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5G、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)各有分工,太空網(wǎng)絡迎來“新風口”

2020/08/21
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5G 和衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可以有各自的分工。

高帶寬、低延時的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),很容易被認為是 5G 的競爭者,甚至有人直接將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)類比成 6G。

你能想象在未來,我們可以在深?;蛴炅种辈?、在雪山分享美照、甚至在萬里高空等各種惡劣的環(huán)境下,手機信號依然是滿格。而現(xiàn)在的你,可能稍微遠離城市,就要忍受沒有信號的煩惱。

大洋彼岸的馬斯克同志指了指天上的人造衛(wèi)星說:“來連我們的衛(wèi)星 Wi-Fi(星鏈)吧,走到哪里都有信號?!?/p>

通過衛(wèi)星打電話似乎不稀奇,但用衛(wèi)星來上網(wǎng),這聽起來就是一件很科幻的事情,而這也是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的目的。

2020,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)元年

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),從字面上就很好理解:將多顆衛(wèi)星組成可以實時處理信息的大型衛(wèi)星系統(tǒng),組網(wǎng)之后提供天基高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務。屆時所有的衛(wèi)星會組成像星座一樣的體系,當?shù)孛嬖O備提出申請后,就可以提供互聯(lián)網(wǎng)連接服務,這會極大地提高全球范圍內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋率,尤其是地面網(wǎng)絡設備無法覆蓋的“空白”地區(qū)。

早在上個世紀 90 年代,衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的互聯(lián)網(wǎng)化就已經(jīng)開始研究,多家美國公司提出自己的衛(wèi)星星座方案:通過建立天基網(wǎng)絡、銷售獨立的衛(wèi)星網(wǎng)絡與上網(wǎng)終端,從而與地面通信運營商競爭。這其中也包括大名鼎鼎的銥星系統(tǒng),在發(fā)射 66 顆衛(wèi)星后,銥星公司就因市場冷落以及龐大的維護及研發(fā)費用,最終破產(chǎn),衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃也陷入沉寂。

隨著 5G 時代的到來,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃似乎又重新燃起了希望。得益于 SpaceX 成功的火箭設計、制造與發(fā)射能力,馬斯克在 2015 年提出了他的“星鏈”計劃,計劃用 4.2 萬顆衛(wèi)星來取代地面上的傳統(tǒng)通信設施,從而在全球范圍內(nèi)提供價格低廉、高速且穩(wěn)定的衛(wèi)星寬帶服務。

除了馬斯克的星鏈計劃外,亞馬遜 CEO 貝佐斯也開始了他的“柯伊伯項目”(Project Kuiper),該項目由 3236 顆低地軌道衛(wèi)星組成太空衛(wèi)星網(wǎng)絡,旨在為全球缺乏高速寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務的地區(qū)提供網(wǎng)絡接入服務。

圖 | Starlink 第一組衛(wèi)星

除了美國,中國和歐洲多國也都在研究并搭設自己的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)體系。從目前來看,這似乎成了互聯(lián)網(wǎng)下一個潮流:更廣泛,也更加自由。

發(fā)展中國家的福音

在運營商已經(jīng)掌握地面通信的生意后,偏遠地區(qū)無疑是未被挖掘的寶藏。

以中國為例,運營商等已經(jīng)搭建有完善的基站體系,用戶很容易就可以享受到優(yōu)質(zhì)的通信網(wǎng)絡,但并不是每個國家都有足夠的資金實力搭建網(wǎng)絡。

據(jù)聯(lián)合國的最新數(shù)據(jù),當前全球仍有 57%人口(約 42 億人)未實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接,這意味著世界上絕大多數(shù)發(fā)展中國家人口無法享受優(yōu)質(zhì)的手機通信和上網(wǎng)體驗。從目前的數(shù)據(jù)來看,地面互聯(lián)網(wǎng)僅覆蓋了地球陸地面積的 20%,地球表面的 5.8%,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)就成為一種很好的互補方案。

按照馬斯克的想法,星鏈的主要目標客戶是那些網(wǎng)絡不可靠、價格昂貴甚至完全沒有網(wǎng)絡的地區(qū),用衛(wèi)星替代光纖,在成本方面優(yōu)勢很大。

眾所周知,光纜在復雜地形上的布線成本極高。2018 年,谷歌為了擴展全球云計算業(yè)務,投資近 300 億美元建設海底光纜,而 SpaceX 因為可回收技術,火箭運輸成本大大降低,一次發(fā)射成本僅為 1400 美元 / 公斤。這一成本比在青藏高原或撒哈拉大沙漠這種無人區(qū)鋪設光纜低很多很多。

如此一來,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)似乎真有可能成為發(fā)展中國家的福音?

在馬斯克的計劃里,星鏈在未來會向 3%的美國偏遠地區(qū)用戶提供服務,預計資費為 80 美元 / 月,而美國現(xiàn)有 5G 套餐價格為 70 美元 / 月。如果放眼全球市場,中國運營商的 5G 套餐甚至可以低到每月不足百元(約 15 美元)。

這么一看,星鏈的價格其實在通信產(chǎn)業(yè)發(fā)達地區(qū)毫無競爭力。

而對于非洲和東南亞這些發(fā)展中國家而言,80 美元已經(jīng)是很優(yōu)惠的價格。尤其像印度尼西亞這種群島國家,想搭建一個連通全國的地面網(wǎng)絡是一項十分困難的事情。

因為信息密度低,地面網(wǎng)絡鋪設費用高昂,相比之下衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)投入低、覆蓋廣,可以滿足這些人口稀疏地區(qū)的通信需求。在那里,只有真正有錢的人才能用得起網(wǎng)絡。省去光纖布線和基站搭建的成本,成功入網(wǎng)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),這對于通信基礎不完善的國家來說不失為最好的解決方案。

商業(yè)巨頭的噱頭

在享受低廉的價格外,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)其實還存在很多不足之處。

首先,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)雖然覆蓋范圍廣,但與所有的衛(wèi)星通信技術一樣,在室內(nèi)無法接收到信號。早前就有新聞曝光,星鏈計劃用戶若要入網(wǎng),需要搭配類似 Wi-Fi 收發(fā)器接收器天線。如若室內(nèi)沒有安裝接收器,星鏈網(wǎng)絡的效果等同于零。

由于傳統(tǒng)通信衛(wèi)星位于對地靜止軌道,時延長,且覆蓋范圍固定,因而目前大多數(shù)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)都將目光放在 LEO 低地球軌道。該軌道上的衛(wèi)星往往都具備 7km/s 以上的地面速度,動態(tài)性非常高,也因此每顆衛(wèi)星能覆蓋到的范圍很小,即服務區(qū)很小。

可惜的是,地球上需要網(wǎng)絡的居民并沒有根據(jù)星座中衛(wèi)星的動態(tài)分布規(guī)律來生活。北半球中低緯度高度集中的人口讓不能輕易放棄高緯度的衛(wèi)星星座顯得很尷尬,衛(wèi)星多的地方人少,人多的地方衛(wèi)星少。

因此如果要利用 LEO 通信衛(wèi)星來提供服務的話,就需要非常多數(shù)量的衛(wèi)星才能構建一個沒有間斷的系統(tǒng)。例如星鏈計劃采用的是 QV 波段,頻率更高,載荷量更大,而為了解決高通量,就需要密集放星。

另外,低軌系統(tǒng)存在低容量利用率的問題,就是需求強的地方帶寬容量不夠,而絕大多數(shù)地方衛(wèi)星都處于空閑狀態(tài)。

最后,數(shù)量巨大的低軌道衛(wèi)星會極大地影響地面的天文觀測任務,這也是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)被人詬病的很重要原因。

從目前來講,這些問題還不能得到很好解決。在沒有良好的用戶體驗前,看似廉價的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)更像是賠本賺吆喝。想要盈利,還需要很長的周期。

占領太空,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的真正意圖

作為一名精明的商人,馬斯克當然不會做虧本的買賣。

如果說做民用不掙錢,那么馬斯克還可以將目標放在軍用上——就像當年的 GPS 一樣。

長期看,在“天地一體化”網(wǎng)絡的大趨勢下,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)商用價值會越來越大,而基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡控制高密度網(wǎng)格的定位,可以在軍事上有所作為,

在目前短期內(nèi)的生存壓力下,還沒內(nèi)測的星鏈現(xiàn)在已經(jīng)拿下了第一個大客戶——美國軍方。

據(jù)外媒 Spacenews 報道稱,美國陸軍在今年 5 月與 SpaceX 簽署了一項協(xié)議——美國陸軍在 3 年內(nèi)對“星鏈”進行測試,以評估其是否符合美軍的數(shù)據(jù)傳輸需求。

在未來,數(shù)量龐大的衛(wèi)星網(wǎng)絡可以對地面目標進行長時間的觀察,并能將信息實時傳送給技術人員進行處理,這對作戰(zhàn)的幫助是巨大的。像星鏈這種覆蓋廣、低延時的通信能力,可以對未來作戰(zhàn)形態(tài)帶來重大影響。

說得更直接一點,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是國家安全實力的一部分。

現(xiàn)在國際上對于空間的衛(wèi)星軌道資源和頻率資源采用的是報備制度,也就是先到先得,當馬斯克占領完戰(zhàn)略資源之后,便能依托于這些資源用于某些通訊控制,甚至軍事的用途,這一點很值得中國航天業(yè)關注。

其實中國的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設也如火如荼——除了已經(jīng)實施的虹云工程、鴻雁星座計劃,今年 5 月 22 日的兩會上,雷軍也提案建議加快發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),降低民營企業(yè)進入衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的門檻,此前衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)還被納入“新基建”范疇,獲得國家層面支持。

除了中美,包括英國、日本等在內(nèi)也開始了各自的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃,各國的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)競爭已經(jīng)不可避免。

尾聲

單從通信行業(yè)的視角來看,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)并不是各星座計劃之間的競爭,而是它和地面 5G 通信之間的較量。

一邊是以華為為代表的 5G 基站鋪設,一邊是馬斯克為首的美國星鏈計劃。實際上,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)更像是 5G 的互補。按照馬斯克的設想,星鏈可以更好地為那些 5G 基站覆蓋不到的偏遠地區(qū)提供通信服務。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和 5G 的競爭可能只會出現(xiàn)在報道標題中。

事實上,5G 和衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可以有各自的分工:5G 為城市等人口密集區(qū)提供通信服務,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)適合為偏遠的野外、海上等人口稀疏區(qū)提供通信服務。

而看上去在民用領域沒有優(yōu)勢的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),在國家安全領域卻有著舉足輕重的作用,所以我們更應該把目光放得長遠,而不是一味吹捧或貶低衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。

比起商業(yè),國家安全更為重要,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和地面互聯(lián)網(wǎng),都要投入。

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