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證券研究報告
|2024年01月25日【國信通信·衛(wèi)星專題三】(Starlink):引領(lǐng)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)革命行業(yè)研究
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深度研究通
信
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通信設(shè)備投資評級:超配(維持評級)投資摘要1.網(wǎng)星座。2023年箭,發(fā)射成本有望優(yōu)化至1700萬美元/次,領(lǐng)跑同行。低成本是規(guī)模效應的體現(xiàn),也為后續(xù)國產(chǎn)低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的部署梳理了價格標桿。2.
已完成商業(yè)模式閉環(huán),展現(xiàn)低軌通信衛(wèi)星巨大的應用前景:
商業(yè)應用面向的C端應用包括住戶、房車、船艇,B端應用包括固定位置、移動裝備、海事和私人飛機,今年有望開通手機直連業(yè)務。截止2023年11月,用戶數(shù)達230萬戶,服務全球60多個國家。收費方式為終端+流量(Starlink)是全球最大的低軌衛(wèi)星星座,規(guī)模效應顯著:是SpaceX公司的四大項目之一,目前已發(fā)展成全球最大的低軌衛(wèi)星互聯(lián)共發(fā)射1984
顆衛(wèi)星,累計已發(fā)射5650顆。衛(wèi)星制造成本小于2000美元/kg,領(lǐng)先全球;獵鷹”9號是
主力運載火套餐,基本終端599美元/臺;基本流量套餐120美元/月,公司2023年11月宣布已實現(xiàn)盈虧平衡。根據(jù)我們測算,覆蓋7000萬用戶。遠期營收或超600億美元,3.工作系統(tǒng)原理拆解:衛(wèi)星使用相控陣天線形成多波束可以助衛(wèi)星連接多終端,終端聚焦波束投向衛(wèi)星;二代星V2.0
mini配置4副相控陣天線,理論下行容量60-80Gbps,以及4個星間激光通信模塊,2023年馬斯克宣布V2
mini星網(wǎng)絡容量或達到165Tbps。據(jù)NSR分析,一代星覆蓋地面面積約1000km2,時延約40ms。未來V2.0星或重2噸,時延小于20ms,通信能力達170Gbps。地面?zhèn)龋藘?nèi)嵌了16通道。已部署150個信關(guān)站,二代終4.全球衛(wèi)星運營商均在積極布局低軌通信星座:目前全球低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的星座主要有、亞馬遜Kuiper、Eutelsat
OneWeb、Telesatlightspeed;后三個星座分別規(guī)劃了3236、648和198顆衛(wèi)星。此外Intelesat、SES、Viasat等傳統(tǒng)頭部星座也在規(guī)劃投入低軌。商業(yè)前景及稀缺的軌道資源是個主體加速布局的核心驅(qū)動力。5.我國加速布局低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座:根據(jù)我們測算,衛(wèi)星制造端全球市場空間超1000億美元,應用端市場空間約2000億美元。我國加速建設(shè)低軌衛(wèi)星星座,2023年成功發(fā)射實驗星多次、新規(guī)劃“G60”且首星已下線生產(chǎn)、民營火箭技術(shù)不斷突破、文昌商業(yè)發(fā)射場一號工位竣工、應用端多個手機廠商規(guī)劃開通手機直連衛(wèi)星;預計2024年國內(nèi)開始規(guī)模發(fā)射低軌通信衛(wèi)星,產(chǎn)業(yè)迎來0到1建設(shè)的高景氣度發(fā)展大年,全產(chǎn)業(yè)鏈機會值得重視,其中建議關(guān)注國內(nèi)相控陣芯片/組件供應商【鋮昌科技(001270.SZ)】、【國博電子(688375.SH)】、衛(wèi)星通信載荷核心供應商【信科移動(688387.SH)】、地面終端供應商【海格通信(002465.SZ)】。風險提示:低軌衛(wèi)星星座建設(shè)進度不及預期;衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展應用場景開拓不及預期;頻軌資源被大量占用;衛(wèi)星通信與6G融合存在不確定性。重點公司盈利預測與估值表:重點公司盈利預測及估值(截止2023年1月18日)營收(億元)歸母凈利潤(億元)PE股價(元)總市值(億元)PEG2023E代碼簡稱投資評級20222023E2024E20222023E2024E20222023E2024E002465.SZ
海格通信001270.SZ
鋮昌科技688375.SH
國博電子688387.SH
信科移動11.454.870.86.3282.485.8增持無評級增持56.22.862.74.172.75.96.71.37.41.79.12.47.91.042.364.654.4-31.938.249.645.5-31.135.135.7221.92.31.41.9-283.2214.734.669.240.287.050.3109.05.26.2無評級-6.7-3.0資料:Wind,國信證券經(jīng)濟研究所整理和預測目錄(互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先者010305商業(yè)應用不斷豐富通信系統(tǒng)原理SpaceX
運載火箭研究全球衛(wèi)星運營商加速布局低軌星座關(guān)注國產(chǎn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)投資機會一、
:衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先者(Starlink)是全球規(guī)模最大的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座(Starlink)是SpaceX推出的一項通過近地軌道衛(wèi)星群,提供覆蓋全球的高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務。雖然不是最早進入近地軌道寬帶互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,但卻是迄今為止成功發(fā)射衛(wèi)星最多最快、獲得落地批準國家最多、用戶數(shù)量規(guī)模最大、全球影響力最高的衛(wèi)星星座。SpaceX于2015年提出了大規(guī)模巨型星座計劃,目標是為美國以及全球的消費者提供高速、低時延寬帶接入服務。2018年送入預定軌道,同年3月、11月,
第一代LEO星座計劃和VLEO星座計劃先后獲得美國FCC批準。2019年,
第一批v0.9衛(wèi)星發(fā)射進入預定軌道,開啟星座建設(shè);2020年開始于北美啟動公測服務,2022年10月進入亞洲,2023年1月進入非洲。截止2023年12月,SpaceX公司已在全球超65個國家/地區(qū)可以實現(xiàn)業(yè)務落地,并計劃2023年之后提供全球手機服務。2023年
共發(fā)射了63次共1984顆衛(wèi)星,并首次推出了新版本的
衛(wèi)星Starlinkv2
Mini。2顆原型實驗星圖:Starlink服務圖示圖:衛(wèi)星2023年最后一次發(fā)射更新(截止2023年12月29日)衛(wèi)星發(fā)射細節(jié)2023/12/29衛(wèi)星發(fā)射打破的記錄時間這是歷史上:4:01UTC(北京時間23:01)獵鷹9號第285次發(fā)射Starlink
Group6-36獵鷹9號第217次使用經(jīng)過飛行驗證的助推器助推器第231次重新飛行任務名稱火箭發(fā)射V2.0mini衛(wèi)星助推器第259次著陸(回收)獵鷹9Block5助推器連續(xù)第185次著陸(創(chuàng)紀錄)助推器代號:B1069-12范登堡SLC-40這是2023年:發(fā)射地點SpaceX的第98次發(fā)射助推器第97次重新飛行全球軌道發(fā)射的第200次嘗試軌道信息
530kmLEO軌道,43°資料:StarlinkInternetBroadband,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:SpaceX,Everyday
Astronaut,國信證券經(jīng)濟研究所整理是SpaceX公司的四大項目之一SpaceX的業(yè)務范圍主要包括火箭發(fā)射、低軌衛(wèi)星通信、空間站運輸和未來航天運輸四大領(lǐng)域。通過設(shè)計與制造可重復使用的太空運載火箭,將貨物、人員和衛(wèi)星載荷運送至太空。?
火箭發(fā)射:SpaceX的火箭發(fā)射業(yè)務分為軍方發(fā)射和商業(yè)發(fā)射。軍方市場是SpaceX公司的重點目標,商業(yè)發(fā)射則作為公司樹立低價發(fā)射形象的窗口,并為公司的重復使用技術(shù)提供試驗田。?
低軌衛(wèi)星通信():面向消費市場提供低軌互聯(lián)網(wǎng)通信服務,還能面向軍方用戶提供全方位服務,具備通信、偵查和感知等多方面的應用潛力。
在2023年9月達到200萬用戶,成為SpaceX最主要的業(yè)務之一。?
空間站貨物和乘員運輸:SpaceX在“商業(yè)軌道運輸服務”計劃(COTS)和“商業(yè)乘員計劃”(CCP)中均獲得NASA大利支持,主要提供獵鷹9火箭和“龍”飛船方案,官方披露每運輸50kg費用$275K。每年國際空間站貨運任務大約3次,載人任務大約2次,截止2023年已運送42人到太空。?
未來航天運輸:SpaceX計劃用星艦來進行載人繞月飛行、前往火星等太空探索,該項目的超重-星艦仍在研制中。圖:SpaceX主要經(jīng)營的四個項目SpaceX火箭發(fā)射通信SpaceX商業(yè)載人項目SpaceX火星計劃資料:SpaceX,國信證券經(jīng)濟研究所整理SpaceX愿景讓人類走向多行星,
是火星計劃的重要資金SpaceX的愿景是通過開發(fā)星艦實現(xiàn)星際移民,比如火星。SpaceX計劃在火星上建立一個載人基地,并希望將其發(fā)展成為一個自給自足的殖民地。公司認為這對人類物種的長期生存是必要的,而且火星計劃將降低太空運輸成本,使火星旅行具有更現(xiàn)實的可能性。該項目計劃在火星發(fā)射窗口期間發(fā)射1000艘星艦,將100萬人送往火星。星艦代表了一個完全可重復使用的運輸系統(tǒng),旨在將機組人員和貨物運送到地球軌道、月球、火星和更遠的地方。馬斯克預計將于2029年執(zhí)行首次載人火星任務,屆時將搭載12人登上火星。是SpaceX火星計劃的重要資金,并能輔助部署火星上的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。馬斯克曾表示“可以產(chǎn)生數(shù)十億美元的收入,可用于資的寬帶連接服務,這極大地支撐了星艦項助火星上一座城市的發(fā)展”。據(jù)Euroconsult估計,2023年SpaceX公司40%以上的收入可能來自目的推進。一旦火星移民成為現(xiàn)實,SpaceX計劃將其衛(wèi)星星座技術(shù)也應用于火星,從而為火星上的人們“提供溝通的方式”。圖:SpaceX的火星運輸規(guī)劃圖:聯(lián)通地球和火星的設(shè)想資料:SpaceX,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:WarrenRedlich,國信證券經(jīng)濟研究所整理SpaceX于2023年一季度首次盈利,預計2024年營收達150億美元2023年第一季度SpaceX公司的營業(yè)收入為15億美元,首次實現(xiàn)盈利,總利潤達到5500萬美元。營收的快速增長是SpaceX扭虧為盈的關(guān)鍵,2022年SpaceX營收同比翻倍至46億美元,利潤從2021年的9.68億美元下降至5.59億美元,虧損大幅度收窄。SpaceX在投資者交流會上宣稱今年收入或達到80億美元。2023年收入預計或達32億美元。Euroconsult預測,2023年媒體宣布,SpaceX的
(Starlink)業(yè)務實現(xiàn)了盈虧平衡的現(xiàn)金流。此外,華爾街分析師EdwardLudlow和GillanTan在今年11月7日預測,SpaceX的2024年收入將攀升至150億美元左右,
收入或?qū)⑼黄?00億美元?;鸺l(fā)射業(yè)務一直在為SpaceX提供穩(wěn)定的收入,而快速擴張的,有望在2024年成為最大收入板塊。收入或占到SpaceX收入的40%,達到32億美元。11月2日,馬斯克在過社交業(yè)務正在變成SpaceX第二大收入圖:SpaceX營收和利潤(單位:十億美元)圖:Starlink2023年營收分布(預計)圖:Starlink已實現(xiàn)盈虧平衡10.5125%100%75%50%25%0%收入(10億)利潤(10億)收入增長9.07.56.04.53.01.50.02020202120222023E(1.5)資料:SpaceX,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:Euroconsult,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:X平臺,國信證券經(jīng)濟研究所整理SpaceX融資總額近百億美元,估值已超1500億美元今年7月,SpaceX通過向新的投資者出售了價值750萬美元的股票后(81美元/股),該公司估值接近1500億美元。截止2023年12月,SpaceX公司已經(jīng)進行了超30輪融資,籌集的資金總額達到98億美元左右。根12月7日的報道,SpaceX已開始討論新一輪內(nèi)部股票出售,考慮以每股約95美元的價格出售內(nèi)部股票,按照售股價格,SpaceX的估值將升至1750億美元。表:SpaceX歷年融資金額及估值(單位:美元)圖:SpaceX歷年估值及股價變化輪次A輪2002.12$1210萬$0.27億H輪B輪2005.3$5000萬$1.63億I輪C輪D輪2008.8$2039萬$4.17億K輪E輪F輪2010.10$5020萬$9.73億M輪G輪2015.12$10億200018001600140012001000800120100806040200SpaceX估值(億美元)股價(美元)時間2007.3$3000萬$2.80億J輪2009.6$4725萬$5.54億L輪投資金額投后估值輪次$117.7億N輪時間2017.11$4.5億$213.6億O輪2018.4$2.14億$247億P輪2018.12$4.86億$280億Q輪2019.5$5.36億$315億R輪2020.1$3.14億$334億S輪2020.5$3.46億$360億T輪2020.8$19億投資金額投后估值輪次$460億最近一次2023.7(未增發(fā))$1491.38億600400時間2021.4$11.64億$752.23億2021.11$3.45億$1006.22億2021.12$3.37億$1010億2022.6$17.25億$1279.5億2022.7$2.5億$1282億2023.1$7.5億$1417.72億200投資金額投后估值02009.62015.122018.42019.52020.52021.22021.102022.62023.12023.12資料:SpaceX,Crunchbase,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:SpaceX,Craft,Bloomberg,
國信證券經(jīng)濟研究所整理已經(jīng)發(fā)射衛(wèi)星超過5600顆,用戶超230萬戶截止2023年底,衛(wèi)星數(shù)量為5271顆。2023年以來,SpaceX明顯加快了在迅速增長,從2022年12月的100萬增長到2023年11月的230萬僅用了不到一年時間,目前這一數(shù)字還在不斷增加。已發(fā)射衛(wèi)星超過5600顆,用戶數(shù)超230萬。截止2023年底,SpaceX公司已發(fā)射130批次衛(wèi)星,共計5650顆,工作中的的發(fā)射部署進程,由2022年平均每10.7天發(fā)射一批,縮短至僅5.8天。用戶也服務范圍不斷拓展,積極布局亞洲和非洲市場。2022年10月,日本成為首個開通服務的亞洲國家,隨后菲律賓、蒙古國、馬來西亞服務的非洲國家,隨后盧旺達、莫桑比克、肯尼亞等國也陸續(xù)加入系統(tǒng)憑借率先形成的全球覆蓋優(yōu)勢和商業(yè)天基通信能力,正在成為全球最具競爭力的天基網(wǎng)絡服務提供商。等國均開始使用網(wǎng)絡服務。2023年1月,尼日利亞成為首個開通網(wǎng)絡。圖:發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量(單位:顆)圖
:用戶數(shù)(單位:萬戶)累計發(fā)射衛(wèi)星數(shù)6,0005,0004,0003,0002,0001,00002019/5/242020/5/242021/5/242022/5/242023/5/24資料:Jonathan'sSpace
Report,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:FCC,Starlink,國信證券經(jīng)濟研究所整理技術(shù)特點:相控陣天線、星間激光、離子推進器衛(wèi)星設(shè)計緊湊、重量輕,每顆衛(wèi)星都采用緊湊的平板設(shè)計,最大限度地減少了體積,充分利用SpaceX獵鷹9火箭的發(fā)射能力。此外使用相控陣天線技術(shù),配置
4
個強大的相控陣天線和
2
個拋物面天線來提供更大的容量。采用光學空間激光器(ISL),使得衛(wèi)星能夠在沒有本地地
面站的情況下傳輸數(shù)據(jù),從而提供真正的全球覆蓋。由氪提供動力的高效離子推進器使衛(wèi)星能夠進行軌道上升、在太空中機動以及脫離軌道,并推出氬霍爾推進器相比氪氣體成本更低。采用單個太陽能電池陣列,大大簡化了系統(tǒng)。圖:衛(wèi)星主要技術(shù)特點模塊化緊湊設(shè)計相控陣天線星間激光自主防撞星敏感器離子推進器太陽能電池帆板資料:Starlink官網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理衛(wèi)星成本小于2千美元/kg,配套火箭發(fā)射成本遠低于同行衛(wèi)星造價在25萬美元到50萬美元之間,配合獵鷹9的助推器回收技術(shù),星座部署成本顯著低于同行。早在2019年5月,SpaceX發(fā)射首批60顆v0.9版本的衛(wèi)星時,每顆衛(wèi)星的成本已經(jīng)遠低于50萬美元,這意味著獵鷹9號發(fā)射的內(nèi)部成本不到3000萬美元。演進到目前的衛(wèi)星,單次發(fā)射成本將降至1000~1500萬美元。衛(wèi)星數(shù)量僅的OneWeb星座,同樣使用獵鷹9號發(fā)射衛(wèi)星,成本約為6000萬美元/次(對外發(fā)射價格)。V2.0mini,單星成本低于2千美元/kg。未來如果使用完全可回收的星艦發(fā)射次于表:銥星、全球星和主要參數(shù)對比圖:SpaceX火箭發(fā)射成本時間星座計劃單星容量單星制造成本
單星發(fā)射成本
單箭運載能力/顆
單星重量/kg1998年2017年銥星一代銥星二代-5139萬美元3067萬美元3700萬美元1700萬美元50-100萬美元25-50萬美元25-50萬美元-7670860450700150260306800--680萬美元-10(獵鷹9號)62000年
GlobalStar一代2010年
GlobalStar二代--6-82019年2019年2021年OneWebV1.0V1.57Gbps18GBps15GBps150萬美元<50萬美元<50萬美元40(獵鷹9號)60(獵鷹9號)54(獵鷹9號)2023年V2.0mini
60~80GBps
50-100萬美元<150萬美元
約22(獵鷹9號)資料:SpaceX,Iridium,GlobalStar,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:Visualcapitalist,國信證券經(jīng)濟研究所整理第一批的衛(wèi)星已陸續(xù)步入生命尾期衛(wèi)星自星箭分離入軌至墜入大氣層銷毀,整個過程中會進行軌道爬升、低軌臨泊、工作運圖:未來發(fā)射節(jié)奏預測行、工作備份接替等軌道變化歷程。衛(wèi)星19074AU,于2019年11月11日14時56分(國際協(xié)調(diào)時UTC時間)發(fā)射,是發(fā)射V1.0版本的第一批衛(wèi)星,該衛(wèi)星已于2022年3月27日墜入大氣層,象征著生命周期的結(jié)束。根據(jù)Moffetnathanson預測,考慮到前期已發(fā)射衛(wèi)星脫軌,至2030年若部署4.2萬顆衛(wèi)星預計需要發(fā)射約7.2萬顆衛(wèi)星。隨著首批衛(wèi)星在軌時間的拉長,新舊殼層之間也在進行接替。一代射首批衛(wèi)星以來,于2021年9月基本部署完成,是
系統(tǒng)早期提供服務的主要星座。自2021年5月26日后,該殼層不再發(fā)星,殼層內(nèi)在軌工作的衛(wèi)星數(shù)量呈緩慢下降趨勢。與之對比,殼層4自2021年11月首發(fā)后,于2023年3月基本實現(xiàn)全星座部署,成為
系統(tǒng)提供服務的主要星座。星座的殼層1自2019年發(fā)資料
:FCCflings,SpaceX,Moffettnathanson分析與預測,國信證券經(jīng)濟研究所整理圖:衛(wèi)星在軌生命周期劃分依據(jù)階段內(nèi)衛(wèi)星狀態(tài)衛(wèi)星19074AU圖:衛(wèi)星19074AU(左圖)、19074AB(右圖)在軌生命周期的階段劃分A階段
入軌調(diào)整,指B階段
軌道爬升,指升軌臨泊,指衛(wèi)星發(fā)射至首條發(fā)布TLE的時間段衛(wèi)星持續(xù)軌道高度升高的時間段衛(wèi)星在較低軌道高度持續(xù)穩(wěn)定運行的2019.11.11至2019.11.142019.11.14至2019.12.28C階段D階段E階段-時間段工作運行,指行的時間段衛(wèi)星在預定工作軌道高度持續(xù)穩(wěn)定運
2019.12.28至2021.08.232021.09.01至2022.01.09變軌調(diào)整,指工作軌道高度的時間段衛(wèi)星離開原工作軌道高度至再次回到2021.08.23至2021.09.01F階段
軌道衰減,指衛(wèi)星軌道高度持續(xù)降低的時間段2022.01.09至2022.03.27降軌臨泊,指
衛(wèi)星在軌道衰減過程中,位于較低軌道高度持續(xù)穩(wěn)定運行的時間段G階段-H階段
墜入大氣層,對應衛(wèi)星末條TLE至該衛(wèi)星衰變的時間段
2022.03.27至2022.03.27資料
:劉帥軍等,
在軌生命周期的階段劃分探討【J】,衛(wèi)星與網(wǎng)絡.2023,中國科學院軟件研究所,天基綜合信息系統(tǒng)重點實驗室,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:劉帥軍等,點實驗室,國信證券經(jīng)濟研究所整理在軌生命周期的階段劃分探討【J】,衛(wèi)星與網(wǎng)絡.2023,中國科學院軟件研究所,天基綜合信息系統(tǒng)重已開始部署二代系統(tǒng)
(1/2)2016年11月,SpaceX首次正式向FCC提交由二代
取代)、二代
。除試驗星
TintinA/B外,星座,V1.5和V2.0用于二代
星座。2019年5月,SpaceX發(fā)射首批60顆星座建設(shè)的申請材料,此后共提出了三個星座建設(shè)方案:一代星座包含4個版本的衛(wèi)星:V0.9,V1.0,V1.5和V2.0。前三個版本用于一代V0.9衛(wèi)星,這也是唯一一批V0.9版本的衛(wèi)星。、V波段(已撤回申請,?
V1.0版本衛(wèi)星發(fā)射部署階段:2019.05-2021.07。SpaceX于2019年5月至2021年7月,主要發(fā)射殼層3的少量V1.5版本衛(wèi)星,用于星間激光鏈路測試。殼層1的V1.0版本衛(wèi)星;期間,穿插著?
V1.5版本衛(wèi)星發(fā)射部署階段:2021.09-2023.07。2021年9月至2022年底,主要發(fā)射殼層4的V1.5版本衛(wèi)星;殼層2、3、5的V1.5版本衛(wèi)星主要于2023年上半年發(fā)射。期間,穿插著有少量V2.0Mini版本的衛(wèi)星發(fā)射,主要用于先期測試。?
V2.0Mini版本衛(wèi)星發(fā)射部署階段:2023.07-至今。自2023年7月至今,發(fā)射的衛(wèi)星均為V2.0Mini版本,主要分布在距地面530km。圖:發(fā)展歷程圖:衛(wèi)星示例資料:Starlink官網(wǎng),SpaceExplored,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:SpaceflightNow,國信證券經(jīng)濟研究所整理已開始部署二代系統(tǒng)
(2/2)2020年5月,SpaceX正式向FCC提交了二代星座(GEN2)的建設(shè)申請,作為對一代星座4408顆衛(wèi)星的補充。根據(jù)FCC顯示的構(gòu)型方案,二代GEN2系統(tǒng)包括9個殼層,共29988顆星,其中殼層5衛(wèi)星為V1.5版本,殼層6衛(wèi)星為V2.0Mini版本。的一代LEO系統(tǒng)和二代系統(tǒng)均由多個軌道面組成,并采取分階段部署方式。一代星座部署主要遵循:少量軌道面部署—>軌道面逐層加密—>所有軌道面部署完成。一代星座現(xiàn)已部署的4個殼層,多數(shù)都是軌道面數(shù)多而面內(nèi)衛(wèi)星少,如殼層1與4均為72軌道面、面內(nèi)18顆星,這兩個殼層基本上都是優(yōu)先實現(xiàn)18個軌道面部署、進一步加密形成36個軌道面、最終形成72個軌道面。與之不同,二代星座優(yōu)先在所有軌道面均進行部署,進而加密各面內(nèi)的衛(wèi)星。二代星座大多為軌道面數(shù)少而面內(nèi)衛(wèi)星多,如殼層6為28軌道面、面內(nèi)120顆星。圖:一代星座規(guī)劃圖:一代星座(左)和二代星座(右)部署方式對比軌道平面軌道類型軌道面數(shù)
每面衛(wèi)星數(shù)
殼層衛(wèi)星數(shù)
總衛(wèi)星數(shù)海拔軌道半徑
傾角傾斜軌道
550km傾斜軌道
540km極地軌道
570km極地軌道
560km極地軌道
560km6924km6914km
53.2°6944km
70°53°727236622222058431584158472044086934km
97.6°6934km
97.6°3484172圖:二代星座規(guī)劃軌道高度/千米傾角/°53軌道面數(shù)每面衛(wèi)星數(shù)110衛(wèi)星總數(shù)5280528052803600336033603360144殼層1殼層2殼層3殼層4殼層5殼層6殼層7殼層8殼層9合計340345484848302828281218288461103503811036096.943120530120525531205353312060414812614115.73361412~12029988資料:Jonathan'sSpace
Report,F(xiàn)CC,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:MarkHandley,UniversityCollegeLondon,CC
BY-NC2.0,國信證券經(jīng)濟研究所整理已基本具備全球服務能力圖:全球覆蓋現(xiàn)狀圖:GPS衛(wèi)星全球覆蓋現(xiàn)狀圖:Starlink在歐洲的網(wǎng)絡性能資料:Satellitemap,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:Satellitemap,國信證券經(jīng)濟研究所整理圖:Starlink覆蓋美國區(qū)域圖示圖:Starlink覆蓋東亞區(qū)域圖示資料:speedtest,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:Satellitemap,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:Satellitemap,國信證券經(jīng)濟研究所整理星盾項目是基于二代
星座部署的軍政安全網(wǎng)絡2022年12月3日,SpaceX官方網(wǎng)站發(fā)布星盾(StarShield)計劃。SpaceX將星盾定義為服務于國家安全的衛(wèi)星星座,區(qū)別于的商業(yè)化運行,星盾專為美軍政部門服務,目前主要提供遙感、通信和載荷托管三方面服務,并且星盾在數(shù)據(jù)加密服務基礎(chǔ)上使用額外加密技術(shù)來保證托管載荷數(shù)據(jù)處理的安全性,以滿足官方需求。2023年9月28日,星盾贏得了美國太空部隊(USSF)價值7000萬美元的第一份合同。太空部隊將在未來10年內(nèi)分配價值高達9億美元的合同,盡管有16家供應商參與角逐,但SpaceX的合同是迄今為止唯一已頒發(fā)的合同。星盾計劃主要依托二代星座的軌位和頻譜資源實現(xiàn)功能,通過激光星間鏈路與現(xiàn)有商業(yè)衛(wèi)星互連。星盾衛(wèi)星的設(shè)計可能基于V1.5和V2.0的技術(shù),面積是單個V1.5版衛(wèi)星的兩倍,可以根據(jù)任務需求集成各種有效載荷,提供獨特的多功能性。圖:星盾衛(wèi)星概念圖圖:星盾功能介紹主要功能詳細介紹星盾系統(tǒng)可發(fā)射帶有遙感設(shè)備有效載荷的衛(wèi)星,并將處理后的數(shù)據(jù)直接提供給用戶。星盾衛(wèi)星可通過搭載先進的傳感器,利用軌道低、重訪周期短,且星間互連互通的特點,幫助美軍實現(xiàn)近乎全天候不間斷的偵察和監(jiān)視。地球觀測星盾系統(tǒng)可以為政府用戶提供可靠的全球通信。
計劃將發(fā)射覆蓋全球的互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星,為用戶提供25毫秒的低延遲傳輸,可使美國構(gòu)建全球無盲區(qū)波束覆蓋,進一步增強美軍通信能力。通信星盾系統(tǒng)通過打造強大的衛(wèi)星總線,支持客戶訂制的有效載荷任務。主要應用場景預警與攔截;(3)無人作戰(zhàn)平臺遠程操控;載荷托管可能包括:(1)特種通信;(2)(4)提升導航定位系統(tǒng)的精度和抗干擾能力;(5)數(shù)據(jù)融合。資料:SpaceX,NextBig
Future,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:SpaceX,國信證券經(jīng)濟研究所整理二、商業(yè)應用不斷豐富主要業(yè)務分個人版(toC)和商業(yè)版(toB)將服務劃分為兩個版本——個人版(Personal)和商業(yè)版(Business)。個人版已經(jīng)覆蓋了超過53個國家,商業(yè)版沒有那么大的覆蓋范圍。用戶簽約和取消較為靈活,在訂購之前,用戶擁有30天的試用期,如果不滿意,可以退回設(shè)備并獲得全額退款:?
個人版為住戶、房車、船艇提供服務。個人版適用于普通家庭用戶,可提供50-200Mbps的下載速度和10-20Mbps的上傳速度,時延在20-40ms。?
商業(yè)版為固定位置、移動裝備、海事和航空提供服務。商業(yè)版適用于大型組織和政府機構(gòu),提供業(yè)務速率能達到350Mbps的下載速度和40Mbps的上傳速度,更安全可靠,有更多的衛(wèi)星和更大的容量作為支撐,時延在20-40ms。圖:Starlink
toC
業(yè)務圖:Starlink
toB
業(yè)務資料:SpaceX官網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:SpaceX官網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理業(yè)務收入包括終端產(chǎn)品和訂閱服務費,資費按場景差異化定價的服務費用包含兩部分——訂閱費和終端費。圖:Starlink收費標準?
終端主要分標準檔和高性能檔。對優(yōu)先級(Priority)用戶來說,硬件費用為2500美元,非優(yōu)先級用戶的硬件費用為599美元。標準款適合居家用戶和日常互聯(lián)網(wǎng)應用,如流媒體、視頻通話、在線游戲等。高級款適合高需求用戶、商業(yè)和企業(yè)應用。目前終端均為自研設(shè)備(下文有詳解),手機直連將在今年開啟。?
訂閱服務費根據(jù)流量分檔。例如MobilePriority的訂閱費分為三檔,50GB對應250美元/月,1TB對應1000美元/月,5TB對應5000美元/月。原本與其競爭對手最大的區(qū)別之一是承諾提供無限量的數(shù)據(jù),但從2022年12月起,該服務開始限制流量上限,一旦達到數(shù)據(jù)限額就會降低連接速度。針對房車、露營這類場景,仍然是按月計費,但是允許用戶隨用隨停,可以根據(jù)個人旅行需求定制服務。標準版(Standand)、移動版(Mobile)對應toC業(yè)務。優(yōu)享版(Priority)、移動優(yōu)享版(MobilePriority)對應toB業(yè)務。資料:SpaceX官網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理終端產(chǎn)品已發(fā)布第三代表:Starlink終端GEN2第二代終端GEN1第一代終端GEN3第三代終端標準版(Standard)高性能(Highperformance)平面高性能(Flathighperformance)513mm×303mm高度:最大544mm,最小343mm575mm×511mm高度:最大613mm,最小440mm尺寸23.3英寸直徑圓盤(58.9cm)575mm×511mm×41mm23.4×15英寸矩形(59×38cm)實測網(wǎng)速(1米范圍)436Mbps570Mbps--864Mbps防塵/防水視野IP54:防塵5級;防水4級IP54100°IP56140°IP56140°IP67:防塵6級;防水7級110°100°方向電動自定向電動自定向高達
40毫米/小時50-75W電動自定向高達
75毫米/小時110-150W固定方向手動調(diào)整角度高達
40毫米/小時75-100W融雪能力能量消耗--高達
75毫米/小時110-150W$499(成本高達$3000,后來降至$1500以下)定價$5992021$25002021$25002021$5992023上市時間2020最適合高級用戶、商業(yè)和企業(yè)應用
專為移動應用和具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境而設(shè)計。程序。它可以在高溫下實現(xiàn)更好的
憑借寬廣的視野和增強的GPS功能,它可速度,可以連接到更多的衛(wèi)星,并
以連接到更多的衛(wèi)星,從而在旅途中實現(xiàn)
背包里且對極端環(huán)境的適應能力更強。
持續(xù)的連接。最適合住宅用戶和日?;ヂ?lián)網(wǎng)應用,如流媒體、視頻通話、在線游戲等。還將推出“迷你”,可以裝在適用場景-示意圖資料:SpaceX官網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理toC版服務主要提供家庭、漫游、海上連接業(yè)務個人版于2021年11月發(fā)布,具體分為3種應用場景:?
住宅(Residential):這是的旗艦計劃,也稱為標準版(Standard),允許位于偏遠地區(qū)的用戶訪問高速和低延遲的互聯(lián)網(wǎng),目前該業(yè)務已經(jīng)擁有簽約客戶超過100萬戶。訂閱費120美元每月,在所有套餐中最低,用戶可以期望下載速度高達220Mbps,上傳速度為5-15Mbps,延遲為25-50ms。?
漫游(Roam):該服務允許用戶在遠離他們注冊地址的地方連接互聯(lián)網(wǎng),營許可的任何國家上網(wǎng),但只限陸地上使用,主要針對房車或露營車等交通工具,目前該業(yè)務簽約客戶超過30萬。?
船舶(Boats):該服務提供在水中的網(wǎng)絡連接,覆蓋地球上絕大多數(shù)的河流、湖泊、海洋,主要針對船只、石油鉆井平臺和游輪運營商。水上
要求至少配備一個平面矩形終端,以確保冗余和減少阻塞,船載終端售價2500美元。最初命名它為房車版(ForRVs)??蛻艨梢栽讷@得運圖:Starlink個人住宅業(yè)務在德國傳輸速率測試表:StarlinktoC版場景
套餐分級細分場景訂閱費數(shù)據(jù)Residential
標準版家居120美元/月
無限量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)150美元/月地區(qū)版房車、露營、跨州旅行全球旅行無限量漫游數(shù)據(jù),會員版享Roam全球版200美元/月250美元/月250美元/月1000美元/月5000美元/月有定量的優(yōu)先數(shù)據(jù)50GB會員版50GB會員版1TB會員版5TB會員版全球范圍內(nèi)更高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡海上的低帶寬活動,如導航、更新天氣海上觀看在線電影、撥打視頻電話、游戲等擁有船員的大型船只上的高速網(wǎng)絡無限量漫游數(shù)據(jù)定量優(yōu)先數(shù)據(jù)Boats資料:Starlinkinsider,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:Starlink,國信證券經(jīng)濟研究所整理toB版服務主要覆蓋航海、飛機、車、房屋(1/2)商業(yè)版于2022年2月發(fā)布,同時還推出一款高性能矩形終端,售價2500美元。具體分為4種應用場景:?
固定位置(FixedSite):該服務適用于在固定位置使用高速網(wǎng)絡的用戶,例如企業(yè)、政府、大型組織等。根據(jù)使用規(guī)模的大小,分為三檔,備用網(wǎng)絡或小型企業(yè)對應40GB$140每月,擁有5-10個用戶的中小型企業(yè)對應1TB$250每月,擁有10-20個用戶的中型企業(yè)對應2TB$500每月。承諾提供不限量的標準數(shù)據(jù)量、40-220+Mbps的下載速度和8-25+Mbps的上傳速度。?
移動使用(LandMobility):該服務滿足了用戶在移動過程中使用高速網(wǎng)絡的需求,配備的平面矩形終端具有更廣闊的視野和增強的GPS功能,可以連接更多的衛(wèi)星,在移動中也保持和靜止使用時一致的吞吐量。主要針對移動企業(yè)和公共部門應用,包括應急響應、卡車運輸、公共汽車、班車、移動醫(yī)療診所和新聞廣播等。?
海事(Maritime):該服務提供海洋和水道中的網(wǎng)絡連接,覆蓋國際水域。訂閱費與移動使用(LandMobility)是一致的。?
航空(Aviation):該服務為私人飛機提供高速網(wǎng)絡,現(xiàn)已在部分機身上使用,訂閱費為2.5萬美元每月,機載終端售價15萬美元。圖:Starlink私人飛機業(yè)務圖示表:StarlinktoB版場景套餐分級細分場景訂閱費40GB會員版1TB會員版2TB會員版50GB會員版小型企業(yè),或作為備用網(wǎng)絡140美元/月FixedSite擁有平均帶寬需求的中小型企業(yè)(5~10個使用者)250美元/月?lián)碛休^高帶寬需求的中型企業(yè)(10~20個使用者)
500美元/月移動過程中的低帶寬活動250美元/月LandMobility
1TB會員版5TB會員版重要的活動,如應急響應1000美元/月5000美元/月同LandMobility25000美元/月高帶寬且重要的活動,如火車、應急響應Maritime同LandMobility
海洋上低帶寬/中等需求/高帶寬會員版
飛機上的高速網(wǎng)絡Aviation資料:Starlink,國信證券經(jīng)濟研究所整理;注:toB版均含無限量漫游數(shù)據(jù),優(yōu)先數(shù)據(jù)則視套餐而異資料:Starlink,國信證券經(jīng)濟研究所整理toB版服務主要覆蓋航海、飛機、車、房屋(2/2)表:toB服務一覽行業(yè)具體應用成功故事建筑業(yè)零售與酒店業(yè)連接更多設(shè)備并與跨站點的員工和業(yè)務合作伙伴進行實時協(xié)調(diào)。集成銷售點和后臺系統(tǒng),訪問云應用程序并啟用WiFi熱點。世界第二大鮭魚養(yǎng)殖場AquaChile在采用后,能源與公用事業(yè)
通過實時數(shù)據(jù)分析和高速互聯(lián)網(wǎng)增強最偏遠站點的運營。下載速度相比原來的GEO網(wǎng)絡提高了110倍,延遲降低了12倍,可以進行高效的視頻會議和通話。固定站點(FixedSite)農(nóng)業(yè)實時收集和分析物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù),以識別威脅并做出明智的決策。實時保護數(shù)據(jù)管理和云業(yè)務應用程序,促進數(shù)字交易。連接整個教室并確保所有學生都能夠訪問學習內(nèi)容。使應急響應人員能夠協(xié)調(diào)和訪問災區(qū)的關(guān)鍵信息。支持道路上車輛的導航、通信和流媒體服務。金融服務業(yè)教育業(yè)應急服務卡車運輸健康服務建筑業(yè)鐵路公司
Brightline在其火車車隊中部署了系統(tǒng),使無形成本通過移動健康應用程序的優(yōu)先連接來管理安全的患者健康數(shù)據(jù)。促進建筑工地的項目管理、數(shù)據(jù)傳輸和遠程協(xié)作。為最偏遠地區(qū)的服務車輛和臨時現(xiàn)場站點提供高速連接。降低了60%,業(yè)務成本降低了80%,集體成本相比WiFi服務下降了70%。陸地移動(Landmobility)能源業(yè)火車提高乘客的安全性、效率和娛樂性。全球最大郵輪公司商業(yè)船只商業(yè)捕魚海上探索海上能源無縫導航與實時天氣更新和監(jiān)控。CarnivalCorporation采用使網(wǎng)絡吞吐量通過確定位置和適應天氣來優(yōu)化捕魚產(chǎn)量。海事(Maritime)提高了3倍,延遲降低了10倍,并提高了賓客和船員的滿意度。傳輸數(shù)據(jù)、上傳圖像和視頻、實時分析以及保持遠程區(qū)域的通信。備份關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施以防止停電,并支持物聯(lián)網(wǎng)應用。延遲低至20ms,乘客在飛行中可進行視頻通話、在線游戲、私人熱點等。航空(Aviation)
視頻與會議資料:Starlink官網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理在俄烏事件發(fā)揮特殊作用圖:烏方指揮控制系統(tǒng)獲得通信方式之一圖:烏克蘭附近地面站分布圖:烏方指揮控制系統(tǒng)獲得通信方式之一資料:環(huán)球網(wǎng),鳳凰網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:太空與安全官微,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:GettyImages,國信證券經(jīng)濟研究所整理圖:SpaceX要求美國國防部承擔“”在烏運行費用圖:美軍方采購數(shù)百套終端援烏圖:烏克蘭數(shù)字發(fā)展部部長感謝援助資料:CCTV4,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:CCTV4,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:X平臺,MykhailoFedorov,國信證券經(jīng)濟研究所整理2024年初新開設(shè)社區(qū)服務,實現(xiàn)10Gbps速率2023年9月,宣布第一個社區(qū)網(wǎng)關(guān)已在美國阿拉斯加州的偏遠島嶼部署完畢。該網(wǎng)關(guān)由四個6英尺寬的球形天線組成,連接速度最可、達10Gbps。SpaceX去年9月和電信運營商ISP
OptimERA合作,在阿拉斯加一個偏遠島嶼上部署首個社區(qū)網(wǎng)關(guān)Starlink網(wǎng)絡,號稱可支持數(shù)千家新客戶,并表示網(wǎng)絡接入能力可“顯著改善偏遠地區(qū)網(wǎng)絡覆蓋情況”。2024年1月,正式在官網(wǎng)推出社區(qū)網(wǎng)關(guān)計劃,起價為75000美元/Gbps/月,一次性預付費用為125萬美元。支付預付費用后,將幫助建造整個網(wǎng)關(guān)設(shè)施,借助社區(qū)網(wǎng)關(guān),提供網(wǎng)絡服務。衛(wèi)星能夠提供類似光纖的速度,使用最后一英里光纖、固定無線和移動無線向家庭、企業(yè)和政府圖:社區(qū)網(wǎng)關(guān)架構(gòu)及連接速度圖:第一個社區(qū)網(wǎng)關(guān)部署完成資料:Starlink,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:Starlink,國信證券經(jīng)濟研究所整理2024年將再開啟手機直連衛(wèi)星業(yè)務于2023年10月在官宣將開啟手機直連衛(wèi)星功能。在2024年實現(xiàn)短信發(fā)送,2025年實現(xiàn)語音通話,2025年實現(xiàn)上網(wǎng),并分階段實現(xiàn)IOT(物聯(lián)網(wǎng))。公司官網(wǎng)宣稱“衛(wèi)星直連手機可以在偏遠地區(qū)實現(xiàn)連接,只要你能看到天空,無須更改硬件、固件或特殊應用程序,即可無縫訪問文本、語音和數(shù)據(jù)”。圖:SpaceX官宣6顆手機直連功能衛(wèi)星發(fā)射成功該項業(yè)務合作的手機運營商及國家包括:T-MOBILE(美國)、OPTUS(澳大利亞)、ROGERS(加拿大)、ONENZ(新西蘭)、KDDI(日本)、SALT(瑞士)。SpaceX在2024年1月3日發(fā)射了第131批、21顆衛(wèi)星,其中包括6顆直連手機蜂窩的衛(wèi)星。資料:X平臺,國信證券經(jīng)濟研究所整理圖:手機直連衛(wèi)星網(wǎng)絡架構(gòu)圖:手機直連業(yè)務規(guī)劃IOT
(2025)VOICE
andDATA
(2025)TEST
(2024)資料:Starlink,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:Starlink,國信證券經(jīng)濟研究所整理規(guī)劃開啟汽車直連衛(wèi)星業(yè)務的手機直連衛(wèi)星功能或許會在將來應用于特斯拉汽車。軟件開發(fā)師JulienVilla-Massone預計在2024年底,所有配備4G功能的特斯拉汽車能夠獲得基礎(chǔ)的網(wǎng)絡連接,網(wǎng)絡速率會比較低,帶寬大概是每150公里范圍內(nèi)共享18Mbps,可以用于應急通話。更進一步的網(wǎng)絡應用需要較高的數(shù)據(jù)速率,
可能嘗試在汽車的前后擋風玻璃內(nèi)部集成天線,這樣將使每輛車獲得超50Mbps的網(wǎng)速,足以進行視頻通話和開啟Wifi熱點。目前已經(jīng)有公司(AGCTechnology)成功將天線嵌入玻璃中,考慮到特斯拉本身也生產(chǎn)玻璃,這種實現(xiàn)方式是極具可能性的。圖:-汽車直連衛(wèi)星規(guī)劃(預測)圖:嵌入玻璃中的5G天線以及安裝位置示意圖資料:JulienVilla-Massone,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:JulienVilla-Massone,國信證券經(jīng)濟研究所整理與其他運營商業(yè)務對比,性價比整逐步顯現(xiàn)表:月租費與美國其他衛(wèi)星及地面通信運營商對比價格(美元/月)相比美國主要通信衛(wèi)星,數(shù)據(jù)流量沒有上限,下載速度更快。標準套餐僅需120流量套餐UnlimitedUnlimitedUnlimitedUnlimited設(shè)備費用速率時延美元每月,價格方面競爭優(yōu)勢大。通信延遲明顯低于其他衛(wèi)星運營商,使其參與到美國Starlinkresidential25-數(shù)字農(nóng)村機會基金的競爭中。數(shù)字農(nóng)村機會基金將耗費204億美金對美國農(nóng)村地區(qū)的寬帶$120$59925-50ms25-50ms25-50ms25-50ms220Mbps提供商進行補貼,可以充分受益該政策,對傳統(tǒng)HTS運營商帶來致命打擊。此外,StarlinkBusiness100-$250$150$250$2,500$599220Mbps網(wǎng)絡性能相比傳統(tǒng)通信運營商如Verizon、T-Mbobile等基本接近,隨著其規(guī)模增大后StarlinkRoam5-220Mbps規(guī)模效應逐步顯現(xiàn),其套餐價格在未來下降到通信運營商將更具備市場競爭力。StarlinkMobility100-$2,500220Mbps相比全球衛(wèi)星通信運營商,的網(wǎng)絡容量、用戶數(shù)以及月租費均領(lǐng)先同行。
V2星$15/月(早期25Mbps超出套餐后1-3Mbps座的網(wǎng)絡容量超近1500Tbps、用戶數(shù)或達到3億戶、用戶月租費低于同行。$65-Hughesnet15-75GB60GB714ms672ms672ms672ms672ms$159.99$400/月)25Mbps超出套餐后1-5MbpsViasat25Mbps$50$70$10/月租$10/月租$10/月租$10/月租圖:對比全球通信運營商網(wǎng)絡容量(左圖)、潛在用戶數(shù)(中圖)、月租費(右圖)30Mbps超出套餐后1-5MbpsViasat30Mbps100GB150GB40Mbps超出套餐后1-5MbpsViasat40Mbps$10050Mbps超出套餐后1-5MbpsViasat50Mbps300-500GB$150-200Sub-VerizonLTEUnlimitedUnlimited$25-35$30--25-50Mbps25-50Mbps100msT-MobileLTESub-100ms資料:Starlink,Androidauthority,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:JulienVilla-Massone,國信證券經(jīng)濟研究所整理未來可出售容量或遠領(lǐng)先于同行低軌衛(wèi)星總帶寬爆發(fā)性增長,全球衛(wèi)星運營競爭已進入高通量時代,頭部企業(yè)持續(xù)擴容。目前全球已有29家高通量衛(wèi)星運營商,而面對新興公司部署大量LEO衛(wèi)星,傳統(tǒng)衛(wèi)星運營商也迅速作出反應,紛紛宣布各自的擴容計劃,衛(wèi)星總帶寬將出現(xiàn)爆發(fā)式增長,行業(yè)全面進入高通量競爭時代。據(jù)SpaceCapital預測,2023年,衛(wèi)星通信行業(yè)理論容量可達97Tbps,其中LEO衛(wèi)星占比83%,MEO衛(wèi)星11%,GEO衛(wèi)星6%;到2026年,衛(wèi)星通信行業(yè)的總理論容量將達218Tbps,其中91%來自LEO,5%來自MEO,4%來自GEO,總可銷售容量可能達到113Tbps。表:2023-2026年衛(wèi)星運營商帶寬競爭情況預測2023可出售容量(Tbps)2026可出售容量(Tbps)運營商(軌道)總?cè)萘浚═bps)下行速率(Mbps)時延(ms)總?cè)萘浚═bps)下行速率(Mbps)100-500時延(ms)Starlink(LEO)75.310.54.00.75.50.80.20.10.137.79.03.40.61.30.60.20.10.06100-30030-45131.910.45.4166.09.030-45SESGlobal(MEO/GEO)6-500(O3bmPower)150(MEO);700(GEO)6-500(O3bmPower)20-100(Viasat-3)22-100150(MEO);700(GEO)Viasat+Inmarsat(GEO→LEO/HEO/GEO)20-100(Viasat-3)7006504.550(LEO)-700(GEO)Eutelsat(GEO)OneWeb(LEO)22-10050-20020-100500.665050-10072461.350-20050-100Echostar/Hughes(GEO)Intelsat(GEO)0.70.27.51.353.4217.80.620-1007246000.25060040(LE0);700(GEO)700Telesat(GEO→LEO/GEO)100-500(Lightspeed)207003.7Astranis(GEO)Kuiper(LEO)小計307000.73026.7113.3100-50030-4597.253.0資料:SpaceCapital,國信證券經(jīng)濟研究所整理今年收入或超60億美元,2030年或超過600億美元表:營收預測(單位:萬戶、萬美元)用戶數(shù)快速增長,其中仍然以C端用戶為主,2023年11月已經(jīng)累計用戶達230萬用戶,2022年底用
戶
數(shù)
為
100
萬
戶
。
根
據(jù)
我
們
測
算
,
2024
年Starlink或?qū)崿F(xiàn)營收64億美元,至2030年或?qū)崿F(xiàn)營收或超過600億美元。2026-2030年累計營收約2000億美元,其中終端和套餐費用分別占比約27%/73%。表:Starlink
2023年9月用戶分布情況2023E2024E4852025E857202622767862028E3373109726108002029E49791605371011003.71%1.842030E69031924500012905.00%2.4用戶總數(shù)(萬戶)2461402101200.21%0.4用戶新增數(shù)(萬戶)239372C端用戶數(shù)(Residential+Roam)C端用戶數(shù)新增(Residential+Roam)10億家庭用戶滲透率410710121050018106002003000.41%0.640.248.00%61.5300.71%0.880.2411.00%106.5451.21%1.121.81%1.362.61%1.6船載用戶數(shù)(Boats+Maritime)船載新增用戶數(shù)(Boats+Maritime)8萬船載用戶滲透率0.20.240.240.240.240.565.00%31.51814.00%193.687.117.00%307.7114.117%20.00%469.8162.118%23.00%704.9235.119%30.00%1000295.120%B端用戶數(shù)(Business
Fixed
Site)B端用戶數(shù)新增(Business
Fixed
Site)B端用戶相比C端用戶比15%3.615%12.6915%39.62716%車載用戶數(shù)(Land
mobility)車載用戶數(shù)新增(Land
mobility)84.6156.672291.6135561.6270900245338.49000萬輛汽車衛(wèi)星通信滲透率0.04%0.020.14%0.040.44%0.060.94%0.101.74%0.163.24%0.236.24%0.3310.00%0.45私人飛機(Aviation)私人飛機新增(Aviation)3萬架私人飛機衛(wèi)星通信滲透率0.020.020.020.040.060.080.100.120.7%1.2%2.0%3.2%5.2%7.7%11.0%15.0%終端收入(萬美元)Residential/Roam單價Residential/Roam收入12475060022050060034599057057421654271578051410055894891499742464166400542072000120000171000270750308655390963510695541800BusinessFixed
Site/Boats/Landmobility+Maritime
單價25002500237522562143203619341750BusinessFixed
Site/Boats/Landmobility+Maritime
收入50500981001715702985923994086054639775561109605Aviation單價Aviation收入1500002250150000240014250034201353754874128606771612217691631160671149110500012600服務收入(萬美元)21576070429278.470731907.3667121819763178734760255271557365192954487552951Residential/Roam每月單價Residential/Roam年收入BusinessFixed
Site每月單價BusinessFixed
Site年收入Boats/Land
mobility+Maritime每月單價Boats/Land
mobility+Maritime
年收入Aviation每月單價1764008034440080566580769173017213035536917857246524114116230873865930240130590401309712812416773511725326211136734910652362110170568896624012000288020654.412000518459991.36114008208120685108301247621127210289192603725499774680127928510348218821Aviation年收入270943677047634總收入(萬美元)340510649778107789717924132503127355830451516716539534資料:Euroconsult,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:Euroconsult,國信證券經(jīng)濟研究所整理;備注:ARPU值與月租費差異主要系當年新增用戶在網(wǎng)時間不同,假設(shè)2030年家端用戶達5億三、
通信系統(tǒng)原理低軌衛(wèi)星與地面構(gòu)成空天地一體網(wǎng)絡架構(gòu),相控陣技術(shù)是核心典型的低軌星座系統(tǒng)包括空間段、用戶段和地面段3個部分:?
空間段由低軌衛(wèi)星和星間鏈路組成,形成空間傳輸主干網(wǎng)絡。衛(wèi)星在空間中均勻排布,普遍采用均勻?qū)ΨQ的星座構(gòu)型。衛(wèi)星作為空間網(wǎng)絡的接入節(jié)點,起到天基移動基站的功能。衛(wèi)星間可建立微波或激光星間鏈路,實現(xiàn)數(shù)據(jù)包中繼轉(zhuǎn)發(fā)。?
用戶段包括各類用戶終端、綜合信息服務平臺以及業(yè)務支撐系統(tǒng)等。由于功率限制,目前低軌寬帶通信必須采用固定終端(如Starlink地面天線+路由器)的形式建立局域網(wǎng)絡以用于家庭接入;移動衛(wèi)星終端主要用于衛(wèi)星通話,遠期集成于消費端應用或成為趨勢。?
地面段包括信關(guān)站、綜合運控管理系統(tǒng)以及連接地面核心網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。信關(guān)站起到連接衛(wèi)星網(wǎng)絡和地面網(wǎng)絡的網(wǎng)關(guān)功能。綜合運控管理系統(tǒng)包括網(wǎng)絡、星座、數(shù)據(jù)、運營、數(shù)據(jù)等管理系統(tǒng)以及衛(wèi)星測控站等,對全網(wǎng)進行綜合管理和監(jiān)控。圖:新型低軌星座網(wǎng)絡總體架構(gòu)圖:網(wǎng)絡工作架構(gòu)資料
:陳全等,低軌巨型星座網(wǎng)絡:組網(wǎng)技術(shù)與研究現(xiàn)狀【J】,通信學報.2022,43(05),國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:Dgtlinfra,TechInsights,國信證券經(jīng)濟研究所整理(約550km高度)覆蓋面積約100萬平方公里在LEO星座中,衛(wèi)星在550km左右的高度上運行,傾斜度在53°~97.6°之間,將具有相對較大的覆蓋范圍,其窄點波束覆蓋了約103萬平方千米的相對較寬的服務區(qū)域。VLEO星座運行高度約為LEO星座高度的2/3,其衛(wèi)星使用的點波束覆蓋范圍約為LEO星座波束面積的1/2。圖:一代星殼層1覆蓋示例根據(jù)NSR分析,一代星的高度明顯比OneWeb和Telesat的一代星更低,和亞一代星(殼層1馬遜Kuiper星座的高度相近,在覆蓋視圖上也有一定重疊。部署550km高度)的衛(wèi)星過頂終端切換時間約4分鐘,一小時內(nèi)固定位置過頂衛(wèi)星切換約14.52次。飛行速度大約每秒7.5公里,一顆衛(wèi)星繞地球一圈約90分鐘。資料:Non-GEO
Constellations
Analysis
Toolkit,國信證券經(jīng)濟研究所整理圖:LEO和
VLEO用戶點波束比較覆蓋范圍及單個衛(wèi)星覆蓋面積圖:一代星覆蓋視圖
vs.其它低軌星座Incl:傾角Alt:海拔FoV:視圖資料:王迪等,系統(tǒng)技術(shù)概要【J】,航天電子對抗.2020,36(05),國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:NSR《Capabilities
andLimitations
of
NonGEOConstellation》白皮書,國信證券經(jīng)濟研究所整理業(yè)務往返時延約40ms,跨區(qū)域網(wǎng)絡通信優(yōu)勢明顯業(yè)務全球?qū)崪y時延約40ms。目前網(wǎng)絡在全球、北美、圖:(GEO)與中軌、高軌衛(wèi)星時延對比歐洲等地實測業(yè)務端到端往返時延約40ms。此外,根據(jù)劉帥軍等學者在2020年的測算,在紐約到西雅圖之間的端到端通信時間占比為98%,端到端往返時延僅為39.9ms,與地面光纖網(wǎng)絡時延相當,兩者相差僅7%。理論物理距離上計算,如果由地面直接通信至550km軌道上的高架衛(wèi)星,傳輸時間僅需1.8ms左右。測算方法為(550,000m)÷
(
299,792,458mps)
=
0.00183460252359s×
(
1000)
=1.83460252359ms。資料:DgtlInfra,國信證券經(jīng)濟研究所整理圖:全球網(wǎng)絡性能實測結(jié)果圖:StarLink星座全周期端到端往返時延RTT分析和通信可用性分析(紐約到西雅圖通信端到端)資料:Wccftech,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:劉帥軍等,Starlink第一期星座發(fā)展歷程及性能分析【J】.衛(wèi)星與網(wǎng)絡,2020(09):46-49,中國科學院軟件研究所,天基綜合信息系統(tǒng)重點實驗室,國信證券經(jīng)濟研究所整理通過大規(guī)模組網(wǎng)保障覆蓋有效性多軌道面組網(wǎng),通過頻段錯位形成多層覆蓋,可提升網(wǎng)絡容量。系統(tǒng)將不同軌道高度的衛(wèi)星與可操縱的窄點波束相結(jié)合,可優(yōu)化頻譜使用。系統(tǒng)可以將非“串連”衛(wèi)星的波束定向到“串連”區(qū)域以提供服務,在滿足服務需求的同時也防止了衛(wèi)星容量閑置。衛(wèi)星規(guī)模組網(wǎng),覆蓋效率提升。衛(wèi)星數(shù)量增加,可以降低星載相控陣天線和地面終端的波束掃描角度,有利于提高衛(wèi)星及地面終端的相控陣天線功率效率,從而降低天線的功耗及重量。如下圖所示,由于衛(wèi)星數(shù)量的增加,星地鏈路傳輸距離變短,地面終端在高仰角工作,天線增益提升,提高了系統(tǒng)傳輸能力。圖:星座組網(wǎng)圖:LEO星座與
VLEO星座的協(xié)同工作圖:不同衛(wèi)星規(guī)模下的地面終端波束掃描角度對比資料:專利
US9973267B2,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:王迪等,系統(tǒng)技術(shù)概要【J】,航天電子對抗.2020,36(05),國信證券經(jīng)濟研究所整理資料
:肖永偉等,Starlink系統(tǒng)分析及對我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的啟示【J】,衛(wèi)星與網(wǎng)絡.2022,中國電子科技集團公司第五十四研究所,國信證券經(jīng)濟研究所整理單星質(zhì)量不斷增長,通信能力日益增強衛(wèi)星迭代迅速,部署成本不斷下降。自2019年發(fā)射首批V0.9測試衛(wèi)星以來,衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)展出了V1.0、V1.5、V2.0mini等多種版本。隨著衛(wèi)星的重量不斷增加,吞吐量也成倍地提升,單星帶寬由V1.0版的18Gbps上升到現(xiàn)階段V2.0mini版的60Gbps,未來由星艦發(fā)射的V2.0mini的單位帶寬成本為35美元/Mbps,相較于V1.0下降了37.5%。V2.0Starship版的帶寬甚至達到170Gbps。衛(wèi)星成本逐漸下降,相控陣逐步變大,通信場景日益豐富。V1.0衛(wèi)星采用了星上相控陣天線,且為4副平板相控陣,此后版本的相控陣數(shù)量均有所增加。據(jù)軟件開發(fā)師JulienVilla-Massone透露,更大的相控陣可能是為了加入手機直連衛(wèi)星的功能,為人口稀疏地區(qū)的通信提供保障。圖:衛(wèi)星迭代設(shè)計及成本比較圖:單星及相控陣平板示意圖設(shè)計StarlinkV1.0StarlinkV1.5StarlinkV2
F9-1StarlinkV2
F9-2StarlinkV2
miniStarlinkV2
Starship衛(wèi)星堆疊示意圖FCC備案(可能不會實現(xiàn))FCC備案(可能不會實現(xiàn))狀態(tài)已發(fā)射已發(fā)射已發(fā)射FCC備案重量/kg單星尺寸/mGbps/每顆衛(wèi)星發(fā)射方式260估計:長4×寬1.718306303800800長4.1×寬2.7602000長6.4×寬2.7170兩者尺寸相近-151860顆(獵鷹9號)1.087016顆(獵鷹9號)1.12Starlink
v1.060顆(獵鷹9號)
60顆(獵鷹9號)1.08
0.921顆(獵鷹9號)1.2650顆(星艦)8.5Tbps/每次發(fā)射衛(wèi)星:3000萬美元
衛(wèi)星:1800萬美元發(fā)射:3000萬美元
發(fā)射:3000萬美元衛(wèi)星:1800萬美元發(fā)射:3000萬美元衛(wèi)星:1100萬美元發(fā)射:3000萬美元衛(wèi)星:1500萬美元發(fā)射:3000萬美元衛(wèi)星:6000萬美元發(fā)射:1500萬美元衛(wèi)星制造+發(fā)射成本總成本(萬美元)600048004800410045007500每Mbps的單位成本56美元53美元45美元37美元35美元9美元資料:劉帥軍等,/終端天線及星地鏈路協(xié)議探討【J】,衛(wèi)星與網(wǎng)絡.2020,中國科學院軟件研究所,天基綜合信息系統(tǒng)重點實驗室,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:SpaceX,JulienVilla-Massone,國信證券經(jīng)濟研究所整理衛(wèi)星部署四副相控陣天線,形成多波束賦形衛(wèi)星配置4副相控陣天線。每顆衛(wèi)星上都有4個Ku和Ka波段相控陣天線,其中兩個用于和多個終端通信,另外兩個用于與地面站通信以中繼互聯(lián)網(wǎng)流量。這些天線可以在短時間內(nèi)處理和重定向大量吞吐量,從而降低一個數(shù)量級的成本。圖:相控陣天線公布專利中實現(xiàn)機制星上相控陣天線形成多波束賦形。對收發(fā)端而言可采用同一套硬件平板結(jié)構(gòu),而在數(shù)字波束域進行不同信號處理。對于發(fā)送而言,可生成最多N個波束,即右圖實現(xiàn)機制中250-1到250-N所示,此N路信號經(jīng)過相位控制因子、低噪放/功放、M個天線陣子完成收發(fā)。圖:擁有4面相控陣天線連接地面信關(guān)站和終端圖:相控陣信號輻射示意圖資料:BranchEducation官網(wǎng),國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:AnalogDevices&
SpaceX,Alexcortiella,國信證券經(jīng)濟研究所整理資料:專利US20210296789A1,國信證券經(jīng)濟研究所整理星間激光已在
V1.5配置,實現(xiàn)扁平化組網(wǎng)采用激光星間鏈路(Laser
Inter-Satellite
Link,LISL)構(gòu)建覆蓋全球的衛(wèi)星網(wǎng)絡。這種鏈路分為兩類:一類是軌道面內(nèi)激光衛(wèi)星間鏈路;另一類是軌道面間激光衛(wèi)星間鏈路,其中包括相鄰軌道面激光衛(wèi)星間鏈路、鄰近軌道面激光衛(wèi)星間鏈路和交叉軌道面激光衛(wèi)星間鏈路。V1.5版的衛(wèi)星均具有構(gòu)建星間鏈路的4個激光通信模塊,考慮到遮陽板會干擾激光通信終端,這些衛(wèi)星不再有遮陽板,而是采用了改進的涂層避免對地面光照的影響。每顆衛(wèi)星可以與同一軌道面的前、后的衛(wèi)星以及鄰近軌道面的左、右的(或它們之間的組合)衛(wèi)星建立“永久的”激光通信鏈路。以編號49745的衛(wèi)星為例,它與前面49742衛(wèi)星和后面49740衛(wèi)星構(gòu)成同軌鏈路,前面衛(wèi)星距離2348km,后面衛(wèi)星距離2466km;與左邊49761衛(wèi)星和右邊49762衛(wèi)星構(gòu)成異軌鏈路,左邊異軌鏈的跟蹤距離970
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