卫星互联网产业分析：卫星互联网蓄势待发星辰大海.docx

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1、卫星互联网产业分析：卫星互联网，蓄势待发，星辰大海1、卫星互联网建设兼具必要性和紧迫性1.1 低轨卫星是目前卫星互联网的核心低轨卫星互联网成为卫星通信关注热点。卫星互联网是基于卫星通信的互联网，通过发射一定数量的卫星形成规模组网从而辐射全球，构建具备实时信息处理的大卫星系统，是一种能够完成向地面和空中终端提供宽带互联网接入等通信服务的新型网络。近年来，为了避免高轨道卫星通信引起的信号衰减和时延，低轨卫星互联网成为发展热点。低轨卫星互联网最重要的作用是为用户终端或地面站提供网络接入能力，与地面网络进行互联互通。低轨卫星互联网系统一般由空间段、地面段和用户段三部分组成：空间段是指众多分布在低轨空间

2、的卫星构成的卫星星座，相邻卫星之间可通过透明转发、处理转发等技术实现数据传输，整个空间段的卫星相互协作可形成“一网协同”的系统，从而为用户段的终端之间以及用户终端与网关间提供通信链路。地面段主要完成星座管理、网络运维等功能，负责卫星互联网系统与其它通信系统间的互联互通，主要包括测控站、测控中心、控制中心、信关站等，其中测控中心负责监视、管理卫星的轨道位置和运行姿态等；控制中心负责处理用户登记、计费、账单、管理等；信关站通过馈电链路发送和接收数据，同时作为卫星互联网与其它通信网的连接网关。用户段由各类卫星互联网终端组成，根据终端是否支持在移动时正常使用可划分为移动终端和便携式终端，具体包括手持移

3、动终端、物联网终端、便携站、车（船、机）载站等。低轨卫星互联网的工作模式：根据数据传输过程是否经由地面通信网络，低轨卫星互联网的工作模式可分为两类，一类依托地面网络，通过信关站连接到地面互联网完成转发；另一类独立于地面网络，依靠卫星节点进行转发。当卫星采用透明转发工作模式时，用户终端通过卫星一跳与信关站建立连接，再经信关站连接到地面互联网，该方式的弊端为未部署信关站的地方，用户无法接入网络；当卫星采用处理转发工作模式时，卫星可进行星上处理及星间通信，用户终端可通过多颗卫星的中继与信关站建立连接，从而访问地面互联网。ToG到ToB到ToC,未来国内低轨卫星互联网应用场景有望不断拓宽。星链起初为商

4、业卫星计划，首先应用于民用领域的互联网接入领域，主要由于美国地面宽带基础设施建设薄弱：2022年底，我国地面移动基站站址约300万个，而同期美国拥有近60万个地面移动基站站址，在用户密度较低的区域，地面移动网覆盖不佳；2020年美国的家庭用户宽带上网中光纤接入占有率仅为23.6%o在民用方面应用成功后才逐渐应用于军事领域，一方面引入高价值国防军用订单分担成本，另一方面星链自从诞生以来一直离不开美国军当的大力支持。但国内卫星互联网面临的商业环境不同，2022年，我国家庭用户宽带上网中光纤接入占有率为94.3%,且星座建设成本较高。因此在当前已有成熟的光纤宽带网和5G移动网的情形下，受卫星数量、空

5、间网络技术的制约，我们认为中国低轨卫星互联网初期的核心应用场景是军用/政企/科研领域，之后随着技术的不断发展、系统服务能力不断提升,逐渐渗透到家庭/个人消费级市场。1.2 卫星互联网潜藏巨大军事价值，建设“中国星链”刻不容缓“星链”低轨宽带互联网卫星系统在俄乌冲突中发挥重要作用，充分体现其军事战略作用。虽然“星链”计划声称是商业卫星星座计划，但2022年俄乌冲突爆发后，“星链”系统充分参与作战并发挥重要作用，为乌克兰政府、国防和关键基础设施部门提供冗余网络支持。在乌军传统指挥控制通信系统遭到破坏后，“星链”系统提供的超视距通信手段保障了乌军指挥链的畅通。“星链”还传输了大量无人机、卫星等侦察资

6、产获得的态势感知信息，为乌军打击俄军目标提供了重要支持。特别是在建立指挥中心与察打一体无人机之间的数据传输链路方面，“星链”表现出色,“无人机+卫星通信”成为完成察打一体任务的最佳组合。目前，“星链”是唯一一个在对抗环境中使用过的商业低轨宽带互联网卫星系统。SpaceX公司正式发布“星盾”互联网星座项目，“星链”走向军事化。美国军方一直高度关注“星链”计划的军事化潜力，2019年，美国空军资助太空探索技术公司测试“星链”卫星与军用飞机的加密互联网服务。2020年5月，美国陆军与太空探索技术公司签署协议，计划使用“星链”卫星宽带进行跨军事网络数据传输。2020年10月，太空探索技术公司获得美国防

7、部1.5亿美元合同，用于开发军用版“星链”卫星技术。而“星链”卫星在俄乌冲突中的表现，进一步推动该计划的军事化。2022年12月2日，美国太空探索技术公司(SPaCeX)正式发布名为“星盾(StarShieId)的互联网星座项目。“星盾”可看做是“星链”(Starlink)星座的军用版本，计划在3年内向近地轨道部署1.5万颗以上的卫星，将主要开展三方面业务：第一是对地遥感能力；第二是利用现有“星链”的低轨通信技术，实时快速回传遥感数据；第三是利用基于“星链”的通用卫星平台，模块化托管各种军用载荷，提供供电、通讯、热控、总线等一条龙服务，标志着“星链”计划军事化应用发展到新阶段的“星盾”计划诞生

8、。低轨卫星军事化转型发展推动太空军备竞赛。美国太空版中心地带理论提出：“谁控制了地球轨道，谁就控制了近地空间；谁控制了近地空间，谁就控制了地球。“星盾”计划的问世，加速了低轨卫星军事化转型发展，凸显出美国急于抢占外空轨道资源，及颠覆现有作战体系的野心。“星盾”计划基于“星链”技术，且两者相互兼容，将进一步模糊太空军事化准则，引发外太空领域争端，推动太空军备竞赛。低轨卫星互联网具备通信能力强、载荷搭载广、能力冗余、成本较低等天然优势，其军事潜力加速战场环境、作战样式和战争形态的深度演变，潜藏巨大军事价值。高速宽带战时通信能力。低轨卫星互联网星座可以提供低延时、高通量、广覆盖、高可靠的战时全球卫星

9、通信能力，可为机动部队提供超视距联通服务，控制远程传感器与飞行器，或实时传输战场信息，打通传感器与攻击平台的连接壁垒。全地域全天时无缝隙侦察监视能力。过顶次数有限和造价昂贵是当前世界各国侦察卫星存在的共同问题，低轨巨型星座的布局使得每个地区上空每隔很短一段时间就会有几颗卫星过境，多颗搭载侦察载荷的卫星可以彼此配合，实现对特定目标的全天候侦察，或者与地面站、预警机、侦察机等结合，形成空天地一体的纵深侦察体系，大幅提升全球感知能力。高精度导航能力。低轨卫星互联网可以通过软件升级实现与GPS信号的兼容，能够进一步提升GPS系统的精度。此外，由于低轨卫星信号较强，不易受地面信号干扰，在一定程度上提高了

10、GPS系统的抗干扰能力。高可靠导弹防御。“星链”卫星拥有发射全向波束的能力，可以对导弹和航天器进行遥测、跟踪和控制，进而提高对敌方运载火箭/导弹轨道的高精度预测和预警能力，为后续的拦截提供信息支撑，并提供了防御弹道导弹的一种最佳方法，即在它们发射之前将其击毁。另一方面,基于低轨卫星的低成本特点，可进行对撞自毁或者多星自毁来产生大量空间碎片，从而封锁整个轨道以达到拦截弹道导弹核弹头的目的，影响他国的核打击能力。天基打击能力。低轨卫星搭载机械臂、弹头、激光、微波等攻击性载荷,可形成对天、对空、对地、对海等空间领域的多维度打击能力。太空封锁。若“星链”计划的4万多颗卫星全部发射到位后，在地球低轨道就

11、筑起一道屏障，其他国家的火箭要确定发射窗口，就要和“星链”协商，否则就会和它们的卫星相撞。如果在战时，“星链”就可以对敌方实行“太空封锁”。综上，“星链”在通信上速度快、全球覆盖、发射成本低等方面的优势如果运用在军事用途上，将对我国军事安全产生重大挑战。此外，美国及北约军事卫星承担军用通信近85%的通信量，我军则不足5%o综上，加快中国低轨卫星互联网建设刻不容缓。1.3 低轨卫星先发优势显著，占频保轨紧迫性空前显著低轨卫星轨道和频段资源稀缺，具备排他性。卫星系统最重要的资源是频率和轨位，卫星在近地轨道运行时，一个轨道只能有一颗卫星运行。轨道资源稀缺：根据太空与网络，在同层与跨层星间最小安全距离

12、均为50km情况下，高度300-2000km组成的低地球轨道空间可容纳17.5万颗卫星。频谱资源稀缺：大规模宽带低轨卫星普遍采用的频段包括Ku、Ka和Q/V频段，Ku和Ka等频段技术成熟、产业链完整，Ku波段已近饱和、Ka波段日趋拥挤；Q频段元器件等基础产业薄弱，关键部件研制、生产难度大，产业链装备配套水平低，大规模推广应用还存在一定困难。根据SpaceNews,据业界预测，最终全球低轨卫星星座不会超过5个，因此卫星频率和轨道资源已成为大国战略竞争的重要领域。表3:星通信使用无线电频率概况频段频率范围使用情况L12GHz资源几乎殆尽；主要用于地面移动通信、卫星定位、卫星移动通信及卫星测控链路等

13、S24GHz资源几乎殆尽；主要用于气象雷达、船用雷达、卫星定位、卫星移动通信及卫星测控链路等C48GHz随着地面通信业务的发展,被侵占严重，已近饱和；主要用于雷达、地面通信、卫星固定业务通信等X8-12GHz通常被政府和军方占用；主要用于雷达、地面通信、卫星固定业务通信等Ku12*18GHz已近饱和；主要用于卫星通信，支持互联网接入Ka26.5*40GHz正在被大量使用，日趋拥挤；主要用于卫星通信，支持互联网接入QA/3646GHz/46-75GHz开始进入商业卫星通信领域太赫兹0.11OTHz正在开发数据来源：低轨卫整通信网络领域国际竞争:态势、动因及参与策略，东方证券研究所卫星互联网的中低

14、轨道资源分配采用协调法，先登先占、先占永得。太空轨道与通信频谱作为有限的资源，由国际电信联盟（ITU）进行分配。对于近来快速发展的LEO巨型卫星星座，NGSO（非对地静止轨道）相关的频谱指配方式为协调法。1）先登先占：协调法是指根据无线电规则第9条和第11条进行的卫星网络或系统资料的提前公布、协调、频率指配的通知和登记这一三段式程序所进行的频率和轨道资源分配。协调法是一种“先登先占”的分配方法，即谁先获得空间频率和轨道资源在国际电信联盟的登记,谁就获得对该资源的占有权。2）先占永得：“先登先占”规则的存在实际上使得登记国对该空间频率和轨道获得了永久使用的权利，因为在卫星“寿命”终止时，登记国往

15、往会发射新的卫星将之取代，从而牢牢掌握该空间频率与轨道资源。“里程碑决议”规定年限内完成指定发射量即可保留对应频段的使用权。为了防止频谱囤积及避免出现纸卫星”情况，2019年世界无线电通信大会（WRC-19）的“里程碑决议”建立了有关NSGO星座频率申报、星座投入使用等的初步框架。适用“里程碑”的频段主要包括Ku、Ka和Q/V频段，限于卫星固定业务、卫星广播业务和卫星移动业务。在第一份卫星网络资料申报后的7年内,应至少发射一颗卫星并按规定将卫星网络激活；7年后必须遵守里程碑规定，在规定时间节点内发射指定数目卫星。若未能满足要求，则会按照发射卫星数量的完成比对其申报的资料进行相应规模的缩减。里程

16、碑节点规则在遏制投机行为的同时也抬高了频轨资源占有的技术门槛，太空领域作战的主动权与国家卫星制造和发射能力直接挂钩，强化了先布局者的先发优势、加剧了“强者恒强”局面。目前规则与公平利用原则冲突，强化了太空霸权，ITU的相关规则有望进一步完善。基于频轨资源有限性及其申请规则，各国纷纷在太空领域加码，以加速抢占总量有限的低轨卫星频率和轨道资源。中国在卫星互联网起步晚但发展快，已有多个卫星互联网星座计划。其中计划规模较大的是GW星座和千帆星座（G60星链）。星网在整合了“鸿雁”“虹云”等星座的基础之上规划了规模达1.3万颗低轨卫星的“GW”星座，不仅具备宽带通信能力，而且具备导航增强功能用于加强北斗系统覆盖和提高精度。上海垣信规划建设的千帆星座计划分三代系统、两个阶段进行建设。第一代系统采用透明转发（TP）模式，为我国境内和“一带一路”