手機如何「捅破天」?衛星互聯網最新深度報告,行業發展勢在必行! | 研報推薦
四大因素齊驅動,衛星互聯網發展勢在必行。
注:原文為開源證券《大國重器,我國衛星互聯網迎“破繭成蝶”成長期》,分析師:蔣穎
新年開工第一天,小米正式官宣全新旗艦機型小米14 Ultra的發布時間。
作為以拍照為賣點的機皇產品,Ultra一直代表著小米數字系列中的「最強」,而這一次除了拉滿影像質量以外,小米14 Ultra還將成為小米旗下首款支持衛星通信的產品。
繼華為、蘋果帶火了“衛星通信”概念后,其他手機廠商紛紛官宣各自的衛星通信技術。據知名數碼博主“數碼閑聊站”透露的最新消息,接下來的新旗艦大部分都安排了衛星通信功能。
作為衛星通信背后的支撐產業,衛星互聯網行業在近些年的快速成長為手機衛星通信功能的普及打下了技術。除了為手機終端用戶提供服務外,衛星互聯網還為不少行業提供商業價值。
在近期開源證券發布的題為《大國重器,我國衛星互聯網迎“破繭成蝶”成長期》的行業深度報告中,分析師從產業現狀、行業應用、國內外案例等多個角度介紹了我國衛星互聯網產業發展的最新進展。
以下內容為報告重點內容節選:
什么是衛星互聯網
從定義來看,衛星互聯網是基于衛星通信的互聯網,歐美領跑,我國于2020年將衛星互聯網首次納入新基建范疇,上升為國家戰略性工程。
近期,國內衛星互聯網產業事件不斷催化,包括:
1、我國衛星互聯網試驗衛星陸續發射。
2、我國多地支持衛星互聯網發展,產業政策不斷完善。
3、國內火箭發射條件不斷成熟,運力瓶頸有望迎來突破。
4、終端應用不斷普及,加速衛星通信建設。
5、星鏈發展日益壯大,海外衛星互聯網建設如火如荼。
分析師認為:衛星互聯網有望迎來市場“破繭”和產業鏈“成蝶”的重要歷史發展機遇期。
在衛星產業中,衛星互聯網屬于衛星產業中衛星通信的重要組成部分,隨著航天技術的發展,與衛星產業相關的產品和服務已經廣泛應用于各個行業,包括衛星通信、衛星導航、衛星遙感等。
而衛星互聯網是基于衛星通信的互聯網,是對傳統地面通信的重要補充之一。根據《“新基建”之中國衛星互聯網產業發展研究白皮書》,衛星互聯網通過一定數量的衛星形成規模組網,從而輻射全球,構建具備實時信息處理能力的大衛星系統,是一種能夠完成向地面和空中終端提供寬帶互聯網接入服務的新興網絡。
具體到特點來看,衛星互聯網具有覆蓋面積廣、低延時、低成本等優點,尤其適用于無基站覆蓋的海洋、沙漠及山區等偏遠地區,可作為傳統地面通信的重要補充,未來有望成為主流的通信方式之一(特指6G)。
從發展歷程來看,衛星互聯網相對地面通信,歷經近40年發展經歷了三個階段:
1、與地面通信網絡競爭階段(20世紀80年代~2000年):以摩托羅拉公司“銥星”星座為代表;
2、對地面通信網絡補充階段(2000~2014年):以新銥星、全球星和軌道通信公司為代表;
3、與地面通信網絡融合階段(2014年至今):以一網公司(OneWeb)、太空探索公司(SpaceX)等為代表。
報告指出,隨著衛星工作頻段進一步提高,向著高通量方向持續發展,衛星互聯網建設逐漸步入寬帶互聯網時期。
從產業鏈結構來看,衛星互聯網主要由基礎設施建設、衛星互聯網運營以及終端用戶三大部分組成,其中最為核心的為衛星制造、衛星發射、地面設備、衛星運營及服務四大環節。
與傳統衛星通信產業類似,衛星互聯網可以劃分為上游、中游、下游。
其中,產業鏈上游包括衛星制造、衛星發射、地面基礎設施等環節,構建了衛星通信的基礎設施,達到衛星通信的基本條件;
產業鏈中游是衛星通信運營商,提出衛星方案服務、資源服務、產品服務等,旨在實現客戶衛星通信需求;
而產業鏈下游為衛星互聯網的終端用戶。
分析師認為:當前衛星互聯網主要集中在空間段及地面段的基礎設施建設,上游衛星制造、衛星發射及地面設備建設成為關注的焦點。
對于我國衛星互聯網,來說雖起步較晚但發展迅速,自2017年以來多個近地軌道衛星星座計劃相繼啟動,主要包括行云工程、鴻雁星座、虹云工程、天象星座等。
衛星互聯網關鍵主流技術
想要大力發展衛星互聯網的應用,需要實現衛星互聯網廣覆蓋、低時延、大帶寬、低成本的連接。
因此,目前關鍵主流技術聚焦在超大容量、組網優化、多網融合、高效運控等方面,總體正向著低軌化、寬帶化、星間組網、星地一體化的方向發展。
(1)低軌化
相較于傳統高軌通信衛星,低軌衛星星座成為衛星互聯網行業發展選擇。、簡單來說,低軌衛星由于傳輸時延小、鏈路損耗低、發射靈活、應用場景豐富、整體制造成本低,適宜衛星互聯網業務的發展。
此外,代表星座上,低軌衛星星座向著規?;l展。據統計,目前已有的低軌巨型星座計劃包括:Starlink、OneWeb和Kuiper等。
其中,Starlink計劃由SpaceX公司提出,受益于批量化衛星制造、火箭重復利用、一箭多星發射等領先技術,Starlink已成為新興低軌星座中的佼佼者,其完整版Starlink計劃的衛星總數將達到12000顆、遠期規劃達42000顆。
另一方面,隨著低軌星座快速發展和普及應用,高中低軌競爭、聯合并存的新業態正在逐步形成。未來有望實現高軌衛星與低軌星座協調發展,采用按需建設的方式,發揮高軌系統和低軌系統在覆蓋、容量等方面的互補優勢。
(2)寬帶化
大帶寬頻軌資源需求旺盛,各國競爭布局高頻段頻譜。Ka頻段成衛星互聯網發展重點,并向高頻Q/V發展。
衛星通信業界常將特高頻以上頻段大致劃分為L(1-2GHz)、S(2-4GHz)、C(4-7GHz)、X(7-12GHz)、Ku(12-18GHz)、Ka(26.5-40GHz)等頻段。頻段越高,其帶寬資源越多,能支持的業務容量也越多。
其中,低于2.5GHz的L和S頻段主要用于衛星移動通信、衛星無線電測定、衛星測控鏈路等應用;C和Ku頻段主要用于衛星固定業務通信且已近飽和。
Ka頻段可用帶寬達3.5GHz,由于Ka波段的波長與雨滴直徑相近,相比Ku頻段更易受天氣影響,雨衰最嚴重,但其更大的工作帶寬,更高的信號強度、更小的天線口徑、更好的指向性及增益效果等優點,使其可為多種新業務提供嶄新手段,已成為高通量衛星的首選頻段,且資源日益緊張。
為了滿足日益增加的頻率軌道資源需求,目前行業已著手開發Q(36-46GHz)、V(46-56GHz)等更高的頻段資源。
(3)星間組網
目前,新興巨型星座大多具有星上處理能力,可對接收的數據包進行解析、存儲和轉發,而不局限于透明轉發的工作模式。
在衛星互聯網中,衛星之間的鏈路叫做星間鏈路(Inter-SatelliteLink,ISL)。
分析師認為,星間鏈路的引入具備以下的優點:
1)擴大了系統的覆蓋范圍;
2)減少傳輸時延,滿足多媒體實時業務的QoS要求;
3)使得低軌衛星移動通信系統能夠更少地依賴于地面網絡,能夠更為靈活方便地進行路由選擇和網絡管理;
4)減少了地面信關的數目,可大大降低地面段的復雜度和投資;
5)可以獨立組網,衛星網不依賴于地面網提供通信業務,作為地面網的備份;
6)可以在一定程度上解決地面蜂窩網的漫游問題。
為滿足衛星移動通信系統大業務量,星間鏈路勢必采用較高的工作頻段或采用激光星際鏈路。而目前衛星激光通信的正向著標準化、兼容化、網絡化和商業化發展趨勢;激光終端產品向著彈性化和模塊化方向發展。
(4)星地一體化
隨著全球5G網絡規?;逃贸掷m推進,星地融合演進從5G體制融合走向6G系統融合。5G體制的衛星通信系統是星地獨立網絡,衛星通信體制借鑒5G,隨著6G的研發演進,面向6G的星地融合系統將實現星地一體,提供無感知一致服務。
目前,5G網絡覆蓋仍然以基站為中心,在基站所未覆蓋的沙漠、無人區、海洋等區域內依然存在大量通信盲區。
低軌衛星通信面向特定區域、特定用戶群和特定應用,對于低密度用戶接入場景下的寬帶互聯和通信更具優勢,特別是接入點分散時的低成本優勢,與5G取長補短互為補充。
值得一提的是,目前全球6G技術研究處于探索與起步階段,技術路線尚不明確,關鍵指標和應用場景還沒有統一的定義,正處于“場景挖掘”和“技術尋找”階段。
盡管如此,6G核心技術已列入多國創新戰略,成為大國科技博弈高精尖領域和全球搶占的戰略制高點。
為什么我們要發展衛星互聯網?
衛星互聯網行業前期的發展主要受益于技術的成熟、各國對稀缺頻軌資源的競爭、軍事價值,后期的發展主要受益于商業價值潛力:
1)技術逐步成熟:低軌衛星星座相關技術不斷發展成熟,特別作為可模塊化、批量化生產的小衛星平臺,不斷成熟的“一箭多星”和“可回收發射”的火箭發射技術,有效降低衛星互聯網建設成本;
2)頻軌資源稀缺:由于國際電信聯盟(ITU)規定軌道和頻段資源獲取遵循“先到先得”原則,低軌衛星所主要采用的Ku及Ka通信頻段資源也逐漸趨于飽和狀態,太空資源的爭奪具有迫切性;
3)軍事意義重大:Starlink等一批低軌互聯網衛星系統不僅可以提供寬帶化的低成本、全球覆蓋的互聯網服務,若將其應用于軍事領域,得益于其全球化高帶寬的波束覆蓋,將大幅增強軍隊的信息化能力,具有重要的軍用價值。
4)商業價值潛力:衛星互聯網作為地面通信系統的有效補充和未來6G的重要組成部分,憑借廣覆蓋、低延時、低成本和大寬帶的互聯網接入優點,下游應用市場廣闊,具有較大的商業潛力和前景;
我國一直十分重視空間基礎設施建設,已成為第五個獨立把衛星送入空間的國家、第三個掌握衛星回收技術的國家、第五個獨立研制和發射地球靜止軌道通信衛星的國家,但在衛星互聯網建設方面與歐美較有差距。
不過,隨著衛星互聯網納入新基建,分析師認為我國衛星互聯網市場有望迎來重要歷史發展機遇期,包括政策端(“新基建”)、技術端(如衛星制造方面的高通量衛星、星上轉發器技術、星間鏈路技術等,發射環節的一箭多星和火箭回收)以及資本端(民間資本、市場融資)。
報告指出:目前,國內的民間資本和社會力量正在有序參與商業航天領域,從2019-2022年融資企業的主營產品分析,衛星制造領域一直是衛星互聯網行業的投資熱點。2021年衛星制造領域投資事件占總投資事件的比重超過50%。
國內外代表星座
歐美代表星座:Starlink、OneWeb、Kuiper等。
國內代表星座:天地一體化信息網絡項目、鴻雁星座、虹云星座等。
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