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      衛星通信行業深度報告:天地一體無限溝通
      文章來源:陽光凱訊 添加時間:2020-08-21 瀏覽次數:1053次
       

      1. 衛星通信是衛星產業重要的價值環節

      1.1 衛星通信產業發展的基本情況

         衛星通信是利用衛星中的轉發器作為中繼站,通過反射或轉發無線電信號,實現兩個或多個地球 站之間的通信。衛星通信系統可以劃分為空間段和地面段。其中衛星空間段是整個通信系統的核心 組成部分,主要包括空間軌道中運行的通信衛星,以及對衛星進行跟蹤、遙測及指令的地面測控和 監測系統;衛星地面段則以用戶主站為主體,包括用戶終端、用戶終端與用戶主站連接的“陸地鏈 路”以及用戶主站與“陸地鏈路”相匹配的接口。

         衛星通信擁有自己獨特的優勢,是地面通信的有效補充。地面通信依賴于地面基站的鋪設,即便當 前基站覆蓋率很高,但是依然存在較多基站無法覆蓋或者經濟性價比較低的應用場景。例如海洋航 行,飛機航空,以及地面上的一些偏遠山區等等。衛星通信通過太空中的中繼站進行轉發,可以極 大的解決地面基站覆蓋的難題,能夠解決某些細分應用場景的剛性需求。

         從軍用走向民用,從高軌走向低軌,衛星通信發展軌跡清晰。美國軍方最早發射地球同步軌道衛星, 主要為了滿足海軍的通信需求,隨后租借給民間組織進行海上通信急救服務。上個世紀九十年代, 民間組織開始逐步發射自己的民用同步軌道衛星,正式拉開了衛星商用化序幕。然而由于同步軌道 衛星距離地球表面較遠、傳輸信號較弱,一方面通話質量存在問題,另一方面對終端要求更高,也 造成了高昂成本。為了改進前代同步衛星的缺陷,開始有公司提出中低軌道的衛星星座計劃,其中代表就是“銥星”與“全球星”。通過數十顆中低軌道衛星的聯網組成星座,對全球范圍進行覆蓋。 進入二十一世紀后,隨著移動互聯網的發展成熟,衛星互聯網逐步進入大家視野。各大公司提出了 巨型星座計劃來完成對全球互聯網的覆蓋與支持,衛星星座的規模從數十顆提升到了百千顆甚至上萬顆,并且將衛星的運行軌道從同步軌道降低至 300KM,其中代表是 OneWeb”計劃與 Starlink”計劃。

      1.2 商業航天產業鏈自上而下清晰

         商業航天產業鏈成熟,衛星通信是重要的應用場景之一。

         衛星制造是行業的最上游,具有衛星物權的企業向衛星整星的設計制造廠商提出要求,由其向衛星 零部件廠商采購,然后進行生產,最后交付完整的衛星產品。完整的衛星產品通過火箭搭載,由發 射服務廠商將衛星運送至預定的軌道運行。

      衛星運營和地面設備制造環節是產業鏈的中游。地面設備包括對衛星進行跟蹤、遙測及指令的地面 測控和監測系統以及用戶終端。衛星運營企業需要對在軌衛星進行實時監測,并對地面空間段設備 進行日常維護,為下游行業客戶提供各類型的衛星服務。在產業鏈中的角色類似于電信運營商。

         商業航天的下游主要分為通信、導航和遙感三大類別。衛星通信是其中重要的應用場景,主要包括 衛星通話、衛星廣播電視、衛星互聯網等。

         衛星運營服務業占據產業鏈的絕大多數產值。根據第三方 SIA 統計,衛星產業的市場規模從 2007 1229 億美元到 2018 2774 億美元,復合增速 7.68%。2018 年整個全球商業航天市場規模達 3600 億美元,其中衛星產業鏈占比約 77%,高達 2774 億美元,其他非衛星的航天產業占比 23%。在衛星產業中,衛星運營服務業規模達到 1265 億美元,占比 35.14%。細拆應用場景后可 以發現,衛星廣播電視目前行業產值空間最大。

      2. 衛星廣播電視應用成熟,高清節目上星持續驅動行業增長

         衛星電視是利用地球同步衛星將數字編碼壓縮的電視信號,進行遠距離傳輸的一種廣播電視形式。 主要有兩種方式。一種是將數字電視信號傳送到有線電視前端,再由有線電視臺轉換成模擬電視傳 送到用戶家中。另一種方式是利用衛星天線(鍋)直接接受數字電視信號。

      用戶向運營商租用衛星轉發器,實現廣播電視內容的轉發。為了實現電視節目在全國甚至更大范圍 的播放,目前全球各大電視臺租用同步軌道衛星的轉發器成為主流。各大廣播電臺也成為衛星通信 產業的重要下游應用主體,在很長一段時間電視節目上星成為衛星通信行業增長的驅動因素。除此 之外,為了保障廣播電視節目的安全播出,防止電視節目主信號源突發狀況導致信號傳輸中斷,衛 星開始承擔起高清節目備份的任務。例如我國廣電總局于 2016 年決定上星高清節目使用中星 9 作為電視節目儲存備份。

         根據Euroconsult2017 年預估調查,預計到2020年,全球固定衛星轉發器的出租容量將由2012 年的 268GHz 增長到 2020 年的 703.8GHz,復合增速 12.83%,預計增量中的主體還是由衛星電 視的需求驅動。

         高清節目上星率有望持續提升。隨著廣播電視數字化的發展,人們越來越關注電視圖像質量,圖像 清晰度逐漸從標清向高清、超高清(4K)、甚至 8K 發展。目前高清節目基本成為行業主流。然而 由于各省市地區經濟發展情況差異等原因,各地方衛視高清節目上星普及速度也有所差異。目前全 國已有 23 個衛視高清節目完成上星,主要集中在中東部地區。西部絕大多數地區預計在今明年內 將完成全國的高清衛視覆蓋,很快我國將邁入全國高清衛視時代。

           4K/8K 等超高清節目上星將帶來巨大的市場增量。當前視頻節目從高清走向 4K/8K 已經成為行業 發展的必然趨勢。當前我國的上星節目分辨率主要仍為高清 HD,即 1280x720 像素,隨著我國上 星節目逐步邁入 4K 8K 時代,單幀畫面的數據量也將隨即提升 10 倍和 36 倍,即使壓縮技術的 發展,數據轉發量也將提升數倍,將極大提振市場空間。

         部分環節國產化率低,制約超高清視頻產業鏈發展。從產業鏈的角度劃分,超高清視頻行業可以劃 分為上游超高清視頻的生產設備,中游網絡傳輸設備和終端呈現設備。中游無論是衛星制造發射運 營服務還是光纖鋪設覆蓋率,我國都處于國際領先位置;下游終端呈現設備,截止到 2018 年,我 國基本已經完成 4K 電視的普及, 4K 電視機滲透率已超 70%,已經具備 4K 高清節目普及的硬件 基礎。而上游超高清視頻生產設備國產化率低,是產業鏈中最為薄弱的環節。當前超高清生產設備供應商以索尼、松下、BMD JVC 等企業為主,以超高清節目制作轉播車為例,一輛車售價約為 3000 萬元,一天的租金約 15 萬元,高昂的設備租金導致國內超高清視頻內容制作匱乏。

         政策催熟產業鏈,超高清節目上星有望加快。日本在超高清視頻發展處于領先位置,據報道日本 NHK 電視臺已于 2018 12 月推出了首個 8K 節目,預計將于 2020 年東京奧運會之際落實應用 8K 節目。而 2018 10 月,央視總臺才開播國內首個上星超高清電視頻道 CCTV-4K。2019 3 月,國家工信部、廣電總局等部門發布《超高清視頻產業發展行動計劃(20192022 年)》提出 4K 先行、兼顧 8K”, 2021 年具備每天 100 小時超高清節目制作能力,到 2022 4K 全面普及、 超高清用戶 2 億、產業規模達 4 萬億元。據報道,央視總臺的計劃,未來三年內將投入 80 多億元, 繼續對頻道進行 4K 技術改造,提升超高清節目制作能力。我們認為,伴隨產業鏈的成熟,超高清 節目也將陸續上星,將給行業增長增添新動能。

      3 衛星移動通信打破壟斷,國產化替代加速正在進行

      3.1 衛星移動通信的誕生從銥星系統講起

         衛星移動通信商業化始于銥星系統。上個世紀八十年代末期,隨著冷戰結束,全球化經濟成為主流, 通信網絡也呈現出全球化的趨勢。由于當時地面微波基站覆蓋密度不夠,當時的通信巨頭摩托羅拉 公司提出在太空部署低軌通信衛星,即銥星系統。整個系統部署耗時 13 年,部署成本約 60 億美 金。由于技術過于超前,用戶體驗較差,難以形成規模效應,并且后續還需承擔高昂的運營維護費 用,該系統在運營 9 個月后宣布破產。經過一系列整合,2009 年銥星系統重新開始投入運營,并 登陸資本市場。

         衛星移動通信全球有多種系統可選,但均難言自主可控。除銥星系統以外,全球范圍內還有其他幾 類衛星移動通信系統可供選擇。目前幾類主流的衛星移動通信系統由國際組織或區域性公司發起, 基本上能夠為全球絕大多數地區的經濟活動服務。然而無論是衛星所有權還是衛星制造企業基本 上均由海外公司壟斷。

      3.2 天通一號實現國產化替代,有望加速行業滲透

         天通一號放號,拉開正式商用化序幕。2016 8 6 日,我國在西昌衛星發射中心使用長征三號 乙運載火箭成功發射天通一號 01 星。2018 5 月,中國電信發布天通一號專用號段“1740”, 并在青海省正式商用。隨后,天翼電信終端公司以及中國電信黑龍江、福建、湖北、廣東、陜西等 省份陸續發布天通一號的手機、車載終端招標公告,正式拉開了我國衛星移動通信商業化序幕。

         自主可控意義重大,從中國走向全球,行業空間進一步擴大。天通一號 01 星系中國衛通所屬,由 中國航天科技集團研制,地面業務由中國電信集團公司負責運營,是我國首顆完全自主可控用于移 動通信的商用衛星。天通一號 01 星可容納 200 萬用戶,當前僅開通了中國大陸地區和中國海域的 通信服務運營,2020 年底三顆天通衛星將陸續全部升空,可容納 800-100 萬用戶,后續將實現一 帶一路國家地區信號的全覆蓋。據測算一帶一路沿線國家,人口數高達 44 億,行業空間有望進一 步擴大。

         資費具備一定優勢,終端成本需依賴規模效應。天通一號使用資費約 1.3-1.6 /分鐘,較其他幾種 主流衛星移動通信系統具有顯著的價格優勢。然而從終端的角度來看,此前中國電信 10 萬臺天通 手機招標項目中,5 萬臺多模手機標段由大唐永盛、中興物聯、海格通信中標,報價分別為 3300 元、3900 元、4500 元。對比京東、淘寶海事衛星移動電話約 4000 元左右的價格,并無顯著的成 本優勢。隨著未來天通手機的放量成本得以有效攤薄,終端產業鏈有望具備更強的競爭力。

      4 衛星互聯網打開產業應用春天,運營環節有望充分 受益

      4.1 低軌小型化趨勢與規模制造技術大幅降低行業進入門檻

         衛星互聯網使用高通量衛星,以實現高帶寬低時延寬帶覆蓋。當前國際主流的衛星移動通信系統為 了避免信號的雨衰效應,主要使用 S L 長波進行業務通信,并且多使用地球同步軌道。這樣的 通信系統也存在明顯的弊端,即可用帶寬較少,時延較高。因而,在實際使用過程中,除了通話以 外,移動互聯網應用寥寥。為了實現衛星互聯網達到與地面移動通信上網一樣的功能,近年來提出 了天基互聯網計劃,即由數百上千顆低軌道高通量微小衛星來組成覆蓋全球的衛星星座,實現高帶 寬低時延的寬帶覆蓋。例如 Starlink 計劃可以提供最高容量達每用戶 1Gbps 的寬帶服務,可以將 延時控制在 25ms 35ms 之間。

         目標客戶下沉,應用范圍無死角成為衛星互聯網的商業價值。據聯合國統計,目前全球有近 40 人享受不到高質量的互聯網寬帶服務,截止 2018 年底,我國非網民有近 5 億人。相較地面通信和 傳統中高軌道衛星,中低軌道的微小衛星具有覆蓋廣、低時延、高可靠特點,有望推進互聯網應用 目標客戶進一步下沉,以及在其他細分場景下應用,因此具備極高的商業價值。

          低軌小型化趨勢與規模制造技術大幅降低行業進入壁壘。衛星通信行業最大的成本來自于產業鏈 上游的“衛星制造”與“火箭制造”環節。我們認為低軌小型化的行業發展趨勢與規模制造技術兩 個方面將促進行業快速發展。

          低軌小型衛星具備成本優勢:衛星按照“濕質量(自身質量+燃料質量)”劃分為大衛星、小 衛星、微小衛星、納衛星和皮衛星。相比大衛星小衛星在研制周期、研制成本、發射成本方 面具備明顯的優勢。與此同時,近年來可回收火箭技術快速發展,也為行業商用化提供了有 利的支持。

          規模制造技術提升生產效率:早期高軌同步軌道衛星大多采用“定制”的研發模式,每顆衛 星負載模塊多,體積大,研發與發射成本都很高,且無法進行大規模生產。而低軌星座中的 微小型衛星,體積較小,功能更加專一并且標準化程度更高,因此成千上萬顆小衛星大規模 生產成為可能。OneWeb 與空客防務與航天公司合作,世界首次使用流水線生產微小衛星, 其衛星僅有行李箱大小,重量低于 150kg。OneWeb 公司投資 8500 萬美元在佛羅里達州建 立新型衛星制造廠,工廠占地 14 畝,產能達到每天生產 4 顆衛星,不僅為 OneWeb 自己制 造,還打算承接來自其他運營商或客戶的小衛星制造業務。

      4.2 新一輪太空軍備競賽已經打響

          天基互聯網星座部署競爭激烈,新一輪太空軍備競賽已經打響。由于頻道與軌道資源有限,根據國 際電聯的規定,頻譜與軌道歸屬采用“先到先得”原則。當前全球主流互聯網巨頭與新興創業公司 在天基互聯網領域展開布局,在低軌高通量衛星最為適用的 Ka、Ku 頻譜與太空物理空間資源展開 激烈競爭。

            Google 早期就投入了 O3b 中軌道衛星星座的建設,現已投入商用

            SpaceX 發布“星鏈計劃(Starlink)”

         軟銀領投的 OneWeb 也發布了自己的“星座互聯網計劃(Constellation)”

            Facebook 推出“Athena 星座”

         亞馬遜成立藍色起源火箭發射公司,推出“Kuiper 項目”

         加拿大 Telesat 聯合藍色起源進入天基互聯網領域

         國內航天商業化程度逐步提升,產業鏈各環節民營企業參與度提升,眾多民營公司參與衛星產業鏈 之中。我國低軌天基互聯網項目已全面啟動。航天科工集團、航天科技集團先后推出“虹云工程”、 “行云工程”和“鴻雁星座”。其中“鴻雁”和“虹云”均已于 2018 12 月發射首顆試驗星, 與國外進度相比基本位于同一起跑線。除此之外,眾多民營企業也逐步參與到衛星產業鏈各環節之 中,例如衛星設計制造的天儀研究院、九天微星;火箭研發的翎客航天、星際榮耀、零壹空間、藍 箭航天。這些民營公司都已經完成了數輪融資,將在商業化政策推動下持續發展。

      4.3 牌照壁壘高,運營商有望充分受益行業發展

         我國獨特的牌照經營制度使得行業商業化運營壁壘較高。通信業與政治經濟活動安全密切相關,在 我國屬于高度管制的行業,需獲得工信部牌照才可以展開商業經營活動。衛星通信行業也不例外,目前第一類衛星通信業務牌照國內僅有中國衛通、中國電信和中國交通通信信息中心;第二類衛星 轉發器出租、出售業務的牌照國內僅有中國衛通、中國電信和中信數字媒體網絡有限公司有獲得相 應資質。目前中國衛通運營 “中星”系列衛星與“亞太”系列衛星,中國電信運營 “天通一號”衛星,中信數字媒體運營亞洲衛星公司發射的“亞星”系列衛星。我們預計未來一段時間內,國內 衛星運營資質依舊趨嚴,衛星增量業務將主要集中在少數幾家持有運營牌照的企業。

         初創企業與運營商合作或成主要商業模式,衛星運營商有望充分受益產業鏈加速成熟紅利。我們 認為在中國衛星初創企業取得基礎電信業務牌照,獨立經營難度較大,與擁有經營許可的運營商合 作或成為合理的商業模式。當前仍處于衛星通信商業化早期,具體的商業模式仍需探索。伴隨產業 鏈逐步成熟,我們認為衛星運營賽道壁壘較高,是受益確定性最高的環節。鑒于衛星通信行業具備 顯著的規模效應,邊際成本逐步遞減,我們認為早期跑馬圈地具備先發優勢的企業會更具有競爭力。

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