2022年无线通信行业市场现状及未来趋势分析 军用无线通信技术不断完善

  • 来源:中国银河证券
  • 发布时间:2022/07/08
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七一二(603712)公司深度报告:行业风起处,正是铸剑时。国内军民专网无线通信产品和整体解决方案核心供应商。公司拥有完备科研生产资质,是行业内少数实现全军种覆盖的企业。在收入基数较大的背景下,公司研发投入全部费用化,且研发费用率维持22%左右的较高水平,凸显公司试图筑造持续、强大核心竞争力的努力。随着研发项目逐步转化,将形成对收入的强劲牵引,未来持续快速发展可期。军用无线通信市场空间巨大,窄带龙头将持续受益。截至2010年,美军的信息化水平或已达80%以上。对标美国的军队信息化建设历程,预计2025年我国相关装备的采购预算或达800亿,四年复合增速8.2%。“十四五”...

一、军用无线通信技术不断完善,数据链技术助力现代化战争

无线通信各种波长各有优缺点,超短波通信在军用领域应用广泛:无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。可根据频率和波长的差异,大致分为甚长波通信、长波通信、中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信等。甚长波通信沿地面传播,具有传送距离远、信号稳定、穿透力强等优点,因此主要用于对潜艇通信。长波通信多用于无线电导航,标准频率和时间的广播以及电报通信。中波通信主要用于近距离本地无线电广播、海上通信,无线电导航及飞机上的通信等。

短波通信作为一种抗毁性较强且成本低廉的通信方式,在军事通信上有其他通信手段不可取代的优势。但由于短波空中信道复杂多变的特点,其传输数据传输率长期以来一直限制在10Kbps以下,因此适用于远距离国际无线电广播、远距离无线电话及电报通信、无线电传真、海上、航空、应急、抗灾通信等。20世纪80年代后,随着跳频、自适应等新技术的引入,短波通信质量和数据传输率得到了有效提升,短波通信开始受到重视。超短波通信是国际上军民最常用的通信方式之一,装备规模大、数量多、应用广泛,在战术通信中有着十分重要的地位。

与短波相比,超短波通信虽然难以满足长距离及偏远地区的航空无线通信(需要更高的成本),但在短途的传输质量和效率上更胜一筹。超短波通信的优点有频段宽,通信容量大;视距以外的不同网络电台可以用相同频率工作,不会相互干扰;可用方向性较强的天线,有利于抗干扰;受昼夜和季节的变化的影响小,通信较稳定。基于超短波通信的这些优点,因此在军事通信领域应用广泛。

按照通信用途和服务对象分类,无线通信可分为专网无线通信和公网无线通信。与民用无线通信相比,军用无线通信最大特点主要体现在:大区制、系统的抗毁能力、抗干扰能力、业务的实时性要求、系统传输速率限制、路由的变化、简单的协议体系、话音通播应用等方面。军用无线通信设施无需架设传输线路,覆盖范围广、建立迅速、“随时随地”灵活机动,能很好地契合战场要求,其中单兵指挥通信系统的指控终端配备到士兵,而战术电台应用于连排级以上单位。

战争形态逐渐从机械化战争向数据化和信息化快速转变,数据链技术是重要基石。随着技术的发展,战争的形态在不断演进,当前已进入了无边疆、无边界、不分前沿和后延的时代,战争优势也从机械化逐渐向数据化和信息化快速转变。数据链作为信息化战争的基石,将战场上的作战要素连成一个有机整体,以统一消息标准和通用处理协议,实现从传感器到射手的数据/信息无缝链接。通过分布式数据处理,形成战场统一态势,面向战术任务的达成,对作战要素进行指挥控制,实现作战要素优势互补和资源共享,有效实施精确打击。纵观近几十年来的数场高技术局部战争,数据链都扮演了相当重要的角色,深刻影响了战争的进程和结局,数据链的发展推动着C3I系统向C4KISTAR系统的形成与发展,是将信息优势转化为战斗力的关键且有效的手段。

根据《美国军队信息化建设研究》中的数据,在第一次海湾战争(1990.08-1991.02)中,美军从信息的收集到实施打击的全过程需要三天,在科索沃战争(1999.03-1999.06)中需要近两个小时,而在对阿富汗战争(2001.10-2014.12)中,美军反应时间缩短至19分钟,首次实现了对战场目标的近实时精确打击。可见15年来,美军的信息化程度得到大幅提升,军事数据通信也得到了广泛的重视,其中传输信息和命令的数据链是核心技术之一。

2011年3月,以美军为首的北约集团策划的“奥德赛黎明”军事行动拉开帷幕。在整个对利比亚的空袭过程中,由法国牵头,实现了多国家(美英法意加等)、多兵种(海陆空天)以及各种武器平台(“戴高乐”航母、“战斧”导弹、“阵风”、“幻影-2000”、F-16战机以及B-2轰炸机等)协同作战,形成强大的战斗力,首日即击中了22个预定目标中的20个,成功率超过了90%。而美军的空中指挥预警飞机在附近海域上空通过战术数据链实施战术信息交换,对于多国部队发挥信息优势、实现联合作战起到了至关重要的作用。

数据链通信技术起源于数字通信,弥补传统无线通信短板:传统电台多采用低频模拟信号进行通信,一般为点对点或广播式传输。尽管它成本低,传输范围大,但其保密性差,传输速度慢。因此在军事领域研发了更为先进的通信技术数据链通信,不同平台之间相互传递信息的通道。与无线通信相比,数据链的技术起源来自于无线通信,但它除了要完成数据传输的功能外,战术数据链终端还要对数据进行处理,提取出信息,用以指导进一步的战术行动。数据链通信通常采用频率高、波长短的通信频段,通信带宽高,传输速度快,数据容量大,因此具备很强的功能扩展性,保密性好。敌方电子侦察系统难以探测到信号,有利于实现自动化交战、联网作战与协同作战,是现代信息化战争的基础。(报告来源:未来智库)

数据链通信像互通数据的神经,与传统的无线通信相比,数据链通信是一个去中心化的过程。由于传输速度和传输信息量的飞跃,每一个作战平台都能实现与其他所有平台的数据互通。这大大提升了安全性和可靠性,若干平台被毁,其他部分能实现快速组网。当今的数据链技术,包括了从海洋到地面,从天空到太空的所有范畴,战场上的人员装备都是链条的一个节点,真正实现了空天地一体化。军事无线通信是在不可预知的复杂战场环境中最具可行性的通信方式,是国防信息化建设的基石,装备主要包括战术无线电台、单兵指挥通信系统等。

我军已建立自己的联合战术信息分发系统,实现了各战术数据链之间的互联互通。我国军用专网无线通信技术从20世纪50年代的电子管通信装备发展到如今的数字化通信系统,随着全军信息化建设工作的持续开展,我军逐步建立了较为完善的网络通信系统,并实现了无线通信由单机通信到无线网络化通信的转变。从进入新世纪,着眼于现代高科技局部战争的需要,我国先后研制了歼-10、神盾舰、红旗-9远程防空系统等先进的武器装备,并列装部队,而这些武器装备需要更先进的指挥控制系统来实现在更为广阔战场的信息交换和共享,发挥最大、整体的作战能力,实现了各战术数据链之间的互联互通。这就是全军综合数据链系统,也就是我国自己的联合战术信息分发系统。

该型战术数据链很大程度上参考了美军Link-16战术数据链的通信模式和功能设计,但在一些技术和操作上有了较大改进,提高了战术通信的能力。它以信息共享为最大化目标,在技术体制和顶层设计上保证了联合作战的需求,统一了消息标准和保密机制,实现了不同类型战术数据链之间的互联互通,在指挥控制系统与作战飞机与导弹等武器系统平台之间,以及各作战单元之间实现了各种战术数据信息的共享,可以让网络内的成员都能够迅速进行位置和状态的报告、并获取整体的战场态势,以做出正确的战术决策和与友邻进行协调。

机载方面,根据《美军数据链装备建设运用现状与发展趋势分析》,2021年美军已在F22战机上装备近200套IFDL、F-35战机上装备400余套MADL系统、近百艘作战舰艇上加装了CEC数据链系统。另外,美军重视数据链系统在已有武器型号上的应用,我国或将效仿带来广阔存量空间。一方面,在无数据链系统的导弹武器上加装数据链设备;另一方面,对原有数据链系统进行改进。借鉴美军信息化建设的发展路径,我们认为,随着我军数据链技术成熟,以及各项重点装备加改装有序进行,我国有望同美军一样,逐步加装非重点型号和更新原有数据链系统,进一步带来广阔的存量市场空间。

未来,武器数据链硬件设备的小型化、低成本或将进一步推广应用武器数据链,使“万物上链”。美军国防部高级研究计划局和空军研究实验室提出了研究小型化网络数据链技术的研究计划,即Quint网络技术。该数据链是一种模块化的网络数据链,用于弥补作战飞机、无人作战飞机、武器弹药、战术无人机和单个地面单元之间的互通空隙。该趋势也为我军技术发展方向指明方向,未来单兵以及各项小型武器上皆有望接入数据链系统,使得“万物上链”,形成更加完善的战场感知。

二、我国2025年军用C4I市场近千亿

美军历经多年发展,信息化水平已得到显著提升。美军于1958年建立C2(指挥和控制)系统作为孕育或准备进行信息化建设的起点,沿着C2、C3、C3I、C4I直至目前的C4ISR系统这条主线,经过历次高技术局部战争或冲突的洗礼和检验,可将美军信息化建设过程大致分为孕育期、启动期和发展期三个阶段。20世纪90年代末,美陆军装备的信息化程度为53%,海军和空军则高达70%以上,截至2010年,美军的信息化水平或已达80%以上。

通信系统投入呈周期性变动,自2016年起有所反弹。2010年美军C4I通信系统装备采购预算105亿美金,占总军费1.5%,武器装备采办预算占比5%。同年美军的无线通信水平取得长足进步,电台渗透率200%,地面战术电台数量达110万,重置价值约150亿美元。随着美军信息化水平的提升,不管投入的绝对额水平还是投入占比都呈现逐年走低的趋势,2016年开始有所反弹。2022财年,C4I通信系统装备采购预算127亿美金,军费占比1.7%,装备采购费占比5.2%,与2012年占比相同,重回10年周期高点。

从国内情况来看,我军基本实现机械化,信息化取得较大进展,但水平依然较低,渗透空间巨大。对标美国,我国信息化水平尚未成熟,明确提出要“加快机械化信息化智能化融合发展,全面加强练兵备战,提高捍卫国家主权、安全、发展利益的战略能力,确保2027年实现建军百年奋斗目标”,武器装备现代化继续被放入“十四五”重点发展方向。因此,我们预计我国军费采购将向装备现代化方向倾斜,我国C4I通信系统装备采购预算占比或将大幅高于2022年美军的5.2%,至8%-10%。根据2019年《新时代的中国国防》白皮书,中国国防费主要由人员生活费、训练维持费和装备费3部分组成,2010年至2017年装备费的总军费占比从33.25%提升至41.11%,除了2017年外,其余六年均呈现逐年上升的态势,7年年均增速达1.12%。

在中美竞争加剧的背景下,叠加国防和军队现代化中长期目标,“百年变局”中国防实力必然要与经济实力相匹配,我们预计“十四五”期间军费的复合增速将显著高于GDP增速,约7%。此外,军队的信息化进程加速,为应对不确定性,装备需求日趋强劲,装备采购的军费占比有望继续上升,但相对于之前1.12%的较高增速或边际放缓至0.5%左右。基于此,经我们测算,未来四年装备采购支出的复合增速有望达8.2%。

假设我军C4I通信系统装备采购预算占比为8%(中性)至10%(乐观),可以得出2021年我国C4I通信系统装备采购预算约为467.4亿至584.3亿,2025年将达到641.2亿至801.5亿元,4年复合增速约为8.2%。基于以上推论,我们认为,“十四五”期间我国军用通信市场空间较大,而军用无线通信行业进入门槛较高,竞争格局较为稳定,相关企业有望充分受益。在军用窄带航空无线通信终端领域,空军超短波电台主要用于地空指挥和空中编队通信,工作频率在100兆赫以上,机载电台的发射功率一般为数瓦,七一二与中电科10所占据绝大部分市场份额;在军用窄带地面无线通信领域,地面电台为数瓦至数百瓦,主要参与者有海格通信、中原电子、烽火电子、七一二,其中七一二和海格通信的市场份额较高。

三、铁路和城市轨交无线通信市场空间广阔

铁路和城市轨交无线通信市场需求分为“升级改造”市场需求和增量市场需求:

1、民用“升级改造”市场需求空间

升级改造市场的需求是对已经安装的铁路无线通信设备的更新和升级。庞大的铁路和城市轨道交通规模保证了铁路无线通信设备升级改造市场的需求。

铁路方面“升级改造”市场:截止2020年,我国铁路营业总里程达到14.6万公里。另外根据国家统计局数据,2020年末全国拥有铁路机车2.2万台,其中内燃机车0.80万台、电力机车1.38万台。拥有铁路客车7.6万辆,其中动车组0.39万辆、标准组3.13万辆。“十四五”期间,我国将实施新一代铁路移动通信专网工程,选择高速铁路线路开展智能化升级。推进川藏铁路应用智能建造技术,实施铁路调度指挥系统智能化升级改造。根据世界银行数据,在世界银行支持的中国铁路项目中,通信信号系统占总成本的5%左右。我们假设我国“十四五”期间将对10年以上的系统进行更换,且通信系统并不随系统升级而价值量提高,那么“十四五”期间“升级改造”市场需求将达到350亿元左右/年。

轨交方面“升级改造”市场:截止2020年,我国城市轨道交通运营总里程达到6600公里,预期2025年纳入国家批准的城市轨道交通建设规划中的大中运量城市轨道交通项目将达到10000公里。据国家统计局数据,我国截止2020年末共有城市轨道交通运营线路226条,增加36条,其中地铁线路189条、轻轨线路6条;从城市轨道交通布局结构看,城轨建设发展极为不均。但随着其他二三线城市加快城市轨道交通建设,以及国家城市群规划建设的推进,区域发展不平衡现象会得到改善,未来将会有更多的经济发达的二线城市加入城轨建设行列,地域布局渐趋合理。

据《城市轨道交通建设成本构成分析》,在我国轨道交通建设总成本组成中,机电设备成本占比19.8%,其中通信系统占机电设备的8.0%,占总成本1.6%。据此可得我国“十四五”期间轨交通信设备“升级改造”市场空间2022年约30亿元。因十年前轨交建设较少,“升级改造”市场空间相较铁路来说体量较小。然而,我国轨交正在快速发展中,“升级改造”市场每年增长率可观,到2025年市场规模可达约60亿元,较2022年或翻倍,十四五期间“升级改造”市场需求将达到50亿元左右/年。

同时,物联网、云计算、移动互联网、大数据等新一代信息技术发展突飞猛进,这些新兴技术应用于智慧城市和轨道交通将极大推动现代城市与轨道交通的发展。以长三角中心的上海为例,根据“上海2035”规划,未来将形成市区线、城际线、局域线“三个1000公里”的轨道交通网络。从本次的新基建方向来看,城际铁路将成为未来布局的重点方向,城市轨道交通的市场空间有望进一步打开,轨道交通无线通信产业将迎来快速发展期。《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》中重点提出,“十四五”期间将“打造新一代轨道交通移动通信系统,研究推动多层次轨道交通信号系统兼容互通,同步优化列车、航空器等移动互联网接入条件”。未来铁路、城市轨道交通无线通信市场需求将持续提升,有望为公司带来新一轮发展机遇。

2、民用增量市场空间

增量市场的需求是铁路运输里程增长带来的新增列车对地面和车载通信设备的需求增量。根据2021年12月国务院印发的《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》,截止2025年,我国铁路总里程预计达到16.5万公里,增长1.9万公里,其中高速铁路增长1.2万公里。另外,轨道交通预计将增加0.34万公里,复合增长率8.7%。

根据世界银行驻中国代表处对我国高铁成本的分析,每公里建造成本约1亿元左右,我们仍然假设通信系统占成本比例5%,“十四五”期间铁路通信系统增量市场空间将达千亿,每年约200亿元。据北京城建设计研究总院数据,我国全地下线的城市轨道交通工程平均每公里造价在5亿~6亿元人民币之间,我们取均值5.5亿元,并依旧使用通信系统占总成本1.6%的假设。“十四五”期间轨交通信系统增量市场空间近300亿,每年约60亿元。综上,我们对公司所在业务领域增量+“升级改造”市场空间进行测算,得到铁路通信系统“十四五”期间市场空间约2762亿元,轨交通信系统市场空间约为496亿元。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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