卫星互联网行业研究：手机直连加速落地，卫星互联网蓝海开启

maoyonglai · 发表于 5 天前

（报告出品方/作者：浙商证券，邱世梁、王华君、王洁若）
手机直连卫星构筑天地一体通信，卫星互联网迈向规模商业化

卫星互联网可通过高轨和低轨两大类卫星系统实现
高轨卫星通信系统：通常指地球同步轨道通信卫星系统，其轨道高度为 35786 公里，卫星运动方向与地球自转方向相同，轨道面与地球赤道面重合，运行周期为一个恒星日（23 小时 56 分 4 秒），从地面上看卫星在空中是静止不动的。在地球同步轨道上布设3 颗通讯卫星，即可实现除两极外的全球通讯。低轨卫星通信系统：卫星距地面高度在 500-2000 公里，系统通常由分布于若干轨道平面上卫星构成的，卫星形成的覆盖区域在地面快速移动，轨道周期通常在 2 个小时左右。
卫星互联网主要包括直连模式和中继模式两种连接方式
直连模式：手机或手持类终端不需要地面热点、基站等中转设备，直接与高轨或低轨卫星连接实现数据传输或进行通信。除了手机，汽车也是大众体验卫星通信服务的重要手段。国内多个汽车生厂商制定计划，要在新车型前装卫星通信模块，拉动汽车直连卫星商用进程。中继模式：手机和卫星不直接连接，通过地面的卫星通信设备作为中继和卫星实现通信，天然存在“移动性”短板。地面卫星用户站通过无线路由器转换成 WiFi 信号，然后手机连接 WiFi，通过这种方式手机间接的接入了卫星通信网络。SpaceX公司的星链卫星就是这种模式的典例，星链系统的服务需要依赖地面站网关来接入网络，因而“移动性”存在瓶颈，极大制约了应用场景。
手机直连卫星破解用户渗透的桎梏，是卫星互联网走向普及的关键
从运营角度，手机直连卫星以两个融合为发展方向：一是用户融合。使用同一用户身份(同一SIM卡)提供服务，实现用户不换卡、不换号按需接入卫星或地面通信网络。二是终端融合。基于现有大众消费类智能手机形态和软件系统，通过芯片化、多模化、一体化、智能化设计，实现不同频段之间、不同卫星之间，以及卫星通信与地面通信网络之间的快速切换。从用户角度，手机直连卫星的要求是在不改变用户使用习惯的前提下，大众消费类智能手机同时具备地面移动通信网络、卫星网络的通信能力，此时卫星网络等效于地面2G、3G、4G或5G网络，卫星业务也可作为一项增值业务，与地面通信业务共同为用户提供服务。
手机直连卫星具备场景、市场规模、产业链三大优势
地面通信已有完整且规模巨大的产业链，具备规模优势与成本优势。2020年，移动技术和服务在全球创造了4.4万亿美元的经济增加值(占GDP的5.1%)；到2025年，这一数字将增加4800亿美元，达到近5万亿美元。智能终端销售回暖，进一步夯实产业链规模优势。根据市场调研机构 Canalys， 2024 年第二季度全球智能手机出货报告，数据显示第二季度，全球智能手机市场出货量达 2.9亿台，同比增长12%，为连续三个季度正增长。如手机直连卫星功能成为智能手机标配，意味着新增用户覆盖将超10亿户/年，进入低成本、广覆盖、更低成本的良性循环。
手机直连卫星分阶段演进，未来迈向天地通信深度融合

手机直连卫星演进包括三条主要技术路线
基于在轨卫星的定制手机直连技术路线：需要卫星运营商、手机制造商、芯片厂商等多方共同合作研发，并通过共享卫星频率、定制双模手机实现手机直连卫星。存量手机直连卫星的技术路线：通过与移动蜂窝网运营商合作，共享地面蜂窝网络频谱资源，基于先进的卫星相控阵天线技术降低手机天线收发的灵敏度要求，以低轨卫星转发地面蜂窝网信号(或基站上卫星)。基于3GPP NTN的手机直连卫星路线：5G NTN是3GPP国际标准组织主导，由全球移动通信设备商、运营商、芯片商、终端厂商、卫星运营商等共同参与制定的非地面网技术体制。
三种技术路线特点及现状：定制手机直连技术成熟、落地快速，但技术演进、规模拓展受限
基于在轨卫星的定制手机直连技术路线：在现有手机中增加地面移动通信和卫星通信模块，通过两个模块实现数据通信服务，在我国主要使用天通的S频段。多模终端方案可视为目前卫星通信技术的延伸，便于手机直连业务的快速落地，特别是使用在轨卫星可快速实现手机直连卫星业务的商用，但是双（多）模手机如果直连“天通一号”高轨卫星，地面信号强度很低，双模手机只能实现对星的窄带低速话音和短信业务，无法实现手机对星的宽带上网功能；由于其采用私有协议，无法迅速做大生态链。此技术路线依赖于各卫星运营商的非标准化技术体制，定制终端无法保障跨运营商使用，全球泛在互联存在瓶颈。目前基于该技术路线已有相应产品，但是通信能力还限于话音和低速数据业务。
三种技术路线特点及现状：存量手机直连卫星是现阶段创新主要方向，但也面临规模化瓶颈
存量手机直连卫星的技术路线：无需更换现有手机，通过定制低轨卫星与基站实现。这一技术路径可快速服务现有用户群体，但对卫星制造和发射能力要求较高。低轨卫星链路损耗低，适合存量终端手机直连，但需要通过高性能计算模块解决多普勒频移效应。涉及空间段、地面基站改造，投入大、成本高，且存在技术难题。虽然现网4G/5G手机不做任何修改，完全由卫星侧来解决长距离星地链路和低轨卫星高速运动引入的时频同步、多普勒频移、切换与移动性管理、随机接入、无线链路预算等方面的技术问题，需要引入大面积波束赋形相控阵天线提供高增益波束，满足存量手机直连卫星的无线链路需求以及与地面基站覆盖兼容的需求。存量手机直连卫星模式通常由商业航天公司与地面移动通信运营商（MNO）合作并使用地面蜂窝网络的频谱资源来实施。
随着5.5G、6G标准演进，NTN体制有望成为未来主要技术体制
NTN体制可充分利用和分享地面5G的产业链和规模经济效益，快速扩增卫星通信产业规模。该体制来源于地面蜂窝通信技术演进，可实现卫星通信与地面通信体制兼容，标志着5G/6G从地面走向了空间，是未来星地融合通信发展的主流方向。主要包括IoTNTN和NRNTN两条技术路线。前者基于NB-IoT技术演进而来，侧重支持物联网业务，提供低速数据传输、短消息等功能；后者基于5GNR技术演进而来，侧重支持宽带数据、语音和固定无线接入等功能。从连接场景的角度，NTN技术则包括以星载平台为依托的卫星通信连接、基于高空平台系统（HASP）的连接，以及基于无人驾驶飞行器的空对地网络通信连接。
我国发展手机直连卫星优势显著，多方合力有望加速成长

卫星互联网战略价值、产业价值显著
战略层面：事关国家安全、自主可控。一是极大提升抗损毁能力与极端条件的生存能力。天地一体网络将显著提升网络韧性，提高通信设施防护等级，确保通信的连续性和稳定性。二是避免受制于人。依赖国外卫星系统不仅意味着支付高额费用，还可能导致在紧急情况下资源调配受限，无法充分满足国内需求。
产业层面：引领全球通信发展方向，扶持自有产业链。一是产业引领。天地一体通信是6G演进的重要方向，确保通信产业持续领先是我国在全球数字经济生态中掌握非对称竞争优势的重要支撑。二是产业培育。空天信息产业是高端装备制造和新一代信息技术集合体，将在手机产业与卫星通信产业的融合中带动产业链发展。根据SIA的数据，卫星组网费用占整个卫星产业链产值的7.5%左右，由此测算，预计低轨卫星通信产业规模将达到约4000亿元。
我国发展手机直连卫星具备制度、产业与市场优势
制度优势方面，国家队引领、新势力入局，共同支撑商业航天发展。
在新型举国体制下，“国家队”引领航天事业发展。“国家队”由中国星网牵头，将打造一个由1.3万颗卫星组成的中国星链主体，计划5年内发射其中约 10% 的卫星。星网技术试验卫星的成功发射，标志着星网星座已进入正式建设阶段。对标Space X“星链”，我国“GW”星座总共包含2个子星座，GW-A59子星座的卫星分布在500km以下的极低轨道， GW-2子星座的卫星分布在1145km的近地轨道，相比“星链”有着更低的轨道高度。
民营资本持续助力建设，商业航天快速发展。截至2023年底，民营商业卫星企业已部署实施星座计划33项，占总部署实施的66%，占总商业卫星星座计划49%；国内已注册并有效经营的商业航天企业数量达到537家，按照不同的领域划分，卫星制造有140家，地面终端及设施制造140家，卫星服务为205家，卫星发射企业数量较少为52家；2023年我国一共实施了发射67次任务，其中，民营火箭公司发射13次，成功率为92%；从发射任务类型来看，商业发射24次，占年度总发射次数的36%。
我国终端厂商、电信运营商加快布局，手机直连进入快车道
华为：2022年9月，华为公司发布支持北斗短报文功能的Mate50系列智能手机，用户可在极端环境下发送单向北斗卫星消息进行求助，实现了全球首个手机直连卫星短信服务；2023年3月，华为发布新一代P60系列智能手机，支持北斗双向卫星通信，进一步提升了手机直连卫星通信的能力。 vivo：基于X90 Pro+预研,已实现在天通卫星环境下5G NTN手机直连卫星空口上下行连接,并实现vivo手机之间的互通,用卫星通信成功进行收发文字消息的业务演示，功能、性能符合预期。 OPPO：与中国移动研究院携手共同完成5G手机终端直连卫星的实验室测试验证，发布Find X7 Ultra 卫星通信版，创新天线波束专利设计，支持听筒、免提双模双向卫星通话，发送卫星信息更加便捷。
重点公司分析

上海瀚讯：航空航天、军用宽带移动通信系统装备供应商
公司主要从事行业宽带移动通信设备的研发、制造、销售及工程实施，结合业务应用软件、指挥调度软件等配套产品，向客户提供行业宽带移动通信系统的整体解决方案。公司作为技术总体单位参与研制了“专网宽带移动通信系统某通用装备型号研制项目”，在民用第四代移动通信技术（4GTD -LTE）的基础上，针对客户应用的特殊需求，在高机动远距离通信、自组织组网通信、频谱感知、宽带抗干扰通信、系统自同步等方面实现了一系列技术创新和突破。
公司主要以专网4G/5G通信装备的研制、生产和售后服务为主，专注于陆、海、空、天领域行业用户的行业应用，提供专网宽带移动通信系统的设备及整体解决方案。目前，公司已定型和在研多型装备，公司新型号产品继续在多领域多行业扩展，为可持续发展奠定了基础。
公司的卫星业务已包括卫星通信载荷、地面通信系统、在轨验证平台等产品，公司已经成功中标相关低轨卫星星座地基基站与测试终端研制项目，并顺利交付；中标入围低轨卫星星座一期卫星通信载荷产品研制，配合相关星座2024年发射规划，实现交付。
航天环宇：卫星动中通、静中通等供应商，参与千帆组网供货
公司主营业务专注于航空航天领域的宇航产品、航空航天工艺装备、航空产品和卫星通信及测控测试设备的研发和制造，主要为航空航天领域科研院所和总体单位的科研生产任务提供技术方案解决和产品制造的配套服务。其中航空航天工艺装备板块，公司主要完成了C919批产辅助工装、C929机翼壁板固化胶结工装、多型进气道成型工装、机翼蒙皮成型工装、发动机叶片成型工装等产品的研制交付；航空产品板块，公司主要完成了多型机型进气道、短舱风扇罩、机身结构件、机翼、V型尾翼、机匣零部件等产品的生产交付。
卫星通信板块，公司产业链齐全。公司建立了卫星通信天线、航天测运控天线和特种测试设备三条产品线，相关产品已成功应用在多个军兵种的卫星通信地面站、卫星测控站、靶场测控站、侦收站等装备上，以及在国家低轨卫星互联网信关站、大型紧缩场测试系统等领域，取得了长足的技术进步和良好的市场品牌效应。2024上半年，公司主要完成了“千帆”星座4.5米测控天伺馈、“千帆”星座1.8米馈电天伺馈、大尺寸静区紧缩场反射面等产品的研制交付。
国博电子：有源相控阵 T/R 组件、射频集成电路龙头
公司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，是目前国内能够批量提供有源相控阵T/R组件及系列化射频集成电路产品的领先企业，核心技术达到国内领先、国际先进水平，公司主要客户为各科研院所和整机单位、移动通信设备制造商等。
公司在低轨卫星和商业航天领域均开展了技术研发和产品开发工作，多款产品已开始交付客户。公司已开展卫星通信领域多个射频集成电路的技术研发和产品开发工作，多款产品已被客户引入。多款射频集成电路已应用于5.5G通感一体基站中。应用于基站新一代智能天线的高线性控制器件业务批量供货，并针对5.5G通信的发展需求持续进行产品迭代开发和新产品研发。应用于无人机的射频前端模组批量出货，下一代高性能射频前端模组已完成样品研制工作。
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