1. 卫星通信是卫星产业重要的价值环节
1.1 卫星通信产业发展的基本情况
卫星通信是利用卫星中的转发器作为中继站,通过反射或转发无线电信号,实现两个或多个地球 站之间的通信。卫星通信系统可以划分为空间段和地面段。其中卫星空间段是整个通信系统的核心 组成部分,主要包括空间轨道中运行的通信卫星,以及对卫星进行跟踪、遥测及指令的地面测控和 监测系统;卫星地面段则以用户主站为主体,包括用户终端、用户终端与用户主站连接的“陆地链 路”以及用户主站与“陆地链路”相匹配的接口。
卫星通信拥有自己独特的优势,是地面通信的有效补充。地面通信依赖于地面基站的铺设,即便当 前基站覆盖率很高,但是依然存在较多基站无法覆盖或者经济性价比较低的应用场景。例如海洋航 行,飞机航空,以及地面上的一些偏远山区等等。卫星通信通过太空中的中继站进行转发,可以极 大的解决地面基站覆盖的难题,能够解决某些细分应用场景的刚性需求。
从军用走向民用,从高轨走向低轨,卫星通信发展轨迹清晰。美国军方最早发射地球同步轨道卫星, 主要为了满足海军的通信需求,随后租借给民间组织进行海上通信急救服务。上个世纪九十年代, 民间组织开始逐步发射自己的民用同步轨道卫星,正式拉开了卫星商用化序幕。然而由于同步轨道 卫星距离地球表面较远、传输信号较弱,一方面通话质量存在问题,另一方面对终端要求更高,也 造成了高昂成本。为了改进前代同步卫星的缺陷,开始有公司提出中低轨道的卫星星座计划,其中代表就是“铱星”与“全球星”。通过数十颗中低轨道卫星的联网组成星座,对全球范围进行覆盖。 进入二十一世纪后,随着移动互联网的发展成熟,卫星互联网逐步进入大家视野。各大公司提出了 巨型星座计划来完成对全球互联网的覆盖与支持,卫星星座的规模从数十颗提升到了百千颗甚至上万颗,并且将卫星的运行轨道从同步轨道降低至 300KM, 其中代表是 “ OneWeb ”计划与 “ Starlink ”计划。
1.2 商业航天产业链自上而下清晰
商业航天产业链成熟,卫星通信是重要的应用场景之一。
卫星制造是行业的最上游,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。
卫星运营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。卫星运营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。
商业航天的下游主要分为通信、导航和遥感三大类别。卫星通信是其中重要的应用场景,主要包括 卫星通话、卫星广播电视、卫星互联网等。
卫星运营服务业占据产业链的绝大多数产值。根据第三方 SIA 统计,卫星产业的市场规模从 2007 年 1229 亿美元到 2018 年 2774 亿美元,复合增速 7.68% 。 2018 年整个全球商业航天市场规模达 到 3600 亿美元,其中卫星产业链占比约 77% ,高达 2774 亿美元,其他非卫星的航天产业占比 23% 。在卫星产业中,卫星运营服务业规模达到 1265 亿美元,占比 35.14% 。细拆应用场景后可 以发现,卫星广播电视目前行业产值空间最大。
2. 卫星广播电视应用成熟,高清节目上星持续驱动行业增长
卫星电视是利用地球同步卫星将数字编码压缩的电视信号,进行远距离传输的一种广播电视形式。 主要有两种方式。一种是将数字电视信号传送到有线电视前端,再由有线电视台转换成模拟电视传 送到用户家中。另一种方式是利用卫星天线(锅)直接接受数字电视信号。
用户向运营商租用卫星转发器,实现广播电视内容的转发。为了实现电视节目在全国甚至更大范围 的播放,目前全球各大电视台租用同步轨道卫星的转发器成为主流。各大广播电台也成为卫星通信 产业的重要下游应用主体,在很长一段时间电视节目上星成为卫星通信行业增长的驱动因素。除此 之外,为了保障广播电视节目的安全播出,防止电视节目主信号源突发状况导致信号传输中断,卫 星开始承担起高清节目备份的任务。例如我国广电总局于 2016 年决定上星高清节目使用中星 9 号 作为电视节目储存备份。
根据 Euroconsult 的 2017 年预估调查,预计到 2020 年,全球固定卫星转发器的出租容量将由 2012 年的 268GHz 增长到 2020 年的 703.8GHz ,复合增速 12.83% ,预计增量中的主体还是由卫星电 视的需求驱动。
高清节目上星率有望持续提升。随着广播电视数字化的发展,人们越来越关注电视图像质量,图像 清晰度逐渐从标清向高清、超高清( 4K )、甚至 8K 发展。目前高清节目基本成为行业主流。然而 由于各省市地区经济发展情况差异等原因,各地方卫视高清节目上星普及速度也有所差异。目前全 国已有 23 个卫视高清节目完成上星,主要集中在中东部地区。西部绝大多数地区预计在今明年内 将完成全国的高清卫视覆盖,很快我国将迈入全国高清卫视时代。
4K/8K 等超高清节目上星将带来巨大的市场增量。当前视频节目从高清走向 4K/8K 已经成为行业 发展的必然趋势。当前我国的上星节目分辨率主要仍为高清 HD ,即 1280x720 像素,随着我国上 星节目逐步迈入 4K 和 8K 时代,单帧画面的数据量也将随即提升 10 倍和 36 倍,即使压缩技术的 发展,数据转发量也将提升数倍,将极大提振市场空间。
部分环节国产化率低,制约超高清视频产业链发展。从产业链的角度划分,超高清视频行业可以划 分为上游超高清视频的生产设备,中游网络传输设备和终端呈现设备。中游无论是卫星制造发射运 营服务还是光纤铺设覆盖率,我国都处于国际领先位置;下游终端呈现设备,截止到 2018 年,我 国基本已经完成 4K 电视的普及, 4K 电视机渗透率已超 70% ,已经具备 4K 高清节目普及的硬件 基础。而上游超高清视频生产设备国产化率低,是产业链中最为薄弱的环节。当前超高清生产设备供应商以索尼、松下、 BMD 及 JVC 等企业为主,以超高清节目制作转播车为例,一辆车售价约为 3000 万元,一天的租金约 15 万元,高昂的设备租金导致国内超高清视频内容制作匮乏。
政策催熟产业链,超高清节目上星有望加快。日本在超高清视频发展处于领先位置,据报道日本 NHK 电视台已于 2018 年 12 月推出了首个 8K 节目,预计将于 2020 年东京奥运会之际落实应用 8K 节目。而 2018 年 10 月,央视总台才开播国内首个上星超高清电视频道 CCTV-4K 。 2019 年 3 月,国家工信部、广电总局等部门发布《超高清视频产业发展行动计划( 2019 - 2022 年)》提出 “ 4K 先行、兼顾 8K ”, 2021 年具备每天 100 小时超高清节目制作能力,到 2022 年 4K 全面普及、 超高清用户 2 亿、产业规模达 4 万亿元。据报道,央视总台的计划,未来三年内将投入 80 多亿元, 继续对频道进行 4K 技术改造,提升超高清节目制作能力。开博体育官方app下载(中国)集团官网认为,伴随产业链的成熟,超高清 节目也将陆续上星,将给行业增长增添新动能。
3 卫星移动通信打破垄断,国产化替代加速正在进行 时
3.1 卫星移动通信的诞生从铱星系统讲起
卫星移动通信商业化始于铱星系统。上个世纪八十年代末期,随着冷战结束,全球化经济成为主流, 通信网络也呈现出全球化的趋势。由于当时地面微波基站覆盖密度不够,当时的通信巨头摩托罗拉 公司提出在太空部署低轨通信卫星,即铱星系统。整个系统部署耗时 13 年,部署成本约 60 亿美 金。由于技术过于超前,用户体验较差,难以形成规模效应,并且后续还需承担高昂的运营维护费 用,该系统在运营 9 个月后宣布破产。经过一系列整合, 2009 年铱星系统重新开始投入运营,并 登陆资本市场。
卫星移动通信全球有多种系统可选,但均难言自主可控。除铱星系统以外,全球范围内还有其他几 类卫星移动通信系统可供选择。目前几类主流的卫星移动通信系统由国际组织或区域性公司发起, 基本上能够为全球绝大多数地区的经济活动服务。然而无论是卫星所有权还是卫星制造企业基本 上均由海外公司垄断。
3.2 天通一号实现国产化替代,有望加速行业渗透
天通一号放号,拉开正式商用化序幕。 2016 年 8 月 6 日,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号 乙运载火箭成功发射天通一号 01 星。 2018 年 5 月,中国电信发布天通一号专用号段“ 1740 ”, 并在青海省正式商用。随后,天翼电信终端公司以及中国电信黑龙江、福建、湖北、广东、陕西等 省份陆续发布天通一号的手机、车载终端招标公告,正式拉开了我国卫星移动通信商业化序幕。
自主可控意义重大,从中国走向全球,行业空间进一步扩大。天通一号 01 星系中国卫通所属,由 中国航天科技集团研制,地面业务由中国开博体育官方app下载公司负责运营,是我国首颗完全自主可控用于移 动通信的商用卫星。天通一号 01 星可容纳 200 万用户,当前仅开通了中国大陆地区和中国海域的 通信服务运营, 2020 年底三颗天通卫星将陆续全部升空,可容纳 800-100 万用户,后续将实现一 带一路国家地区信号的全覆盖。据测算一带一路沿线国家,人口数高达 44 亿,行业空间有望进一 步扩大。
资费具备一定优势,终端成本需依赖规模效应。天通一号使用资费约 1.3-1.6 元 / 分钟,较其他几种 主流卫星移动通信系统具有显著的价格优势。然而从终端的角度来看,此前中国电信 10 万台天通 手机招标项目中, 5 万台多模手机标段由大唐永盛、中兴物联、海格通信中标,报价分别为 3300 元、 3900 元、 4500 元。对比京东、淘宝海事卫星移动电话约 4000 元左右的价格,并无显著的成 本优势。随着未来天通手机的放量成本得以有效摊薄,终端产业链有望具备更强的竞争力。
4 卫星互联网打开产业应用春天,运营环节有望充分 受益
4.1 低轨小型化趋势与规模制造技术大幅降低行业进入门槛
卫星互联网使用高通量卫星,以实现高带宽低时延宽带覆盖。当前国际主流的卫星移动通信系统为 了避免信号的雨衰效应,主要使用 S 和 L 长波进行业务通信,并且多使用地球同步轨道。这样的 通信系统也存在明显的弊端,即可用带宽较少,时延较高。因而,在实际使用过程中,除了通话以 外,移动互联网应用寥寥。为了实现卫星互联网达到与地面移动通信上网一样的功能,近年来提出 了天基互联网计划,即由数百上千颗低轨道高通量微小卫星来组成覆盖全球的卫星星座,实现高带 宽低时延的宽带覆盖。例如 Starlink 计划可以提供最高容量达每用户 1Gbps 的宽带服务,可以将 延时控制在 25ms 到 35ms 之间。
目标客户下沉,应用范围无死角成为卫星互联网的商业价值。据联合国统计,目前全球有近 40 亿 人享受不到高质量的互联网宽带服务,截止 2018 年底,我国非网民有近 5 亿人。相较地面通信和 传统中高轨道卫星,中低轨道的微小卫星具有覆盖广、低时延、高可靠特点,有望推进互联网应用 目标客户进一步下沉,以及在其他细分场景下应用,因此具备极高的商业价值。
低轨小型化趋势与规模制造技术大幅降低行业进入壁垒。卫星通信行业最大的成本来自于产业链 上游的“卫星制造”与“火箭制造”环节。开博体育官方app下载(中国)集团官网认为低轨小型化的行业发展趋势与规模制造技术两 个方面将促进行业快速发展。
低轨小型卫星具备成本优势:卫星按照“湿质量(自身质量 + 燃料质量)”划分为大卫星、小 卫星、微小卫星、纳卫星和皮卫星。相比大卫星小卫星在研制周期、研制成本、发射成本方 面具备明显的优势。与此同时,近年来可回收火箭技术快速发展,也为行业商用化提供了有 利的支持。
规模制造技术提升生产效率:早期高轨同步轨道卫星大多采用“定制”的研发模式,每颗卫 星负载模块多,体积大,研发与发射成本都很高,且无法进行大规模生产。而低轨星座中的 微小型卫星,体积较小,功能更加专一并且标准化程度更高,因此成千上万颗小卫星大规模 生产成为可能。 OneWeb 与空客防务与航天公司合作,世界首次使用流水线生产微小卫星, 其卫星仅有行李箱大小,重量低于 150kg 。 OneWeb 公司投资 8500 万美元在佛罗里达州建 立新型卫星制造厂,工厂占地 14 亩,产能达到每天生产 4 颗卫星,不仅为 OneWeb 自己制 造,还打算承接来自其他运营商或客户的小卫星制造业务。
4.2 新一轮太空军备竞赛已经打响
天基互联网星座部署竞争激烈,新一轮太空军备竞赛已经打响。由于频道与轨道资源有限,根据国 际电联的规定,频谱与轨道归属采用“先到先得”原则。当前全球主流互联网巨头与新兴创业公司 在天基互联网领域展开布局,在低轨高通量卫星最为适用的 Ka 、 Ku 频谱与太空物理空间资源展开 激烈竞争。
Google 早期就投入了 O3b 中轨道卫星星座的建设,现已投入商用
SpaceX 发布“星链计划( Starlink )”
软银领投的 OneWeb 也发布了自己的“星座互联网计划( Constellation )”
Facebook 推出“ Athena 星座”
亚马逊成立蓝色起源火箭发射公司,推出“ Kuiper 项目”
加拿大 Telesat 联合蓝色起源进入天基互联网领域
国内航天商业化程度逐步提升,产业链各环节民营企业参与度提升,众多民营公司参与卫星产业链 之中。我国低轨天基互联网项目已全面启动。航天科工集团、航天科技集团先后推出“虹云工程”、 “行云工程”和“鸿雁星座”。其中“鸿雁”和“虹云”均已于 2018 年 12 月发射首颗试验星, 与国外进度相比基本位于同一起跑线。除此之外,众多民营企业也逐步参与到卫星产业链各环节之 中,例如卫星设计制造的天仪研究院、九天微星;火箭研发的翎客航天、星际荣耀、零壹空间、蓝 箭航天。这些民营公司都已经完成了数轮融资,将在商业化政策推动下持续发展。
4.3 牌照壁垒高,运营商有望充分受益行业发展
我国独特的牌照经营制度使得行业商业化运营壁垒较高。通信业与政治经济活动安全密切相关,在 我国属于高度管制的行业,需获得工信部牌照才可以展开商业经营活动。卫星通信行业也不例外,目前第一类卫星通信业务牌照国内仅有中国卫通、中国电信和中国交通通信信息中心;第二类卫星 转发器出租、出售业务的牌照国内仅有中国卫通、中国电信和中信数字媒体网络有限公司有获得相 应资质。目前中国卫通运营 “中星”系列卫星与“亚太”系列卫星,中国电信运营 “天通一号”卫星,中信数字媒体运营亚洲卫星公司发射的“亚星”系列卫星。开博体育官方app下载(中国)集团官网预计未来一段时间内,国内 卫星运营资质依旧趋严,卫星增量业务将主要集中在少数几家持有运营牌照的企业。
初创企业与运营商合作或成主要商业模式,卫星运营商有望充分受益产业链加速成熟红利。开博体育官方app下载(中国)集团官网 认为在中国卫星初创企业取得基础电信业务牌照,独立经营难度较大,与拥有经营许可的运营商合 作或成为合理的商业模式。当前仍处于卫星通信商业化早期,具体的商业模式仍需探索。伴随产业 链逐步成熟,开博体育官方app下载(中国)集团官网认为卫星运营赛道壁垒较高,是受益确定性最高的环节。鉴于卫星通信行业具备 显著的规模效应,边际成本逐步递减,开博体育官方app下载(中国)集团官网认为早期跑马圈地具备先发优势的企业会更具有竞争力。
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