[西南证券]：卫星互联网专题（二）：铱星星座商业模式分析

他山之石系列——卫星互联网专题（二） 铱星星座商业模式分析 西南证券研究发展中心通信研究团队2024年4月 核心要点 铱星是目前唯一实现商用的星间组网低轨宽带星座。1987年铱星（Iridium）公司成立，并被设计成为当时1G蜂窝网络的替代。经历10年发射组网，地面网络已迭代至2G，商用推广失败的铱星濒临破产。但由于其独特的星间链路全球低时延通信能力，美国政府和军方给予其极大支持，使得铱星重组并将卫星星座迭代至宽带的铱星NEXT星座。目前，铱星依然是全球唯一实现商用的，具备全星座星间组网能力的低轨宽带星座，其通信速率能够达到1408Kbps，能够达到3G蜂窝水平，基本能够实现视频通话需求。铱星在政府、商业和个人客户领域均实现了较好的商业闭环。G端：铱星独特的星间组网技术极大减少了地面站的需求，能够保障全球低时延的即时通话，体现了极大的军事价值。因此美国军方以及太空部队自2001年起的20年间与铱星签订了一系列的通信服务合同，这为铱星贡献了稳定的现金流基本盘。B端：铱星NEXT在其通信载荷之外，还设计了能容纳50KG的商业载荷空间。额外的商业载荷空间能够承载铱星的商业生态伙伴的其他功能，如Aireon（每年贡献超过7千万人民币的租赁收入）空管系统、AIS全球船舶跟踪系统等。这些商业载荷能够在卫星运行寿命内，将铱星与生态伙伴深度绑定，并持续贡献收入。叠加上铱星的IoT通信能力，实现了B端的稳定收入。C端：铱星与其经销商保持开放的合作态度，允许将铱星的模块与服务和其他互补的软硬件结合销售，这使得公司经销商与终端客户数量稳健增长，到23年公司拥有400家服务提供商和经销商、228万名计费用户。此外，铱星和高通在23年在手机直连卫星方面开展了合作，在合作破裂后铱星自身推出了“星尘”计划，未来此项手机、平板、IoT直连卫星业务有望贡献业绩增量。成本较为刚性，利润增长弹性大。公司主要的成本项为星座的折旧，折旧和摊销的费用占总收入的40%-50%左右，但在线性折旧的计算方法下，每年的折旧金额较为刚性，约为3亿元左右。在公司收入持续增长并跨过盈亏平衡线后，利润将加速释放。铱星在22年扭亏，22-23年公司收入利润弹性系数为7.9，可以看出利润具备较大的弹性。铱星模式在国内具有较高的可复制性，关注卫星组件供应环节、服务运营主体以及终端商业场景的投资机会。在军事、地理测绘、低空or高空飞行器空管、船舶监控等场景，我国均有较大的市场空间，在星座组网完成并降本后，卫星服务渗透率或快速提升。组网前期建议关注星上/地面组件供应商；中后期可关注电信/卫星运营商、飞机/船舶/铁路通信终端运维商等场景的投资机会。风险提示：卫星星座建设不及预期；卫星互联网普及不及预期；新进入者以及价格战等风险。1 目录1铱星发展史：独特的全球星间组网低轨星座2商业模式分解：GBC三端发力实现商业闭环3财务分析：成本费用刚性，利润弹性大 2一代铱星星座部分参数 1.1初代铱星：替代地面蜂窝的美好愿景 铱星被设计为地面蜂窝网络的替代。1983年，摩托罗拉发布了全球第一部商用手机，标志着1G移动通信商业化。但1G网络覆盖成本高，设备笨重且昂贵，因此在1987年，铱星（Iridium）成立并被设计为使用卫星技术作为蜂窝设备的替代。通过77颗卫星（实际组网使用了66颗）组成的全球覆盖网络，使得铱星星座的用户可以通过卫星手持电话实现全球通信。该项目填补了全球通信覆盖的空白，特别是在那些传统的地面通信网络无法覆盖到的地方，如偏远地区、海洋、航空航天等。通信能力对标1G网络，实现全球覆盖。初代铱星天线能够提供48个点状波束，支持1100个并发电话，速度为2.4kbps（与1G蜂窝速度相同），携带了4个10Mb/s带宽的微波星间链路。硬件方面，铱星单星携带了7个摩托罗拉/飞思卡尔PowerPC603E处理器，运行频率约为200MHz，分别负责星间链路、卫星控制等，单星重量为680公斤。铱星建设了11个地面信关站，目前有4座在用。星座名称 铱星一代 星座类型 低轨窄带卫星星座 轨道信息 极地圆轨道高度约780km，每个轨道平面分布11颗在轨运行卫星及一颗备用卫星 传输速度 2.4kbps 频率信息 星际链路速率高达25Mbps，在L频段10.5MHz频带内按FDMA方式划分为12个频带，在此基础上再利用TDMA结构，其帧长为90ms，每帧可支持4个50kbps用户连接 覆盖情况 铱系统卫星可向地面投射48个点波束，以形成48个相同小区的网络，每个小区的直径为689km，48个点波束组合起来，可以构成直径为4700km的覆盖区，铱系统用户可以看到一颗卫星的时间约为10min 单星功率 1200w 单星服务寿命 设计5-8年 星座卫星数 66+6颗备用星=72颗星 单星重量 680kg铱星及摩托罗拉工程师 数据来源：Wikipedia，铱星官网，西南证券整理3初代铱星优劣势情况 1.2初代铱星：蜂窝技术迭代迅速，商业愿景破灭濒临破产 地面蜂窝快速迭代，铱星功能落后商业闭环失败。在1991年，芬兰推出了基于GSM的2G网络，2G网络得益于数字信号的高质量和稳定性得到快速推广，基站基本实现了稳定社会的密集人口区域覆盖。与此同时，铱星于1998年才完成布星任务，并计划开始商业运营。与2G通信系统的产品相比，铱星产品价格高昂，服务质量欠佳，通信速度较慢，且传统手机几乎占领市场。由此，卫星投入运营一年后只获得了1万订户，距离50万预期订户数量差距巨大，因此亏损严重且难以继续融资。铱星于1999年背负40多亿美元债务宣布破产，2000年摩托罗拉公司宣布所有卫星将脱离轨道。全球联网的军事意义重大，获得美国政府和军方支持。铱星特殊的且唯一的星间组网能力能够极大地便利美国的全球军事行动，使得美军不依赖地面设施就能够实现低延时的通信，具有重大的战略意义，能大幅度提高美军作战能力。因此，在2000年，铱星即将脱离轨道的前几天，新投资者与美国政府签署了一份服务合同，并接管铱星。2001年，美国政府免去了其40亿美金的债务，随后美国国防部与铱星签订3600万美元为期5年的固定合同，保障了铱星未来5年的现金流，也形成了合作伙伴式的商业模式。一代铱星 优势 采用LEO卫星作中继平台,地面接收终端的体积小，从而为手机通信的实现成为可能；采用多波束技术（每颗星48个点波束），实现了极高的频率复用率，因而大大提高了系统的通信容量；采用极地轨道，填补了全球通信覆盖的空白；采用LEO，使卫星--用户链路的长度，信号传输时延大大降低；采用星际链路，实现了单跳全球通，免除了多跳通信带来的长时延，大回声。 劣势 通信速度较慢。相较于2G网络114kbps的理论速度（实际速度约为20-40kbps），初代铱星速度仅有2.4kbps设备较为昂贵，通信成本较高。数据来源：Wikipedia，西南证券整理4铱星NEXT与铱星一代性能比较 1.3铱星NEXT：迭代卫星，寻求商业再次转型 迭代推出铱星NEXT，寻求商业转型扩张。初代铱星在1990年代逐步发射，到2000年后已超过期5-8年的设计寿命。2007年铱星宣布了铱星NEXT计划，将完全取代此前的卫星星座，成为了历史上最大的天基设施更新项目。二代铱星极大提升了卫星带宽，使得铱星能够提供最高1408Kbps的宽带连接（初代仅能提供语音窄带）。这也使得铱星可以拓展包括物联网在内的数据传输业务，打开ToB和ToC的业务模式。铱星一代 铱星NEXT 星座类型 低轨窄带卫星星座 低轨（窄带＋宽带） 轨道信息 极地圆轨道高度约780km，每个轨道平面分布11颗在轨运行卫星及一颗备用卫星 轨道高度780km，轨道倾86.4°，由分布于6个极轨道面的66颗卫星组成，与第一代系统轨道设计保持一致 传输速度 2.4kbps 电话业务速率达4.8Kbps；物联网及短信业务速率达88Kbps；宽带业务速率134kbps~1408kbps；星间链路高达17Mbps，馈电链路高达30Mbps 频率信息 星际链路速率高达25Mbps，在L频段10.5MHz频带内按FDMA方式划分为12个频带，在此基础上再利用TDMA结构，其帧长为90ms，每帧可支持4个50kbps用户连接 工作于L频段；馈电链路和星间链路工作于Ka频段 覆盖情况 铱系统卫星可向地面投射48个点波束，以形成48个相同小区的网络，每个小区的直径为689km，48个点波束组合起来，可以构成直径为4700km的覆盖区，铱系统用户可以看到一颗卫星的时间约为10min 星体对地面形成48个用户波束，单星覆盖区域直径约为4500km数据来源：Wikipedia，铱星官网，西南证券整理5 1.3铱星NEXT：通信服务+载荷托管，新的商业闭环 铱星NEXT完成建设，B端商业合作模式成型。2017年-2018年，公司逐步完成了用铱星next卫星星座取代第一代星座的过程。2019年，铱星next完成了最后一次发射，并开始商业服务。铱星NEXT卫星拥有更好的通信带宽，以及可以容纳50kg有效载荷的空间，这为铱星在主要的通信任务之外的“载荷托管”服务奠定了基础。通信服务+载荷托管，铱星新的商业闭环基本形成。铱星上的高带宽通信载荷为语音、文字、物联网等数据功能提供服务，同时铱星的有效载荷还托管了Aireon的实时飞机跟踪和监视服务、AIS全球实时船舶跟踪服务、REACH空间天气监测系统、AMPERE空间磁场观测服务等与其他公司签订的载荷托管服务。这些载荷托管服务不仅为公司带来了数十亿美元的收入，也使得铱星的生态伙伴数量愈加广泛和多样化，收入来源更为稳定和持久。来自美国政府的收入占比保持下降趋势 数据来源：公司公告，铱星博物馆，西南证券整理6 1.4卫星数量：与Starlink合作实现快速发射 2019年，铱星NEXT全面替代初代铱星，卫星发射数量实现新增长。卫星网络包含66颗运行中的LEO卫星，分布在11个飞行器的形成的六个轨道平面。初代铱星卫星数量为72颗，其中6颗在轨备件。于1997年、1998年、1999年、2002年分别发射46颗、40颗、2颗、2颗，期间共部署23次发射，累计在轨卫星数量93颗。总成本为50亿美元，包括60余颗卫星的设计、制造和发射以及地面设施的建设。铱星NEXT卫星数量为81颗，其中66颗运行卫星，9颗在轨备件、6颗地面备件。于2017年、2018年、2019年分别发射40颗、25颗、10颗，由于疫情影响，最后一次发射延后至2023年，期间共部署9次发射，累计在轨卫星数量80颗。总成本为29亿美元，包含卫星设计制造21亿美元、发射合同4.9亿美元、升级地面设施3.1亿美元。铱星NEXT与SpaceX合作推进，发射计划逐步落地。2010年，公司与SpaceX签署金额为4.5亿美元的协议，又于2016年追加0.6亿美元的额外协议，于2017至2019年期间通过猎鹰9号火箭向低地球轨道发射了75颗铱星NEXT卫星。2022年，公司与SpaceX和法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司签署了金额为0.4亿美元的协议，发射5颗地面备用卫星。初代铱星发射次数及累积在轨卫星数量铱星NEXT发射次数及累积在轨卫星数量 迭代数据来源：公司公告，西南证券整理7铱星公司付费用户数量变化 铱星NEXT对初代铱星实现替代，推动用户数量强劲增长。公司作为全球唯一的商业通信服务提供商，铱星NEXT系统有助于在全球范围内扩大用户覆盖率。截至2023年，公司付费用户数量达到227.9万人，同比增长14%。移动普及率的提高为移动卫星服务创造了额外的需求。根据GSMA，截至2023年底，移动互联网用户规模达46亿，预计到2030年将达到63亿。1.5用户数量：卫星通信带来普惠连接，市场广阔铱星公司服务用户来源占比 铱星公司服务的用户涵盖陆地-

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