·中国银河前瞻研究·低轨通信卫星： 开启6G通信时代，带动千亿规模市场

◆ 1）“6G=5G+卫星网络”，卫星通信应用前景广阔；

◆ 2）低轨卫星通信应用时机已经成熟，成为投资热点；
◆ 3） 国内低轨卫星通信系统 建设提上日程，将开启千亿市场。
核心观点
一、“6G=5G+卫星网络”，卫星通信应用前景广阔
2017年11月，英国电信 集团（BT）首席网络架构师Neil McRae对6G通信进行了展望，他认为6G将是“5G+卫星网络”，在5G的基础上集成卫星网络来实现全球覆盖，并有望在2025年得到商用。
2018年11月，我国科技部拟将“与5G/6G融合的卫星通信技术研究与原理验证”课题，列入国家重点研发计划“宽带通信和新型网络”重点专项中，说明我国也已经认识到卫星通信在未来通信领域的重要性，表明卫星通信将在5G/6G通信时代有广阔的应用前景。
二、低轨卫星通信应用时机已经成熟，成为投资热点

低轨卫星通信优势明显，应用阻碍得到解决。低轨通信卫星距离地面近、通信时延短、数据传输率高，移动终端重量、体积与个人移动设备相差无几，更适合大众普及。随着现代移动通信和电子元器件技术的飞速发展，制约早期低轨通信卫星系统的通话质量、数据传输速率和使用成本等问题迎刃而解，未来个人移动终端与卫星直连通话、上网已不是遥不可及，低轨卫星通信的应用时机已经成熟。
国外公司加紧布局。据Internet World Stats统计，截至2017年6月，全球互联网 普及率约为51.7%，意味着仍有约一半的人口未实现互联网连接，面对如此广阔市场，近年来波音 、空客、亚马逊 、Google、Facebook、SpaceX等高科技企业纷纷投资低轨卫星通信领域，提出了OneWeb、Starlink等十余个低轨卫星通信系统方案，目标是实现全球互联网覆盖，若这些方案得以实施，未来五年内将有20000余颗低轨卫星进入太空。
低轨卫星轨道和频谱资源竞争将愈演愈烈。轨道和频谱是通信卫星能够正常运行的先决条件，国外公司纷纷推出规模庞大的低轨卫星系统方案以抢占有限的低轨卫星轨道和频谱资源，争取在低轨卫星通信系统组网建设上占得先机，“跑马圈地”意图明显。
三、 国内低轨卫星通信系统建设提上日程，将开启千亿市场
面对国外发展迅猛的低轨卫星通信系统，国内航天科技 (14.630, 0.18,1.25%)和航天科工集团分别提出了“鸿雁”和“虹云”低轨卫星通信星座计划，将分别发射300颗和156颗低轨通信卫星组建太空通信网，两个系统计划将于2023年建设完成，目前两个系统的首颗实验星都已于2018年底试射成功。“鸿雁”和“虹云”系统首期组网建设投资估计约为300亿元，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，我国亦将进入低轨卫星通信时代。
四、 投资建议
随着“鸿雁”和“虹云”两个低轨卫星通信系统的逐步实施，与卫星制造和火箭发射紧密相关的中国卫星(25.450, 0.41, 1.64%)（600118.SH）和航天电子(7.190, 0.08, 1.13%)（600879.SH）等公司将首先受益，未来与地面设备、通信系统运营相关的企业也将蓬勃发展。

五、风险提示
低轨卫星通信系统建设进展不及预期。
01 低轨通信卫星概述
（一）卫星通信技术

卫星通信技术（Satellite communication technology）是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个终端之间的通信。自20世纪90年代以来，电子信息技术 的迅猛发展推动了卫星移动通信的进步。卫星通信具有覆盖范围广、通信容量大、传输质量好、组网方便迅速、便于实现全球无缝链接等众多优点，被认为是建立全球个人通信必不可少的一种重要手段。按照卫星轨道高度的不同，通信卫星可以分为低轨通信卫星（LEO）、中轨通信卫星（MEO）和高轨地球同步通信卫星（GEO）。LEO卫星轨道高度500km~2000km，MEO卫星轨道高度2000km~36000km，GEO卫星轨道高度为36000km。
低轨道带来的好处是，一方面卫星的轨道高度低，使得传输延时短，路径损耗小，多个卫星组成的星座可以实现真正的全球覆盖，频率复用更有效；另一方面蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等技术也为低轨道卫星移动通信提供了技术保障。因此，LEO系统被认为是最有应用前景的卫星移动通信技术之一。
（二）低轨卫星通信系统基本构成低轨卫星通信系统主要由空间段、用户段、地面段、公用及专用网络四部分等组成。在若干个轨道平面上布置多颗卫星，由通信链路将多个轨道平面上的卫星联结起来。整个星座如同结构上连成一体的大型平台，在地球表面形成蜂窝状服务小区，服务区内用户至少被一颗卫星覆盖，用户可以随时接入系统。低轨卫星通信可以在用户段直接与单一地面终端连接，也可以通过地面关口站与地面公共网络连接。

（三）低轨卫星通信应用时机已经成熟1、低轨通信卫星固有特点决定其更适合现代通信
地球同步轨道卫星在通信、电视转播等方面的应用已经趋于成熟，它的缺点越来越明显，如体积大、重量大，需要大型助推火箭，发射准备时间长，只有一个轨道面，可容纳卫星数量有限，不能覆盖极地地区，距离地球遥远，通信延迟长，波束覆盖区大，频谱利用率低，容量有限，终端发射功率大，不易小型化等。相对GEO卫星通信系统，低轨卫星通信系统有诸多优势，对用户而言，通信时延缩短，数据传输率提高，终端重量、体积、发射功率与普通陆地移动通信终端相差无几，还可以与陆地通信系统兼容，真正做到全球无缝接入。对运营商而言，卫星体积小、重量轻，利用现代发射技术可以一箭双星/多星同时发射入轨，系统频谱利用率高，容量增大，因此，随着卫星制造技术的进步和市场需求的逐渐旺盛，低轨卫星通信系统的发展方兴未艾。
2、低轨通信卫星网络主要技术问题已得到有效解决
低轨卫星通信系统也存在固有的缺点，如需要卫星数量较多，由此带来地面控制、维护系统比较复杂，对通信而言，影响较大的问题是波束切换和星间切换。低轨卫星相对地球高速运动，使得终端在通信过程中需要频繁的切换到其他波束或卫星上才能继续通话，以铱星系统为例，其最小切换时间间隔10.3秒，平均切换时间间隔277.7秒。实现切换需要一系列信令操作过程，频繁的切换加重了系统的信令负荷。切换越频繁，切换失败的概率越大，铱星系统在运行初期的切换成功率只有85%，后来经过改进达到92~98%，与陆地移动通信系统的切换掉话率不高于5的指标相比相差甚远。切换产生掉线的主要原因是切换发生时，早期低轨卫星通信系统的带宽资源不能满足切换呼叫最低的带宽要求，但随着近二十年来通信技术、微电子技术的飞速发展，通信系统信号处理能力、通信带宽不断提升，从目前仍在运行的铱星二代、全球星 等低轨卫星通信系统使用情况来看，困扰早期铱星系统的掉线率高等技术问题已经得到有效解决，为低轨卫星通信的普及应用扫清了障碍。
02早期低轨通信卫星系统生不逢时，不断升级换代
卫星移动通信始于 20世纪70年代，早期的通信卫星较为简单，由于当时对卫星移动通信信道的理解不够深入，以及移动终端小型化的技术也不成熟，因此，只能支持用于车辆和飞行器的通信，不能支持大量的小型终端用户。在随后的 20 年中，很多研究机构和大学对卫星移动通信信道开展了大量的实验和研究。为了实现全球通信，以及对市场的乐观估计，相继有多个低轨卫星移动通信系统被开发出来并投入运行。其中最有代表性的低轨卫星移动通信系统是铱星系统（Iridium）和全球星系统（Globalstar）系统