衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)專題報(bào)告：低軌衛(wèi)星開(kāi)啟通信變革

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)專題報(bào)告：低軌衛(wèi)星開(kāi)啟通信變革衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)與戰(zhàn)略價(jià)值衛(wèi)星分類：通信/遙感/導(dǎo)航三大類根據(jù)具體用途類型劃分，應(yīng)用衛(wèi)星主要可分為通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星和導(dǎo)航衛(wèi)星三類。1）通信衛(wèi)星：用作無(wú)線電通信中繼站，通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào)傳輸電話、電報(bào)、傳真和數(shù)據(jù)等，是世界上應(yīng)用最早、最廣的衛(wèi)星之一。通信衛(wèi)星又分為高軌衛(wèi)星和低軌衛(wèi)星，當(dāng)前歐美及我國(guó)均已開(kāi)啟低軌衛(wèi)星建設(shè)。2）遙感衛(wèi)星：通過(guò)對(duì)地球系統(tǒng)或物體進(jìn)行特定電磁波譜段的數(shù)字化成像觀測(cè)，進(jìn)而獲取觀測(cè)對(duì)象多方面特征信息。3）導(dǎo)航衛(wèi)星：從衛(wèi)星上連續(xù)發(fā)射無(wú)線電信號(hào)，為用戶提供導(dǎo)航定位。全球通信衛(wèi)星數(shù)量最多，我國(guó)以遙感衛(wèi)星為主。根據(jù)USC數(shù)據(jù)，截至2021年末全球在軌衛(wèi)星共4852顆，其中通信衛(wèi)星數(shù)目最多，占比64.4%；其次為遙感衛(wèi)星占比21.0%。截止2022年更新數(shù)據(jù)，全球在軌衛(wèi)星中美國(guó)有2994顆，中國(guó)499顆。2021年1-9月，我國(guó)遙感衛(wèi)星占比超過(guò)一半，為53%，而通信、導(dǎo)航衛(wèi)星分別占比13%、10%。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)通信全球覆蓋衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)具有廣覆蓋、低延時(shí)、寬帶化、低成本的特點(diǎn)。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)不受空間限制、受自然災(zāi)害和戰(zhàn)爭(zhēng)影響小等特征，使其可以作為地面通信的有效補(bǔ)充，為各類用戶提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。傳統(tǒng)地面通信骨干網(wǎng)在海洋、沙漠及山區(qū)偏遠(yuǎn)地區(qū)等苛刻環(huán)境下鋪設(shè)難度大且運(yùn)營(yíng)成本高，低軌衛(wèi)星通信核心商業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景主要包括偏遠(yuǎn)地區(qū)通信、海洋作業(yè)及科考寬帶、航空寬帶和災(zāi)難應(yīng)急通信等，在出境人群中也將有較大便捷通信體驗(yàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)覆蓋存在盲區(qū)，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可有效填補(bǔ)。截止2022年1月，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量達(dá)到49.5億人，互聯(lián)網(wǎng)用戶占總?cè)丝诒壤秊?2.5%，且移動(dòng)通信系統(tǒng)僅覆蓋了20%陸地面積，約6%地球表面。隨著低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，未來(lái)可有效用于偏遠(yuǎn)地區(qū)、海洋作業(yè)及科考、航空等領(lǐng)域。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是可實(shí)現(xiàn)單一組網(wǎng)全球覆蓋的唯一路徑。6G目標(biāo)：構(gòu)建天地一體融合通信3GPP未來(lái)將向6G逐步演進(jìn)。3GPP的NTN標(biāo)準(zhǔn)是從2017年R15開(kāi)始啟動(dòng)，一直在朝著將衛(wèi)星納入3GPP技術(shù)規(guī)范的目標(biāo)前進(jìn)著，這一目標(biāo)將持續(xù)到R20的6G標(biāo)準(zhǔn)工作中。其中，非地面網(wǎng)絡(luò)(Non-TerrestrialNetwork,NTN)被廣泛認(rèn)為是6G網(wǎng)絡(luò)的組成部分。6G通信架構(gòu)包括低軌衛(wèi)星及5G網(wǎng)絡(luò)融合：6G由天基平臺(tái)、空基平臺(tái)和地面平臺(tái)組成，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)5G無(wú)法觸及的陸地與海洋、天空實(shí)現(xiàn)全域覆蓋，構(gòu)成一個(gè)地面無(wú)線與衛(wèi)星通信融合集成的全連接世界。軌道與頻譜資源稀缺各國(guó)爭(zhēng)相布局低軌衛(wèi)星的性能更適配衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。按照軌道高度，衛(wèi)星主要分為低軌（LEO）、中軌（MEO）、高軌（GEO、SSO、IGSO）三類，其中低軌衛(wèi)星由于傳輸時(shí)延小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活、應(yīng)用場(chǎng)景豐富、整體制造成本低，較為適合衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展。根據(jù)UCSSatelliteDatabase數(shù)據(jù)，截至2021年底，全球低軌道衛(wèi)星共有4078顆，占比達(dá)80%以上；2020年以來(lái)，低軌道衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量快速增長(zhǎng)。稀缺軌道及頻段資源“先占先得”，中美英等國(guó)均先后布局。ITU規(guī)定，對(duì)稀缺的軌道和頻段資源按照“先登先占”的原則。根據(jù)賽迪顧問(wèn)，地球近地軌道可容納約6萬(wàn)顆衛(wèi)星，而低軌衛(wèi)星所主要采用的Ku及Ka通信頻段資源逐漸趨于飽和狀態(tài)，未來(lái)將逐步演進(jìn)至Q/V頻段。預(yù)計(jì)至2029年，地球近地軌道將部署總計(jì)約5.7萬(wàn)顆低軌衛(wèi)星。衛(wèi)星頻段稀缺：Ka/Ku將趨于飽和Q/V頻段將成為下一代衛(wèi)星主要發(fā)展方向：隨著大量在較低頻率波段的規(guī)劃使用，C、Ku、Ka等頻段發(fā)展趨于飽和，早在2016年SpaceX提交頻段規(guī)劃時(shí)，Ka、Ku頻段已經(jīng)漸趨飽和。因而發(fā)展Q、V頻段是未來(lái)衛(wèi)星通信的重點(diǎn)。星鏈衛(wèi)星軍事用途重要性凸顯星鏈開(kāi)始發(fā)揮軍事用途潛力，戰(zhàn)略重要性凸顯。2019年，美國(guó)空軍與SpaceX公司簽訂了高達(dá)2800萬(wàn)美元的訂單，隨后合作不斷加強(qiáng)，雙方簽署了價(jià)值超過(guò)1.5億美元的合同。在俄烏沖突中，“星鏈”帶來(lái)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)支持，使烏軍在通信、偵察等方面獲得較大助力提升了其在網(wǎng)絡(luò)通信、地面遭遇、情報(bào)信息、精確打擊、無(wú)人機(jī)支援、反網(wǎng)絡(luò)電子干擾等方面的能力。星鏈計(jì)劃為美軍提供了多方面的軍事優(yōu)勢(shì)。首先，它可協(xié)助美軍搶占衛(wèi)星軌道資源，部署數(shù)萬(wàn)顆衛(wèi)星將影響其他國(guó)家的衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃。其次，星鏈運(yùn)營(yíng)服務(wù)可為部隊(duì)提供全球覆蓋的軍事通信服務(wù)以及全天候、全天時(shí)的天基偵察監(jiān)視能力，精確地了解戰(zhàn)場(chǎng)情況。最后，美國(guó)航天發(fā)展局（SDA）提出了在外太空發(fā)展軍事力量的建議，星鏈衛(wèi)星可發(fā)射全向波束，進(jìn)而對(duì)其他航天器進(jìn)行遙測(cè)、跟蹤和控制。作為天基長(zhǎng)期駐留裝備，星鏈其在戰(zhàn)場(chǎng)偵察、電子對(duì)抗、反導(dǎo)攔截、通信保障四個(gè)方面表現(xiàn)出的了較大潛在能力。Starlink等海外低軌星座啟示Starlink引領(lǐng)全球低軌衛(wèi)星建設(shè)星鏈已開(kāi)啟規(guī)模發(fā)射低軌衛(wèi)星計(jì)劃，且版本逐步迭代。SpaceX于2015年提出Starlink計(jì)劃，2019年5月23日獵鷹9火箭發(fā)射首批60顆衛(wèi)星，申請(qǐng)星座總規(guī)模約4.2萬(wàn)顆，原規(guī)劃一代星鏈部署LEO衛(wèi)星4408顆，VLEO衛(wèi)星7518顆，二代星鏈約3萬(wàn)顆。其中，二代星鏈較于一代星鏈增加了激光星間鏈路。星鏈版本在逐步技術(shù)迭代。星鏈已發(fā)展出試驗(yàn)星（TintinA/B）、V0.9、V1.0、V1.5和V2.0，共計(jì)5個(gè)版本“星鏈”衛(wèi)星。其中，V0.9、V1.0和V1.5用于“一代星鏈”星座，V2.0用于“二代星鏈”星座。23年初首批V2MINI版本發(fā)射，采用氬電推系統(tǒng)，擁有效率更高的天線陣列，使用71~86千兆赫無(wú)線電頻率（E頻段），容量為一代的4倍，可為用戶提供高速上網(wǎng)服務(wù)。星鏈?zhǔn)侨蚴讉€(gè)成功開(kāi)啟衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)的企業(yè)。Starlink星鏈已實(shí)現(xiàn)現(xiàn)金流平衡Starlink可提供多種用途付費(fèi)版商業(yè)模式。星鏈用戶終端是一個(gè)相控陣碟形天線，它與Wi-Fi路由器一起工作，以無(wú)線方式連接到設(shè)備能提供50-250Mbps下行速率、10-20Mbps上行速率及延遲在20-40ms內(nèi)的寬帶接入服務(wù)。月租方面：可提供包括住宅、商用、房車、以及海事四個(gè)版本付費(fèi)模式。星鏈宣布已實(shí)現(xiàn)現(xiàn)金流平衡：2023年9月，Starlink宣布已覆蓋全球七大洲、60多個(gè)國(guó)家和更多市場(chǎng)，連接了超過(guò)200萬(wàn)活躍客戶，預(yù)計(jì)在今年底用戶數(shù)將升至350萬(wàn)-400萬(wàn)。2023年11月，馬斯克宣布，其領(lǐng)導(dǎo)的SpaceX旗下的星鏈項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)現(xiàn)金流平衡。SpaceX優(yōu)勢(shì)：低成本發(fā)射與造星能力衛(wèi)星制造及發(fā)射環(huán)節(jié)構(gòu)筑星鏈成本優(yōu)勢(shì)。Starlink單顆衛(wèi)星造價(jià)約50萬(wàn)美元，主要通過(guò)使用減少零部件、簡(jiǎn)化優(yōu)化設(shè)計(jì)，部分采用“消費(fèi)級(jí)”元器件，規(guī)?；a(chǎn)降低制造成本，并通過(guò)“一箭多星”和可重復(fù)使用技術(shù)減少發(fā)射成本。SpaceX公司建立了自己的衛(wèi)星制造流水線，2020年7月份提交給美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)的報(bào)告中，位于西雅圖的雷德蒙德制造廠每月至少生產(chǎn)120顆星鏈衛(wèi)星，另外德州奧斯汀也在建設(shè)一座嶄新星鏈制造基地。星鏈通過(guò)縮短發(fā)射間隔，加快部署節(jié)奏。23年11月初，SpaceX發(fā)射了第119批星鏈衛(wèi)星，星鏈發(fā)射總數(shù)目達(dá)到了5399顆，平均每3.92天完成一次，馬斯克表示預(yù)計(jì)接下來(lái)3個(gè)月每月發(fā)射10次以上，到2024年頻率將提高至每月12次，全年發(fā)射次數(shù)達(dá)到144次。星鏈將推出直連手機(jī)業(yè)務(wù)星鏈官網(wǎng)推出“StarlinkDirecttoCell（星鏈直連手機(jī)）”業(yè)務(wù)。2023年10月，手機(jī)直連衛(wèi)星于星網(wǎng)官網(wǎng)推出，預(yù)計(jì)2024年實(shí)現(xiàn)短信發(fā)送，2025年實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通話和上網(wǎng)（Data），同年分階段實(shí)現(xiàn)IOT（物聯(lián)網(wǎng)）。直連手機(jī)的衛(wèi)星最初將在獵鷹9上發(fā)射，此后是星艦。在軌衛(wèi)星將立即通過(guò)星間激光鏈路接入星座，以提供全球覆蓋。初期支持的運(yùn)營(yíng)商：T-MOBILE(美國(guó))、OPTUS(澳大利亞)、ROGERS(加拿大)、ONENZ(新西蘭)、KDDI(日本)、SALT