：中国知网 , 东 北证券 数据来源：中国知网 , 东北证券 1.2. 低轨 卫星通信系统的特点与优势 与传统的地球静止轨道卫星通信系统相比，低轨卫星通信系统 最显著的特性在于其卫星工作轨道高度和系统复杂程度的不同 ，从而带来单星技术、规模、成本上的差异，