我们在手机上经常使用的 4G 或 5G 移动通信网络，也叫做蜂窝通信，意思是由每一个基站覆盖了每一个六边形的区域，连成一片才让整个地区都有网。

我们之所以能移动上网，是因为当在一片区域信号越来越弱，在另一片区域信号增强，基站之间有一个相互交接的过程，就像一个大房间里有好几个 WiFi 信号放大器，只是蜂窝网络覆盖的面积要比 WiFi 大很多。

这一过程带来的问题就是需要建设大量的基站、控制器与核心网，成本很高，覆盖的面积很难快速扩张。但是还有另一种网络，卫星互联网，这种网络依托的是卫星通信，覆盖面积很大，可以实现全球覆盖。

卫星互联网原理也类似，主要依托卫星作为基站，通过一定数量的卫星，向地面、空中、海上的用户提供宽带互联网接入服务。卫星互联网通常需要三大部件：卫星、地面站、用户终端。

它的一大优势在于卫星是在天上，而基站在地面上，地理环境的各种限制对于卫星都不存在，而且卫星覆盖范围大，不像基站那样，仅中国就需要上百万基站才能实现大范围覆盖，卫星的用量要比这少很多。

全球蜂窝移动网络仅覆盖了 20%的陆地面积、6%的地表面积，剩下的野外或高空地区作业，比如航空、远洋、渔业、石油、环境监测、户外越野、军事等，都要靠卫星通信来满足。

而且在地面遭遇天灾人祸时，卫星通信的重要性就更加凸显出来了，比如俄乌战争中，马斯克的 Starlink 星链卫星就为乌军提供了大量情报，还有在发生地震、海啸等自然灾害时，卫星通信几乎成了唯一的通信方式。

在 2G-5G 时期，卫星通信的首要需求是全球覆盖，对蜂窝网络来说是一种补充作用。卫星也以中窄带、中高轨道为主，可以用较少数量完成对全球的覆盖，但对高速率、低时延基本没有需求。

到了 6G 时代就不同了，6G 是一个全域覆盖的立体网络，把空天地一体化多接入能力作为关键能力，卫星通信将成为其中的重要组成部分。

01  卫星的基本情况

卫星按照轨道高度可以分为三类，高轨卫星、中轨卫星、低轨卫星。

以前在物理课上经常计算的地球同步卫星就属于高轨卫星，跟地球自转同步，总保持在某片区域的头顶上，因此只对某一固定区域服务，只需三颗就可以覆盖全球，近地卫星属于低轨卫星，轨道高度小于 2000km。

高轨道卫星尽管覆盖范围大，但网络时延比较大，信号衰减严重，而低轨卫星由于传输时间短，路径损耗小，卫星终端体积小、成本低，在通信方面很有优势，支持实时要求高的应用。

尽管低轨卫星的覆盖范围较小，但可以通过几十几百颗卫星组成星座，实现全球无缝覆盖，还能有效补充高轨卫星在南北极地区的覆盖。

卫星通信的信号传输同样依赖于不同频段的无线电波，其中以 C 频段、Ku 频段和 Ka 频段使用最为广泛。

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，Ka 频段则主要用于高通量卫星，提供海上、空中和陆地移动宽带通信。

国际电联（ITU）规定，近地卫星轨道和频率均采取“先登先得”原则，后来者在轨道和频段上要规避已发射的卫星。

因此低轨卫星轨道资源和频谱资源都是不可再生资源，相比于高轨卫星轨道，近地轨道资源十分有限，且 C、Ku、Ka 等黄金频段资源日渐拥挤，因此我国向 ITU 申请卫星的频谱资源和轨道资源具有一定的紧迫性。

卫星的通讯方式主要有两种，微波通信和激光通信，发展相对成熟。

微波通信我们都比较熟悉，日常手机打电话用的都是微波通信，但微波通信对于卫星通信来说也存在一些不足之处。

一是长距离传输需要较高功耗，传输速率也受限制。二是星际环境复杂多变，微波通信要申请特定频段，避免与相邻卫星通信频率重叠出现信号干扰。

卫星波束的覆盖方式主要有点波束和宽波束两种，由于点波束功率远超宽波束，因此点波束能够实现更高效的调制和编码，具有每秒百兆比特的通信容量。

宽波束主要用于传输控制命令，较大的覆盖范围可以降低不同波束切换频率。

现在激光通信技术日渐成熟，在卫星间通信中使用逐渐增多，具有传输速率高、无频段限制的优点，对其他星间通信不会造成干扰。

但激光通信对链路的建立过程有非常高的要求，对准、捕获和跟踪比较难，而且一般只能一对一的传输。

激光通信使用的器件一般包含激光发射器、发射光学镜头、接收光学镜头、激光接收器、控制硬件等关键组件。

使用的激光分为相干和非相干两种，相比于非相干光，相干光通信是未来的发展方向，可以大幅提升接收机的灵敏度，抗背景干扰能力也强，但对于接收机要求更高，成本也较高。

卫星低轨化、小型化、星座化

首先是卫星正在向高通量发展，由于通信频段是不可再生资源，随着优质频率资源日益紧张，卫星运营商一般通过高通量通信卫星技术来提供更大的带宽并降低单位带宽成本。

传统通信卫星容量不到 10Gbit/s，高通量卫星容量可达几十到上百 Gbit/s，支持多种媒体数据服务，通信成本大幅降低，个人消费市场将被逐渐打开。

然后就是前面提到过的卫星轨道高度越来越低，在通信技术追求高速低时延的情况下，甚至出现超低轨卫星。

高轨卫星时延一般为 500ms 左右，新兴低轨通信星座大都能够实现 50ms 左右的时延，已经与地面光纤网络相当，高轨卫星无法支持在线游戏或视频聊天等基于实时或近实时数据传输的应用。

高轨卫星链路损耗大，因此对终端机的发射功率要求高，手机这点功率向卫星发射信号难以被接收，走到半路就被损耗大半了。

而且随着地球同步轨道卫星增多，轨道逐渐拥挤，两颗卫星之间必须保持 1000 公里以上的距离，以免出现碰撞和干扰，为了寻求更多轨道空间，人们也要往低轨卫星方向发展。

低轨卫星的单个卫星研发和发射成本较低，易于量产，既可以搭载发射，也可以一箭多星发射。

低轨卫星可以增强信号功率，链路损耗低，信号更容易被地面小型化终端设备接收，而且地面很小的信号功率也能被低轨卫星正常接收，因此天线和终端设备的功率也可以比较低。

低轨卫星运行速度快，在相同时间段内划过的轨迹更长，因此高精度定位收敛时间短，可达到 1 分钟级收敛。而中高轨卫星星座几何构型变化慢，收敛时间一般为 15 分钟~30 分钟，因此低轨卫星定位精度更高。

另外，卫星正在越做越小。传统大型卫星结构复杂，通常需要数亿甚至数十亿美元的开发成本，小卫星功能相对简单，仅需数千万美元甚至更低，开发生产速度更快，因此在轨卫星系统能够快速更新。

传统大型卫星寿命可达 10 年以上，小型卫星通常只有 1-3 年，开发时间也短，因此工程师可以在其职业生涯中多次参与卫星从设计到运行的全过程，有利于工程师丰富经验并进行改进，促进小卫星的技术提升。

最后，卫星正在向星座化方向发展，也就是由 10 颗或数百颗卫星构成一个系统，一起协同工作。

一个完整的卫星星座可以实现全球覆盖，地球上任意一点至少有一颗卫星是可见的，即使单个卫星故障，也可实现不间断全球覆盖。

卫星星座由核心卫星、备用卫星和地面控制系统组成。

核心卫星负责提供主要的通信、导航或遥感服务，在核心卫星出现故障或需要维护时，备用卫星可以替代核心卫星提供服务，地面控制系统负责监控和控制卫星的运行状态，确保卫星正常运行。

目前天空中的卫星星座分为导航星座、通信星座和遥感星座。导航星座包括全球定位系统（GPS）、格洛纳斯星座（GLONASS）、伽利略星座（Galileo）、北斗导航系统（BDS）。

通信星座有星链（Starlink）、一网(OneWeb)、铱星（Iridium）、O3b；遥感星座如吉林一号（Jilin-1）。

02  低轨资源稀缺，网速已达 4G 水平

卫星互联网的组网难度很大，进入壁垒较高，主要可分为三种模式：天星地网、天基网络、天网地网。

天星地网就是卫星之间不存在链路关系，而是通过地面信关站、运控站、测控站和控管中心等节点进行联网，卫星只充当中转的角色。

这种模式的优点是节点的布设便捷、成本低廉，架构成熟，而缺点是全球布设节点难度很大，单个站点的覆盖效率较低，我国天通卫星和 OneWeb 均采用此架构。

天基网络是指用户间通过星间链路连接，无需地面网络参与，处理、交换和网络控制等功能都由卫星完成，提高了系统的抗毁能力。

这种方式覆盖范围广，不受地理环境和自然灾害的影响，也不依赖地面节点，各种轨道飞行器节点以异构组网的形式运行，具有较高的网络连接率和实时性。

但缺点是这种模式技术复杂，卫星设备的维护难度大，建设成本较高。

天网地网是指卫星之间由星间链路连接，地面网络由信关站连接。这种方式兼顾了天星地网和天基网络的优势，是未来的发展趋势。

低轨宽带卫星在 2000 年左右进入高潮，1988 年，铱星星座计划在摩托罗拉的一个实验室成立，2014 年 OneWeb 的前身在英国成立，2014 年 Starlink 商标注册。

受益于卫星小型化、标准化和生产技术的革新，卫星的生产效率得到了巨大的提升。Starlink 可以以每天 6 颗的速度生产 V2mini 卫星，并实现了年均 900 颗以上的发射节奏，计划 2027 年末全部建设完成。

卫星能够满足的功能逐步丰富，铱星、Starlink 均搭载了星间链路以满足天基通信。

铱星 NEXT 还提供了约 50kg 的托管载荷，以满足通信之外的其他附加功能需求，Starlink 也计划在下一代卫星中搭载约 25 平方米的巨型天线，以满足和 T-mobile 提供的“手机直连卫星”服务。

我国 GW 巨型星座可能也将搭载激光星间链路以及相控阵天线，以满足“天网地网”的卫星组网需求。

卫星硬件性能的提升同步增强了单星的通信能力。Starlink 实测平均下行速率能达到近百兆，时延约为 45ms。

Starlink 的单星吞吐能力已经提升到了数十 Gbps 的水平，宽带接入已经基本能够获得和 4G 网络相似的体验，预计未来我国 GW 星座的单星吞吐能力也将在在数十 Gbps 的水平。

随着卫星星座建设成本持续下降，卫星互联网开始具备盈利能力。

卫星互联网的商业模式包括设备的一次性付费和定期支付的网络订阅费用，在终端用户支付成本方面没有太大的劣势，反而在灵活性、信号覆盖广度等方面更具优势。

铱星公司 2022 年用户约 200 万，并已实现扭亏为盈，Starlink 目前用户终端数已超 25 万。

我国的卫星互联网起步相对较晚，2021 年国资委成立了中国星网，加速整合了我国卫星设计制造、火箭发射、卫星通信等优质资源，加快我国卫星互联网的建设。

2020 年，我国向 ITU 递交了 GW-A59 和 GW-2 两个宽带互联网星座计划，计划发射的卫星总数量达到 12992 颗。其中 GW-A59 星座包含 6080 颗卫星，GW-2 星座包含 6912 颗卫星。

ITU 要求卫星星座申请后必须在一定时限内完成星座建设，否则将对星座资源予以削减或取消。根据推算，GW 星座有望在在 2034 年底前建成使用。

低轨空间是稀缺资源，据业界统计，低轨空间只能容纳约 6 万颗卫星，到 2029 年，近地轨道将部署总计约 5.7 万颗低轨卫星，若目前已获批准的通信星座全数建设完毕，地球低轨的有效资源将所剩无几。

除中国星网外，中国还有北斗导航系统，可为全球用户提供基本定位、测速、授时导航、全球短报文通信和国际搜救服务。

还可为中国及周边地区用户提供区域短报文通信、星基增强和精密单点定位等服务，目前北斗三号已经能够实现全球覆盖。

03  卫星产业链与市场空间

卫星产业链分为卫星制造、卫星发射、地面设备制造和运营服务和下游应用。

具有卫星物权的企业向卫星整星的设计制造厂商提出要求，由其向卫星零部件厂商采购，然后进行生产，最后交付完整的卫星产品。

完整的卫星产品通过火箭搭载，由发射服务厂商将卫星运送至预定的轨道运行。

卫星由卫星平台和卫星载荷构成。其中卫星平台包括结构系统、供电系统、推进系统、遥感测控系统、姿轨控制系统、热控系统以及数据管理系统等。

卫星载荷环节包括天线分系统、转发器系统以及其它金属/非金属材料和电子元器件等。在元器件领域，相控阵 T/R 芯片主要由铖昌科技、中电科 13 所及 55 所提供。

卫星服务和地面设备制造环节是产业链的中游。

地面设备包括对卫星进行跟踪、遥测及指令的地面测控和监测系统以及用户终端。

卫星服务企业需要对在轨卫星进行实时监测，并对地面空间段设备进行日常维护，为下游行业客户提供各类型的卫星服务，在产业链中的角色类似于电信运营商。

地面设备制造领域参与的民营企业相对较多，包括华力创通、海格通信、北斗星通等。

商业航天的下游主要分为通信、导航和遥感三大类别。其中卫星导航主要企业包括华测导航、合众思壮等。

受益于各国低轨星座卫星的大规模发射，全球卫星通信产业市场规模近年呈现快速增长态势。据 SIA 数据，2021 年全球通信卫星产业市场规模达 1822.8 亿美元，同比增长 24.6%。

其中地面装备、卫星服务运营和卫星制造环节的收入占比较高，分别占总市场收入的 51%、42%和 5%。

我国卫星通信产业有望伴随低轨卫星建设而爆发。据中投产业研究院预计，我国低轨通信卫星建设即将迎来高峰，到 2025 年我国卫星通信产业市场总规模有望达到 2327 亿人民币，23-25 年 CAGR 预计为 37.6%。

铱星、OneWeb、Starlink 的用户终端售价和月服务费都属于个人业务，随着覆盖人群越来越多，未来总体市场规模有望超千亿。

此外，卫星互联网还可被广泛应用于航天航空、海事船舶、基站回传、偏远地区网络接入等领域，ToB 和 To C 的商业价值将逐步展现。

目前卫星互联网产业以国家队为主导，民营企业也在广泛参与。星网集团成立，加上国家也在鼓励民企参与航天领域，预计未来民营企业市场份额有望持续提升。

04  相关产业有哪些标的

简单列举一下卫星产业链相关标的，主要有这几家：震有科技、铖昌科技、国博电子、中国卫通、亚太卫星、华力创通、海格通信、信科移动、华测导航、北斗星通、合众思壮。

简单介绍一下。

震有科技主营通信设备，覆盖公网、专网及卫星互联网，设备能够应用于接入网、传输网、核心网等环节，是业内少数具备 5G 核心网+基站端到端解决方案提供能力的供应商。

公司曾独家承接我国首个卫星移动通信“天通一号”核心网建设项目，在卫星核心网领域具备强竞争优势。

铖昌科技主营微波毫米波模拟相控阵 T/R 芯片的完整解决方案，公司是和而泰子公司，在相关领域已形成较强的技术优势。由于相控阵天线可实现波束赋形，更适合低轨卫星通信，因此在未来几年卫星互联网发展中受益。

国博电子主要从事有源相控阵 T/R 组件和射频集成电路相关产品的研发、生产和销售，市占率国内领先，公司背靠中电科集团，拥有强大研发资源，有望充分受益未来相控阵雷达的放量。

中国卫通主营业务为卫星空间段运营及相关应用服务，主要应用于卫星通信广播。

公司是我国唯一拥有自主可控商用通信广播卫星资源的基础电信运营企业，卫星资源、频段资源丰富，空间监测体系完善，涵盖 C 频段、 Ku 频段以及 Ka 频段等。

亚太卫星是亚太地区的地区卫星运营商，提供一站式的卫星转发器服务以及广播、卫星通信、电信港、数据中心服务。公司于 2020 年开展亚太 6E 卫星项目，拟于 2023 年至 2024 年初提供服务。

华力创通主营业务包括卫星应用、仿真测试和雷达信号处理。公司获得国内首批天通卫星移动终端入网牌照，是首批军工体系四证齐全企业。

公司全面参与了北斗导航、天通卫星移动通信的系统建设，“芯片+模块+终端+平台+系统解决方案”的产业格局日趋完善，是国内少数同时掌握“卫星通信+卫星导航”核心技术的企业之一。

海格通信是军工无线通信领军企业、北斗导航产业龙头，主要业务覆盖“无线通信、北斗导航、航空航天、软件与信息服务”四大领域，重点聚焦无线通信业务和北斗导航业务。

公司是无线通信领域全频段覆盖的传统优势企业，是无线通信装备种类最全的单位之一。在北斗导航领域率先实现“芯片、模块、天线、终端、系统、运营”全产业链布局，是“北斗+5G”应用领先者。

信科移动是国内领先的移动通信网络设备提供商，控股股东为中国信科，实控人为国资委。

公司是在 3G 时代就全面投入自主创新移动通信技术和标准研发的厂商之一，拥有功能完备序列齐全、形态丰富的 4/5G 商用产品。

华测导航是国内高精度导航定位产业的领先企业之一，多年来专注于高精度导航定位技术的研发、制造和产业化推广。

公司持续打造高精度定位芯片技术平台和全球星地一体增强网络服务平台，应用方向包括导航定位授时、测绘与地理信息、封闭和半封闭场景的无人驾驶。

北斗星通是北斗核心器件龙头，经过 20 多年的发展，现在已成长为国内北斗领域核心元器件（芯片、板卡、天线等）龙头公司，主业分类包括芯片及数据服务、导航产品、陶瓷元器件、汽车电子。

合众思壮国内最早进入卫星导航领域公司之一。公司是国内进入卫星导航定位(GNSS)领域最早、技术储备最深厚、产业布局最完备的公司之一，是中国仅有的实现了全产业链布局的企业。

公司拥有北斗全产业链关键技术，掌握从天线、基带到算法到星基增强的完整技术体系，拥有首款四通道 GNSS 射频芯片+支持星基增强芯片+高可靠引擎，并推出我国首套星基高精度增强系统—中国精度系列。