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1、1低軌通信衛星低軌通信衛星/衛星互聯網衛星互聯網Low Earth Orbit Communication Satellite/Satellite Low Earth Orbit Communication Satellite/Satellite InternetInternet深度產業報告深度產業報告Qbitai Industry Insights Report Qbitai Industry Insights Report 分析師:丁喬智庫小助手請注明所需社群主題智庫負責人請注明身份及來意2技術篇技術篇1.1 概述031.2 低軌通信衛星系統架構041.3 低軌通信衛星系統工作模式041.
2、4 發展低軌衛星互聯網的關鍵技術051.5 技術難點061.6 技術發展趨勢07價值篇價值篇2.1 衛星互聯網092.2 衛星智能化趨勢10產業篇產業篇3.1 產業背景133.2 行業現狀133.3 行業發展階段143.4 低軌衛星互聯網產業鏈153.5 市場規模153.6 商業模式163.7 玩家分析183.8 風險因素26目錄目錄量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網技術篇技術篇3量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網1.1 概述背景背景國際電信聯盟(ITU)數據顯示,2021年全球有29億人無法上網,約3.9億人生活在沒有移動寬帶信號覆蓋的區域。移動網絡未覆蓋地區多為
3、偏遠山區、海上、沙漠、極地等,而這些地區恰好是低軌通信衛星所覆蓋的區域。低軌通信衛星是為大眾通信和互聯網接入服務提供連接的一種新方式,其降低了衛星發射和運營的成本結構,并且相對于運行高度更高的地球同步軌道(GEO)衛星,具有更高的性能(高數據吞吐量、低延遲等)。20世紀80年代出現了對小衛星的研究高潮,到20世紀90年代初期,低軌通信衛星開始盛行,出現了銥星、Globalstar和Orbcomm三大低軌衛星通信系統。然而,由于彼時衛星通信的成本非常高,導致商用規模較小,低軌通信衛星商業化發展受阻。近年來,由于地球同步軌道(GEO)資源限制,以及LEO衛星制造和火箭發射技術的突破,LEO衛星星座
4、逐漸展現出巨大的商業潛力。定義定義衛星通信是指地球上(包括地面和低層大氣中)的無線通信設備利用衛星作為中繼進行通信。近年來,衛星的單星服務能力和數量得以有效提高,服務的業務場景和部分技術指標也與地面移動通信越來越接近?,F階段,衛星通信已經可以為地面網絡提供干線傳輸和回程業務。按照衛星所在軌道高度的不同,可將通信衛星分為低軌(LEO)通信衛星,中軌(MEO)通信衛星和地球同步軌道(GEO)通信衛星,其中低軌(LEO)通信衛星軌道高度為500km2000km。低軌通信衛星工作原理低軌通信衛星工作原理:通信衛星作為地面發射站與接收站的信號中繼點,首先上鏈(Up-link)信號接收器接收地面信關站點傳
5、來的數據,將此信號放大移頻后再經下鏈(Down-link)發射器傳回地面另一個站點,實現遠距通信。當前發展低軌通信衛星的主要目的是建設衛星互聯網。衛星互聯網是一種新型通信方式,通過多次發射數百顆乃至上千顆小型衛星,在低軌組成衛星星座,并以這些衛星作為“空中基站”。典型案例為SpaceX和OneWeb等發起的太空互聯網計劃。低軌通信衛星的四點優勢:1.由于低軌通信衛星網絡的軌道高度最低,其通訊傳播時延最短。低軌通信衛星網絡的往返時延一般都小于100ms,而高軌通信衛星的往返時延會達到600ms左右;2.由于低軌通信衛星相對較短的傳播距離,使得信號的傳播衰減較小,有助于將終端設備的能耗控制在一定范
6、圍內;3.與傳統通信衛星系統中重達幾噸的衛星相比,低軌通信衛星系統中使用的小衛星重量通常在1噸以下(SpaceX的衛星在200-300kg),輕型復合材料技術以及集成化應用是小衛星輕型化的特點。衛星的重量下降使得單次發射所能搭載的衛星數量進一步提升,從而降低了平均發射成本;4.相對于其他衛星通信網絡,低軌通信衛星網絡中單個衛星對地面的覆蓋范圍有限。為了實現全球范圍的信號覆蓋,通常需要數十顆甚至數百顆衛星。這意味著在低軌衛星軌道上,衛星數量會更多,從而存在更多硬件資源,為用戶提供更好的服務。4量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網典型的低軌通信衛星系統包括空間段、地面段和用戶段三部分。
7、空間段空間段空間段由數百顆甚至更多數量的小衛星構成低軌衛星星座。SpaceX星鏈計劃中的在軌衛星是目前商業公司中最多的,截止2022年6月17日,SpaceX已累計發射2706顆星鏈衛星,其中在軌2547顆。星鏈計劃的目的是通過龐大的衛星網絡為地球偏遠地區提供互聯網服務。巨型星座網絡由于涉及衛星數量龐大,多采用不同軌道高度、不同傾角的子星座構成多層混合星座。衛星作為空間網絡的接入節點,起到天基移動基站的功能。星座網絡中,衛星間可建立微波或激光星間鏈路,實現數據包中繼轉發。地面段地面段地面段主要實現衛星星座的管理與運營,用于完成衛星網絡和地面網絡的連接。地面段包括信關站、綜合運控管理系統以及連接
8、地面核心網絡的基礎設施。信關站起到連接衛星網絡和地面網絡的網關功能。數據經信關站接入地面網絡,完成星地空口通信協議和網絡協議轉換,即可利用地面網絡設施訪問地面網絡資源。綜合運控管理系統包括網絡、星座、數據、運營、數據等管理系統以及衛星測控站等,對全網進行綜合管理和監控。用戶段用戶段用戶段主要由接入網及接入終端組成,主要包括車載站、艦載站、機載終端、電腦以及手持移動終端等。用戶終端可作為接入點(AP,access point)建立局域網絡,將用戶設備接入網絡。低軌通信星座可按照應用方向和支持業務劃分為移動服務和寬帶服務兩類:1.移動通信星座,如Iridrum,Globalstar,采用L、S低頻
9、段工作,以中低速率業務為主,支持面向手持移動通信和低功耗小型化物聯網服務;2.寬帶互聯網星座,又稱為低軌高通量衛星(HTS)星座,代表企業有OneWeb、SpaceX,采用Ku、Ka等高頻段工作,衛星數量多,以中高速業務為主,支持互聯網接入、網絡節點互聯以及基站回程等服務。1.3 低軌通信衛星系統工作模式根據空間網絡與地面網絡的關系,可將衛星網絡工作模式分為天星地網、天基網絡和天網地網三類。天星地網天星地網衛星之間無星間鏈路連接,衛星將地面接收的用戶數據直接轉發至地面網絡完成傳輸,衛星可看作地面網絡的延伸。天星地網只有在用戶和地面站被同一衛星覆蓋時才能進行實時通信業務;因此,衛星業務能否在全球
10、范圍展開取決于在全球范圍內部署信關站的能力。目前,OneWeb系統采用此架構,計劃在全球部署70余個信關站,但對于遠洋和偏遠地區等難以部署站點的區域,仍存在服務盲區。天基地網天基地網用戶可以直接通過衛星和星間鏈路實現端到端連接,而不需要地面網絡設施參與。該架構擺脫了對地面設施的依賴,具有獨立性、安全性和抗毀性優勢。1.2 低軌通信衛星系統架構5量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網天網地網天網地網衛星由星間鏈路連接,地面信關站通過地面網絡連接。根據任務需要,用戶數據可經衛星轉發到另一端用戶,也可經單跳或多跳星間轉發到信關站,再通過地面網絡完成傳輸。天網地網模式充分利用衛星的廣域覆蓋優
11、勢和地面網絡的容量資源優勢,實現了天網地網的優勢互補。此組網方式下,衛星業務在全球范圍內鋪開不依賴于全球布站(技術上),僅需少量信關站即可開展業務。1.4 發展低軌衛星互聯網的關鍵技術低軌衛星互聯網的發展,在技術上主要涉及星地之間的通信技術,其中高效的傳輸和信號接收是關鍵要素;這之中涉及空間段的信號傳輸以及地面段的信號接收。從建設低軌衛星互聯網的意義來講,主要在于實現網絡信號全球覆蓋的同時,能夠保持中高速網絡連接。因此,發展低軌衛星互聯網對于傳輸的實時性、穩定性和星間資源利用等方面都有更高要求。從建設低軌衛星互聯網的過程來講,其所需的衛星數目多、系統冗余大,龐大的星座規模給網絡設計帶來挑戰,因
12、此星座組網技術也是衛星互聯網發展的關鍵技術。此外,所需低軌通信衛星數量之多使得衛星制造必須將成本控制在一定范圍內,才能真正實現低軌衛星互聯網的產業化發展,從而打破市場規模的限制?;诖?,我們認為低軌衛星互聯網實現規?;l展的關鍵技術集中在“天地”間的通信技術、星座組網技術以及衛星制造。具體如下:低成本、高可靠低軌星間激光通信技術(星間鏈路)低成本、高可靠低軌星間激光通信技術(星間鏈路)低軌衛星互聯網的構建必將面臨海量信息的接入和傳輸問題,衛星與衛星、衛星與地面高速數據傳輸的能力,成為制約低軌互聯網星座發展的一個瓶頸。星間激光通信是一種利用激光束作為載波在空間進行圖像、語音和信號等信息傳遞的通信
13、方式,具有傳輸速率高、抗干擾能力強、系統終端體積小、質量輕和功耗低等優勢。采用激光星間鏈路技術的好處:1.可有效減少星座中某一顆衛星饋電鏈路失效或受到大氣、降雨帶來的負面影響,保證用戶通信不中斷,形成相對獨立、穩定的通信星座系統,從而更好地滿足各類用戶需求;2.可大幅度降低衛星星座系統對地面網絡的依賴,從而減少地面信關站的建設數量和建設成本,擴大覆蓋區域、實現全球測控。相控陣天線技術相控陣天線技術衛星天線用于對特定的目標或地域,發射或接收載有各種信息的信號,當需要衛星交換信息的目標是可變的時候,往往要求天線的波束也做相應的變化。過去的機械天線采用機械掃描的方式進行波束掃描,機械掃描天線只能實現
14、單波束移動,既不能改變波束的形狀,也無法實現多移動波束模式。此外,采用機械裝置還會導致可靠性下降、重量增加、波束掃描不夠快等問題。近年來,衛星技術的快速發展,對天線的重量、體積、便攜性、一體化設計等提出了更高的要求,尤其在低軌通信衛星領域,對于天線的智能化和輕量化都有較高要求。相控陣天線成為克服上述困難的有效途徑之一。相控陣天線通過控制各個輻射陣元的相位實現波束的電控掃描,可快速改變波束發射方向而不用改變天線孔面的物理朝向,能夠實現對頻譜資源的高效利用,并可與其他空間和地面的授權用戶靈活使用頻譜。6量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網同時,采用功率分布式合成技術,部分模塊出現故障,
15、對天線方向圖影響有限,可靠性大幅度提高。此外,相控陣天線能夠同時跟蹤多個目標,可以實現邊跟蹤邊掃描,大幅提高雷達系統在復雜環境下的探測能力。在Starlink系統中,星上有效載荷、用戶終端和網關站天線都采用了相控陣天線來提高其性能?;谔ㄊ臅r空資源聯合控制技術基于跳波束的時空資源聯合控制技術低軌衛星互聯網若想用較少數量的衛星實現Ka波段用戶鏈路波束的全球覆蓋,采用傳統固定的多波束覆蓋方式很難滿足寬帶通信需求。多波束衛星通信系統中,系統往往只能在單個波束的局限下調配可用資源,衛星資源調度“碎片化”導致各波束存在負荷過重或過度閑置的情況,造成通信資源的浪費。此外,低軌通信衛星軌道高度低,運動速
16、度快,覆蓋區域不斷變化。動態變化引起的終端需求變化使得合理、高效的資源調度策略成為亟待解決的問題。近年來,跳波束(BH,beam-hopping)技術的發展為衛星資源的靈活分配和高效利用提供了解決方案。跳波束通過控制星載多波束天線的空間指向、帶寬、頻點和發射功率,為用戶終端動態配置通信資源,提高衛星資源在帶寬和功率方面的使用效率。在資源分配上,其通過時間分片技術,并不需要所有的波束都同時工作,而是其中一部分波束按需工作,因此資源分配更加靈活;在資源利用上,通過改變跳變波束在每個波束覆蓋區的駐留時間,在有限星載資源條件下提高衛星寬帶通信吞吐量,可以最大化星上帶寬資源利用率。此外,跳波束技術可以通
17、過將波束聚焦在目標位置來提高吞吐量并靈活利用衛星功率。低成本規?;⌒l星制造技術低成本規?;⌒l星制造技術低成本批量制造技術是實現衛星產業化的必要條件。具體來講,需要打造基于數字孿生模型的小衛星數字化協同設計和云制造模式,加強資源的共享和協同,實現產業鏈上下游企業數字化集成。此外,短時間內實現批量生產才能更好地發揮星座效益,時間成本也是重要控制量。例如,Starlink目前座集衛星、火箭、地面站制造、火箭發射、衛星運營和服務于一身,在實現核心技術可控的同時能夠有效縮減制造時間,從而滿足產能需求。在降低成本方面,銀河航天的技術人員通過3D打印技術實現高頻微距波導、高性能天線等載荷的加工,將部分載
18、荷互聯的空間壓縮到傳統占用空間的三分之一,同時電性能還得到一定程度的提升。1.5 技術難點根根據目前低軌通信衛星的發展路徑,我們發現多數企業集中在“天星地網”和“天網地網”兩種組網方式上。前者對于信關站建設能力有較高要求,后者則更注重星間鏈路的連接以及地面信關站的連接。結合低軌通信衛星數量多、軌道高度低的特征,以及用戶對于通過低軌通信衛星實現網絡全球“無縫”覆蓋的需求,分析師將技術主攻方向歸納為網絡拓撲動態性管理、星地鏈路切換策略、路由算法設計以及地面信關站布局優化四個方面。網絡拓撲動態性管理網絡拓撲動態性管理低軌衛星高速運動造成網絡拓撲始終處于動態變化中,拓撲動態性主要表現為鏈路斷開或重建切
19、換現象。當鏈路信噪比、天線跟蹤指向等不滿足建鏈條件時,即發生鏈路中斷,導致星地路由需要頻繁重新計算和重新收斂。星間拓撲動態性特點及管理難點如下:1.同軌星間鏈路穩定,而異軌星間鏈路距離、指向均隨衛星運動呈周期性變化;2.異軌星間鏈路在靠近極地地區時因變化劇烈而中斷,又在飛出極地地區后進行重建;7量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網3.極軌道星座存在運行方向相反的兩軌道面形成“縫隙”,縫隙兩側一般不建鏈,并且縫隙隨地球自轉相對地面用戶而移動。巨型星座中激增的衛星數目加劇了星間連接切換,增加了網絡拓撲動態性和管理開銷。解決方案:由于衛星運動具有周期性和可預測性,且星座拓撲具有規則性,因
20、此可構造虛擬的靜態網絡實現拓撲動態性管理。星地鏈路切換策略星地鏈路切換策略衛星相對地球的高速運動導致星地鏈路面臨頻繁切換問題,而巨型星座由于采用低軌道高度和高通信仰角,進一步加快了切換頻率。以550km高度的衛星為例,當通信仰角門限為25時,平均切換間隔僅為23min。同時由于巨型星座主要面向寬帶業務,在頻繁的鏈路切換過程中還要保證高帶寬、低時延抖動等服務質量。此外,巨型星座中衛星密集分布,覆蓋域高度重疊,也增大了星地信道切換過程的頻率協調難度。解決方案:提升衛星/用戶信道感知和星上處理能力,設計基于機器學習的智能切換策略,優化切換性能,提高資源利用效率和鏈路服務質量。路由算法設計路由算法設計
21、巨型星座中密集的衛星數量導致星間傳輸跳數大幅增加,也提高了路由傳輸復雜度。星間轉發次數的增加一定程度上降低了路由傳輸的可靠性,因此路由算法應考慮節點/鏈路失效問題。當節點規模龐大時,網絡信令開銷將占用大量網絡資源,而網絡拓撲的頻繁切換會導致星上存儲和維護的路由表規模激增。此外,巨型星座網絡中寬帶業務量較大且分布不均衡,使路由傳輸面臨著負載不均衡和網絡擁塞的難題。解決方案:提升星上處理能力可以增強衛星自主決策能力,使星上運行復雜路由計算及智能路由成為可能。地面信關站布局優化地面信關站布局優化在星地一體化網絡中,信關站起到連接空間網絡與地面網絡的網關作用。相比于傳統星座,巨型星座中單星服務范圍縮小
22、,需要遍布全球的大量信關站連接衛星入網。巨型星座中星間多跳轉發將占用大量星間鏈路資源,而增加信關站或優化信關站布局可減少星間轉發跳數??紤]到建設成本,當信關站數目受限時可通過優化信關站布局提升網絡性能。寬帶衛星網絡與地面互聯網的深度融合,還需考慮信關站與地面互聯網關鍵節點如何保持良好連接。此外,信關站布局與多種因素共同影響衛星網絡性能,如星座參數、路由算法、系統工作模式、用戶業務模型等因素。由于巨型星座網絡中以上因素均與傳統星座有所不同,因此在優化信關站布局時應綜合考慮多重因素影響。1.6 技術發展趨勢人工智能廣泛應用于低軌通信衛星人工智能廣泛應用于低軌通信衛星對于衛星互聯網來說,人工智能與衛
23、星通信的結合,將計算能力引入衛星,能夠更好地實現網絡管理和自動化水平。衛星網絡中的決策、設計問題一般都可建模為優化問題。巨型星座(如Starlink)中由于衛星數量眾多,且需要頻繁進行鏈路切換,上述問題所涉及的規模和復雜度均明顯提升,可采用人工智能中的相關算法如神經網絡、強化學習等方法解決。具體來講,人工神經網絡可用于網絡流量特征提取和流量預測,從而預測網絡狀態,輔助路由決策。強化學習可根據鏈路狀態信息訓練決策模型,用于衛星切換問題。對于網絡設計中的大規模優化問題,也可以轉換為強化學習模型進行求解。隨著星上處理能力的提升,人工智能將推動衛星網絡向自主化、智能化方向發展。軟件定義衛星技術軟件定義
24、衛星技術8量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網與互聯網開放的生態相比,航天業“硬件為主,軟件為輔”的研發思路使得衛星研發周期長、研發成本高,且不同型號的衛星在硬件上不適配、在軟件上不兼容。這種思路下很難實現通信衛星產業化,發展衛星互聯網,對衛星數量的需求激增,且對星間通信有更高的要求,傳統思路與當前低軌通信衛星的商業化發展無法適配。而軟件定義的好處在于,軟件易于復用且不增加成本;軟件具有更好的靈活性,通過升級即可滿足新的市場需求。因此,軟件定義衛星已成為一種新的發展趨勢。軟件定義衛星是一種以超算平臺為核心,采用開放系統架構,支持有效載荷即插即用、應用軟件按需加載,能夠通過更新軟件去
25、重新定義衛星功能,從而靈活適應多種任務、多類用戶的新型智能衛星。衛星可通過星上重新編程、升級與配置,按需調整覆蓋、頻率、功率等功能,避免衛星進入軌道后陷入“功能鎖死”的困境??仗斓睾R惑w融合設計空天地海一體融合設計6G的愿景是實現全域覆蓋的應用場景,將建設空天地海一體化網絡,而低軌巨型星座將是其中關鍵的組成部分。早在2017年,英國電信集團網絡架構師Neil McRae便對6G進行展望,稱“6G將是5G+衛星網絡”的組合,在5G基礎上集成衛星網絡實現互聯網全球覆蓋。未來巨型星座網絡將與地面網絡進一步深度融合,在網絡架構設計,星間、星地、地面傳輸鏈路選擇,星地切換,天地協同信息處理,星地網絡協議
26、互聯互通等方面開辟新的研究方向。由于空天地海一體化場景包含多種異構網絡場景,因此網絡仿真系統將更加復雜,需包含多種網絡節點并支持相應的網絡協議,使其具有更高的兼容性和可擴展性。9量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網價值篇價值篇近年來,低軌通信衛星的商業價值突顯,目前的商業化方向主要圍繞建設衛星互聯網展開。通過在距離地球500km-1200km之間的近地軌道部署大量衛星,并應用先進的通信技術、半導體技術等,衛星互聯網得以迅速發展。在此基礎上,衛星互聯網與5G能夠形成很好的互補關系,二者的融合能夠在不受地理條件約束的萬物泛在互聯中發揮重要作用。此外,低軌通信衛星與5G的融合也將產生新的
27、需求。隨著全球的衛星互聯網公司逐漸進入商業運營階段,衛星通信所產生的數據量將急劇上升,促使衛星向智能化演進。一方面,衛星需要具備較強的星載計算能力;另一方面,激增的數據量也對衛星的存儲能力提出較高要求。當前的衛星互聯網處在基礎設施建設階段,首先需要解決的是網絡問題,所謂“想致富先修路”。在太空基礎設施建設中,道路就是傳輸通道,當基礎設施設完成后,應用也會實現快速發展。綜上,滿足全球網絡無縫覆蓋是衛星互聯網的近期目標,也是本文主要探討的方向。實現衛星智能化作為更長遠的目標,會與衛星互聯網的建設同步進行,并在衛星互聯網星座建成并投入運營后,充分發揮其價值。2.1 衛星互聯網低軌衛星互聯網是低軌通信
28、衛星和互聯網融合的新型網絡,主要指以通信衛星為接入手段的互聯網寬帶服務模式。就當前通信衛星行業發展狀況而言,低軌衛星互聯網星座已成為全球通信衛星互聯網建設的新風口。隨著全球低軌通信衛星在軌數量不斷增加,低軌衛星互聯網星座進入快速發展階段。低軌衛星互聯網星座是指能夠提供數據服務,實現互聯網傳輸功能的巨型通信衛星星座。低軌衛星互聯網星座(下文簡稱衛星互聯網)具備以下特點:從星座規???,由成百上千顆衛星組成,少數星座規模達上萬顆衛星;從星座構成看,由運行在近地軌道(LEO)的小衛星構成;從提供服務來看,主要提供寬帶互聯網接入服務衛星互聯網與5G和光纖網絡互補發展,通過自營或與傳統運營商開展合作,為全
29、球用戶提供無縫覆蓋的網絡服務。其中極地科考、海上通信、空中互聯網以及邊遠地區互聯網接入為四大應用領域,分別在海、陸、空三類環境中為全球用戶提供實時互聯網服務。邊遠地區是目前用戶基數最大,且率先實現商業化運營的區域;用戶所在區域主要為地面網絡設備難以覆蓋的區域,包括發達國家非城市區域(人口密度低)和發展中國家。此外,在前期商業模式不明朗的地面物聯網應用中,建設地面基站初期成本較高,而衛星互聯網的建設與區域覆蓋成本敏感性及通信接入區域密度沒有直接關聯。因此,這部分應用也是衛星互聯網的機會,特別是在低密度用戶接入場景下,寬帶互聯和通信更具優勢。應用價值應用價值移動寬帶應用需求移動寬帶應用需求極地科考
30、探險應用10量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網極地地區已被證實很大程度上無法讓緊急救援人員進入,原因之一在于其偏遠的地理位置、極端的地形和惡劣的天氣。如果沒有合適的基礎設施,在極地地區的通信仍然十分困難。北極的極端地形阻礙了地面通信供應商鋪設光纖設備,而北極所處的高緯度意味著地面用戶終端與地球同步軌道(GEO)上的導航衛星的連接更加困難。此外,由于地球同步軌道上的衛星距離地球遠,信息傳輸會產生較長的時延。低軌通信衛星星座能夠實現全球信號覆蓋,且信號傳輸時延短,救援人員在獲取求救信號的同時還能縮短救援時間。此外,通過低軌通信衛星星座進行寬帶連接,將科考分析后的數據經低軌通信衛星傳輸
31、至實驗室,確??瓶紨祿耐暾?,提高傳輸效率和質量,為科研工作提供支持。海上通信應用海上通信網絡主要分為:無線通信系統、海洋衛星通信系統和基于陸地蜂窩網絡的岸基移動通信系統??拷0兜拇翱赏ㄟ^地面基站或蜂窩基站通過海上無線鏈路相連;而遠離海岸的船舶由于無線電波傳播不穩定、海上信道環境復雜、傳輸距離受限等因素,海上無線電通信網絡無法為任意海域的用戶提供高效的通信服務。衛星通信的優勢衛星通信的優勢:能夠實現全球“無縫”覆蓋。利用衛星通信技術,在船舶系統中增加海上網絡通信模塊,一旦出現航線有誤、船舶運行異常等情況,利用衛星通信功能,向陸地發送求救信號,保證海洋作業的安全。此外,低軌衛星互聯網由于距
32、離地球近,網絡時延100ms,可為海上船員或乘客提供與陸地相近的網絡體驗,如海上視頻會議、海上鉆井平臺數據實時分析等。航空應用:機載WiFi低軌通信衛星技術可以使乘客在飛行旅程中不再受限于地面基站等設施的局限而無法隨時連接網絡。衛星通信技術應用在航空互聯網中的三點優勢:1.衛星通信基本不受地理條件的影響,通信覆蓋面廣、通信距離遠、機動性強,且具有多址聯接能力;此外,還提供快速運動中航空器不間斷移動通信能力,具備跨境、跨洋,全球部署優勢,適合組建全球航空通信網絡;2.衛星通信的安全性高;3.衛星通信應用于航空通信服務,對于航空公司來講起始投資相較于陸基方案較少。偏遠地區農村地區的網絡覆蓋和回程鏈
33、路首先面臨的是經濟上的挑戰,而不是技術上的挑戰。遠距離、不平坦的地形以及森林等障礙物都使得農村地區的網絡覆蓋比城市或郊區更加困難。低人口密度還意味著每個移動蜂窩點(或寬帶交換點)的使用量和收入遠低于城市或郊區。因此,在偏遠地區建立基站往往成本高、收益低,地面網絡運營商不占優勢。而衛星互聯網憑借其數量眾多的在軌衛星,能夠實現網絡全球“無縫”覆蓋,且通過星間激光通信、時空資源聯合控制技術等,可以為偏遠地區提供網絡服務。物聯網應用需求物聯網應用需求針對海洋及沙漠地區的油氣田開采、煤區礦區等野外開采、環境和氣候監測、貨運與交通長距離監測跟蹤、邊境和邊防的電子圍欄等行業應用場景,低軌衛星具有全球覆蓋和成
34、本比較優勢。2.2 衛星智能化趨勢11量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網通俗意義上講,所有衛星的數字化部分可理解為“衛星大腦”。使衛星大腦更智能的方法是將計算能力引入衛星,一方面讓衛星具備星上處理能力和存儲能力;另一方面能夠通過軟件定義衛星,使衛星的功能更加多樣化。衛星大腦的構建,在未來能夠使衛星不再局限于一種功能(如僅實現通信或遙感),而是將通信、遙感、導航等多種功能集合于一體,實現衛星的智能化發展。分析師將衛星智能化的方向大致概括為:高性能星上計算、軟件定義衛星以及太空數據中心三方面,分別對應衛星的數據處理能力、星上編程能力以及衛星的存儲能力。這三個方向的發展能夠確保在未來,
35、當需要處理的數據量指數級增長且需求呈現多樣化之時,通過構建這三方面能力,使衛星互聯網依然能夠保持高效的傳輸速率,并且快速響應不同的用戶需求。高性能星上計算(星載邊緣計算)高性能星上計算(星載邊緣計算)未來通信衛星將突破“轉發器”概念,具備較強的星載計算能力,將部分計算、存儲、通信、網絡與感知任務沉降到衛星邊緣完成在軌處理,實現通信、計算的有效融合,從而提高服務響應速度,降低各種數據回傳造成的通信壓力,擺脫對地面系統的依賴。在天地一體化網絡架構下,越來越多地面應用將向衛星延伸。例如,在物聯網場景下,對戈壁、沙漠、海洋、極地等地面基礎設施很難覆蓋的區域,衛星成為最有效的收集地面數據的手段。然而,隨
36、著物聯網技術的發展,衛星將面臨多用戶同時接入、海量數據收集、快速處理數據能力等一系列需求。將邊緣計算技術應用于衛星在軌數據處理,能夠實現對泛在物聯場景中所產生的數據進行實時處理與反饋。衛星對獲取數據的處理方式主要有兩種:1.地面處理衛星獲取數據后將數據轉發至地面數據中心進行處理,如果處理后的數據需要傳給終端用戶,還需再次通過衛星轉發給用戶。這種方式會導致巨大的網絡帶寬開銷,同時在數據傳世過程中會消耗衛星的大量能源,對衛星的其他業務造成影響。此外,頻繁的轉發也增加了網絡時延,影響用戶的使用體驗;2.在軌處理衛星獲得數據后直接在軌進行處理后發給用戶,這種方式能夠極大地降低對網絡帶寬資源的消耗以及網
37、絡時延。代表機構代表機構:星測未來、天儀研究院軟件定義衛星軟件定義衛星軟件定義衛星是以軟件無線電為基礎,通過衛星平臺與載荷的模塊復用,實現衛星平臺與載荷綜合一體化,同時在通用硬件平臺上通過軟件定義功能,實現功能的動態重構,并具有在軌軟件更新能力的綜合衛星系統。傳統衛星的一個共同特點是功能單一且只能服務特定用戶,即便閑置也無法被其他用戶共享使用。換句話說,用戶和衛星之間的關系是綁定的。軟件定義衛星具有在不同時間加載不同軟件、實現不同功能、服務不同用戶的潛力,因此具備解除用戶和衛星之間綁定關系的條件。隨著衛星互聯網的發展,之前通過少量衛星滿足特定用戶的特定需求已不適應目前衛星互聯網全球覆蓋的目標。
38、而基于軟件定義衛星去構建一個“全能”星座,滿足全球用戶的網絡需求是當前多數衛星互聯網公司的策略。12量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網軟件定義衛星中的衛星好比一臺在太空中運行的智能計算機,每個人都可通過編程開發星載軟件,上傳到相關APP進行軟件上注和在軌試驗。2021年,歐洲航天局(ESA)已成功發射世界首顆軟件定義(software-defined)衛星。由于衛星可在軌道上重新編程,它可以在其生命周期內響應不斷變化的需求,為用戶提供更多信息。代表機構代表機構:歐洲航天局,中科院太空數據中心太空數據中心未來十年,隨著衛星互聯網的發展,太空數據的爆發式增長要遠遠高于星地之間傳輸帶寬
39、的增長能力,這意味著到達某個節點后,來自于太空的數據將無法全部回到地面儲存和處理。因此,星上在軌存儲能力也是未來衛星互聯網領域的應用方向。從中國“衛星互聯網”的新基建需求出發,衛星網絡的技術創新,最終目的是能夠形成一個擁有完整的“通、導、遙、算、儲”時空大數據服務能力的空間基礎設施。因此,太空數據中心也是中國未來空間基礎設施建設中不可或缺的一環。代表機構代表機構:艾可薩科技13量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網產業篇3.1 產業背景近年來,隨著衛星互聯網的商業價值不斷突顯,全球的衛星互聯網公司相繼推出各自的衛星星座計劃,其中個別公司更是達到了前所未有的星座規模,被稱為巨型星座。巨
40、型星座最突出的特點之一是衛星數量龐大,拿Starlink舉例,其計劃部署的衛星數量達到4.2萬顆之多。然而,近地軌道所能容納的衛星數量上限在6萬顆左右,僅一家公司便占據70%的太空資源,使得其他衛星互聯網公司不得不加快衛星星座部署計劃。對于太空資源的占領,很大程度上決定了未來太空基礎設施建設的空間。如果能申請到更多的衛星數量以及更優質的頻段,意味著占領了衛星互聯網建設中的先天優勢。SpaceX、OneWeb等公司相繼申請通過數千顆衛星,一旦這些公司完成其在軌衛星部署,意味著其能夠率先搶占全球衛星互聯網的市場份額,將會導致后來者在領域內的發展空間受到很大限制。3.2 行業現狀行業分類行業分類目前
41、,低軌通信星座可大致劃分為移動(窄帶)和寬帶兩個方向。1.移動通信星座代表:Iridium、Globalstar窄帶低軌星座采用L、S低頻段工作,支持中低速常規語音、數據業務和物聯網業務,對互聯網應用支持能力較弱。因此,并沒有被稱為低軌衛星互聯網。2.寬帶衛星互聯網星座(也稱作低軌高通量通信衛星星座)代表:OneWeb、SpaceX、銀河航天等公司的星座采用Ka、Ku、V等高頻段工作,這類星座容量大、帶寬大,以中高速業務為主(幾十兆比特每秒到吉比特每秒量級),支持互聯網接入,網絡節點互聯以及基站回程等服務。隨著Starlink和OneWeb商業化進展不斷加速,低軌通信星座的發展整體呈現向寬帶互
42、聯網建設傾斜的趨勢,傳統的窄帶衛星互聯網公司也開始轉向窄帶互聯網+寬帶互聯網并行的業務模式。本報告主要圍繞寬帶衛星互聯網星座展開分析。行業驅動力行業驅動力想要完成低軌衛星互聯網星座的部署,進行衛星產業化建設是關鍵。低軌通信衛星產業化的關鍵在于實現衛星批量化制造能力,以及火箭發射成本能夠降到足夠低。批量化制造能力批量化制造能夠保證在軌衛星總數(至少為數百顆),且隨著每次發射所能搭載的衛星數量增加,如SpaceX能夠實現“一箭60星”,從而快速完成衛星星座部署?;鸺l射在火箭發射方面,隨著火箭回收再利用次數逐漸增多,能夠梯次降低衛星發射成本。衛星發射任務由火箭制造公司承擔,目前除SpaceX同時具
43、備衛星發射和衛星制造能力外,其余衛星互聯網公司主要負責衛星研制,衛星發射則交由專門的火箭發射公司,如SpaceX完成。14量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網3.3 行業發展階段概述概述衛星互聯網是近幾年商業航天發展速度最快的細分領域之一。根據業內觀點,其發展路徑可參照互聯網的成熟軌跡,從最初的基礎設施建設,到發展硬件技術,以及融入軟件技術,最終實現為用戶提供高速、便捷且覆蓋全球互聯網服務。由于各國在低軌通信衛星領域的商業化初始時間不同,發展階段也有相應差距。根據各國在軌衛星數量以及地面設備建設等情況來看,全球衛星互聯網的發展整體處于早期階段,目前僅有SpaceX和OneWeb擁有
44、數百到數千級別的在軌衛星數量,剩余布局寬帶互聯網的企業僅成功發射試驗衛星,或尚未發射過衛星。從頭部企業披露的發射計劃來看,2023年有望迎來衛星發射的高峰期。預計到2023年底,國外將新增2-3家公司進入商業運營階段。傳統的火箭發射所能承擔的載荷有限,且單次發射成本非常高,衛星運營公司往往無法承擔發射費用。20世紀90年代,一次火箭發射的成本約3000萬美元,其發射的衛星數量僅為幾顆。而SpaceX星鏈的衛星質量僅約227千克,可重復使用的設計和低廉的制造成本使得發射成本在1400-3000美元/kg之間(估算)。獵鷹9號火箭發射的官方報價目前為6700萬美元,按照一箭60星的載荷能力估算,其
45、單顆發射成本為100萬美元左右??紤]到獵鷹9號可重復使用,其實際報價還應低于100萬美元。行業趨勢圖行業趨勢圖2014-2015年2022-2025年2016-2021年2027年起步階段行業格局初步形成技術&商業驗證階段激烈競爭階段各公司聚焦衛星部署,爭奪頻軌資源衛星通信與5G融合進入商業化初期,成為行業發展的焦點國外相繼公布衛星互聯網計劃;建設寬帶星座成為新風口國內開始發展商業航天國外2016年起,各公司開始向FCC提交頻段申請以及衛星部署計劃,并獲得批準;2019-2020年,資金短缺的公司宣布關閉項目或申請破產重組;2021年,SpaceX和OneWeb相繼開始商業化運營,并完成至少兩
46、代技術迭代國內“國家隊”與民營企業共同發力,實現通信、導航、遙感一體化,構建一個寬帶低軌衛星通信系統頭部公司完成星座部署,行業格局初現衛星通信與5G、人工智能、大數據進一步融合,助力6G發展各部分發展情況預估各部分發展情況預估硬件方面目前國內外均有企業具備經過入軌驗證的技術實力,主要問題首先是衛星數量有限,其次衛星發射需求遠大于供給,且國內方面火箭發射成本仍遠高于國外(SpaceX)。經過調研,分析師預計未來5年中國的低軌通信衛星數量能夠實現指數級上升。一方面,頭部衛星制造企業能夠具備大批量生產能力;另一方面,隨著商業運載火箭公司的不斷發展,在衛星發射上也會出現少量具備低成本發射能力的民營企業
47、。15量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網此外,根據SpaceX的計劃,其將在2027年完成近兩萬顆衛星的部署;其余公司所規劃的在軌衛星數量也將明顯上升。屆時,衛星通信總容量中約91%將來自近地軌道(LEO),總容量的增長將會再次改變衛星通信行業的格局,低軌衛星互聯網公司將成為通信衛星產業的主力軍。軟件方面隨著網絡數據量激增,未來3-5年將迎來“軟件定義衛星”的爆發,屆時衛星的星上處理能力將大幅增強。未來,隨著低軌衛星數量不斷增多,而在軌衛星數量有上限,衛星互聯網領域將出現頭部少數公司占據多數通信容量的局面。從歷史經驗來看,各公司的實際建設完成時間都會出現不同程度的延遲,分析師預計
48、5-7年左右時間,國內外將分別出現1-2家頭部衛星互聯網公司,加起來占據全球80%以上的市場份額。3.4 低軌衛星互聯網產業鏈低軌衛星互聯網由低軌星座系統和互聯網應用服務系統構成,其中低軌星座系統涉及空間段、地面段、用戶段,與運營服務共同組成產業的四大環節,產業由上至下呈現“金字塔”式價值鏈。上游環節技術壁壘高,尤其是衛星發射環節。目前,國內商業運載火箭發展處于早期階段,尚未出現一家與SpaceX類似,能夠進行常態化衛星發射的公司。衛星制造環節,衛星互聯網公司以構建衛星平臺為主,在電子元器件等部分選擇與相關公司合作。資料顯示,銀河航天02批批產衛星涉及到4000多種元器件,其中國產率達到90%
49、以上,關鍵器件則是100%國產化。產業鏈中游準入門檻低,市場需求大,參與者眾多,競爭也更加激烈。隨著產業鏈上游技術及組網的成熟,下游應用會逐步爆發,中游地面設備市場也會隨之打開。衛星制造商衛星制造商衛星發射商衛星發射商有效載荷衛星平臺天線、轉發器等企業企業:神劍股份、和而泰、時空道宇等由保障系統組成的可支持一種或幾種有效載荷的組合體企業企業:中國衛星、銀河航天、時空道宇等運載火箭制造發射服務箭體結構、推進系統、制導和控制系統等衛星發射及衛星跟蹤測控服務,以及發射場建設等上游上游企業企業:SpaceX、中國航天、星河動力、星際榮耀、藍箭航天等星上電子元器件高頻段微波射頻芯片;高可靠激光通信器件;
50、高性能SoC芯片企業企業:康拓紅外、鴻遠電子、紫光國微等核心零部件制造商核心零部件制造商中游中游地面設備商地面設備商網絡設備信關站、控制站、甚小孔終端(VAST)等企業企業:中國航天、中國衛星用戶終端衛星寬帶天線、移動衛星終端、芯片器件企業企業:海格通信、星網宇達、振芯科技、時空道宇等衛星運營移動通信服務:移動數據業務、移動語音業務;衛星寬帶業務企業企業:SpaceX、銀河航天、中國衛通等下游下游衛星應用海上衛星網絡;機載衛星網絡;極地科考、探險;偏遠地區網絡服務等16量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網產業鏈各環節現狀產業鏈各環節現狀在低軌通信衛星領域,隨著SpaceX星鏈計劃的
51、推出,帶動了世界范圍內發展衛星互聯網的熱潮。國內的發展模式也開始由國家主導轉變為國家與企業共同推動,國外的衛星互聯網發展則已經由商業公司主導。通常意義上的衛星互聯網公司都擁有衛星研發技術和衛星制造能力?;鸺l射公司負責將衛星送入軌道,可將其視為衛星互聯網建設的底層支撐。地面設備公司主要負責衛星入軌后的日常維護、測控等事務。衛星研制公司目前主要任務集中在提升規?;圃炷芰ι?。其中,國內的銀河航天在不到11個月的時間里,完成6顆低軌寬帶通信衛星的全部設計、總裝、測試、試驗和出廠,6顆衛星整星AIT(總裝、測試、試驗)的時間僅為75天。此外,銀河航天正在建設年產百顆衛星的智能制造工廠,向日產一顆衛星
52、邁進。國外,SpaceX在2021年衛星會議上稱其可實現每周5000臺終端設備的產能,基于60萬臺終端預訂需求,SpaceX首席財務官表示未來幾個月(基于2021年時間線),終端產能會數倍增長。在衛星制造上,該公司的產能為45顆/周,每顆衛星都配備了一個太陽能電池陣列,并使用氪氣驅動的霍爾效應推進器進行軌道提升和位置保持。此外,OneWeb引用飛機制造的概念,將衛星各系統模塊化,工廠每周最大產能為15顆衛星。衛星發射任務由火箭發射商承擔,國內主要由國家隊承擔發射任務,民營火箭發射公司中,目前星河動力已累計為7家衛星客戶完成了14顆衛星發射,最新一次發射也是國內低軌星座首次采用民營商業火箭進行組
53、網發射。國外,SpaceX承擔了多數低軌星座的衛星發射任務。3.5 市場規模分析師預估到2023年,衛星互聯網服務市場規模將達6億美元,2027年將達11億美元。2023年6 6億美元億美元2027年1111億美元億美元根據公開數據推算Starlink:2023年中交付機載設備,裝載Starlink的機型為A321、A330和787-9;2023年底RCG將在所有郵輪上啟用Starlink;SpaceX官方推特表示,Starlink目前在全球有超過100萬訂閱者3.6 商業模式概述概述低軌通信衛星目前商業化的方向為建設衛星互聯網,目前全球范圍內僅有兩家衛星互聯網公司實現了商業化運營,分別是Sp
54、aceX和OneWeb。Starlink目前分為住戶版、商業版、旅行版、海事版以及航空版。前三者屬于直接面向消費者提供網絡服務,根據覆蓋范圍和網速的不同,月費依次為$110、$500以及$135。根據資料顯示,2021年,Starlink的住戶終端預訂量為60000臺。據SpaceX官方推特最新稱,Starlink全球訂閱者已超百萬。17量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網海事版和航空版雖然也是服務于終端消費者,但是由郵輪公司和航空公司直接買單,前者的月費為5000美元,后者月費為1.25萬美元-2.5萬美元之間。根據資料顯示,海事版和航空版均有公開買家。(詳見后續企業詳解)One
55、Web選擇To B的模式,已經與多國當地運營商、郵輪公司、航運公司、航空公司等簽署協議,為其提供寬帶網絡連接。收入模式收入模式1.To C代表企業代表企業:SpaceX、亞馬遜聚焦個人消費者,以“極致體驗”、“流量為王”為核心策略,直接為規模過億的消費者市場提供服務,規劃數千顆甚至數萬顆衛星,從而快速搶占市場。根據斯坦利分析,預計2040年,“星鏈”星座全球注冊用戶有望達到2.92億人,市場占有率將達80%,單用戶月均收入21美元,年度營收將超700億美元。2.To B代表企業代表企業:OneWeb、Telesat由傳統運營商參與或主導,核心定位以移動網絡為主,面向政府與企業用戶,星座規模相對
56、較?。〝蛋兕w),網絡服務質量較高且穩定。建設策略上,選擇與研制方等多方合作形式,強調在軌高可靠性。以Telesat公司Lightspeed星座為例,其衛星設計壽命10年,單星造價1600萬美元,星座現階段預計總建設成本50億美元。由于無需像“星鏈”一樣依賴小型化相控終端,企業可配置大口徑機械可動點波束天線,絕大部分終端成本在企業承受范圍內。3.手機直連衛星代表企業代表企業:AST SpaceMobile、LYNK實現過程實現過程:SpaceMobile星座通過高吞吐量 Q/V 波段鏈路引導至地面網關,然后引導至位于專用網關的國內移動網絡運營商的核心蜂窩網絡基礎設施。用戶將直接連接到SpaceM
57、obile的服務,連接過程如同使用本地蜂窩網;與現有的地球同步衛星通信系統體驗相比,通信延遲更小。AST SpaceMobile已與沃達豐集團、樂天移動、AT&T、加拿大貝爾公司、MTN集團、Orange和Telefonica等移動網絡運營商合作,并使用其地面頻譜提供服務。挑戰挑戰:1)衛星互聯網要實現寬帶功能,就不能把業務承載在相對低的頻段上。Starlink、OneWeb、銀河航天等均采用較高頻段,因為在較高頻段上能夠承載更高的帶寬。這類星座配套的地面終端相對較大,比如像Starlink的地面終端,其口徑為50多公分,可達百Mbps的速率。針對這樣的場景以及現有衛星能力,短時間內很難把終端
58、縮小到手機的大??;2)當手機與衛星直連時,需要做到把電磁波能量聚集到一個衛星方向上,目前還無法做到;3)在高頻段進行高速傳輸時,功率需要足夠大來滿足基礎的鏈路預算,使得手機耗電非???。而對于手機這個應用場景,恰恰需要功耗足夠低,目前這個矛盾尚無解決方案。未來發展預測未來發展預測:在網絡不斷發展和完善的情況下,全球無線服務市場每年將產生超過1.1萬億收入,預計五年內可初步實現。盈利模式簡述盈利模式簡述1.對用戶/企業收費,按流量或月租計費,類似傳統電信運營商盈利模式代表機構:SpaceX、OneWeb等18量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網3.7 玩家分析本次玩家分析重點涉及低軌寬
59、帶衛星互聯網公司,其余公司以名單形式給出。星座情況對比星座情況對比公司公司星座星座已發射數量已發射數量頻段頻段用途用途單星容量單星容量通信性能通信性能發射方式發射方式Iridium Iridium NEXT75L、Ka移動通信、物聯網外部合作:SpaceXSpaceXStarlink3568Ku、Ka、V寬帶互聯網21Gbps下行:87Mbps(2021.Q3)上行:13Mbps(2021.Q3)時延:44ms(2021.Q3)自行發射(一箭60星)OneWebOneWeb464Ka、Ku寬帶互聯網7.5Gbps下行:200Mbps(目標)上行:50Mbps(目標)外部合作:俄羅斯聯盟號(已暫
60、停);印度LVM 3TelesatLightspeed0Ka寬帶互聯網下行:100-500Mbps(目標)時延:30-50ms(目標)AST SpaceMobileBlueWalker-31V寬帶互聯網(手機直連衛星)下行/上行:預計與4G速度相當(目標)外部合作:SpaceXLynk Global5(測試)移動通信、寬帶互聯網(手機直連衛星)下行/上行:對標4G、5G網絡外部合作:SpaceXAmazonKuiper0Ka寬帶互聯網下行:100-500Mbps(目標)時延:30-45ms(目標)外部合作:ULA、Arianespace、BlueOrigin銀河航天Galaxy7(測試)Ka、
61、Q/V寬帶互聯網超40Gbps外部合作:長征二號丙運載火箭2.對用戶免費,利用廣告和數據價值進行收費,類似視頻網站、購物平臺等互聯網收費盈利這種模式下,衛星運營商有天然優勢。用戶免費使用網絡能夠積累大量的用戶基數,從而保證廣告收入和數據價值。此外,衛星運營商不需要在各地建立分支機構維護網絡,可大幅縮減人員支出,整個網絡的維護費用相比其覆蓋范圍也明顯降低,使衛星通信運營商僅通過互聯網接入服務帶來的廣告和數據價值收入促進企業盈利成為可能。目前尚未有公司采取這種模式,僅作為一種潛在模式呈現(借鑒互聯網盈利模式)。19量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網公司公司星座星座已發射數已發射數量量
62、頻段頻段用途用途單星容量單星容量通信性能通信性能發射方式發射方式九天微星瓢蟲系列9Ka、V物聯網10Gbps外部合作:長征二號丁運載火箭航天科技集團鴻雁星座1(測試)L、Ka移動通信、寬帶互聯網長征二號丁運載火箭航天科工集團虹云工程、行云工程虹云:1(測試)行云:2(測試)Ka(虹云)L(行云)寬帶互聯網、物聯網虹云:4Gbps長征十一號運載火箭、快舟一號甲運載火箭數據來源:公開資料,“”代表未查到相關數據成本對比成本對比Starlink衛星制造的成本為50萬美元/顆,換算成人民幣約為350萬人民幣。國內目前低軌通信衛星的制造成本為3000萬人民幣左右,其中用在各種測試上的成本很高。一顆衛星從
63、總裝到出場需要8-10個月時間,大約三分之一的時間被用來做測試。隨著衛星批量制造技術的發展,以銀河航天02批衛星為例,目前銀河航天的單顆衛星研制成本已降至千萬量級。相比于銀河航天第一代衛星,第二代的成本下降超過一半,未來通過生產工藝提升和規?;?,銀河航天有希望把衛星單價降至百萬元級別的水平。衛星互聯網玩家衛星互聯網玩家國內外進展國內外進展整體來講,SpaceX和OneWeb是率先實現低軌衛星互聯網星座商業化運營的兩家公司。目前,這兩家公司已呈現出從對峙轉為合作共贏的態勢。近期,OneWeb的40顆衛星搭載SpaceX的獵鷹9號升空,并成功進入近地軌道運行。國際國際20世紀末,以摩托羅拉公司
64、的“銥星”計劃為代表的多個衛星計劃提出,將衛星互聯網推向發展高潮,但當時的衛星網絡市場定位和運營策略不成熟,導致其在與地面網絡的競爭中失利,第一波衛星互聯網浪潮隨著“銥星”系統運營商宣布破產而逐漸退出競爭舞臺。2000年到2014年之間,新銥星、全球星等衛星系統作為地面通信的補充,主要為地面網絡難以觸達的區域,如高空、海域、極地的用戶提供窄帶網絡服務。由于網速較慢,與地面網絡之前差距甚大,其價值主要體現在緊急救援和野外通信中。2014年至今,隨著運載火箭、材料工藝、毫米波通信、天線射頻等技術的創新與進步,低軌通信衛星網絡的建設進入第二次發展浪潮。以SpaceX,OneWeb為代表的寬帶衛星互聯
65、網公司成為這次浪潮中的主力軍,旨在提供高速寬帶互聯網服務。截至2022年10月22日,星鏈共完成了65次發射,入軌星鏈衛星總數已達3568顆。與此同時,手機直連衛星也成為現階段一個重要發展方向,AST SpaceMobile于近期完成測試衛星BlueWalker 3在軌通信陣列的部署,693平方英尺的陣列是目前近地軌道上最大的商業通信天線陣列,旨在通過3GPP標準頻率以5G速度直接與手機連接。SpaceX和T-Mobile也計劃于2023年年底合作推出測試版手機直連衛星服務。20量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網國內國內近年來,工信部、國防科工局、國家航天局等密集出臺一系列支持性
66、政策文件,為衛星互聯網行業發展提供政策支撐,我國衛星產業迎來快速發展,其中低軌通信衛星發展布局呈現快速發展態勢。國內商業航天發展從2014年開始,資本開始涌入商業航天領域。從產業鏈各環節看,我國地面基站及終端設備企業的基礎較為雄厚,火箭發射商業公司起步較晚,但發展速度快。2019年,星際榮耀成功發射雙曲線一號運載火箭,成為我國首個發射運載火箭的民營公司。在衛星領域,通信衛星數量少是目前中國衛星互聯網產業的短板之一。公開信息顯示,截止2020年一季度,中國商業航天衛星中應用于通信領域的比例僅為14%,遠低于歐美國家50%左右的占比。在商業公司中,2022年3月,銀河航天公司02批批產衛星由長征二
67、號丙運載火箭發射入軌,此次發射主要是為了驗證技術。銀河航天擬于明年發射新一代可堆疊平板衛星。核心玩家特征核心玩家特征目前,寬帶衛星互聯網公司不生產自己的移動終端(區別于窄帶互聯網公司有自己的移動終端)。其中,以SpaceX為代表的公司既面向終端用戶提供服務,也會與企業和政府進行合作。另一類公司僅為企業或政府提供服務,不面向個人用戶,這類模式的代表公司為OneWeb和Telesat。垂直整合vs.橫向整合值得注意的是,Starlink作為SpaceX公司推出的衛星互聯網計劃,在生產制造上延續了馬斯克的一貫風格:垂直整合模式。SpaceX是目前業內唯一能夠從火箭制造/發射、衛星制造、地面設備制造到
68、運營的全產業鏈自研。而OneWeb等選擇的是橫向整合模式,與其他公司合作構建衛星互聯網星座。SpaceX的優勢在于能夠將產業核心部分掌握在自己手中,盡可能小地受制于外部力量。橫向整合模式在前期階段可以充分利用各方優勢,將自身不擅長或無法實現的技術能力交由合作伙伴完成,能夠最大限度保證項目順利展開,不會因為某一環節的缺失而喪失了衛星互聯網的整體建設。然而,過度依賴外部合作伙伴,在中后期可能面臨難以協調各利益方、后期建設成本過高等風險。根據Telesat招股書顯示,其80%的訂單來自于外部運營商;一旦與運營商之間的關系發生變化,Telesat將承擔失去大筆訂單的風險,導致收入大幅下降。國內目前在衛
69、星互聯網領域領先的民營企業為銀河航天,其商業思路更接近OneWeb。目前,銀河航天面向衛星互聯網星座快速構建需求,嘗試與工業體系進行合作,依托中國強大的工業體系,提高衛星部組件以及整星的批量化能力,降低成本。資金實力除了強大的縱向/橫向技術整合能力外,能夠持續發展的衛星互聯網公司也離不開強大的資金支持。作為一個高投入高風險的領域,一些公司如Leosat最終因為資金短缺而被迫宣布解散,OneWeb也是在經歷破產重組后,得到英國政府的大力支持才得以迅速重振旗鼓。在融資方面,SpaceX的方式之一是通過展現Starlink在軍事中的價值,吸引來自軍方的資金支持;而OneWeb通過在全球范圍內建立合作
70、關系網,增強資本的信心,從而獲得資金支持。中國玩家中國玩家低軌衛星星座部署相關企業21量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網公司公司成立成立時間時間融資融資估值估值主要投資方主要投資方主營業務主營業務技術亮點技術亮點產品產品/解決方案解決方案銀河航天2018B2約110億人民幣建銀國際、安徽省三重一創基金、合肥市產投、真為資本、君聯資本、混沌投資通過低軌寬帶通信衛星的工業化制造,建設衛星互聯網系統,全球提供星地融合的寬帶通信服務技術研發技術研發:已形成通信、遙感等系列化衛星研發能力,成功研制發射了我國通信能力最強的低軌寬帶通信衛星衛星批產衛星批產:已經探索出一條低成本批量化制造路徑,
71、擁有年產數十顆衛星及載荷小批量示范產線;在載荷的研發生產中,通過3D打印技術實現高頻微距波導、高性能天線等載荷的加工,將部分載荷互聯的空間壓縮到傳統占用空間的1/3衛星平臺衛星平臺:擁有較為完善的衛星平臺型譜,包括通信、遙感、堆疊式等衛星平臺,可滿足衛星通信、頻譜感知、光學遙感、SAR等不同領域應用需求。有完整的AIT研制能力和支撐條件,及一箭多星發射、測控和在軌交付的研制經驗和能力;衛星整星及單機制造衛星整星及單機制造:可提供V固放組件、X頻段數傳載荷、Ka頻段多波束發射相控陣天線和Q/V頻段饋電天線等衛星載荷產品;GalaxySimGalaxySim星座仿真產品解決方案星座仿真產品解決方案
72、:面向非同步軌道星座系統研究、設計及運營需求,GalaxySim提供集星座運行、業務管理及頻率干擾分析于一體的星座仿真產品功能集;“小蜘蛛網”低軌寬帶通信試驗星“小蜘蛛網”低軌寬帶通信試驗星座座:7顆衛星組成,具備單次最長30分鐘左右的連續、低時延寬帶通信服務能力,已支撐我國低軌衛星互聯網、天地一體網絡等領域多項關鍵技術驗證微納星空2017近3億元Pre B光速中國、高能資本、歌斐資產聯合領投,鼎暉投資、梅花創投從事衛星研發和制造服務具備 500kg 以下衛星平臺研制能力,自主研發衛星核心部組件,通過模塊化設計、高效研發和管理流程,向客戶提供高性價比微小衛星解決方案;擁有衛星整星設計和集成測試
73、能力,具備電子通信和光學載荷等衛星系統研制經驗;具備衛星通信系統集成測試能力微納衛星平臺微納衛星平臺(僅展示通信衛星)MN1000高軌衛星平臺、MN100小衛星平臺、MN10納衛星平臺、MN10A 微小衛星平臺、MN200S小衛星平臺、6U立方星平臺、MN200小衛星平臺、MN50 微小衛星平臺;地面衛通產品地面衛通產品KU/KA雙頻衛通便攜站、便攜式衛星測控地面站、三模數據通信終端;衛星部組件衛星部組件UHF/VHF卷尺天線航天科技集團一期計劃投資200億元航天科技集團鴻雁星座鴻雁星座:為用戶提供全球無縫、實時寬窄帶通信和綜合業務服務星座計劃由300多顆低軌衛星組成,同時配有全球數據業務服務
74、中心系統,具備7X24小時不間斷服務能力;且可在任何惡劣天氣和復雜地形條件下實現實時雙向通信功能預計在2023年建成骨干星座系統航天科工集團航天科工集團虹云工程虹云工程:組建全球星載寬帶互聯網絡,為各類用戶提供“通導遙”一體化的綜合信息平臺虹云工程具備通信、導航和遙感一體化、全球覆蓋、系統自主可控的特點,它在中國首次提出建立基于小衛星的低軌寬帶互聯網接入系統計劃由156顆衛星在距離地面1000公里的軌道上組網運行,構建一個星載寬帶全球移動互聯網絡22量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網公司公司成立成立時間時間融資融資估值估值主要投主要投資方資方主營業務主營業務技術亮點技術亮點產品產
75、品/解決方案解決方案時空道宇2018吉利科技集團旗下科技創新企業超百億人民幣吉利等衛星制造衛星制造:自主研發多種量級的通用衛星平臺,提供低成本、高可靠的衛星及供應鏈產品,提供衛星量產AIT服務;衛星應用衛星應用:提供全球中低速衛星通信服務、星基高精定位服務、衛星遙感AI服務全球首個未來出行星座建設及運營是中國商業航天領域從未有過的全新探索;時空道宇旗下臺州衛星超級工廠擁有國內首個商業化衛星AIT(總裝集成測試)中心,是中國首個深度融合航天、汽車制造能力的量產工廠;全球最大規模的航天產業與汽車產業融合的標桿案例,率先將衛星通信及星基高精定位服務廣泛應用于新能源汽車、無人機等消費類電子及公共服務領
76、域衛星制造衛星制造:通用衛星平臺(GSP10、GSP50、GSP100、GSP500)、供應鏈產品、宇航產品AIT服務;衛星應用衛星應用產品及服務:數據算法服務(星基高精定位服務等)、芯片模組終端(GNSS模組、融合定位終端、北斗三號系列終端、天通終端等)、綜合應用系統(天基數據鏈系統,模擬仿真系統,應用軟件系統);解決方案:提供智慧出行、智能網聯、城市精細管理、應急通信保障、環境監測等解決方案九天微星2015億級戰略融資(第七輪)近80億人民幣中國互聯網投資基金為衛星通信運營商、數據運營商提供星座設計、建設和運營等核心服務,包括衛星批量研制、星座方案論證實施和應用集成服務智能化設計智能化設計
77、:減少硬件設計的比重,用軟件去實現相應功能,以及在軌升級模塊化設計模塊化設計:將供配電、數據管理、測控數傳、姿態控制和熱控等功能結合起來,做成一個標配的平臺艙商業衛星定制商業衛星定制:整星研制(通信衛星相關):高通量通信衛星,激光物聯網通信衛星,5G數字再生通信衛星星座核心服務星座核心服務:為衛星通信運營商、數據運營商提供星座設計、建設和運營等核心服務,包括微小衛星批量研制、星座方案論證實施和應用集成服務等火箭發射相關企業星河動力、星際榮耀、藍箭航天、零壹空間、深藍航天、九州云箭、天兵科技等地面設備相關企業海格通信、歐比特、華力創通等基礎器件相關企業和而泰、康拓紅外、振華科技、鴻遠電子、星網宇
78、達等國外玩家國外玩家公司公司成立時間成立時間融資融資主營業務主營業務技術亮點技術亮點產品產品/解決方案解決方案合作方合作方OneWeb2012破產重組,由英國政府和印度公司Bharti Global投資,各持股42%為偏遠地區或互聯網基礎設施落后的地區提供價格適宜的互聯網接入服務建設了世界首條衛星生產流水線,實現了一體化的設計、生產、總裝與測試流程,生產中大量采用協作機器人、自導引運輸車等自動化措施,可實現每月40個衛星批量生產;測試環節,將零部件測試流程提前到部件交付之前,并采用數字化測試,增強現實及大數據等先進技術,大幅提升測試效率海上連接海上連接:提供高速連接數字解決方案,以豐富船員和在
79、海上航行的遠程辦公;航空航空:將以每秒超過 1 TB 的可用容量和每顆衛星每秒 7.2GB 的可用容量改變空中連接,確保每架飛機數百 Mbps 的高吞吐能力松下航空、Kymeta、現代集團、波音公司、Marlink、空客、Gogo Business Aviation.運營商:Telstra、Telefnica、Hughes.23量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網公司公司成立時成立時間間融資融資主營業務主營業務技術亮點技術亮點產品產品/解決方案解決方案合作方合作方SpaceX2002股權融資使用低地球軌道提供能夠支持全球覆蓋的流媒體、在線游戲、視頻通話等寬帶互聯網服務平板設計平板設
80、計:每顆衛星都采用平板設計,可最大限度減少體積,允許密集的發射堆棧充分利用空間;自動避碰自動避碰:Starlink衛星的自主機動能力,避免其與軌道碎片和其他航天器發生碰撞;衛星追蹤衛星追蹤:通過定制導航和傳感器對衛星進行勘測,以確定每顆衛星的位置、高度和方向,從而實現高精度定位;光學空間激光器光學空間激光器:Starlink正在其衛星上測試光學空間激光器(光學衛星星間鏈路),使得航天器能夠在沒有本地信關站的情況下傳輸數據;相控陣天線相控陣天線:每顆衛星使用4個相控陣天線和2個拋物面天線來提供更大的容量;離子推進系統離子推進系統:由氪氣提供動力的離子推進器使Starlink衛星能夠在其使用壽命結
81、束時進行軌道提升、太空機動和脫軌;太陽能電池陣列太陽能電池陣列:starlink衛星具有單個太陽能電池陣列,極大地簡化了系統;標準化和易于集成的特點使其能夠被大規模集成住宅住宅:家用網絡;商業商業:天線容量是普通版的兩倍多,可提供高達 350 Mbps 的下載速度和 20-40 毫秒的延遲,能夠滿足20個用戶同時聯網的工作負載;房車房車:允許用戶在移動中享受高速、低延遲的互聯網;海上海上:應用場景覆蓋從商船到石油鉆井平臺再到高級游艇;航空航空:網速可達350 Mbps,所有乘客能夠同時訪問具有流媒體功能的互聯網,時延低至 20 毫秒的延遲,乘客可在飛行中進行視頻通話、打游戲等;物聯網物聯網:S
82、warm 使用低軌道超小型衛星,預計以每月 5 美元的價格提供低帶寬衛星連接Royal Caribbean Group、Hawaiian Airlines、JSX運營商:T-MobileTelesat(從GEO轉LEO)1969上市公司低延遲、允許無縫 VPN 訪問、加密網頁訪問、電子商務和娛樂應用程序以及實時互聯網流媒體混合軌道混合軌道:采用業界首創的極地和傾斜軌道組合,實現包括極地地區在內的完整全球覆蓋;星間激光鏈路星間激光鏈路:數據可以以光速從一顆衛星傳輸到另一顆衛星,從而形成一個完全互連的全球網絡;空間數據處理空間數據處理:全數字調制解調和數據路由在空間中,從而提高了容量和靈活性;相控
83、陣天線相控陣天線:每顆衛星上的精密天線帶有跳頻波束掃描地球,以提供全面覆蓋,并可以動態地將容量精確地集中在用戶需要的地方海上連接海上連接:為包括極地航線在內的所有航線提供網絡全球覆蓋,為郵輪、游艇、商船提供可靠的實時連接;石油和天然氣石油和天然氣:通過與海上資產的低延遲、高速寬帶連接加速石油和天然氣行業的數字化轉型;機上連接機上連接:將在大型機場樞紐和航線周圍提供具有可擴展、大容量的網絡連接,滿足乘客對視頻、低延遲游戲、VPN、加密網頁訪問、在線購物等需求技術提供商:Cobham SATCOM、SatixFy、ciena、Intellian、ThinKomSolutions、Netcracke
84、r、CloudOps、ThalesAlenia Space.運營商:Telefnica、NSSLGlobal、TIMBrasil.AST SpaceMobile2017B輪手機直連衛星無需購買特殊設備,使用低軌通信衛星實現全球直連移動寬帶網絡,使用手機即可獲得衛星網絡服務,且同時支持物聯網設備為目前沒有地面通信網絡服務的地區的新用戶和現有用戶提供移動網絡服務,包括在全球范圍內連接陸地、海上或飛行中的設備Nokia、GlobeTelecom、NEC運營商:Orange、SmartCommunicationsLynkGlobal/手機直連衛星無需切換設備,用現有手機即可獲得衛星網絡服務為偏遠地區提
85、供互聯網服務為偏遠地區提供互聯網服務:連接數億無法獲得地面移動網絡覆蓋的偏遠、邊緣化社區;緊急通信緊急通信:當地面網絡因災難或緊急情況而斷開時,Lynk 的“太空蜂窩塔”會始終保持運行狀態,為每個人提供在線緊急通信運營商:TelikomPNG、bmobile、Unitel Group 24量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網典型企業詳解典型企業詳解針對兩家已經實現商業化的衛星互聯網公司,分析師進行了深入解讀。SpaceXSpaceX星鏈計劃星鏈計劃星鏈計劃的初衷是建立一個連點成線、織線成網的衛星星座,為全球提供高速率、低成本的互聯網服務。優勢從SpaceX自身的角度來看,Starl
86、ink項目初期憑借馬斯克的垂直整合能力,將最關鍵的兩個環節,火箭發射和衛星研制的節奏掌握在自己手中。其次,上游的核心元器件部分,馬斯克優先選擇特斯拉的合作伙伴,保證了產品的質量和供應。目前已知的合作供應商有6家,分別是意法半導體、金士頓、ARM、美光、啟碁科技和DUJUD。由于這些合作伙伴已經與特斯拉建立了穩定的合作關系,可以高效地平移到Starlink星座的合作關系中。從外部環境看,Starlink的發展得到了美國政府的支持,與政府在軍事、民生(低收入家庭補貼計劃Lifeline)等方面進行合作。今年7月,Starlink與美國空軍簽訂192萬美元合約,Starlink將支持美國空軍在歐洲和
87、非洲的空運業務。Starlink優勢的具體體現:1.真正實現全球無縫覆蓋和快速連接衛星互聯網突破了傳統地面基站的固定連接模式,解決了移動通信依賴電磁波的問題,實現了星地互聯和星間互聯,從而達到全球無縫覆蓋。借助低軌道和衛星數量的優勢,“星鏈”系統的通信容量得到空前提高,系統總容量高達94Tbps。不考慮海洋和荒漠,有效容量可以達到23.7Tbps。此外,4.2萬顆衛星部署計劃使得在通信容量需求較大的區域,可實行多星重疊覆蓋以保證高傳輸速率。根據2021年12月6日的用戶單日測試數據,“星鏈”系統已經由去年的150Mbps下載速率提升到370400Mbps,上行速率達到1856Mbps,延時僅為
88、2536ms。2.星鏈發射成本低星鏈計劃的“獵鷹9號”運載火箭擁有目前全世界最先進的火箭回收技術,極大降低了火箭發射成本。3.衛星數量的“斷層優勢”目前,SpaceX公司的產能可達每周生產5000個用戶終端,每月生產120顆衛星,平均9天發射一次。由于實現衛星的批量制造,從而保證了Starlink在軌衛星數量,在達到網絡全球覆蓋的同時也能實現快速連接。成本分析馬斯克曾預估,Starlink項目總投資成本在200億-300億美元之間。發射方面發射方面,Starlink衛星通信星座采用獵鷹9號火箭發射,官方報價目前為6700萬美元,按照一箭60星的方案來估算,其單顆星發射成本為單顆星發射成本為 1
89、00 100 萬美元左右萬美元左右。獵鷹9號的報價由于通脹原因從6200萬美元漲到6700萬美元,利潤估算在30%,整箭成本為4690萬美元?;鸺厥盏膬蓚€主要部件為一級助推器和整流罩,其中助推器約占總成本的60%,約合3700萬美元。此外,SpaceX 還通過從海洋中撈出或用掛在船后的大網捕捉方式來回收整流罩約占總成本的10%,或約600萬美元??紤]火箭一級助推器、整流罩回收成功,燃料及發射場單次發射費用1500萬美元,預測20次發射,平均單次發射成本4000萬美元;50次發射,平均單次發射成本為3500萬美元;200次發射,平均單次發射成本2500萬美元。25量子位硬科技深度產業報告低軌通
90、信衛星/衛星互聯網衛星方面衛星方面,目前Starlink衛星通信星座的單顆衛星制造成本為單顆衛星制造成本為5050萬美元萬美元。終端方面終端方面,據2021年4月SpaceX公布的消息,Starlink衛星通信星座終端成本在終端成本在15001500美元左右美元左右。Starlink收費模式地面服務地面服務:Starlink衛星通信星座終端家庭版的安裝費用為599美元,月費為110美元。航空服務航空服務:如果用戶想使用“星鏈航空”,安裝SpaceX的航空終端套件費用為15萬美元。此外,用戶每月需要支付服務費,這部分費用取決于航空公司或飛機的需求,價格介于1.25萬美元到2.5萬美元。另外,從現
91、在開始預訂還需要支付5000美元。根據官網介紹,“星鏈”在飛機上提供的速率可達350Mbps,網絡延遲也有望低至20毫秒,可有效支持覆蓋飛行全程、任何飛行高度的流媒體、視頻通話、在線游戲、虛擬專用網絡等高數據率應用。據悉,SpaceX已與夏威夷航空公司和半私人包機供應商JSX簽署了在飛機上提供Wi-Fi的協議。海上服務海上服務:這項服務月費為5000美元,外加1萬美元的一次性安裝費用。目前該服務僅在海岸線附近可用主要服務于北美、歐洲和澳大利亞國家。根據官網介紹,“星鏈”在海上的網速也是350Mbps。一家企業聲稱,通過將Starlink連接到地球同步衛星互聯網(VSAT),延遲減少95%,成本
92、降低70%。OneWebOneWeb(一網)(一網)概況OneWeb負責所有衛星的設計和制造,當前每顆衛星的質量不大于150kg,星上載荷包括2個遙測天線、2個Ku波段天線和2個Ka波段天線,采用“太陽能板+鋰電池”供儲能系統,推進系統為氙氣電推進,采用發射后電推方式入軌,可在軌運行5年左右,失效后通過氙氣電推進系統在5年內將軌道近地點改為小于200km,最終墜落大氣層中燒毀。在衛星制造方面,OneWeb結合小型通信衛星協同、柔性、智能控制與決策等特點,聯合空客公司在美國佛羅里達和法國圖盧茲建立智慧工廠,衛星批產過程借鑒飛機生產理念,從部件到整星可實現自動化裝配、檢測、自動化數據采集于一體,工
93、廠每周最大產能為15顆衛星。商業化歷程一網公司的“一網”計劃提出時間早于SpaceX的“星鏈”計劃,早期融資能力也強于SpaceX,但由于一網公司業務只集中在衛星研制上,自身不具備火箭發射能力,因此實際成本遠高于SpaceX。一網公司的發射方案采用與多國合作的形式,根據公開資料顯示,在其60次的發射任務中,21次由俄羅斯“聯盟”號2.1B完成,39次由維珍航空“運載器”一號火箭完成,3次由“阿里安”六號完成。由于無法承擔巨額開支,一網公司在2020年宣布破產。同年重組后,發射服務由印度“GSLV-MK3”火箭和俄羅斯聯盟號承擔,目前已暫停與后者的合作。未來,OneWeb發射任務計劃由新空間印度
94、公司以及SpaceX(已簽署協議)來承擔。2021年底,OneWeb開始提供商業衛星服務,可在機上和海上提供200Mbps的下載速率,以及最高可達32Mbps的上傳速率。OneWeb表示相比于SpaceX面向消費者,OneWeb將主要面向企業、政府(包括國防)、網絡運營商等。26量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網對比星鏈1.系統架構星鏈采用“天星天網”架構,將衛星作為網絡傳輸節點,通過星間鏈路建立高速寬帶通信網絡,用戶可以直接接入互聯網,無需經過地面系統。OneWeb采用“天星地網”架構,將衛星作為聯通用戶終端和網關站的通道,衛星間沒有星間鏈路,從網關站接入地面通信網絡,通過全球
95、分布的地面站實現整個系統的全球服務能力。2.運營模式“星鏈”的衛星研制與生產、衛星發射、星座運營等均由SpaceX公司一手承擔,而OneWeb采用與產業鏈上下游進行合作協同的模式,在衛星制造、發射、運行和營銷等各個環節聯合了自身、軟銀集團、空客防務與航天公司、休斯網絡系統公司等龍頭企業,形成利益集團。3.8 風險因素容易形成贏家通吃局面先入者的“擠出效應”先入者的“擠出效應”美國作為先進入市場者,如果以低成本占據大量市場資源,后進入者將面臨較高的進入壁壘。拿Starlink舉例,目前,Starlink的單顆發射成本能夠控制在100萬美元(700萬人民幣)左右,而國內的發射成本1kg大約需要10
96、萬元人民幣,按照一顆衛星220kg計算,單星發射成本為2200萬人民幣。由于Starlink的發射成本足夠低,且在衛星部署總量不變的前提下,通過火箭回收技術的不斷成熟,能夠進一步降低成本。以更低的成本完成數量眾多的衛星部署,使SpaceX在衛星互聯網領域保持絕對領先。在低軌通信衛星星座建設方面,美國對于其他國家的“擠出效應”主要體現在:1)通信頻譜和近地軌道資源“擠出效應”衛星通信廠商在部署衛星通信網絡之前,需要向國際電信聯盟(ITU)申請頻譜資源,在滿足一定可用標準后,頻譜資源即可正式分配。這種“先到先得”的頻譜資源占用機制使通信衛星頻譜資源出現“跑馬圈地”現象,衛星頻譜和軌道資源已成為各國
97、主管部門和衛星運營商爭奪的關鍵。值得注意的是,近地軌道資源所能容納的衛星總數在6萬顆左右。獲準ITU批準的星座計劃,衛星頻段和軌道資源在登記后的7年內,必須發射衛星啟用所申報的資源,否則所申報的資源自動失效。根據最新報道,美國聯邦通信委員會(FCC)向SpaceX發出了一項關鍵授權,批準公司在近地軌道部署7500顆下一代衛星用于衛星互聯網建設??紤]到考慮到軌道碎片和空間安全問題,FCC并未批準SpaceX的全部申請(29988顆)。2)市場資源的“擠出效應”在資費及性能相當的情況下,使通信用戶切換其使用的通信網絡往往難度較大。具體來講,首先網絡切換存在通信終端不兼容的可能性;其次,“攜號轉網”
98、的難度大。如果率先組建完成高速衛星互聯網的廠商采用了較低的資費策略,先占領了市場,后續進入市場的廠商爭奪市場份額的難度將大幅增加。今年6月,SpaceX和OneWeb 宣布達成一項頻率協調計劃,該計劃將使兩家公司當前的寬帶星座和第二代寬帶巨型星座能夠共存。此舉旨在加速FCC批準雙方第二代寬帶星座計劃的申請,而對于其他國家來說,這將有可能進一步壓縮可用頻軌資源。27量子位硬科技深度產業報告低軌通信衛星/衛星互聯網“協同模式”的風險不同于SpaceX將產業鏈核心環節都掌握在自己手中的策略,OneWeb采用協同模式,利用各公司的行業和區域優勢,在短時間內形成產能及銷售渠道,并獲得地方政策傾斜。但由于
99、涉及到的利益相關方數量眾多,協調難度大,尤其是在成本控制方面,聯盟成員之間的利益難以平衡。2020年3月,OneWeb申請破產保護;2020年7月,英國政府與印度跨國公司Bharti Global各自投資5億美元,以平分 OneWeb Global的股權,各持股約 42%。2022年7月,OneWeb宣布與法國的Eutelsat(后者為上市公司,GEO運營商)合并。在破產、并購重組的過程中,一方面減緩了企業的推進速度,另一方面,重組后也可能面臨戰略調整等一系列問題。建設和維護成本高寬帶衛星互聯網在商業化的道路上能否跑通,核心在于能夠將“上天”的成本控制在市場可接受的范圍內,其中成本主要體現在兩
100、部分:貨物(衛星)和“貨船”(火箭)。批量化、低成本的衛星制造是目前所有衛星互聯網公司都在攻克的方向,然而火箭發射技術由于其難度遠高于衛星制造,目前這個方向上的進展相對緩慢。當火箭發射成本降到足夠低,例如使用火箭回收技術可以讓火箭不再是一次性消耗品,而是能夠像飛機一樣被重復使用;這樣一來,每公斤載荷的價格就能夠進一步下降,向太空運送衛星也能夠發展成常態化業務,而不僅限于試驗或科研任務。目前,國際上成功實現火箭回收的公司僅有SpaceX一家,國內的商業火箭公司也在加緊火箭回收技術的研究。今年5月上旬,深藍航天完成液體火箭公里級垂直起降飛行試驗。這是繼SpaceX之后,全球第二家完成液氧煤油火箭垂直回收復用全部低空工程試驗的公司。此外,由于星鏈衛星主要部署在低軌道,稀薄的空氣將會對衛星飛行產生阻力和能量消耗。因此,衛星的壽命一般在57年左右,換句話說,衛星互聯網公司每隔7年左右就需要對衛星進行一輪更新。公開數據顯示,整體運維成本和更新費用預計每年超過百億美元。