用上萬(wàn)顆衛(wèi)星包裹全球，靠譜嗎?

　　目前，全世界在軌提供服務(wù)的衛(wèi)星也不過(guò)1700多顆。

　　之前，馬斯克計(jì)劃發(fā)射4425顆衛(wèi)星，這個(gè)數(shù)量已經(jīng)很嚇人了，現(xiàn)在又漲到了12000顆。

　　我們不禁要問：用上萬(wàn)顆衛(wèi)星包裹全球，這個(gè)“星鏈”計(jì)劃靠譜嗎?

　　目前看來(lái)，不太靠譜。

　　且不說(shuō)發(fā)射衛(wèi)星所需的巨大成本壓力以及在政策上面臨的重重阻力，單在技術(shù)方面，“星鏈”計(jì)劃就很不過(guò)關(guān)。

　　一是速率不夠。

　　根據(jù)“星鏈”計(jì)劃的官方文件，一顆衛(wèi)星的典型覆蓋面積是353萬(wàn)平方公里，相當(dāng)于9個(gè)多德國(guó)和220個(gè)北京。要知道，全世界比這個(gè)面積大的國(guó)家也只有6個(gè)。

　　

　　馬斯克“星鏈”計(jì)劃衛(wèi)星的高度和下傾角數(shù)據(jù)(圖源網(wǎng)絡(luò))

　　即使考慮到衛(wèi)星采用了相控陣技術(shù)，真正服務(wù)地區(qū)比覆蓋面積小些，但其范圍也是驚人的。

　　現(xiàn)在，光北京就建設(shè)了2萬(wàn)座左右的鐵塔，每座鐵塔上還不止一家基站，這么一顆衛(wèi)星就能為上百個(gè)北京這么大的區(qū)域提供服務(wù)，速率能夠嗎?當(dāng)然不夠。

　　二是很難連上。

　　前幾天，網(wǎng)上有個(gè)消息傳爆了：有人稱其手機(jī)連上了馬斯克的TintinA衛(wèi)星的Wi-Fi。

　　

　　有人稱其手機(jī)連上了馬斯克的TintinA衛(wèi)星的Wi-Fi(圖源網(wǎng)絡(luò))

　　馬斯克在跟他人的對(duì)話中稱“不要告訴別人，密碼是martians”。

　　

　　馬斯克在社交媒體上與人對(duì)話稱“不要告訴別人，密碼是martians”(圖源網(wǎng)絡(luò))

　　于是，很多人就以為，自己的智能手機(jī)以后可以接入衛(wèi)星Wi-Fi了。

　　這個(gè)想法就有點(diǎn)天真了，因?yàn)門intinA衛(wèi)星與我們用的普通智能手機(jī)頻率對(duì)不上，兩者不可能直接通信。

　　無(wú)線電波有一個(gè)特性，頻率越高，電波的指向性就越強(qiáng)，也就更利于集中能量將信號(hào)傳遞到遠(yuǎn)方。

　　馬斯克的互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星使用的是Ka和Ku波段，在20GHz左右。

　　

 

　　馬斯克互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星使用的是Ka和Ku波段，手機(jī)無(wú)法接收(圖源網(wǎng)絡(luò))

　　而我們用的智能手機(jī)使用的Wi-Fi頻段分別是2.4GHz和5GHz，相對(duì)來(lái)說(shuō)全向性就比較強(qiáng)，在路由器周圍任何方向都有較均勻的信號(hào)，以方便我們的使用。但Wi-Fi的全向性信號(hào)衰減很嚴(yán)重，會(huì)隨著距離變化呈平方倍衰減，如果加上空中干擾，可能是立方倍衰減。

　　因此，2.4GHz和5GHz的信號(hào)本身就傳不了多遠(yuǎn)，更不用指望傳遞給太空中的衛(wèi)星了。

　　那么，我們的手機(jī)能收到衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)嗎?

　　前面說(shuō)過(guò)，衛(wèi)星的信號(hào)頻率在20GHz左右，我們手機(jī)根本就沒有接收這個(gè)頻段的接收器，所以不可能收到。

　　也就是說(shuō)，手機(jī)不可能收到TintinA衛(wèi)星的信號(hào)，手機(jī)的Wi-Fi信號(hào)也不可能發(fā)射到衛(wèi)星。

　　因此，普通手機(jī)連接成功衛(wèi)星Wi-Fi的圖片是騙人的，除非你用的是衛(wèi)星電話。

　　“星鏈”如何為地面上的手機(jī)提供上網(wǎng)服務(wù)?

　　現(xiàn)行手機(jī)的信號(hào)不可能發(fā)射到衛(wèi)星，而且與衛(wèi)星直接通信的設(shè)備不能有遮蔽頂，所以要在室外空曠地域裝轉(zhuǎn)發(fā)器，以20GHz左右的頻率與衛(wèi)星通信，以2.4GHz或5GHz跟手機(jī)通信。

　　

 

　　“星鏈”要為地面上的手機(jī)提供上網(wǎng)服務(wù)，需要有轉(zhuǎn)發(fā)器(圖源網(wǎng)絡(luò))

　　但是，這個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的對(duì)星頻率有問題，它跟我國(guó)5G規(guī)劃的28GHz頻率完全重合。也就是說(shuō)，將來(lái)我國(guó)的大街上會(huì)密布28GHz的5G微基站，旁邊如果還有著相同頻率的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，將會(huì)嚴(yán)重干擾5G微基站的信號(hào)。

　　那么多專家，難道都不懂?

　　很多網(wǎng)友會(huì)有疑問，庫(kù)叔說(shuō)的都挺有道理，但Google、Facebook、SpaceX有那么多技術(shù)專家，難道他們不懂?

　　照理說(shuō)，常規(guī)的科研項(xiàng)目要經(jīng)過(guò)技術(shù)論證，稍有疑點(diǎn)就要進(jìn)行反復(fù)論證，以確保所有技術(shù)環(huán)節(jié)的科學(xué)原理都成立，而且有足夠可靠的工程方法。

　　然而近年來(lái)，美國(guó)興起了IT創(chuàng)投思維，跟常規(guī)的嚴(yán)謹(jǐn)科研不同，它的基本套路就是講故事、賣情懷、拉投資，稍微搞出點(diǎn)成果就大肆宣傳，目的是拉來(lái)更多投資。

　　這種報(bào)喜不報(bào)憂的互聯(lián)網(wǎng)套路，掩蓋了實(shí)際存在的大量技術(shù)障礙，因此這些項(xiàng)目失敗的幾率極大，投資人的錢也會(huì)跟著打水漂。

　　從2014年開始，美國(guó)科技人士似乎就為全世界人民的上網(wǎng)問題“操碎了心”，搞的計(jì)劃形形色色，有用衛(wèi)星的、有用無(wú)人機(jī)的、有用熱氣球的，總之就是往天上搞，核心賣點(diǎn)就是要覆蓋足夠大、用戶足夠多。[page]

　　庫(kù)叔舉幾個(gè)例子：

　　*2014年春節(jié)期間，一則類似消息同樣引爆了網(wǎng)絡(luò)：美國(guó)一家名為“媒體發(fā)展投資基金”的公司宣布了一個(gè)名為“外聯(lián)網(wǎng)(Outernet)”的計(jì)劃，要發(fā)射幾百顆低軌道衛(wèi)星，為全球4.3億上不了互聯(lián)網(wǎng)的人們提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

　　很多人非常興奮——終于可以高速、廉價(jià)、無(wú)障礙地上網(wǎng)了。

　　

 

　　2014年，美國(guó)一家公司宣布推出“外聯(lián)網(wǎng)”計(jì)劃，目標(biāo)是讓網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球(圖源網(wǎng)絡(luò))

　　然而實(shí)際上，這項(xiàng)計(jì)劃的核心技術(shù)是“單向組播”，地面工作站將信息分組整理后上傳到衛(wèi)星，然后由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到所覆蓋的地域。

　　這跟衛(wèi)星廣播電視是一個(gè)道理，你可以選擇適合的信息，但不能上傳信息。

　　不能上傳信息就是沒有交互性，QQ和微信不能用，微博也發(fā)不了，只能被動(dòng)地看推送信息。

　　這是廣播服務(wù)而不是互聯(lián)網(wǎng)。

　　有意思的是，該公司的宣傳圖片卻向人們傳達(dá)了能夠雙向通信的印象，比如下邊這張圖片，人在曠野上通過(guò)“外聯(lián)網(wǎng)”跟衛(wèi)星進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，暗示能叫來(lái)救援。實(shí)際上，信息并不能上傳。

　　

 

　　“媒體發(fā)展投資基金”公司推出的“外聯(lián)網(wǎng)”宣傳圖片(圖源網(wǎng)絡(luò))

　　*2015年，又有消息稱，Google與SpaceX合作發(fā)射700顆通信衛(wèi)星，構(gòu)建全球無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)。

　　700顆聽著不少，關(guān)鍵要看服務(wù)多少人。

　　按全世界人口1/10的7億用戶來(lái)算，平均每顆要服務(wù)100萬(wàn)用戶，按照每顆衛(wèi)星1Gbps總速率來(lái)計(jì)算，平均每個(gè)用戶只能分得1kbps，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于撥號(hào)上網(wǎng)時(shí)代，根本就無(wú)法使用。

　　*Google還推出過(guò)利用熱氣球提供Wi-Fi的計(jì)劃。

　　這也并不是什么新把戲，只是抄襲了軍用系留氣球(使用纜繩將其拴在地面絞車上并可控制其在大氣中飄浮高度的氣球)和平流層飛艇的創(chuàng)意——在吊籃上放置通信轉(zhuǎn)發(fā)器，升空后覆蓋作戰(zhàn)地域，起到了通信中繼的作用。

　　

 

　　谷歌用熱氣球提供互聯(lián)網(wǎng)的項(xiàng)目名稱為“潛鳥計(jì)劃”(Project Loon)(圖源網(wǎng)絡(luò))

　　*2016年7月份，扎克伯格也跟風(fēng)搞了個(gè)給全世界人民提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的計(jì)劃，這回用的是能發(fā)射激光的無(wú)人機(jī)。

　　

 

　　FaceBook公司推出的“天鷹”(Aquila)計(jì)劃，通過(guò)可以發(fā)射激光的無(wú)人機(jī)完成信號(hào)傳輸(圖源網(wǎng)絡(luò))

　　其實(shí)這種無(wú)人機(jī)早就有，只是因?yàn)橹饕糜谲娛露槐还娝私?。為此，F(xiàn)aceBook公司還收購(gòu)了英國(guó)一家生產(chǎn)這種無(wú)人機(jī)的公司。

　　細(xì)究起來(lái)，這個(gè)無(wú)人機(jī)方案也存在很多疑點(diǎn)：

　　一是用無(wú)人機(jī)提供信號(hào)難度簡(jiǎn)直太大。

　　無(wú)人機(jī)向地面提供的信號(hào)覆蓋半徑約為100公里，其航速約為100公里/小時(shí)，這個(gè)半徑100公里的信號(hào)覆蓋區(qū)是高速移動(dòng)的，你必須以100公里/小時(shí)的速度跟著無(wú)人機(jī)跑才能持續(xù)上網(wǎng)。

　　或者每隔200公里就安排一架無(wú)人機(jī)，讓它們排著隊(duì)依次飛行。顯然，這種接力工作模式很不靠譜。

　　二是用“激光”作為通信手段，大氣干擾太大。

　　報(bào)道中提到用“激光”作為通信手段，曾讓很多人感到興奮，其實(shí)很不靠譜。

　　衛(wèi)星之間通過(guò)激光進(jìn)行通信確實(shí)可行，這叫作“星際激光鏈路”，但那是在沒有大氣擾動(dòng)的太空。

　　對(duì)這種方式而言，距地面上萬(wàn)米距離的大氣干擾是個(gè)嚴(yán)重的問題。

　　三是激光還具有極強(qiáng)的方向性。

　　如果你手持激光筆對(duì)著墻上照就會(huì)發(fā)現(xiàn)：如果10米遠(yuǎn)，即便手腕抖動(dòng)很輕微，墻上光斑的跳動(dòng)距離也會(huì)很遠(yuǎn);如果對(duì)著20米遠(yuǎn)的墻上照，光斑就跳動(dòng)得更遠(yuǎn)。

　　

 

　　激光具有方向性好的特點(diǎn)(圖源網(wǎng)絡(luò))

　　飛行中的無(wú)人機(jī)抖動(dòng)很厲害，距離地面成千上萬(wàn)米，那么，激光在地面上來(lái)回跳動(dòng)的尺度得有多大?

　　地面站給飛機(jī)中的無(wú)人機(jī)發(fā)射激光，必須連續(xù)精準(zhǔn)地調(diào)整激光發(fā)射器的角度，以跟上不斷變化位置的無(wú)人機(jī)。這個(gè)難度不是一般的大，商業(yè)應(yīng)用恐怕很難成功。

　　由上可見，無(wú)論是衛(wèi)星、熱氣球還是無(wú)人機(jī)，其宣傳思路都是位置足夠高，覆蓋面積大，服務(wù)用戶多，往往打出為貧窮人群提供信息自由的情懷牌，然后給出眾籌鏈接。

　　但由于總速率資源有限，用戶的平均速率資源會(huì)極其微薄，這一點(diǎn)他們絕口不提。

　　后來(lái)，“外聯(lián)網(wǎng)”衛(wèi)星計(jì)劃沒有圈到錢，黃了;谷歌熱氣球和FaceBook公司無(wú)人機(jī)計(jì)劃也沒了下文。

　　現(xiàn)在，馬斯克的“星鏈”計(jì)劃又開始火了......

　　要讓人人都上網(wǎng)，還得學(xué)中國(guó)

　　理論上，一個(gè)站點(diǎn)的帶寬資源基本固定，所服務(wù)的用戶數(shù)越多，單個(gè)用戶分得的速率就越少。

　　那么，如何才能讓每個(gè)人都能高速上網(wǎng)?

　　正確的操作方式是縮小站點(diǎn)范圍，把站點(diǎn)資源分配給更少的人群，每個(gè)人得到的資源就更多。

　　站點(diǎn)服務(wù)范圍越來(lái)越小，這也是未來(lái)5G的發(fā)展趨勢(shì)。

　　現(xiàn)在，全球共有約500萬(wàn)座4G基站，中國(guó)就占據(jù)了300多萬(wàn)座，其他不足四成的基站被美國(guó)等190多個(gè)國(guó)家共同擁有。

　　在大國(guó)中，中國(guó)的電信覆蓋率是第一，遙遙領(lǐng)先于美國(guó)、俄羅斯、澳大利亞等國(guó)。

　　為什么中國(guó)能取得這樣的成就?

　　這源于中國(guó)的“村村通”政策——政府要求95%以上的偏遠(yuǎn)山區(qū)必須有電信信號(hào)，而且資費(fèi)不得高于城鎮(zhèn)地區(qū)。

　　自2003年開始，工信部每年都會(huì)給三大運(yùn)營(yíng)商下達(dá)偏遠(yuǎn)山區(qū)電信建設(shè)任務(wù)，經(jīng)過(guò)十多年的建設(shè)，已經(jīng)完成了目標(biāo)。

　　2017年12月份，筆者曾去貴州貧困山區(qū)考察扶貧，來(lái)到六盤水市淤泥鄉(xiāng)巖博村，處于海拔2000米的山地丘陵地帶。

　　

 

　　一下車，筆者掏出手機(jī)測(cè)速，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)速竟然高達(dá)30兆。

　　

 

　　村干部介紹了當(dāng)?shù)氐木W(wǎng)絡(luò)情況：4G網(wǎng)早就建成了，鄉(xiāng)里曾經(jīng)要求他安排村民去山溝里尋找信號(hào)盲區(qū)。

　　這個(gè)村干部不知道的是，他們村的網(wǎng)速已經(jīng)超過(guò)了澳大利亞首都堪培拉!

　　遵義市平正葛哥佬族鄉(xiāng)草王壩村，有很多家坐落在一座山頭兩側(cè)的洼地里。為了這幾十戶人，相關(guān)單位在這里安裝了兩座鐵塔，保證所有人享受到現(xiàn)代通訊帶來(lái)的便捷。

　　

 

　　實(shí)際上，這些村民一個(gè)月交的話費(fèi)還不到800塊錢，連兩座鐵塔的電費(fèi)都不夠。

　　在保證廣大偏遠(yuǎn)貧困地區(qū)的電信覆蓋率方面，中國(guó)走在了全球最前列。在中國(guó)，幾乎所有偏遠(yuǎn)山村、鐵路沿線、國(guó)道兩邊都有信號(hào)。

　　美國(guó)的電信覆蓋率遠(yuǎn)低于中國(guó)，就是因?yàn)樗麄冏叩氖峭耆虡I(yè)化的道路——運(yùn)營(yíng)商更樂意在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的人口密集區(qū)建設(shè)基站，那里賺錢多，不樂意在人口稀疏的偏遠(yuǎn)地區(qū)建站，因?yàn)橘嵅坏藉X。

　　所以，著名的黃石公園居然沒有信號(hào)，這在中國(guó)是無(wú)法想象的。

　　說(shuō)到底，美國(guó)人大喊“給全世界人民提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)”的口號(hào)沒有多大實(shí)際意義，先搞掂本國(guó)的電信覆蓋率才是要?jiǎng)?wù)。

　　現(xiàn)在，很多人對(duì)我國(guó)電信業(yè)建設(shè)的巨大成就缺乏認(rèn)識(shí)，反而把在美國(guó)存在巨大爭(zhēng)議的馬斯克當(dāng)神一樣崇拜。

　　在電視訪談節(jié)目中，馬斯克自己也公開承認(rèn)，他心目中的航天英雄阿姆斯特朗和尤金賽爾南都公開反對(duì)他。

　　其實(shí)，不僅這兩位，很多美國(guó)專家都很清楚馬斯克計(jì)劃存在著大量技術(shù)問題。

　　當(dāng)然，我們不能說(shuō)馬斯克的這個(gè)計(jì)劃一無(wú)是處，但確實(shí)也應(yīng)該冷靜分析、客觀看待，沒有必要一味熱捧，更沒必要妄自菲薄。