衛星通訊史
衛星通訊的發展最早可以追溯到1980年代,至今大概經歷了三個主要的階段。
第一個階段
- 20世紀80年代末-2000年
- 發展定位:全面替代通信系統代表企業:銥計劃、全球星、泰利迪斯
- 建設主體:電信設備企業。
- 市場反應:市場定位不明,建設成果太高,研發周期過長,嘗試大多以失敗告終。
在企圖替代地面通訊網路階段,主要目的為提供語音、低速數據服務,但當時由於技術複雜度高、投資過大、研發周期長及系統能力弱等多方原因,在與地面通信網路的競爭中宣告失敗。這個階段的典型代表就是銥計劃(Iridium Communications Inc.)。
第二個階段
- 2000年-2014年
- 發展定位:地面通信系統的備份
- 代表企業:新銥銥計劃、全球星和軌道通信公司
- 建設主體:電信設備企業市場反應:投入成本、市場定位更加優化,具有一定競爭力,但規模有限。
進入21世紀以後,衛星進入地面通訊網路的補充階段,例如在極端環境下,向航空、航海等用戶提供移動通信、導航服務,此時以GEO同步衛星(高度35,786公里)、MEO中軌道衛星(約2,000至30,000公里)的類型為主,隨著運載火箭、材料工藝、毫米波通訊等技術的進步。
第三個階段
- 2014年至今
- 發展定位:與地面通信形成互補融合的無縫隙通信網路
- 代表企業:Starlink,OneWeb
- 建設主體:Space X,OneWeb、Meta等互聯網領域科技巨頭
- 市場反應:成為地面通信系統的無縫補充,前景看好
從2014年起算,衛星通訊跨入了與全球網路接入服務、衛星物聯網與5G融合的階段,馬斯克的SpaceX、英國的OneWeb開始主導這個階段的新型衛星通訊建設,也就是運行於地表高度約300至1,500公里高空的低軌衛星。
低軌衛星目前的發展
低軌衛星的優勢
在大量的資本投入和大公司激烈的競爭中,衛星批量生產、低成本火箭等技術都逐步成熟,低軌衛星應用阻礙得到解決,其距離地面近、通信時延短、數據傳輸率高,移動終端重量、體積與個人移動設備相差無幾,更適合大眾普及等優勢日趨明顯。隨著現代移動通信和電子元器件技術的飛速發展,制約早期低軌通信衛星系統的通話質量、數據傳輸速率和使用成本等問題已經迎刃而解。
市場有多大?
根據美國衛星產業協會在2020年5月發佈的資料:2019年,全球衛星產業總收入約為2860億美元,佔全球航天產業規模約77%,同比增長3.2%,全球衛星產業整體呈穩步增長趨勢。從產業結構來看,衛星運營服務和地面設備製造構成了衛星產業的主體,其中衛星運營服務佔比最大。
低軌衛星目前的規模
低軌道衛星(low orbit satellite,LOS)的發射以星鏈(Starlink)、OneWeb等計畫為代表。再看到其他業者進度,截至三月底Oneweb有618顆、Telesat則有80顆衛星升空,而規模較小的衛星營運商Iridium、Globalstar(澳洲股市代碼:GSAT)與Inmarsat則總計發射104顆衛星。
主要的新創企業
星鏈(Starlink)
幾近壟斷
馬斯克在2023年9月時表示:星鏈在軌衛星數量2024年可望達到所有其他衛星兩倍 。而事實上他在2023年稍早即已表示過SpaceX在2023年發射的酬載可能佔到全球的80%,這一宣示其實已達標。
我的書中有關Starlink的內容
我在最近的《10倍股法則》書裡,討論過Starlink和SpaceX這兩家公司。為免重覆內容,書中提過的內容,在此不再重覆:
- 5-8小節,252-268頁
Starlink和SpaceX
Starlink是特斯拉(美股代碼:TSLA)創辦人馬斯克所創立的SpaceX這家太空新創企業旗下,專門提供衛星通訊的子公司。
Starlink目前的規模
截至2023年8月的數字,星鏈(Starlink)衛星總數已來到4,940顆,美國聯邦通訊委員會(FCC)已允許Starlink發射的第二代衛星顆數為7,500顆,為了搭載更多衛星,SpaceX還推出第二代發射載具─星艦(Starship),雖然2023年年4月首度試射失敗,不過在進行數千次升級之下,馬斯克透露下一次的試射將能大幅提升成功率。
最終計劃規模
馬斯克的最終計畫是建造一個擁有12,000顆衛星的龐大星群,並可能再擴大到42,000顆。
用戶數目
星鏈指稱,2023年7月底時,總訂⼾已達150多萬個。
開通國家
星鏈提供的網路服務⾃2021年正式推出,已在50多國或地區上線,服務遍及美、⽇本、⼤部分歐洲及部分拉美地區。非洲則有奈及利亞、莫三比克和盧安達可獲星鏈服務,另有⼗多國預計2024年底前跟進。
服務方案內容
下載速度通常約可達每秒100MB,軍⽅、電信和航空業者均爭相訂購星鏈網路。個體訂⼾需⽀付約600美元取得終端機,外加每⽉75美元的服務費,企業或政府的訂閱費較⾼。
財務表現
2023年2月,SpaceX總裁兼首席運營官Gwynne Shotwell曾公開表示,星鏈預計將於2023年開始盈利。在歷經兩個年度的虧損後,終於在2023年⾸季實現⼩幅獲利。星鏈的母公司SpaceX已經在2023第一季發佈首次的盈利季報。
- 營收15億美金。
- 淨利潤5500 萬,是SpaceX自成立以來第一個盈利的季度。
公司的估值
SpaceX公司在2023年7月,宣佈出售內部股票後,其估值已經接近1500億美元:
- 這個公司估值數字與上市公司英特爾或迪士尼公司估值相當。
- SpaceX公司近年來不斷出現在全球最有價值的排行榜上,而且不論那一份排行榜,總是位居前三名。
- 在資本市場經歷2022年開始的熊市開始,幾乎所有的未上市的新創獨角獸的估值都被大幅下修,SpaceX公司是其中極為少數估值沒有大幅下修的新創獨角獸。
Oneweb
公司簡介
OneWeb 創立於 2012 年,是⽬前除了 SpaceX 外發射低軌衛星數量第⼆多的企業,從 2020 年起迄今已發射 629 枚以上,成為繼星鏈後全球第⼆⼤的低軌衛星網路服務公司。
目前的規模
最初 OneWeb 的計劃是,建設包含 588 顆執⾏衛星和 60 顆備⽤星的網路,預計 2020 年中開始商業服務。
截至2023年3月底的數字,Oneweb有629顆低軌衛星。按其計劃,希望最終能實現1980多顆衛星的全球覆蓋。
主要股東
OneWeb 主要投資者為英國政府和印度巴蒂企業(Bharti Enterprises),雙⽅持有股份近 53%。而日本的軟體銀行(美股代碼:SFTBY)也是主要的股東,並曾在2020年OneWeb 破產時一度想放棄OneWeb。但在英國政府注資後,軟體銀行改變心意再向衛星初創公司OneWeb投資3.5億美元。
亞馬遜的柯伊伯計畫
藍色起源由貝佐斯所創立
藍色起源(Blue Origin)是亞馬遜(美股代碼:AMZN)創辦人貝佐斯所創立的太空新創企業。貝佐斯從亞馬遜卸任執行長後,目前他主要的精力都放在藍色起源的公司經營上面。
Project Kuiper
在2019年4⽉,亞⾺遜就宣布組建衛星網路亞馬遜柯伊伯計畫「Project Kuiper」,該網路將由3236顆衛星組成,旨在為全球⽤⼾提供寬頻互聯網服務。
2021年7⽉,亞馬遜更進一步收購了META(美股代碼:META)的衛星互聯網子公司PointView Tech。
註:2017年,Facebook成立子公司PointView Tech LLC,投入數百萬美元研發實驗衛星,該衛星名為Athena,將比Starlink 衛星網路傳輸數據速度快10倍。
2022年6⽉,亞⾺遜與三家公司簽署了⼀份價值數⼗億美元商業航天史上最⼤的⼀筆火箭的發射合約。未來五年,這三家公司最多為Project Kuiper進⾏83次發射。並已於2023年10⽉6日成功發射了首批兩枚低軌道衛星。
2023年7⽉,亞馬遜宣佈耗資 1.2 億美元提升產能自建衛星工廠,將生產Project Kuiper網路衛星。
2024年將開始服務
亞馬遜2023年3⽉,計劃2024年起向首批客戶提供衛星互聯網的服務。
StaixFy
設備提供商
StaixFy(美股代碼:SATX)⽬前是第⼆⼤低軌道衛星廠OneWeb衛星聯盟成員之⼀,主要為OneWeb開發地⾯站以及機上終端機相關晶片,未來募集資⾦後將有望擴⼤業務、研發⼒道,加速衛星聯盟的發展。
主要客戶
除了OneWeb外,StaixFy還為加拿⼤衛星業者Telesat提供低軌道衛星數據機晶片,2021年底已出貨288台地⾯接收天線晶片,其他客⼾還包含STiDirect與空中巴⼠(美股代碼:EADSY)。
Globalstar
iPhone 14緊急通訊的提供商
蘋果公司(美股代碼:AAPL)所投資的衛星營運商。蘋果公司自己的iPhone從iPhone 14起所提供的緊急通訊服務就是使用Globalstar的衛星系統。由於iPhone的使用人數非常龐大,蘋果目前使用了Globalstar高達85%的網路容量。
這一項功能一開始只提供給美國和加拿大的iPhone 14用戶。並且此服務在2022年12月後也擴展到法國、德國、愛爾蘭和英國,蘋果也不排除會進一步擴展到更多的國家和地區。讓使用者可以在荒無人蹟的山頭需要幫助,且也沒有手機網路和WiFi的情形下,拿出iPhone 14 並啟用衛星SOS緊急聯絡,根據手機上的提示向救助部門發出緊急信號,並根據回傳的消息進行補充。
2022年11 月,蘋果表示,隨著iPhone 14提供緊急求救短信的服務功能,它將在美國基礎設施上花費至少4.5億美元以提供這項服務,其中大部分的資金將流向Globalstar公司。
獲蘋果的投資
2023年3月1日,Globalstar披露蘋果公司為衛星服務提供給它2.52億美元的財務貸款,公司的股價立即應聲大漲8%。
銥通訊(Iridium)
銥通訊(美股代碼:IRDM)是由摩托羅拉(Motorola,美股代碼:MSI)發起的一項全球性衛星通訊網路,以分布於全球66顆低軌衛星為通訊中心,可以讓任何人置身於世界各個角落都能夠與全世界任何地方的人進行通訊。
早在1997—1998年,美國銥星衛星通信公司就委託摩托羅拉公司設計了一套全球衛星移動通信系統,作為商業化低軌道衛星的鼻祖,但是,到1998年組網完成時,銥星計劃的實際耗資50多億美元,卻只能提供極其有限的上網帶寬。
銥計劃於1998年11月1日開始服務。但由於當時市場上並沒有足夠的需求,因此於1999年進行破產重組成現在的Iridium。但由於美國國防部對通訊的需求,銥衛星目前仍被美國國防部廣泛的使用中。
另一方面,幾乎同期出現的地面蜂窩移動通信(GSM)因為用戶基數大、成本優勢明顯,從2G一路發展到5G,商業化之路十分成功;但銥星公司因為巨額的研發和系統建設費用導致公司申請破產,破產時背負的債務高達40多億美元。導致後來公司不得不進行重組。
Telesat
主打企業商⽤客⼾
2021年11月,加拿⼤衛星通訊商(Telesat,美股代碼:TSAT)宣布與Loral太空通訊合併,在那斯達克掛牌上市,⽬標是搶進近期競爭激烈的低軌衛星市場,主打企業、商⽤客⼾網路服務。不其主要⽬標客群與星鏈計畫瞄準⼀般⼤眾不同,Telesat計劃使⽤其顆衛星為全球企業、商⽤客⼾提供光纖⾼速網路。
主要股東
Telesat股東包含Loral和加拿⼤退休基⾦PSP,持股比率分別是64%和36%。
計劃內容
Telesat的核⼼成⻑專案稱為「光速計畫」(Lightspeed),⽬標布局低軌寬頻衛星網路,Telesat衛星供應商主要由太空設備製造商Thales Alenia太空提供。
系統規模
截至2023年3月底的數字,Telesat的衛星系統已經有80顆衛星。最後目標是會有298顆衛星。
商轉時程
商轉時程則訂在2026年。
Inmarsat
International Maritime Satellite Organization(美股代碼:VSAT)是英國的衛星通信公司,提供全球性的移動服務。以11個地球靜止軌道通信衛星,通過便攜式或移動終端進行通信地面站,為世界各地的用戶提供電話和數據服務。國際海事衛星組織的網路提供政府、援助機構、媒體和企業需要在偏遠地區或有沒有可靠的地面網路通信的範圍提供通信服務。
O3b
2010年初,谷歌(美股代碼:GOOGL) 聯合匯豐銀行(美股代碼:HSBC) 與歐洲有線電視運營商Liberty Global(美股代碼:LBTYA)發起O3b計劃,O3b 的原意是“Other 3 billion”,指的是目前仍舊不能夠上網的30億人,該計劃起初進展遲緩,其項目團隊隨後重起爐灶建立了另一個重要的OneWeb公司。
最初由O3b Networks建造、擁有和運營,該公司於2017年成為SES的全資子公司。 2016年,星座的所有權和運營權移交給SES 旗下的部門SES Networks(美股代碼:SGBAF) 。O3b MEO 星座於 2014 年 3 月開始提供服務。
中國
北斗衛星
北斗衛星導航系統(BDS)是中國的軍民兩用的衛星導航系統,目前已發展至第三代,2000年發射第一顆靜止軌道衛星,至今已發射59顆衛星。BDS、美國的GPS、俄羅斯的GLONASS和歐盟的Galileo為聯合國認定的全球衛星導航系統四大核心供應商。北斗星通則是推動北斗民間產業化應用的上市公司。
中國低軌衛星的發展
中國低軌衛星產業雖然起步較慢,但近年來發展同樣十分迅速:2021年,註冊資本100億元的中國衛星網路集團(中國星網)在雄安成立。2022年,星網集團開始啟動衛星通信地面網路建設,同時籌備商業火箭發射基地建設,展現出良好的商業化前景。
2021年成立中國衛星網路集團公司(中國星網)統籌國內低軌通信衛星發展,GW星座為國內目前最大的低軌通信星座。以銀河航天為代表的民間資本低軌衛星公司,也將有效推動我國衛星互聯網商業化進程。
主要的兩家低軌衛星企業
全球如今約有7000多顆衛星在軌,而中國卻只有約700顆;可見中國在這個領域的確落後國際的同業不少。中國目前主要有兩家低軌衛星企業:中國星網和垣信衛星科技。
中國星網
中國於2020年9月向國際電信聯盟申請了國網星座計劃,計劃發射12992顆衛星,擬2023年完成首發星發射,在2030年實現300星組網運行。
中國星網近1.3萬顆衛星的發射計劃,將是未來商業火箭公司主要的大蛋糕。而銀河航天等民企代表,現在已經拿到了中國星網訂單,不少頭部企業也已經在中國星網的招標中入圍。
垣信衛星科技
垣信將打造超12000顆的G60星鏈,在2019年發射2顆一階段試驗衛星,2021年發射2顆二階段試驗衛星,2022年完成648顆衛星和運載火箭相關招標工作,預計將於2024年開始批量發射自己的1296顆一批次衛星,建設週期為2024~2027年。
中國的國家隊
據公開信息,2018年起,中國航天科技集團開始實施“鴻雁”星座計劃,準備發射300餘顆衛星;中國航天科工集團發布“虹雲”星座計劃,準備發射156顆衛星等等。
中國的其它太空新創企業
如今中國商業航天已基本形成了以藍箭航天、星際榮耀、星河動力三家優勝者為代表的火箭企業,以及以長光衛星、天儀研究院、微納星空、銀河航天等為代表的衛星企業。目前,上述得到了資本層面認可的公司,也已獲得了較為穩定的發展空間───雖然這個大浪的淘沙過程漫長而艱難。
2023年7月,據媒體最新估值統計:長光衛星、銀河航天、藍箭航天、時空道宇估值已過百億,其中長光衛星以280億元估值名列第一;星際榮耀、科工火箭和星河動力估值為70億—90億元;截至2022年底,中科宇航、零壹空間、長征火箭估值均為67億元。
手機對衛星通訊的支援
和本文密切相關的另一個主題是:2022年開始就有不少消費型的一般智慧型手機開始提供對衛星通訊的支援,這一部份請參考我的另一篇文章:《目前支援衛星通話的智慧型手機》。
本人為原文作者,本文精華版原刊登在Smart智富月刋
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