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卫星互联网新时代!
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中线波段的公社达人
2023-02-22 23:30:09
事件:我国首颗超百Gbps容量的高通量卫星——中星26号近期即将发射,这标志着我国全面开启卫星互联网应用服务新时代。

卫星互联网产业链主要包含卫星制造和发射、地面设备、卫星运营及服务等环节,即空间段、地面段和用户段三部分。简单类比:卫星相当于太空基站;地面测运控系统和各类设备是星地通信的软硬件支撑,包括各类用户终端;星网公司负责运营。
卫星制造包括平台和有效载荷。卫星平台包含结构系统、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;有效载荷包括通信转发器和天线(相控阵天线和固定多波束天线)等。
测运控系统和设备:信关站和用户站等(信关站由射频分系统和基带分系统组成,前者包括天线、射频部件和中频部件等,后者包括卫星调制解调器、接入服务网、网络加速器、网络路由和安全系统等)。
根据2020年中国向国际电信联盟(ITU)递交的频谱分配档案,计划建设卫星数量达12992颗,构成中国版卫星互联网。产业链上的卫星平台、载荷、地面站、终端及运营商将受益。

近期产业链边际变化:
1)A网第二批84颗有望于上半年招标;
2)B网开启民用场景,预期十五五期间1000+颗,对标星链,最快有望年内招标试验星;
3)其他事件性因素催化:海外通信卫星节奏加速,如亚马逊3000颗LEO宽带卫星计划等。

产业链节奏:
A网22年5月招标15颗,10月招标84颗,预期5-6月招标剩下84颗(可能加20颗左右备份星),B网试验星预期23年内招标,十五五期间数量1000+。

价值量分布:
整机4500-6000万,平台、载荷各2000-3000万;
相控阵雷达1400万左右,TR组件400-500万,TR芯片200万+,ADDA芯片100万左右,FPGA约200万左右;
其他零部件:星敏感器100-200万,星间链路200万+等

产业链相关公司:
→整机厂:航天五院、上海微小、银河航天
→TR组件:13所、55所、国博
→TR芯片:铖昌、13所、55所
→ADC/DAC:772所、臻镭科技
→FPGA:复旦微、772所
→电源管理:772所、北京升宇、臻镭科技

国内外卫星互联网的最新情况:
卫星互联网并不是当前最新的概念,卫星互联网的概念在三四年前就已经出现,那时候的卫星互联网仅限于拨打语音电话,可以说,卫星互联网的发展浪潮与5G的发展息息相关。由于5G为毫米波通信,基站的通信覆盖范围没有4G那么远,且5G相对又比较耗电,所以欧洲等标准化部门组织将卫星互联网标准定义为“Set 5G”(例如ETSI Set 5G),处于5G之后、6G之前,起到补盲区的作用。
目前来说,国外有两个星座:1)OneWeb,“一网”公司,2020年前后向全球寻求资金发展,当前有600多颗卫星升空;2)Starlink,2018年左右星链发射了两颗试验卫星,现在差不多有接近4000颗在轨,一期工程为100万个终端客户服务。星链2代在1代的基础上,卫星重量由200公斤提升到1吨、卫星天线也会加强,介时,手机不做任何改动可以直接连接到卫星并接入互联网。
国内最早的卫星互联网公司是国网,现在叫做星网(中国卫星网络集团有限公司),2021年4月正式在雄安新区成立,对标马斯克的星链,向ITU(国际电信联盟)报了12000多颗卫星,一期工程将发射100多颗,2022年10月,其中的几十颗卫星完成招标,整体项目在按部就班地进行。
国内另外一个星座G60,在上海松江区的G60科创走廊,在2016年左右成立,初期与德国KLEO公司合作,一期项目预计发射卫星300余颗,远期发射1000颗,与星网的整体功能不同,1)G60侧重于民用;2)G60与星网更多像地方主动与国家主导之间的关系。明年G60将会有十几颗卫星发射。

Q:星网向ITU申请的12000余颗卫星,如果发射不了是否会作废?
A:星网向ITU申请的12000多颗卫星,在申请的七年内一定要激活,2020年申请的,2027年之前一定就要激活发射,所以后面还会有一点时间。当然,星网方面也在准备其他的申请资料,12000多颗并不是特别硬性的要求。

Q:我们应该如何理解星网向国际电联申请的12000多颗卫星?
A:现在国际电联为了防止出现“占坑”现象,有了新的规定:原先申请的卫星只要在7年之内资料激活,后续资料长期有效;现在申报的卫星7年内必须要发射,如果发射不完ITU就会进行总量削减。
削减模式:ITU要求激活2年内发射20%,5年内发射50%,7年内发射100%。原先如果申报100颗,2年内只发射10颗(10%),就会削减规模至50颗;5年内实际发射30%(30颗),最终规模就会削减为60颗。
星网会根据未来需求看是否一定要保留12000颗,可能会存在人为的削减,并不一定非要发那么多颗,主要是前期ITU的规章制度比较严格,大家都想要占有更多的数量。

Q:如果星网申报的12000颗完成不了,那是否还会继续对标Starlink?
A:我们也不能说星网12000颗发射计划发展不了,主要要看客户的需求,主要由于国内的地面移动网络覆盖良好,未来要看是否有足够的需求出现。且国外地面网络与卫星通信地位平等,国内卫星通信主要用于应急通信、海上通信。
Starlink在国外主要覆盖农村及西部地区,这些区域的地面移动网络覆盖较差,我国农村基本上都有4G/5G型号覆盖。
等未来卫星通信成本降低,降到和地面网络成本类似后,卫星通信就会迎来较快发展。现在Tesla、丰田、吉利等车企都在做接入卫星互联网的实验,将车载卫星通信载件做成标配的东西,如果未来一个几千块的选配件能出来,民用的需求就会快速提升。

Q:未来几年国内卫星发射的数量规划与预期?
A:这主要还是要看国家的计划,星网是国家任务,现在一期工程要求2025年前全部发射完成。G60首批几百颗会在明年开始发射,预计3-5年内发射完毕。
现在低轨卫星的寿命一般在5-7年,所以后续卫星发射要赶在第一批卫星退役前完成。马斯克Starlink一期也是在4-5年内完成的,在一期工程完成后,就着力替换掉一些曾经老的卫星。

Q:为什么国内没有办法像国外一样,一次火箭发射很多颗卫星?
A:就纯粹火箭的运载能力而言,国内并没有落后很多,一颗低轨卫星在250-270公斤左右,总计也就15吨左右,这个重量国内长征3/7/5号火箭都可以完成。
重点问题在于卫星和火箭是否可以协同设计。由于卫星的结构不规则,且卫星都是挂在分离机构上,很多空间被浪费,火箭空间没有得到充分利用。而马斯克将卫星做成扁平状,火箭整流罩的空间都可以有效利用,现在国内银河航天就开始将卫星设计成扁平状,从而有效利用火箭空间。

Q:国内火箭回收较难是质量原因还是哪方面的原因?
A:质量管理的原因。如航天科技集团有着严格的质量管理流程,发射过一次回收的火箭在质量流程管理中过不去,国内元器件等级至少为jun工级、宇航级。马斯克强调管理流程创新,从成本角度,用一些商业等级的元器件。

Q:G60单颗星的价值量?
A:像国外200-300公斤的低轨卫星单价在50-100万美元之间,国内制造成本大概是国外的3倍。
国外数量上来后,价格下降很多,其次他们又做了很多模块化装配、商业化元器件利用、制造流程简化等,这些都节省了很多成本。
国内商业卫星公司基本都是体制内的,一方面国内jun工级、宇航级的元器件很贵;另一方面,公司理念没有往商业化方向发展,都希望卫星发射100%成功。

Q:马斯克发射一次火箭的成本大概为多少?
A:大概几千万美元发射一次。随着未来复用次数越来越多会越来越便宜,成本曲线一直往下降,国内的火箭每次基本都是新的,会很贵,大概是国外的2-3倍。

Q:G60发射卫星是会选择航天科技集团还是选择商业火箭公司的火箭?
A:G60如果发射的话,航天科技集团的火箭可以发,同时国内其他商业公司,如中科宇航、星河动力等商业公司的固体火箭,也有着1吨多的运载能力。固体型火箭,发射机动性比较强,便宜且时效能力强。

Q:G60的定位/发射卫星的商业用途?
A:G60发射火箭纯粹就是为了民用,下游主要就是通信领域。

Q:哪些公司将会在卫星发展中特别受益?
A:1)相控阵TR组件:里面运用到的第二代化合物半导体器件较多,价值量大概能占到卫星整星的10%,主要公司:中电科13所、中电科55所、国博电子、成尚科技;
2)太阳能帆板制造企业;
3)光通信行业企业:随着卫星联网并朝着高速化方向发展,激光通信企业将会受益;
4)蓄电池:中电科18所做的较多;
5)控变应答机:航天电子、航天科技集团772所、复旦微电子等。

Q:相控阵FPGA的价值量。
A:这需要看相控阵有多少个阵元,有多少个TR组件,一般来说,低轨卫星大概有几百个相控阵列,单个TR组件成本在几千块,整个相控阵需要好几百万。
美国宇航级的FPGA的价格还是非常贵的,因为卫星都是处于高辐射环境,需要加一层防护,一片起码需要几万美元。国内的话还需要具体看卫星的通信容量设计,平均单个卫星十几、二十片还是需要的,大概几十万左右。

Q:低轨卫星电源管理类芯片的价值量?
A:这个有点难估计,电源管理类芯片几百片差不多,激光、雷达机、信号处理都是需要的。

Q:高轨卫星的发射情况/行业增长情况?
A:高轨卫星一颗几吨重,需要十几亿的体量,现在可能用于GPS、天气预报、研究比较多。
高轨卫星与低轨卫星存在互补且竞争的关系:1)互补关系:高轨卫星只对本国服务,针对某一固定区域服务,无法覆盖高纬度地区,这一点低轨卫星是高轨的互补;2)竞争关系:低轨卫星单颗1000-200万,100多颗的体量相对于高轨卫星一颗十几亿来说还是具有一定吸引力的,高轨卫星数量少、工作寿命长,低轨卫星便宜,但替换时间较短。
高轨卫星未来增长不会很多,本质还是看国内外需求,会出口到南美、非洲等一些国家。

Q:卫星行业上下游公司情况?
A:卫星制造:中国卫星;
卫星运营:中国卫通、中国电信运营天通系列卫星;
国外:OneWeb、Starlink;
香港:香港航天科技集团;
再加上上游提供卫星零部件的各个公司。

Q:发射卫星的钱谁来出?
A:看卫星的具体用户是谁,一般卫星出资分两种:一种国家出钱、一种商业筹资。
jun方卫星来源是jun费,资源类卫星如风云气象卫星则是气象部门出钱,商业卫星由商业公司自己筹资。

Q:星网的项目基本是jun工相关的吗?
A:星网基本上都是国家项目,由政府主导,但不一定都是jun工相关的。

Q:jun工领域会是卫星的主要驱动吗?
A:可能会是吧,例如无人机控制系统,在飞出控制站后智能通过卫星通信控制。

Q:香港航天科技集团的主要情况。
A:香港航天科技集团在上海/深圳都有研发团队,在香港建设了一个卫星测试厂房与运营中心,研发在内地,生产在香港,发射交由别家企业。主要做卫星制造与运营。

Q:纯商业用途的下游应用场景。
A:传统下游应用场景:应急通信、飞机&游轮的跨洋联络,蜂窝网络覆盖不到的,只能通过卫星通信覆盖。
新兴应用场景:1)Starlink在卡车上装上了星链终端;
2)高铁等场景,由于高铁运动速度较快,卫星一次性覆盖几个省份,高铁无论速度多快都可以在卫星的覆盖范围内;
3)gun工场景:俄乌冲突中Starlink在乌克兰通信中发挥着重要的战略作用。

Q:那么卫星通信是否在我国还是个小众市场?
A:在我国是小众市场,所以国内的卫星通信公司也比国外的少。
长三角G60的建设初衷,也是未来向海外去拓展,所以前期会和德国KLEO公司合作,德国公司负责海外运营,国内负责卫星制造与国内运营,建成后将与Starlink直接竞争。
当然,也有国家“一带一路”战略的需求。

Q:G60两颗试验卫星的组件供应商。
A:激光芯片:上海光机所;
光电系统:来自于卫星研制方,主要是中科院微小卫星研究所;
天线:中电科13所;
太阳能帆板、蓄电池:中电科18所。

Q:卫星上一个激光通信终端的价值量。
A:价值量在百万量级。
Starlink最早使用的激光通信终端成本在几十万美元一个,这严重不符合马斯克的低成本要求,最后马斯克自己做了。
一个卫星前后需要两颗,以后可能左右也需要,所以总量两台或者四台。

Q:星网是部分装还是全部装激光通信终端?
A:全部都会装。供应商有西安504研究所、上海光机所、北京航天704所、这部分体制内的公司很多。
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