近日,關于衛(wèi)星通信的話題爭議再次被點燃。
先是硅谷“鋼鐵俠”埃隆?馬斯克旗下的SpaceX將60顆Starlink衛(wèi)星發(fā)射升空,宣告其雄心勃勃的衛(wèi)星通信“星鏈(Starlink)”計劃拉開序幕,隨后中國首個天基物聯(lián)網——“行云工程”首發(fā)星由“快舟一號甲”運載火箭發(fā)射升空。這一計劃擬發(fā)射80顆衛(wèi)星,建設我國首個低軌窄帶通信衛(wèi)星星座,構建天基物聯(lián)網。
對此,曾經一度被認為無法實現的“用衛(wèi)星來進行互聯(lián)網通信”也再度成為新聞熱點,甚至有業(yè)內人士認為,衛(wèi)星通信能在太空中建立下一代寬帶網絡,繞過5G,直接升級到6G,并據此認為“6G并不遙遠”。
對此,業(yè)界爭議也再次燃起:一個如此龐大的衛(wèi)星通信計劃,真的能替代5G嗎?
無法替代5G
對于衛(wèi)星通信,很多業(yè)界人士并不陌生。早在上世紀90年代初,時處1G時代的摩托羅拉便提出了“銥星計劃”,即通過66顆衛(wèi)星來實現覆蓋全球的移動通信。但這一設想很快被現實打敗,極少的用戶與高昂的衛(wèi)星運營維護成本,使得銥星計劃商用市場極小,同時隨著2G技術逐步起勢,銥星計劃更是變成“雞肋”。最終,1997年銥星公司獨立上市,2000年銥星公司申請破產,摩托羅拉損失50億美元,并進一步加速了美國通信設備業(yè)的衰敗。
但是,對衛(wèi)星通信的探索并未就此結束。從摩托羅拉拆分出來后,銥星公司依舊在進行業(yè)務,并于2017年部署銥星二代。同時,更為高調的馬斯克橫空出世,于2015年1月提出“宣布SpaceX計劃將約1.2萬顆通信衛(wèi)星發(fā)射到軌道,其中1584顆將部署在地球上空550千米處的近地軌道,并從2020年開始工作。
而在2019年10月16日,SpaceX又將衛(wèi)星發(fā)射總數量從1.2萬顆更新到了令人咋舌的4.2萬顆衛(wèi)星。馬斯克宣稱,屆時無論是在人跡罕至的山川冰河,還是茫茫大海,都能接收到高通量、低延時的互聯(lián)網通信網絡信號。
對于“星鏈計劃”替代現行移動通信系統(tǒng),甚至是5G,業(yè)界人士并不看好。中國信息通信科技集團副總經理、專家委主任,無線移動通信國家重點實驗室主任陳山枝在接受媒體采訪時表示,假設全球通信使用高軌衛(wèi)星,只需要三顆3.6萬公里的高軌衛(wèi)星,就可以實現全球覆蓋,但是時延長達500ms-800ms,目前單星容量在20Gbps左右,系統(tǒng)容量遠遠不夠供全球人民的互聯(lián)網接入使用。為降低時延和損耗,低軌衛(wèi)星星座成為更優(yōu)選擇,然而隨著用戶數量的增加和接入速率的提升,系統(tǒng)容量也一樣成為最大的瓶頸。
知名通信媒體人“奧卡姆剃刀”張弛在微博表示,單顆衛(wèi)星的總帶寬非常有限,我國最牛的通信衛(wèi)星總帶寬約20Gbps,按照馬斯克的星鏈計劃,一顆衛(wèi)星覆蓋上百平方公里,這顆衛(wèi)星下面可能好幾千萬人口,20Gbps的資源怎么夠分呢?這也失去了普遍高速上網的意義。因此,他認為星鏈計劃直接替代現行網絡通信系統(tǒng)并不成立。
曾將“銥星計劃”評價為“通信史上一個流星”的《浪潮之巔》作者吳軍也同樣指出,衛(wèi)星離地面的距離,最近也有幾百公里,至少是4G網絡的上百倍,因此到地面上的信號強度只有4G基站的萬分之一。如果想提高傳輸率,就要加大功率,但是衛(wèi)星的功率顯然沒法和連了電線的基站相比。因此衛(wèi)星的傳輸率其實非常有限,遠不如一個基站。就算大家可以按照和基站通信的方式和衛(wèi)星通信,每個小小的衛(wèi)星總的傳輸率也無法和連有光纖的基站相比。實際上大約只有基站的1/10~1/100。要知道全中國有500萬個基站,馬斯克那一點點衛(wèi)星(一萬個),只能提供4G時代中國移動通信量的十萬分之一左右。
衛(wèi)星通信市場利好
雖然衛(wèi)星通信無法徹底替代5G,但業(yè)界也認同“星鏈計劃”依然具備一定可行性,因此可作為5G的補充。
陳山枝認為,相比“銥星計劃”,20多年過去,衛(wèi)星通信技術在衛(wèi)星技術、集成電路技術和通信技術三個方面進步明顯,就衛(wèi)星技術進步而言,“星鏈計劃”的核心是利用可回收火箭,且一箭60星,可以低成本將12000顆衛(wèi)星送到軌道平面,服務海洋、森林和荒漠及偏遠區(qū)域;集成電路技術的進步,增強了衛(wèi)星的星上處理能力,可以降低時延和實現星間組網,同時集成電路技術進步可以減少終端的成本和體積;就通信技術而言,基于毫米波、太赫茲、可見光通信的星際鏈路等逐漸成熟,可以實現衛(wèi)星間大帶寬直接組網。
因此,建立衛(wèi)星互聯(lián)網的計劃,實現偏遠地區(qū)的覆蓋,為5G時代提供有益的補充,具有非常大的戰(zhàn)略意義。ITU2019 年報告便指出,發(fā)生自然災害時地面網絡容易受損而導致通信網絡的中斷。地面通信網絡的覆蓋范圍是有線的,而衛(wèi)星通信可以作為地面網絡的補充和延伸,助力于突破數字鴻溝,連接未聯(lián)網的49%的人口。
正因如此,我國也正在加大建設衛(wèi)星互聯(lián)與通信系統(tǒng),其中最受關注的當屬“北斗”,據悉,我國從1994年啟動北斗系統(tǒng)工程,分三步走,先后實現中國、亞太乃至全球區(qū)域的衛(wèi)星導航服務。自2018年12月27日開始,北斗導航已經開始提供全球服務,目前北斗三號最后一顆組網衛(wèi)星已經抵達西昌衛(wèi)星發(fā)射中心,將于近期正式發(fā)射。在北斗三號全球組網完成后,中國將成為繼美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐盟伽利略之后,第四個擁有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。
而在實現衛(wèi)星導航系統(tǒng)的自主可控后,全球覆蓋的衛(wèi)星互聯(lián)網建設將接力成為下一個建設重點。這也是目前我國加大建設“鴻雁”和“虹云”低軌衛(wèi)星通信星座計劃的重要原因,據悉,二者將分別發(fā)射300顆和156顆低軌通信衛(wèi)星組建太空通信網,兩個系統(tǒng)計劃將于2023年建設完成。
在最新的“新基建”內容中,“衛(wèi)星互聯(lián)網”也首次被納入其中。據測算,微小衛(wèi)星生產將為全球新增200億美元/年的產值,衛(wèi)星需求的增長也將帶來生產模式和產業(yè)鏈的變化,而這無疑將開辟出一個新的市場。
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