随着5G通信技术的全球商用落地,其高比特率、低时延和高容量的网络能力正逐步赋能包括车联网、工业互联网、远程医疗在内的多样化新兴应用场景。然而,受限于地理环境复杂性与部署成本等因素,传统地面蜂窝网络在覆盖范围上仍存在显著短板,尤其难以触达远洋、沙漠、高原及极地等偏远地区。据行业测算,当前地面蜂窝网络实际仅覆盖地球陆地面积的约20%,对应全球表面积覆盖率不足6%,覆盖人口也仅占全球总人口的约70%。在此背景下,星地融合网络应运而生其核心理念是将卫星通信系统作为地面5G网络的延伸与补充,构建“天地一体”的综合通信体系实现对空、天、陆、海等全空间的连续覆盖。卫星通信凭借覆盖广、部署快、抗地形干扰能力强等技术优势,有效弥合了地面网络的“连接鸿沟”,成为未来全球无缝通信的重要基础设施支撑。与此同时,随着卫星互联网、遥感数据服务的快速发展,卫星产业的应用边界正持续拓宽。从传统的通信、导航、遥感等核心领域,逐步向智慧城市、精细农业、环境保护、灾害应急等新兴应用渗透.叠加人工智能、大数据、云计算等新技术的融合加持,卫星通信正成为驱动“天地融合”新型数字基础设施体系构建的重要引擎。
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站,在地球表面(包括陆地、大气层及海洋)的无线电通信站之间进行信息传输的一种通信方式。从系统结构来看,卫星通信主要由空间段、地面段和用户段三大部分组成。空间段是指部署在不同轨道的通信卫星,构成卫星星座,用于承载信号的转发与处理;地面段包括地球上的卫星地面站、控制中心、发射基地等,负责与卫星之间的链路连接、信号调度和姿态控制:用户段则包括各种终端设备,如便携终端、车载设备、船载站等,是最终信息的接收与使用方。在典型的卫星互联网系统中,信号传输路径通常为:用户基带信号通过发射端处理为射频信号发送至卫星,卫星完成变频、放大等处理后转发至接收地面站,再还原为基带信号供用户使用。
根据卫星运行轨道的高度和特性不同,卫星通信系统通常可分为三类:地球同步轨道卫星(GEO)、中地球轨道卫星(MEO)和低地球轨道卫星(LEO)。这三种轨道在覆盖范围、通信延迟、带宽能力和系统部署等方面存在明显差异,决定了它们各自适用于不同的通信场景:
GEO:覆盖广、延迟高,适合固定场景的“传统主力”。地球同步轨道卫星(GEO)运行高度约为 35786公里,与地球自转周期相同,因而在地面观察下始终“静止”于某一区域上空。GEO卫星具有单颗覆盖范围广(可覆盖地球表面40%以上)、建设与运营技术成熟、卫星寿命长等优势适用于电视广播、大范围互联网接入、气象监测等场景。只需部署三颗GEO卫星,即可实现对全球的基本通信覆盖。但其主要缺点也较为突出:由于轨道高度极高,通信时延通常在500ms左右,难以满足实时性要求较高的应用需求,如远程医疗、在线游戏等;同时,发射成本高、频谱资源紧张以及信号穿透大气层后的衰减也制约其扩展性。因此,尽管GEO系统是传统卫星通信的“主力形意”但在当前高带宽、低延迟需求增长的趋势下,其相对劣势逐渐显现。
MEO:延迟与带宽的“折中方案”,兼具通信与导航功能。中地球轨道卫星(MEO)运行高度介于 2000公里至35786公里之间,综合了LEO与GEO的部分优点。相较GEO系统,MEO卫具有更低的通信延迟(通常在100~150ms左右)和较高的信号带宽;相比LEO系统,其星座规模较小,单星覆盖范围更大,从而降低了系统部署和运营复杂度。MEO卫星广泛用于全球导航与定位系统,如美国的 GPS、欧洲的伽利略(Galileo)等,其在军事通信、广播电视和远洋通信等领域也具有广泛应用。其“延迟一覆盖”的折中特性,使得MEO系统特别适合对时延敏感性适中、但覆盖面与可靠性要求较高的场景。
LEO:低延迟、高带宽,推动“空天地一体”网络的关键。低地球轨道卫星(LEO)运行高度通常在数百至两千公里之间,代表性项目包括 SpaceX的 Starlink、OneWeb、AmazonKuiper 及中国星网等。LEO系统最大的优势在于通信延迟极低(约20ms~50ms),几乎可美光纤网络,非常适合实时性要求高的应用,如视频会议、远程办公、无人驾驶等。同时,LEO卫星可采用高频段通信,具备更高的可用带宽,有利于承载海量数据与高清视频流量。由于轨道较低,单颗LEO卫星的覆盖范围相对较小,因此需通过构建上千颗卫星组成的星座网络来实现全球覆盖。多星组网不仅提升了系统的冗余性和抗干扰能力,也支持“星间链路”进行高速中继转发、构建空间互联网骨干网络。此外,LEO卫星更易于更新迭代,且运行轨道低,有利于空间碎片的自然衰减,具备良好的可持续性。随着技术进步与商业模式成熟,LEO卫星系统正在成为推动“空天地一体化”通信网络发展的关键抓手,有望成为下一代通信基础设施的重要组成部分。
受限于轨道和频谱资源的天然稀缺性,全球在低轨卫星通信领域的竞争正日益激烈。根据国际电信联盟(ITU)相关规定,卫星频轨资源具有排他性,其中地球同步轨道(GEO)资源需由各国协调分配,而低轨(LEO)与中轨(MEO)卫星资源则遵循“先申请、先占用”的时序优先原则。换言之,谁先报备、先部署,谁就拥有相应频谱与轨道的使用权。据赛迪研究院测算,地球近地轨道的可容纳卫星数量上限约为6万颗,而当前全球各国及企业提交的低轨卫星申报数量已远超该上限,资源争夺的紧迫性愈发凸显。几乎可美光纤网络,此外,时效性是确保轨道使用权的重要门槛。ITU明确规定,卫星运营商需在监管时限内完成星座部署节奏:自首颗卫星投入使用起的两年内完成至少10%的部署、五年内达成50%、七年内实现100%。这一部署节奏在一定程度上防止了“占而不用”的资源浪费,也进一步压缩了各国及企业的实际部署窗口期。自2015年起,全球新组建的低轨卫星星座项目呈现爆发式增长,其中大量项目仍处于原型试验或初期规划阶段。根据 ITU申报周期推算,自2024年起,将进入一轮以“抢频抢轨”为核心导向的星座集中发射期,全球低轨轨道资源竞争或将进入白热化阶段。
当前,全球主要科技强国纷纷加快推进本国低轨卫星星座的部署进程,积极布局下一代空间通信基础设施。据不完全统计,目前海外已正式公布的低轨卫星星座规划项目共计14项,其中美国独占9项,其余由俄罗斯、加拿大、印度、韩国及荷兰等国家分别承担1项。代表性的国际低轨卫星通信项目包括:美国的 Starlink、OneWeb与Kuiper,法国的LeoSat,以及加拿大的 Telesat等其中,Starlink与 OneWeb凭借先发优势和强大的资金与技术支撑,进展最为领先。Starlink由SpaceX主导,是当前唯一进入大规模商用阶段的低轨星座项目。自2018年2月22日成功发射首颗试验星以来,截至2024年6月12日,Starlink已完成 175批次、累计6611颗卫星的发射部署其中支持“手机直连”的卫星已达64颗,实测下行速率最高可达17Mbps,具备一定的toC能力基础。OneWeb则由英国通信公司主导,于2019年2月27日发射首颗试验星,目前在轨卫星数量已超过 600颗,尽管整体规模不及Starlink,但星座部署进度已接近完结,并开始向特定地区提供服务,初步具备商业运营能力。
中国在低轨卫星通信领域的推进同样进入快车道,政策端与产业端协同发力,持续出台一系列支持政策,推动卫星互联网成为国家“新基建”战略重点方向之一。根据“你好太空”平台发布的统计数据显示,截至目前,中国境内登记在册的卫星星座项目已达100个,规划发射卫星总量超过6万颗,显示出强烈的战略意图与产业发展潜力。其中,三大“万星星座”计划尤为引人关注,分别为:中国星网主导的GW星座、蓝箭航天推动的鸿鹄-3星座以及垣信卫星提出的千帆星座。具体来看:GW星座是中国构建自主可控星链体系的核心工程,由中国星网统筹实施,计划总计发射约13,000颗卫星,目标在未来5年内完成首批约10%的卫星部署,并在 2035年前实现全部卫星入轨,支撑星地融合通信网络的建设;鸿鹄-3星座由民营火箭企业蓝箭航天提出,定位于构建全球宽带卫星互联网系统,计划总发射卫星数量为12,000颗。目前已完成包括“鸿鹄号”“鸿鹄2号”等多颗实验星发射,进入系统验证阶段;千帆星座由垣信卫星主导,整体规划部署15,000颗卫星,分三阶段实施:第一阶段目标在 2025年底前完成648颗卫星部署,实现区域覆盖;第二阶段至2027年底前完成全球覆盖;第三阶段则计划于2030年底前实现15.000颗卫星的全星座组网,具备手机直连与多业务融合能力。随着各大星座计划的稳步推进,中国低轨卫星通信体系正逐步成型,有望与国际头部星座实现差异化并行发展,构建独立、安全、广覆盖的新型空间信息基础设施。
卫星产业是一个高度综合的领域,其产业链主要包括四个环节:卫星制造、卫星发射、卫星运营与服务以及地面设备制造,涵盖了从航天器研发到商业化应用的完整闭环。根据美国卫星产业协会(SIA)最新统计,2023年全球太空经济产业整体收入高达4000亿美元,较上年增加160亿美元。其中,卫星产业的收入为2850亿美元,占当年全球卫星产业总体收入的71%。从卫星产业链收入占比来看,根据 SIA统计,2023年全球卫星发射、制造、运营服务、地面设备制造占产业总收入的比例分别为2.53%、6.03%、38.67%和52.77%,整个产业链呈现越向下产业规模越大的金字塔状。这一结构充分体现出下游应用和终端设备在商业化落地中的关键地位,也反映出未来产业价值重心正逐步向服务和应用侧倾斜的发展趋势。
卫星制造是产业链的起始环节,涉及卫星从设计到组装的全过程,通信卫星一般由卫星平台和通信载荷两个部分组成。卫星平台可视为通信卫星的“骨架与生命保障系统”,主要由姿控系统,电源系统、结构系统、热控系统、星务系统、测控系统多个子系统组成,为通信载荷的稳定运行提供必要支撑。而通信载荷则是卫星实现任务功能的“核心部件”,其主要构成包括信号转发器与天线系统,用于接收、处理并中继通信信号,是决定卫星通信能力的关键所在。根据SIA统计,2023年,全球卫星制造领域收入达 172亿美元,同比增长约9%。全球商业采购卫星发射数量为 2781颗较2022年增长456颗。其中,商业通信卫星依然是发射主力,占比高达81%,对应数量约为2252颗;商业遥感卫星则占11%,约306颗。
随着卫星通信技术的迭代升级,整体载荷在卫星中的价值量占比有望逐步提升。由于载荷是卫星入轨以后发挥其核心功能的部件,卫星功能稳定性与任务息息相关,所以会根据任务情况从零开始设计,除非实现大规模量产,否则基本就是定制型项目。目前阶段讨论卫星载荷的成本节约问题为时尚早,因此卫星的成本节约压力就基本全部集中到了平台上。根据艾瑞咨询分析,一般情况下定制卫星的成本结构中,平台以及载荷两个部分各占50%;在定制卫星形成一定规模的批量生产时平台成本被分摊,在单个卫星中的成本占比可以下降到30%;而对于商业卫星公司而言,理想情况下,平台占卫星总成本的比例低至20%左右。而从平台的结构上看,为卫星提供机动能力和电力是它的核心作用,因此资控系统和电源系统的成本占比也就最大,占全卫星平台的60%以上。由于姿控系统涉及的元件和单机最复杂,它的成本占比也最高,同时由于供应商繁多,这一部分也或将存在更多产业链整合的机会。我国商业卫星产业的核心技术基本实现自主可控,且在部分领域已达到国际领先,目前通信卫星的研发制造成本主要受到生产规模的限制居高不下。随着近年“千帆星座和“GW 星座”等星座驱动下,应用需求将迎来井喷,带动企业加快实现盈利,低轨通信卫星大批量生产的实现有望促进卫星制造成本持续降低。
卫星载荷中,天线%,而其中T/R组件的成本又在天线%左右,国产T/R芯片市场有望迎来高速增长。相控阵天线可以在一个重复周期内通过转换波束形成多个指向不同的发射波束和接收波束,有效解决“星-地”实时跟踪难题,而T/R组件(Transmit/Receive Module)是相控阵天线的核心部件,负责信号的发射和接收,起到提升通信容量、降低时延、增强灵活性、提升抗干扰与可靠性等关键作用。在星载相控阵天线中,每个天线单元对应一个 T/R组件,而一颗卫星可能搭载数百至数千个T/R组件(如 Starlink 卫星每颗含约632个 T/R芯片),直接决定天线的波束赋形、扫描能力和通信质量。国内企业目前已实现关键技术突破,但量产能力和成本控制仍需提升,未来随着低轨星座建设,国产T/R芯片市场有望迎来高速增长。
卫星发射环节是指通过运载火箭将人造卫星送入预定轨道的全过程,主要包括火箭的制造与发射服务两个核心部分。其中,由于火箭制造在整体成本中占据绝对比重,当前商业通信卫星行业的关注重点也随之聚焦于火箭成本的持续压降。火箭作为一个高度复杂的系统工程,通常可以划分为设计、生产与测试三个阶段。根据艾瑞咨询统计,设计阶段的研发费用约占一发火箭首型科研经费的70%,而生产与测试环节共占约30%。
具体来看,以目前主流的液体燃料火箭为例,其结构性成本主要分布在四大系统:动力系统、电气系统、结构系统与地面系统。其中,动力系统作为推进核心,约占火箭整体成本的70%;电气系统约占15%;结构系统约占8%;地面系统则约为7%。这一结构性成本分布也在不同国家的火箭产品中得到验证:以SpaceX的猎鹰9号为例,其发动机(即动力系统)成本占比约为68%;而中国运载火箭技术研究院研制的长征五号火箭中,该项占比更是高达80%。因此,降低火箭成本的主要突破口集中在动力系统。传统动力系统多为一次性消耗品,而可重复使用技术的突破正在成为火箭降本的关键路径。目前来看,SpaceX猎鹰系列凭借其成熟的可回收技术,在全球商业发射市场具备明显的发射价格优势。根据SIA统计,2023年,全球商业采购的卫星发射服务业收入为72亿美元,同比增长2%;全球商业卫星发射次数为190次,较上年发射次数增长18%。
卫星通信网络运营模式不断演进,呈现多元化发展格局。在广义卫星通信系统中,运营可分为四大子环节:卫星运营、地面系统运营、网络运营以及服务提供。卫星运营是指利用自有或租赁的卫星资源,结合地面设施和网络系统,向用户提供覆盖广泛的通信连接与数据服务的综合性运营活动。根据企业在产业链中参与环节的不同,逐渐形成了垂直一体化、分销合作、虚拟运营、独立运营四种主要的网络运营模式。各类模式适配不同的市场需求、资源禀赋和业务目标,呈现出多样化的发展格局:
分销合作模式下,卫星运营商提供基础连接资源,地面服务由本地代理或分销商完成,后者利用自身渠道、客户资源、营销能力开展业务,通常面向企业级用户(B2B)或政府机构,满足特定行业/区域的接入需求。该模式常见于海外市场布局、跨境通信服务或区域型业务部署。例如,AT&T与ASTSpaceMobile、T-Mobile与SpaceX均通过分销合作在美国开展终端直连业务,使用自有频谱资源与卫星商共同推出服务,聚焦偏远地区网络覆盖补盲,保持网络服务连续性。优势在于:1)运营商可以聚焦卫星网络维护与升级,减少市场运营成本:2)分销商贴近本地客户,服务响应更灵活;3)适合多区域、多语言、多标准的定制化运营。但该模式下服务一致性难以统一,品牌延展性有限。
虚拟运营是指卫星运营商向第三方服务提供商批发带宽资源,并将部分地面设施运营权(如信关站)转交后者。服务商负责业务支撑系统(BSS)建设、网络组网及客户运营,可以采用定制化方式打造差异化产品,通过自营或渠道触达最终用户。该模式的典型案例是中国联通航美与中国卫通的合作。联通航美作为虚拟运营商,建立独立的Ka频段卫星链路平台,用于航空WiFi、近海互联网和陆地应急等多类场景,在中国卫通星座资源基础上构建了差异化产品体系。此模式的核心特征是能力分工明确:卫星运营商聚焦“硬件+链路保障”,服务商则聚焦“软件+客户运营”。其优势为:1)支持服务个性化、产品多元化;2)减少上游运营商直面用户的压力;3)有利于行业级、垂直场景的快速落地。但挑战在于合作界面复杂、带宽调度协调成本较高。
独立运营模式下,服务商从卫星运营商处购买带宽资源,自建地面系统并独立开展业务运营几乎不依赖原卫星商提供地面支持。适用于对通信链路控制要求高、政策管控严格或市场有较强自主经营意愿的场景。典型如中国交通通信信息中心(CETC)作为Inmarsat在中国的独家代理,独立承担地面设施建设、系统运营和服务交付,实现了从航运通信、航空监管到政府应急的全流程运营。该模式特点是:1)最大程度掌控客户和服务设计权;2)利于本地化合规管理与国家战略配套;3)适合行业型高附加值场景(如航运、国防、能源等)。其劣势在于系统复杂度高、前期投入大、对服务商自身运营能力和合规能力要求高。
对于我国来说,手机直连卫星与航空互联网有望成为卫星互联网两大核心应用场景。根据联通航美行业专家分析,一方面,移动通信覆盖需求日益迫切,Mate60“捅破天”技术实现,手机直连卫星兴起,将有望带来大规模的用户,可为卫星互联网应用快速拓展用户提供助力。另一方面,我国现有民航飞机约 4000多架,但能实现上网的飞机5%左右。空中上网需求迫切,乘客的娱乐需求对带宽需求旺盛。航空互联网中卫星技术相比ATG(Air ToGroud)有成本优势,商业模式逐渐清晰。近年来,美联航、达美等航空公司将航空互联网作为基本服务项目,购置相关硬件并推出免费业务,吸引高品质用户为更优质增值服务自愿买单的模式,逐步得到全球航空圈认可。在国内,越来越多航空公司也洞察到这一趋势。两舱高端乘客由航空公司购买流量提供服务,经济舱乘客也可自主选购上网流量产品,这种运营商与航空公司强强联合的合作模式,渐成行业共识,预计未来两到三年,航空互联网有望迎来迅猛发展。
从我国运营商卫星发展现状来看,中国电信是我国三大运营商中目前唯一拥有卫星移动通信牌照的运营商。早在 2009年,中国电信就启动布局了卫星互联网业务,成立中国电信集团卫星通信有限公司,独家运营天通卫星移动通信业务。2024年中国电信卫星通信收入增长71.2%,中国电信联合华为、荣耀、小米、OPPO等手机厂商,累计推出25款能直连天通卫星的大众智能手机,累计销量超1600万台,手机直连卫星用户数突破240万。由中国电信运营的天通一号卫星系统已覆盖中国及东南亚17个国家和地区,手握卫星资源、运营牌照、技术专利的中国电信在国内卫星赛道上具有领先优势。
中国联通和中国移动在卫星互联网领域作为后起者也正在追赶布局:中国联通在2017年开始布局卫星业务,与联美在线、成都海特凯融共同成立联通航美网络有限公司,打造“沃星空、沃星陆、沃星海”三大产品线,为全球民航、远洋船舶等提供天地海一体宽带卫星互联网服务。中国联通研究院携手中兴通讯、银河航天、是德科技,共同完成了运营商主导的首个NRNTN手机直连低轨卫星在轨试验。并于2024年2月4日,实现了NRNTN终端直连在轨卫星业务的端到端全流程贯通,数据业务上行峰值速率可达 3.6Mbps,下行峰值速率可达11Mbps,可类比地面移动网络 4G水平,为开展天地一体融合通信业务运营开启技术探索。中国移动在2024年2月成功发射了全球首颗可验证5G天地一体演进技术的星上信号处理卫星“中国移动01星”,和搭载了6G新型星载核心网“星核”系统的“星核验证星”;随后,中国移动联合中兴通讯、紫光展锐完成了全球首个手机直连高轨卫星基于运营商网络IOT-NTNIMS(卫星物联网IP多媒体子系统)语音通话实验室验证。
下游地面系统作为连接空间段与地面用户的关键枢纽,是实现星地通信闭环的核心组成部分,其功能不仅限于传统的信号收发,更是卫星通信系统智能化、规模化运营的基础支撑。当前地面系统主要由天线系统、射频与基带处理模块、信关站设施、网络与调度管理平台、测控系统及配套的运维与安全系统构成。天线和射频模块作为通信链路的前端硬件,需求将伴随卫星数量和通信频段的提升持续增长,而以信关站和网络管理平台为代表的系统平台侧,则更体现出软件定义、资源智能编排、星地协同控制等高附加值能力。随着星座规模化部署,特别是低轨高通量通信网络加速落地,地面系统面临从“通信设备”向“智能调度+高效接入平台”的演进,投资机会将不仅集中于核心硬禎婿骖薩墣尼厂商妎贮静Ⓕ飒剣荫泔也值得重点关注具备系统集成、调度算法与网络控制能力的企业。
终端应用是商业化生态的最后一环,为卫星互联网带来规模化的用户基础和加速价值变现。随着低轨星座网络的覆盖范围扩大与服务能力提升,地面系统正逐步从传统的中心化“网关-基站”架构向更接近用户端的“端到端”通信模式演进,终端设备成为连接卫星与最终用户之间的重要一环,市场空间加速打开。当前,卫星通信终端设备主要可分为固定终端与移动终端两大类,各自对应不同的使用场景与产品形态:
固定终端多部署于偏远山区、海岛、边防哨所、矿场、野外科研基地等缺乏地面通信覆盖的区域,通常安装在固定地点,配备大尺寸天线、稳态供电系统与稳定机架结构,强调通信稳定性和高带宽能力。该类产品以项目交付型为主,客单价高,市场周期长,国产化率稳步提升。
移动终端则包括便携式背包、手持机、车载/船载天线与航空终端,适用于野外作业、应急救援车船远程运营、极地科考、航空上网等多样化应用场景,对终端的体积、能耗、响应速度和抗干扰能力提出更高要求。当前,相控阵或电子扫描天线作为替代传统机械波束指向天线的下一代技术方案,正在加速渗透移动终端市场。该类天线具备“无机械旋转、波束快速跟踪、全天候通信”等特性,特别适配低轨卫星动态变化快的网络环境,未来将在车载、无人机、机载等高移动性场景中形成规模放量。国内相关厂商已在芯片模组、阵列设计和整机系统集成方面逐步打破海外垄断,迎来重要的国产替代窗口期。
同时,终端产品也正沿着“多模融合”方向演进,即实现卫星通信、5G/4G蜂窝通信与 Wi-Fi接入能力的集成,打造真正意义上的“全域连接终端”。。这一趋势背后的本质逻辑是:未来终端不再局限于单一网络,而是具备根据网络条件智能切换、优化体验的能力,满足“通信不掉线”的核心需求。从技术路径看,多模终端需在芯片级实现多协议支持,在系统层面完成频段切换与链路管理,国内已有厂商如华为、中兴通讯等在推进相关模组的商用化落地。该方向特别契合应急通信、工业互联网、智能物流等高可用场景,有望成为未来星座运营中的标配产品形态。
从投资视角总结来看,终端设备环节正从传统的工程交付向“平台型+场景化+智能化”方向转变,不仅受益于运营服务规模放量和应用扩容,更将在下一阶段的国产替代和技术代际跃迁中释放结构性机会。具备相控阵天线技术、多模通信模组能力以及系统平台集成能力的企业,将优先受益于终端市场形态重构。
(五)下游应用:从“补盲”到“标配”,终端渗透扩增应用场景返回搜狐,查看更多