2023年卫星通信专题分析 技术持续迭代,解锁无限可能

一、卫星通信:技术持续迭代,解锁无限可能

1.1、2023年MWC召开,高通和联发科技带来双向卫星通信新方案

2023年 2月 27日-3月 2日,世界移动通信大会(Mobile World Congress,简称 MWC) 于巴塞罗那顺利召开。继 2022 年 9 月华为和苹果先后推出搭载卫星通信功能的智能手 机 HUAWEI Mate 50 系列和 IPhone14 系列后,在时隔半年的本次大会上,两大通信厂 商高通和联发科技分别公布了最新的双向卫星通信解决方案,为卫星通信未来的发展与 应用解锁了无限可能。

大会上,高通带来了 Snapdragon Satellite 计划的最新进展,正式宣布与荣耀、摩托罗 拉 、 Nothing 、 OPPO 、 vivo 等 厂 商 合 作 开 发 具 备 卫 星 通 信 功 能 的 智 能 手 机 。 Snapdragon Satellite 计划由高通于 2023 年国际消费电子展(CES)期间推出,是全球 首个基于卫星的、为旗舰智能手机提供双向消息通信的解决方案。这一技术正率先应用 于骁龙 8 Gen 2 移动平台,该移动平台集成了骁龙 5G 调制解调器及射频系统和 Iridium 卫星星座系统,预计将在 2023 下半年正式发布。目前高通已在搭载内建骁龙 X70 基带 的骁龙 8 Gen 2 原型机上完成卫星连线,实现双向收发信息。除智能手机以外, Snapdragon Satellite 计划也将在未来扩展至其它类型的终端,包括平板电脑、汽车和 物联网终端等。

联发科技带来了 3GPP 5G 非地面网络(NTN)技术,为智能手机提供双向卫星通信应用 支持,并公布了首批采用联发科技卫星通信技术的智能手机——摩托罗拉 defy 2 和 CAT S75。这两款智能手机均采用 MT6825 3GPP NTN 芯片组,支持 Bullitt 卫星通信服务, 由 Bullitt 持续为全球用户提供双向卫星通信信息传输、位置共享和紧急 SOS功能。未来 几年内,联发科技的卫星通信产品组合将基于 3GPP 5G R17 标准,发展 IoT-NTN 和 NRNTN 技术。IoT-NTN 技术为低速率连接而设计,是传输信息的理想选择。NR-NTN 技术 则允许更高的连接速率,可支持视频通话等应用程序。

此外,在 MWC 召开前夕,三星宣布在现有的 Exynos 5300 5G 调制解调器平台上成功模 拟 3GPP 标准化 NTN 通信,目前正计划将这一技术整合到 Exynos 调制解调器解决方案 中,加速 5G 卫星通信的商业化,为 6G 驱动的万物互联时代铺平道路。

距离华为和苹果推出搭载卫星通信功能的智能手机仅仅过去半年,卫星通信的解决方案 已然被进一步丰富和优化。不同于HUAWEI Mate 50系列的短报文通信技术和IPhone14 系列依托 Globalstar 的低轨卫星通信技术,高通的 Snapdragon Satellite 计划和联发科 技的 5G NTN 技术均支持双向卫星通信,超越了仅支持信息接收的第一代卫星通信技术。 同时,随着三星的入局,卫星通信功能或将逐渐成为高端旗舰机的标配。 近期,华为常务董事余承东 2023 年 3 月 16 日发文称,新一代折叠旗舰华为 Mate X3 及 华为 P 系列将以更领先的创新技术,讲在通信上带来了“有去有回”的卫星通信重大升 级,同时此项技术将会支持华为智能手表终端。我们认为,华为 2023 年 3 月发布会中 的三款智能终端设备将首发搭载新一代卫星通信技术,实现双向卫星通信技术,带来全 新的技术升级体验。

1.2、近年卫星通信前端发展回顾

2022 年 9 月 6 日,华为宣布推出全新旗舰手机 HUAWEI Mate50 系列,引领多项技术创 新,传承 Mate 十年基因,为用户带来超越期待与想象的巅峰体验。除了搭载超光变 XMAGE 影像系统和鸿蒙操作系统 3.0,采用华为“昆仑玻璃”之外,HUAWEI Mate50 系列最引人注目的是其“逾山越海,通天彻地”的“向上捅破天”功能,即依托于北斗 卫星导航系统,支持短报文通信功能。

这一技术能够突破地面网络限制,帮助用户获悉 自己所在的方位,或者让其他人了解用户的方位,从而满足广大普通用户的应急通信、 紧急搜救等需要。搭载北斗短报文通信技术的 HUAWEI Mate50 是全球首款支持北斗卫 星通信的大众智能手机,在荒漠无人区、近海遇险、地震救援等无地面网络信号覆盖的 极端情况下,用户能够通过畅连 App 发送文字和位置信息,使救援人员知悉,且用户的 多条位置信息能够生成轨迹地图,为用户本人及救援人员清晰指引方向。这项“一生用一次,一次续一生”的功能使得用户“与世界安心畅联”,保障用户安全,提高救援工 作实施效率,减轻救援人员工作负担。

而在紧随其后的 9 月 8 日,苹果宣布推出全新旗舰手机 IPhone14 系列。除了搭载 Photonic Engine 光影引擎和车祸检测功能之外,IPhone14 系列最引人注目的同样是其 新增的卫星通信功能。这一技术支持用户在没有蜂窝网络和无线局域网信号的情况下使 用“通过卫星发送 SOS紧急联络”功能给紧急服务发送短信,或使用“查找”App来通 过卫星与他人共享自己的位置,为徒步、露营和紧急救援等需求场景提供了诸多便利。 然而,由于苹果开发的卫星通信功能主要依托于美国卫星服务商 Globalstar 的低轨卫星 通信技术,目前仅有美国和加拿大地区的用户能够正常使用。除了卫星通信迈入以智能手机为代表的消费电子行业这一突破性进展之外,SpaceX 公 司于 2018 年正式启动的星链计划在近几年完成的迭代升级也值得关注。

2021 年 9 月 14 日,星链计划发射了 51 颗 Starlink V1.5 G2-1 卫星,V1.5 版卫星与先前 的 1700 多颗 V1.0 版卫星不同,不仅在容量等设计上有所优化,还携带了激光通信装 置,重量从 260 公斤增至 277 公斤。从发射 V1.5 版卫星开始,后续发射的星链卫星均 将加装激光星间链路。星间链路的作用是实现卫星间的信息传输和交换,由于信息在真 空中的传输速度优于光纤的传输速度,激光星间链路可以降低信息传输延时,提高卫星 间通信的效率。此外,激光星间链路能够减少星座对地面信关站的依赖,削弱地缘政治、 建设成本等因素带来的限制,大幅降低地面段的复杂程度和投资成本。

2022 年底,SpaceX 获得第二代网络(Gen 2)授权,开始研发升级版星链卫星,直至 2023 年 2 月 27 日,SpaceX 宣布开始部署 V2.0 版星链卫星。V2.0 版卫星包含两个独立 版本,一个与猎鹰 9 运载火箭兼容,另一个与星际飞船兼容,其中前者的卫星体积稍小, 并非全尺寸,因此也被称为 V2.0 Mini。然而,无论是否为 Mini 版,V2.0 版卫星的性能 相比前代都有着飞跃性的提升,单颗卫星的容量约为 V1.0 版的 4 倍。

与此同时,V2.0 版卫星还进一步优化了亮度和离子推进器。在天文观测中,星链卫星 产生的轨迹被称为条纹,大量亮色条纹会严重干扰天文研究。因此,在 V2.0 版卫星的 研发过程中,SpaceX 与天文学家和科学家积极合作,在继续使用和改善低反射率的深 色涂料和遮阳板(VisorSat)之余,还采用了介电镜膜等新技术改进反射镜,降低反射, 从而降低星链卫星在抵达轨道时的亮度,减弱条纹对天文观测造成的负面影响。此外, V2.0 版卫星还搭载了 SpaceX 最新研发的氩气霍尔推进器,这是人类首次在太空中应用 氩气霍尔推进器,这种离子推进器的推力是V1.0版的 2.4倍,比冲是 V1.0版的 1.5倍。

对于 V2.0 版星链卫星的应用,马斯克曾于 2022 年 8 月发文称,V2.0 版星链卫星能够直 接连接手机,向手机发送卫星信号,致力于消除全球范围内的移动信号盲区。然而,具 体细节信息目前并无披露,仍待密切关注 V2.0 版星链卫星的部署和应用测试情况。

二、卫星通信在消费电子中的应用

2.1、消费电子行业情况回顾

2.1.1、行业整体情况

在互联网技术不断发展、消费电子产品制造水平提升、居民收入水平提高等因素的驱动 下,近年消费电子行业呈现相对稳定的发展态势。虽然 2020 年在大环境影响下,全球 消费电子行业市场规模有所下跌,但并未改变消费电子行业市场规模长期向上的发展趋 势。随着 5G、物联网、卫星通信、人工智能、虚拟现实等前端技术与消费电子行业的 不断融合,未来将催生更多新的产品形态,加速产品迭代优化,推动消费电子行业保持 增长态势。据 Statista 预估,2027 年全球消费电子市场规模将达到 1.2 万亿美元。

据 IDC 预估,2023 年智能手机、可穿戴设备和平板电脑三类主要消费电子的出货量将 分别为 11.92 亿、5.39 亿和 1.42 亿,同比增长率将分别为-1.1%、9.5%和-12.6%。由 此可以判断,2023 年智能手机和平板电脑的出货量或将继续呈现下行趋势,而可穿戴 设备的出货量具有较大的增长潜力。

2.1.2、智能手机行业情况

2022 Q4 全球智能手机出货量同比下降 18.3%,跌至 3.03 亿部,成为有史以来最大的 单季度跌幅。Q4 的极大跌幅直接导致年度出货量跌幅高达 11.3%,跌至 12.1 亿部,为 2013 年以来最低。 Q4 出货量显著下跌的情况较为罕见,主要原因在于需求疲软、库存量过高以及通货膨 胀和经济不确定性。近年智能手机市场的刷新率不断攀升,手机刷新周期日益缩短,甚 至低于用户需求的更新周期,进而导致用户购买意愿下降,出现需求疲软。库存量过高 导致当季的销售活动主要用于消耗现有库存,而难以推动出货量增长。此外,不断上升 的通货膨胀率和日益增长的宏观经济风险也在持续阻碍用户支出,推迟智能手机市场大 环境影响后的复苏。综合多方面原因,供应商对于出货量的计划趋于谨慎。

由此可以判断,在 2022 年出货量跌幅超过 11%的情况下,2023 年供应商对于出货量 的计划将更为谨慎。供应商将重新考虑产品组合,避免出现过剩库存,甚至将有高端机 型的供应商通过以旧换新等优惠促销活动来销售积压设备,助推产品更新。

2.1.3、可穿戴设备行业情况

2022 Q4 全球可穿戴设备的出货量同比下降 18.9%,跌至 1.387 亿台,2022 年全年出 货量同比下降 7.7%。这是可穿戴设备出货量的首次下降,主要原因在于 2021 年过于强 劲的业绩以及来自宏观经济环境的挑战。值得注意的是,虽然 2022 年的市场相对低迷, 但 4.921 亿的总出货量仍然远高于 2020 年和 2019 年的出货量水平。 在 2022 年的各种产品类型中,智能手表增长 9.4%,达到 1.486 亿台的历史新高。智能 手表市场中,苹果处于领先地位,华为和三星分别位列第二和第三,而印度的 Nexxbase 和 Fire-Boltt 凭借在印度销售的价值导向产品跻身全球前五。

2020-2021 年间,全球可穿戴设备市场强劲增长,至 2022 年,用户需求得到初步满足, 加之宏观经济环境出现困难,出货量普遍下滑属于正常现象。随着时间推移,用户将再 次出现设备更换需求,新需求将再度产生。一旦需求复苏,预计在 2023 年底,市场将 重回增长轨道,具备增长潜力的产品供应商也将随之获得回报。

2.1.4、平板电脑行业情况

2022 Q4 全球平板电脑出货量同比增长 0.3%,达 4570 万台。然而 2022 年全年的平板 电脑出货量同比下降 3.3%,结束了持续两年的稳健增长,但仍远高于大环境影响前水 平。 苹果和三星是平板电脑市场的主要推动力,其中苹果是这一领域无可争议的引领者。苹 果 2022 Q4 的出货量相较 Q3 增长高达 10%,这主要归功于它在 2022 Q4 推出的几款 新产品的广受好评,包括 11 英寸、12.9 英寸的 iPad pro,以及 10.9 英寸的 iPad,也存 在 Q3 供应链受限导致基数较低这一影响因素。三星在亚太地区和西欧完成多个项目后, 其高端平板电脑系列受到相关供应商的持续关注,对其出货量提升有所助推。

亚马逊 2022 Q4 的出货量相较 Q3 减少,这一情况较为罕见,主要归因于用户的需求疲软。联 想正在运营的多个商业项目即将结束,导致出货量持续下降。华为现阶段主要采取在首 要地理市场中国大力营销大屏平板电脑的战略举措,这一举措已然有所成效。 平板电脑曾经主要用于娱乐,而如今在商业应用中的发展势头也十分迅猛。面对宏观经 济衰退的冲击和市场饱和等问题,2023 年供应商将更多关注平板电脑在商业领域的应 用,改进平板电脑的产品组合,以改善未来几年的销售情况。

2.2、卫星通信赋能消费电子产品升级创收

突破性进展频现的卫星通信技术或将成为未来高端智能手机的标配,助力消费电子品 牌塑造正面形象。随着华为、苹果先后推出支持卫星通信功能的智能手机,高通和联发 科技在 MWC 上公布最新卫星通信解决方案,三星开始加入卫星通信竞争格局,卫星通 信已然对高端智能手机市场形成冲击,或将在 2023-2024年间成为高端机型的标配。此 外,卫星通信功能目前多用于应急救援场景,需求场景的性质决定了开发卫星通信功能 将有助于消费电子品牌表现人文关怀精神,助力塑造品牌的正面形象。

卫星通信技术的市场规模持续扩张,或将助力智能手机厂商创收。据 SIA 数据测算, 2021年全球卫星通信行业的市场规模约 1816亿美元,同比增长 24.28%。据 Technavio 预估,中国卫星通信行业的市场规模将在 2021-2025 年间以 9%的年复合增长率增长。 由此可以判断,卫星通信技术的市场规模持续扩张,应用前景广泛。目前智能手机卫星 通信功能的计费方式普遍采用订阅制,即要求用户按月或年订阅功能。除了基本的紧急 求救功能之外,用户还可以订阅分享位置、发送信息等附加服务,相应的费用也更高。 随着通信卫星技术的不断发展,未来智能手机或将逐步搭载卫星上网、卫星电话等功能, 智能手机厂商的创收空间也将相应扩张。

卫星通信技术或将推动可穿戴设备产品技术升级,使相关芯片产业受益。据IDC预估, 2023 年可穿戴设备的出货量将达到 5.39 亿,同比增长 9.5%,出货量具有增长潜力。 华为常务董事余承东 2023 年 3 月 14 日发文称,华为克服了技术难关,在手表上也实现 了“向上捅破天”的突破性应用,让用户通过手表与世界一直相连。由此可以判断,华 为即将推出的 HUAWEI WATCH Ultimate 将搭载卫星通信功能,这一新产品的推出或将 引领可穿戴设备搭载卫星通信功能,推动产品技术升级,使相关芯片产业受益。

卫星通信作为 5G/6G 发展的重要助推,或将辅助地面基站构建“天地一体化”的通信 网络。随着卫星通信技术的崛起,卫星通信与地面 5G 移动通信互作补充、相辅相成, 共同构建覆盖全球的“天地一体化”通信网络已是大势所趋。中国信通院发布的《6G 总体愿景与潜在关键技术》白皮书指出,星地融合组网是未来的关键技术之一。对于谋 求在移动通信等相关产业长远发展的厂商而言,持续开发卫星通信至关重要。

三、卫星通信渗透智能手机行业,加速技术演进

3.1、苹果支持开发低轨卫星通信技术:再向Globalstar投资2.52亿美元

苹果于 2022 年 9 月推出了 IPhone14 系列,其中最引人注目的卫星通信功能包括“通过 卫星发送 SOS 紧急联络”和“查找”App,这两项功能均依托低轨卫星通信技术,技术 支持力量则来自美国卫星服务商 Globalstar。 2022 年 11 月 10 日,苹果宣布从先进制造基金中拨款 4.5 亿美元,用于支持卫星紧急 求救服务的关键基础设施开发。根据协议,这笔 4.5 亿美元的拨款大部分将用于 Globalstar,苹果负责为 Globalstar 部署和维护卫星网络提供高达 95%的资本支出,而 苹果能够使用 Globalstar 既有和未来卫星网络高达 85%的容量。此外,Globalstar 有责 任为发射新卫星筹集更多的债务资本,即使公司的现有债务已接近 3.5 亿美元,面临较 大的债务压力。

由于 IPhone14 系列的“通过卫星发送 SOS 紧急联络”功能在手机激活后的两年内供用 户免费使用,创收空间相对有限,因此在 4.5 亿美元的拨款后苹果是否会继续投资 Globalstar 以支援其基础设施开发一度充满争议。

事实上,苹果对 Globalstar 的投资成本并不算高。据 Telecom,Media and Finance Associates 预估,截至 2026 年,苹果需要为 Globalstar 部署的卫星花费 5000 万美元以 上,对比苹果的营收情况以及苹果掌握的 Globalstar 卫星网络容量,这笔金额不高。同 时,基于 Globalstar 2021 年总营收为 1.24 亿美元,据 Refinitiv 调查,华尔街分析师预 期 Globalstar 2023 年总营收可增至 1.85 亿-2.3 亿美元,营收规模相对可观。 2023 年 3 月 1 日,Globalstar 宣布苹果将以贷款 2.52 亿美元的方式继续投资公司,以 帮助支付建设低轨卫星通信的前期费用,可见苹果对手机卫星通信技术升级的重视程度, 以及对 Globalstar 的投资决心。

3.2、北斗白皮书发布:北斗短报文通信助推HUAWEI Mate50系列

3.2.1、北斗卫星导航系统

2022 年 11 月 4 日,国务院新闻办公室发布《新时代的中国北斗》白皮书,指出北斗卫 星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导 航系统。北斗系统由空间段、运控段和用户段三部分组成:空间段包括地球静止轨道 (GEO)卫星、倾斜地球同步轨道(GSO)卫星和中圆地球轨道(MEO)卫星三种卫星类型; 运控段包括主控站、注入站、监测站等超过 30 个地面站;用户段包括北斗终端、兼容 其他导航系统的终端、相关应用服务系统等。

北斗系统的建设发展经历了“三步走”的战略过程。第一步是建设北斗卫星导航试验系 统:1994 年,试验系统正式启动建设;2000 年,2 颗试验卫星相继完成发射,试验系 统建成;2003 年,第 3 颗试验卫星完成发射,试验系统的性能得到进一步增强。第二 步是建设北斗卫星导航系统的区域服务:2004 年,北斗卫星导航系统启动工程建设; 2012 年,5 颗 GEO 卫星、5 颗 IGSO 卫星和 4 颗 MEO 卫星完成组网,实现区域服务能 力。第三步是建设北斗卫星导航系统的全球服务:2017 年,北斗三号进入卫星的密集 发射期和全球组网期;2019 年 6 月 25 日,长征三号乙运载火箭成功发射第 46 颗北斗 导航卫星;2020 年,北斗三号系统实现全球用户覆盖。在整个建设发展过程中,北斗 系统的卫星数量不断增多,覆盖区域不断扩张,定位精度和授时精度不断增强。

目前北斗系统的服务由北斗二号和三号系统共同提供,共有在轨服务卫星 45 颗,其中 北斗二号卫星 15 颗,北斗三号卫星 30 颗,未来将逐渐过渡到由北斗三号提供服务。北 斗系统向全球用户提供定位导航授时、国际搜救、全球短报文通信三种全球服务,向亚 太地区提供区域短报文通信、星基增强、精密单点定位、地基增强四种区域服务。

卫星导航与位置服务白皮书指出,在各类卫星导航与位置服务的应用场景中,智能手机 的市场规模占比最大,高达 31%。聚焦北斗系统,它也正在以智能手机为代表的消费 电子领域取得全面突破。国家发改委数据显示,2021 年支持北斗系统的国内智能手机 出货量高达 3.24 亿部,占国内智能手机总出货量的 94.5%。北斗白皮书指出,这背后 离不开包括智能手机的器件供应商在内的国际主流芯片厂商对北斗系统的广泛支持。

3.2.2、短报文芯片及射频前端器件发展前景

中国卫星导航系统管理办公室于 2022 年 7 月 30 日宣布,中国兵器工业集团有限公司、 中国移动通信集团有限公司、中国电子科技集团有限公司以及国产手机厂商联合完成了 国内首颗手机北斗短报文通信射频基带一体化芯片的研制。利扬芯片于 2022 年 9 月 5 日宣布,近期已完成全球首颗北斗短报文 SoC 芯片的测试方案开发并进入量产阶段。此 次量产的短报文芯片由重庆西南集成电路设计有限责任公司设计研发,由利扬芯片独家 提供晶圆级测试服务。测试方案能够模拟提供 3 颗 BDS B1 卫星和 3 颗 GPS L1C/A 卫星 信号,对不同功能的北斗导航芯片的射频和基带功能进行全面测试,并且满足民用全球 多模多频芯片的测试需求。华为于 2022 年 9 月发布的 HUAWEI Mate 50 系列智能手机 正是集成了短报文芯片,也是国内首批支持北斗短报文通信功能的手机。

由于单颗短报文芯片的成本低廉,对智能手机的整体生产成本影响较小,因此集成短报 文芯片能使手机厂商在同等价位下为手机添加卫星通信功能,发挥保障用户生命安全和 辅助应急救援工作的重要作用,提高手机在同类产品中的市场竞争力。由此可以判断, 在 HUAWEI Mate 50 系列智能手机的引领下,其他国产手机厂商或将陆续选用短报文芯 片,为手机搭载短报文通信功能,进而推动短报文芯片市场出现增量。 我们假设,北斗短报文芯片 2022-2024E 年渗透率将有一定提升,随新一代卫星通讯芯 片升级替代,渗透率增速将逐渐减弱。2022/2023E/2024E/2025E,分别在智能手机端 渗透率为 2%/10%/15%/15%,智能手表端渗透率为 0%/10%/15%/15%,预计在 2025E 年北斗短报文芯片的市场规模有望达到 11.13 亿元。

射频前端器件包括功率放大器、射频开关、射频滤波器、低噪声放大器等,和基带芯片 共同组成射频系统。射频前端器件主要应用于以智能手机为代表的移动终端,其市场规 模受到移动终端需求的驱动。因此,随着卫星通信技术的迭代更新,以智能手机为代表 的移动终端功能不断完善,出货量保持稳定,射频前端器件产业将直接受益。据 QYResearch预估,2025年射频前端器件的市场规模将达 321.53亿美元,2021-2025年 间的复合增长率将达到 11.97%。

3.3、国内天通一号卫星发展及应用

天通一号卫星移动通信系统是我国首个自主研制和应用的卫星移动通信系统,由空间段、 地面段和用户终端组成。天通系统由中国电信独家运营,其卫星、芯片、终端、信关站 等全系统自主研发,填补了国内自主移动通信系统的技术空白。天通系统采用 1740 专 属号段,能够提供稳定可靠、安全保密的卫星移动通信,填补现有陆地通信无法覆盖的 区域,为水利、消防、电力、地质、林业、武警、海洋渔业等多个下游行业的用户提供 通信服务,满足客户的通信保障需求。 天通一号总共规划有三颗卫星:2016 年发射天通一号 01 星,主要覆盖中国及周边地区; 2020 年发射天通一号 02 星,主要覆盖印度洋、亚洲、非洲一带一路沿线;2021 年发 射天通一号 03 星,主要覆盖太平洋等一带一路沿线区域。

天通卫星业务由中国电信负责运营,依托中国自主研发的天通一号卫星移动通信系统及 网络建立,旨在为用户提供卫星移动话音、短信、数据及增值服务,实现对中国领土、 领海的通信网络全面覆盖,目前广泛应用于海洋渔业、应急救援、旅游探险、物联网等 多个需求场景。在 5G 建设高峰的背景下,未来天通卫星业务将与中国电信的 4G/5G 蜂 窝通信网络、光宽网络构成“天地一体化”的信息网络基础设施,推动移动通信发展。

3.3.1、天通一号基带芯片及其发展前景

天通一号卫星移动通信基带芯片分为民用和专用两类。民用基带芯片支持常规通信模式、 BDS B1 和 GPS L1,采用 40nm 级工艺和 LFBGA 封装,芯片尺寸为 13mmx13mmx3mm, 工作温度位于-40℃-85℃,标准通信接口包括 SPI、UART、GPIO、I2C、I2S、SD、 PCM和SIM。专用基带芯片支持移动常规、集群、抗干扰、应急救生通信模式、BDS B1 和 GPS L1,采用 40nm 级工艺和 LFBGA 封装,芯片尺寸为 16mmx16mmx3mm,工作 温度位于-40℃-85℃,标准通信接口包括 SPI、UART、GPIO、I2C、I2S、SD、PCM 和 SIM。

最新在轨测试显示,天通一号卫星移动系统已经能够基本实现全部地面通信功能。语音 方面,能够拨打全球任意地面的固定和移动电话;短信方面,支持网内和出网短信息, 与地面公网移动终端互相连通。此外,天通一号卫星移动系统的传输速率为 9.6kbps, 所有终端产品均内置北斗接收功能,支持基于北斗/GPS 的位置管理与控制。 天通一号卫星移动系统的主要优势在于不受地形等因素影响,对海洋、山区和高原等地 区实现无缝覆盖。相较于受基站覆盖区域限制的传统地面移动通信系统,天通一号对海 上石油勘探、森林防护等行业具有重要意义。与此同时,天通一号工作频段信号的传输 损耗较小,有利于终端设备的小型化、携带化设计。

天通一号支持手持型、便携型、车载型、数据采集等多种形态的终端,其中手机终端主 要包括天通卫星电话。它采用安卓操作系统,用户操作界面、应用程序和操作方式与普 通手机基本一致。它兼容地面 4G 移动通信,支持的信息速率为 1.2kbps-9.6kbps,设有 语音、数据、短信业务和定位功能,还能提供接入服务、智能网云服务、在线数据与交 易处理等增值服务。天通卫星电话的重量小于 250g,单次充电后可待机 72 小时或工作 6 小时。据天通一号官网统计,截至 2018 年 12 月,国内卫星通信用户达 8-10 万。 考虑到卫星通信技术逐渐渗透智能终端设备,助推天通一号基带芯片实现市场扩张。

新一代天通一号卫星通信芯片将快速增大终端渗透率,随芯片端出货量提升,产品单价 有望下探。我们假设,天通一号卫星通信芯片在智能手机及智能手表设备中渗透率逐步 提升,2023E/2024E/2025E/2026E,分别在智能手机端渗透率为 5%/15%/25%/40%, 智能手表端渗透率为 0%/10%/15%/25%,至 2026E 年中国天通一号卫星通信芯片市 场规模有望达到 70.45 亿元。

3.4、中国星网的进展情况

2021 年 4 月 28 日,国务院国资委发布关于组建中国卫星网络集团有限公司(简称中国 星网)的公告,并将中国星网列入国务院国有资产监督管理委员会履行出资人职责的企 业名单。组建中国星网是立足国家战略全局、顺应科技产业变革大势的重大举措,它意 味着在国家统筹协调下,星网国家队将与民营资本一起推动产业链成熟,中国卫星互联 网建设有望进入加速落地期。

科学界认为地球的低轨卫星容量有限,大约为 6 万颗左右。据此,国际电信联盟(ITU) 对卫星轨道分配实行“先占先得”制,并规定申请卫星频率和轨位资源的公司需在获得 许可后 2 年内完成星座中 10%卫星的部署,5 年内完成星座中 50%卫星的部署,7 年内完成星座中 100%卫星的部署,如果无法满足上述要求,将对申报的星座规模进行削减。2020 年 9 月,中国星网已向 ITU 递交频谱分配档案,计划卫星总数为 12992 颗。截至 2022 年 6 月,中国共发射 1737 颗卫星,实际在轨运营卫星 1638 颗,面对在 2027 年 前发射 12992 颗卫星的计划,尚且存在较大压力。

中国星网在承担与星链计划相似的补全地面通信覆盖不足、辅助地面基站实施通信、推 进“天地一体化”的功能之余,还具有极其重要的战略意义。国际竞争格局之下,发展 中国“星链”对维护太空权益、巩固军事力量至关重要,加之卫星频率及低轨资源日益 稀缺,未来必须持续加快相关产业链建设,推进中国“星链”计划。

3.5、SpaceX星链计划的发展与应用

2015 年 1 月,SpaceX 首次提出开展卫星互联网宽带接入项目,即星链计划。星链计划 旨在向全球用户提供低时延、高带宽、全覆盖的宽带网络服务,目前已获准发射近 1.2 万颗卫星,并且计划再发射 3 万颗,未来总数将达 4.2 万颗,是迄今为止提出的规模最 大的互联网星座项目。 星链计划已获准发射的 11927 颗卫星的发射战略主要分为三步:第一步,用 1584 颗卫 星完成初步覆盖;第二步,用 2825颗卫星完成全球组网;第三步,用 7518颗卫星组成 更为激进的低轨星座。前两步的卫星总数量为 4409 颗,工作集中在 Ka 波段和 Ku 波段, 而第三步的 7518 颗卫星均为高机动型卫星,工作集中在 V 波段。

自 2019 年 5 月首次成功发射第一批 V0.9 版星链卫星,SpaceX 始终保持着密集的发射 部署,并且发射频率不断提高。截至目前,星链计划共发射卫星 4001 颗,实际在轨运 营卫星 3264 颗。与此同时,星链卫星的版本也在不断迭代升级,目前 SpaceX 已开始 部署 V2.0 版星链卫星,其性能和容量相较前代版本均有飞跃性提升。2020 年 10 月,SpaceX 正式开放星链互联网服务公测,用户只需配置星链套件(包括 用户天线终端、路由器等)即可接入网络。截至 2022 年 5 月,星链卫星互联网服务在 全球拥有超过 40万名用户,网速在稳定状态下基本维持在 50-200Mbps,在用户需求较 少的时段能够提供 200-400Mbps 的高速网络服务。

受限于卫星容量和星座建设成本,星链计划难以取代地面通信网络,主要是以和地面基 站相互补充、相辅相成的方式为用户提供服务。在应用层面,星链计划的定位在于为光 纤和手机基站难以覆盖的地区和人群提供服务,比如光纤覆盖率较低甚至为零的农村、 山区、沙漠和海洋。 星链计划不仅推动了宽带互联网的快速发展,也拓展了卫星商业服务的广度与深度。一 方面,星链计划拓展了宽带互联网的应用范围与场景,能够为移动定位终端提供更精准 的位置服务,能够为智能终端提供更强大的通信支持。因此,星链计划的预期应用空间 十分广阔,覆盖交通运输、精准机控等行业,以及以消费电子为代表的大众应用领域。 另一方面,星链计划是对现有地面网络的补充,助力形成立体互联连接网络,拓展了网 络的物理空间,为构建万物互联的信息体系奠定了坚实的基础。


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