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并不新鲜的卫星互联网,为何此时卷土重来?

2020-06-02 21:41:54 来源:脑极体   阅读量:13.28万

几个月的功夫,“硅谷钢铁侠”马斯克的SpaceX公司,已经围绕太空刷了不少经验值。

猎鹰9号火箭从NASA肯尼迪航天中心首次发射,成为全球私营公司载人航天的首演;星际飞船原型 SN4 引擎静态点火测试发生爆炸,一度成为科幻迷的年度憾事;而就在上个月,星链计划第七批60颗卫星发射成功,带来的光污染也引发了天文学界抗议……

在诸多刷屏事件中,星链计划目标建成的卫星互联网,可能是距离普通人最近、商业价值最具象的项目了。

而就在今年4月,卫星互联网作为通信网络基础设施的代表之一,也首次被纳入新基建信息基础设施的范畴,标志着卫星互联网建设已经上升为国家战略性工程。两会中也有代表提出了推动卫星互联网行业发展的建议。

像马斯克一样“放烟花”式发卫星,到底是不是值得借鉴的对象呢?

并不新鲜的卫星互联网,为何此时卷土重来?

如果你还记得一个手机品牌叫摩托罗拉,那么恭喜你,暴露年龄了。摩托罗拉就曾经提出过靠卫星扩大信号覆盖的“铱星计划”,背后甚至还有一个十分“霸道总裁”的故事——

一位摩托罗拉的工程师在海边度假,听到妻子抱怨说海滩太偏,电话信号无法覆盖,就想到了用环绕全球的卫星组建一个星座,解决信号全球覆盖的问题。这个想法得到高层认可,很快启动了铱星计划。不得不感叹下,霸总只能承包鱼塘,而技术男却可以为爱人放出77颗卫星。

当然,和摩托罗拉品牌自身的没落同一命运,铱星系统虽然成功组网,但用户却寥寥无几,最后严重亏损,不得不低价出售了。

卫星互联网真的有用吗?如果是十年前,答案是有那么一点吧。

比如万一你穿越到20年前的塔克拉玛干沙漠,也不必担心失联。因为公路沿线的“农村小基站”,采用的就是卫星传输,让你可以照常拨打电话。当然,服务的提供方很可能是租用的国外卫星。

显然,第一波通信卫星主打的移动电话,主要是为了不受基站限制,为一些人迹罕至的区域提供电话服务。对于普通人来说,装天线看电视变成过去时,那卫星的作用就约等于不存在了。

那么,这一次卫星互联网再次风靡全球,还搭上了“新基建”的顺风车。究竟是何原因呢?

这就要提到低轨通讯卫星的另一个应用方向,也就是本文的主角——卫星互联网。

即通过大量低轨通信卫星组成的通讯网络,可以实现全球通信无缝覆盖,弥补现有地面互联网网络的覆盖盲点,解决边远、分散地区以及空中、海上用户的连网需求。比如少数航班才能用到的空中WiFi,就是由卫星来提供服务的。

当然,随着技术的不断进步,卫星星座也有可能逐步替代地面基站,实现全面的“天空基站”。这也是为什么,会出现卫星互联网威胁5G网络的传闻。

不过,以移动电话为目标的通信卫星星座计划,也就是上世纪90年代开始的第一个卫星互联网高潮,结果也都有目共睹了。因为地面移动通信系统的迅猛发展,导致卫星通讯变得十分鸡肋,并未得到广泛应用。

而以网络服务为目标的新一代太空互联网,之所以会被另眼相看,主要来自三方面的条件成熟:

1.低轨通信星座的升级换代,让卫星部署成本大幅降低。

2010年前后,全球三大低轨通信星座都开始了升级换代。“全球星”Global star启动了二代星计划,增加了基于卫星的WiFi服务;轨道通信公司Orbcomm也完成了6颗第二代星的发射,两代卫星同时在轨提供服务,还可以提供物联网方面的服务;而系统最复杂的“下一代铱”星 (Iridium—NEXT)星座,也由SpaceX的“猎鹰 9”火箭成功发射。

这一波更新的共同点是,经过商业航天的十年迭代,小型通讯卫星的研制与发射费用都大幅度降低。

比如SpaceX就通过可重复利用的火箭技术,将发射费用降低了50%。同时,大批非航天技术开始被引入到卫星项目之中,声称自己是第一个利用商业化和批量生产技术生产卫星的OneWeb公司,就将卫星制造速度从每颗12-18个月,提升到了每天2颗。

在生产环节,一些可批量制造的标准模块化的接口设计被广泛使用,3D打印技术也被用于直接形成卫星部件。此外,OneWeb还与空客合作建立了卫星工厂,采用高度自动化的机器人生产线,将航空飞机的批量制造经验应用到卫星领域,将单颗卫星成本降到了50万美元。

这些都赋予了卫星系统大规模部署的可能,并增强了其在商业价值上的竞争优势,开始引发更多商业公司关注。

2.互联网应用蓬勃发展,让卫星服务出现了商业新机。

正如前文所说,卫星互联网的第一波建设高潮,主要目标是作为地面网络的“备胎”,在海上钻井平台、矿业开采、救灾抢险等领域发挥其特殊优势。用户群体的小众直接形成了一块无形的商业天花板。

而从2010年以来,智能手机与移动互联网的普及,催生了一大批基于网络的创新应用,并且不再局限于电话通讯,语音、视频等开始融入日常生活的每一寸,也让网络成为一国的重要基础设施。

在这样的市场环境下,宽带用户的习惯已经培养成熟,并开始不满足于既定的网络环境。当互联网场景向飞机、游轮、汽车、野外等特殊环境泛化时,提高数据服务的宽度与广度,扩展新的商业模式,自然就成了卫星通讯的拿手好戏。

除此之外,根据联合国披露的数据,全球有49%的人口依然未进入互联网世界。如果将这一批人口纳入网络消费市场中来,所取得的收益也将十分可观。

所以一批以提供网络服务的新兴卫星互联网企业就开始崭露头角。比如以为“另外30亿人”服务为宗旨的O3B Networks。SpaceX的星链也将率先服务于高纬度地区(美国北部和加拿大)。

3.科技巨头的倾情加盟,推动卫星产业链加速成熟。

如果说第一次卫星通信的崛起,与地面通讯产业是“有你没我”的竞争关系,以至于只能剑走偏锋、另辟蹊径,在矿井、抢险、野外之类的犄角旮旯艰难求生,那么众多科技公司的倾情参与,不仅为卫星互联网找到了新的商业目标,也以金钱的力量直接推动了卫星产业链的成熟。

除了鼎鼎大名的马斯克,这波参与到卫星互联网建设中的还有Facebook,在2015年就与法国卫星公司 Eutelsat Communicaition 合作,租用后者的卫星向非洲大陆提供互联网服务。

三星也曾发表论文,称计划发射 4600 颗卫星来打造自己的卫星互联网,可以每月为50亿人提供每人200G的流量服务。

更别提OneWeb、SpaceX、O3b为代表的美国商业卫星公司非常善用资本,OneWeb曾经获得软银12亿美元融资, SpaceX 过去三个月更是融资逾 5 亿美元可用于星链和星际飞船项目。由此带来的不仅有充裕的资金,还包括多方合作的产业资源。比如OneWeb就先后与维珍银河、高通、卫讯和可口可乐等展开合作,在卫星制造、地面服务、商业营销等方面助攻不少。

而根据彭博社的报道,苹果公司也正在研发卫星网络技术,吸纳了约12名相关行业的工程师,预计五年内将相关成果部署到苹果设备上。

有这么多科技智脑参与,卫星互联网想不火都难呐~

中国卫星互联网,星星之火,何以燎原?

既然卫星互联网在海外,已经成了一个热门生意,在中国又是怎样一番景况呢?

从政策层面来看,无论是2016年《“十三五”国家科技创新规划》中首次以“国家”级别提出,推进天基信息网、未来互联网、移动通信网的全面融合,形成覆盖全球的天地一体化信息网络;亦或是2020年将卫星互联网正式纳入“新基建”体系,对于这一技术本身的重视是一以贯之的。

而在产业层面,目前比较知名的星座计划是“鸿雁”和“虹云”,分别发射300颗和156颗低轨通信卫星,并将在2023年完成太空通信网的建设。

商业力量自然也没有缺席,比如今年1月,民营公司银河航天成功发射了首颗通信能力达10Gbps的低轨宽带通信卫星;汽车企业吉利科技旗下的时空道宇,也着手招聘火箭工程师,预备涉足火箭领域。九天微星72颗卫星组成的低轨物联网星座,也将在2022年前完成部署。

总体来看,中国卫星互联网产业链,还处于项目爆发的前期。这种情况的出现,也与中国太空产业的特征直接相关:

1.技术领先,起步较晚。

客观来说,我国的卫星技术与卫星总数都位居世界前列。而航天企业在星座计划中展现出来的多点位、快速跃升到基础能力,也说明长期的产业积累,能够在一定程度上弥补在卫星互联网领域起步晚的短板。

不过整体来看,目前我国送上太空的低轨道卫星还比较少,仅为美国通信卫星数量的零头。而单颗或数颗卫星,对于组建太空互联网来说是杯水车薪,因为卫星会高速从地球上空飞过,数量不足就难以提供连续的通信服务。无法全面覆盖的卫星互联网,自然也就失去了意义。

2.政策主导,商用不明。

我们知道,SpaceX公司已经进行6次发射,加上4月22日发射的60颗卫星,迄今为止,已经把422颗星链卫星送上了太空。根据马斯克的计划,未来还准备再增加3万颗。

SpaceX公司在几年内,就搞定了人类历史发射量的3倍。背后固然离不开NASA和美国政府支持,但商业公司对卫星互联网的推动作用,也不容置喙。

尤其是卫星系统建设成本高、周期长,决定了其发展必须有市场力量参与来调动产业活力。

比如2019年10月,美国陆军和SpaceX签署了一项称为CRADA的合作研发协议,由国防服务部门在三年的时间内,测试SpaceX即将推出的星链宽带网络。

而目前我国卫星产业还比较独立,主要是由国企主导,在市场推广、运营模式上偏向于保守。

上市场需求不明,也直接减缓了产业的发展周期。

3.顶层设计,大众区隔

上世纪90年代,铱星计划通过电信运营商销售卫星电话的做法,也导致销量惨淡。而OneWeb、SpaceX的动作也证明,卫星互联网的销售与服务对于项目商业化,着实起到了至关重要的作用。

比如OneWeb就与可口可乐公司合作,利用其遍布全球的销售网点,来拉近卫星互联网与大众消费市场的距离。SpaceX就更不必提了,马斯克本身就是首席网红官,随便一条推特都能登上全球热门,为其带来了价值不菲的曝光度。

而这样贴近大众的市场创新策略,显然在国内还十分少见。人民群众与卫星距离最近的一次,可能是在某主播的直播间感受到了“直降500万,4000万火箭服务抱回家”的刺激。

市场教育与创新营销的缺失,也会直接增加投资卫星互联网产业的风险,从而劝退不少金主。

5G不香吗?为什么一门心思要上天

看到这里,大家肯定觉得这瓜不香了,技术牛逼就行了,以后分分钟碾压他们,现在先用着5G它不香吗?

毕竟,美国本来宽带覆盖率就不高,看上卫星互联网情有可原,我们4G如此顺滑,5G更是如火如荼,基站遍地的种花家不需要上天就能快乐网上冲浪。

更何况卫星信号还无法覆盖室内,人口密集点的地方根本扛不住,目前的智能手机也没有配备专门的接受装置,简直不要太鸡肋。

就算能覆盖大海、沙漠这种人迹罕至的地方,但连人影都不常见,光靠通讯费啥时候才能把发火箭的钱挣回来啊。毕竟根据美国航天咨询公司的测算,卫星互联网公司可是要有1000万用户量级,才能开始盈利呢。

实在要用,可以租别人的卫星啊。像是O3b多年苦哈哈地努力,终于有了12颗卫星,一开张不就被接入到我国运营商在马来西亚的3G基站上提供服务吗?

所以,究竟有没有必要大力发展自家的卫星互联网呢?答案是,不仅应该建,而且得赶快,像5G网速一样快的那种。

小朋友,你是否有很多问号???

其实,卫星互联网就如同一个“大富翁”游戏,想要赢就需要开局步步为营才行。

首先,为了以后升级挣钱,开始就应该多买地对不对?卫星互联网也是一样,频率和轨位资源就是卫星需要的地皮,如果被别人占了,那自己家的房子也就没地儿开工了。

因为卫星频率和轨道资源是全球共享的,必须按照国际电信联盟的规定,两颗低轨卫星之间要相差 50 公里的高度,一个轨道高度上如果部署了卫星,那其他公司就不能再用了。而且只要一个星座群中有一颗在轨卫星,就相当于激活了整个频率和轨道的优先权。

一次占坑一片,所以率先建成的巨型卫星星座系统,会直接导致后面的星座无频可用,或是带来很大的协调难度。

举个例子,OneWeb 已经取得了Ku频段的使用权,其他企业想要使用就必须跟它协调,而彼此的竞争关系决定了这样的沟通势必会是低效的。如果天上都是美国的卫星星座,大家想象一下那个画面,是不是脖子有点疼?

目前,我国获得一定国际保护地位的卫星频率和轨道资源,整体数量还是落后于美国。伴随着用频需求的增长,迟早要向太空通信扩展,所以早建早占坑,这个逻辑是肯定的。

而且,卫星会造还不够,还得会管吧。不建卫星互联网,怎么发现并一一解决卫星管理中那些大大小小的坑,指望美国写本指南手把手教吗?

随着卫星数量的极速增加,频率和轨道日益拥挤,如何有效地管理卫星频率,实现频率使用效率的最大化,关系到卫星通信的产业竞争力,也是卫星管理面临的关键性挑战。

在卫星星座的运行过程中,也会遇到诸如射频干扰等问题,此前OneWeb 公司就曾提出提出 Progressive Pitch技术,在NGSO卫星进入低纬度区域时逐步倾斜调整卫星天线的指向角度,以消除对 GSO 卫星的干扰。但也有很多卫星公司表示,其干扰避让效果并不理想。

除此之外,卫星互联网的跨境覆盖和全球通信特性,可以让轨道卫星直接将数据信息传输到境外网关站进行落地,由此形成的复杂网络通信环境,也会给国家信息安全带来隐患。此前就有报道称一个俄罗斯的黑客组织通过劫持卫星通讯链路来盗取信息。

在信息技术和航天技术交汇的地带,如何合理地经营与监管,就需要持续的探索来形成技术、经验的堆积效应。

显然,卫星互联网的发展步骤缓慢,也会直接延缓相关产业沉淀。

从另外一个角度来看,卫星互联网并不只是用来网上冲浪,还可以作为星基增强系统,提高定位精度。

比如辅助北斗等GNSS系统卫星,提升其定位能力,这对于发展自动驾驶、智慧交通建设等也意义非凡。

卫星互联网既是“新基建”的关键项目之一,也是助力其他“新基建”的重要战略支撑。短期来看,我国的卫星互联网建设不会“大跃进”,但随着SpaceX“星链计划”等提速,早日卡位太空,也将成为成为中国通信产业不得不为之的选择。

他山之石,也可攻玉:厚积薄发的中国卫星互联网会是什么模样?

在这一趋势的引导上,大家可能会好奇,商业味道浓厚的卫星互联网,与理工科气质的中国卫星产业碰撞在一起,到底会生出怎样的娃?

找遍全球可能都没有先例可以参考,所以我们不妨从逻辑上来推演一下:

一方面,海外的卫星互联网热潮主要是由商业部门驱动的,这决定了其项目一开始就会锚定巨大的经济利益,由此产生的产业动荡和资源浪费也将由社会买单。

比如资本成就的 OneWeb,就传出破产的消息,因为无法在资本市场募集到足够多的钱来支撑接下来的发展。

而星链“放烟花”一样的卫星上天计划,也因为妨碍太空观测而引发了天文学家的集体抗议。尽管马斯克和星链团队计划推出VisorSat的设计,以帮助降低卫星亮度,减少对天文图像的损害。但SpaceX也强调,不可能制造出光学设备看不见的卫星。

也就是说,SpaceX的四万颗卫星计划听起来炫酷、做起来剽悍,实际却选择了商业优先、透支社会福祉作为代价。

而中国卫星互联网建设,可能会和传统基建一样,在商业用途之外更多地考虑公益和惠民属性,即使在无法实现盈利的偏远地区和功能,比如西部农村、戈壁沙漠等等,也会借助卫星通信系统来弥平数字鸿沟。

这从一定程度上决定了,更符合国民利益的超大型卫星互联网会在本土诞生,实现商业利益与公共利益的平衡。

当然,卫星互联网的民用价值,也会在中国科技企业与运营企业的助推下被充分激活。

根据美国卫星协会(SIA)的预测,卫星制造及火箭发射、地面基站及终端设备和卫星通信运营,三部分的市场规模占比约为7.5%、44.6%和47.9%。

而占据一半左右市场份额的地面系统和终端设备,则可以与面向数据和用户的互联网科技企业产生“跨界效应”。

借助商业创新的力量,开展面向最终用户的服务,造就出新的商业模式。

举个例子,Teledesic系统是由比尔 ·盖茨投资的,OneWeb最初是由谷歌提出,SpaceX的马斯克更是营销大师……这些企业与个人的影响力,都为卫星互联网的发展带来了极高的社会关注度。

而久经沙场、世界前列的中国互联网产业军团,未尝不是通信卫星产业化大潮的绝对生力军。

蓬勃、失败、复活、重生,卫星互联网的三十年激荡或许说明,今日的崛起不是简单的历史重复,而是在酝酿全新的风云。

这一次,天上星河斗转,人间当击长空。

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关键词阅读: 经济 / 工厂 / 基建
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