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并不新鮮的衛星互聯網,為何此時卷土重來?

2020-06-03
來源:與非網

幾個月的功夫,“硅谷鋼鐵俠”馬斯克的 SpaceX 公司,已經圍繞太空刷了不少經驗值。

 

獵鷹 9 號火箭從 NASA 肯尼迪航天中心首次發射,成為全球私營公司載人航天的首演;星際飛船原型 SN4 引擎靜態點火測試發生爆炸,一度成為科幻迷的年度憾事;而就在上個月,星鏈計劃第七批 60 顆衛星發射成功,帶來的光污染也引發了天文學界抗議……

 

在諸多刷屏事件中,星鏈計劃目標建成的衛星互聯網,可能是距離普通人最近、商業價值最具象的項目了。

 

 

而就在今年 4 月,衛星互聯網作為通信網絡基礎設施的代表之一,也首次被納入新基建信息基礎設施的范疇,標志著衛星互聯網建設已經上升為國家戰略性工程。兩會中也有代表提出了推動衛星互聯網行業發展的建議。

 

像馬斯克一樣“放煙花”式發衛星,到底是不是值得借鑒的對象呢?

 

并不新鮮的衛星互聯網,

 

為何此時卷土重來?

 

如果你還記得一個手機品牌叫摩托羅拉,那么恭喜你,暴露年齡了。摩托羅拉就曾經提出過靠衛星擴大信號覆蓋的“銥星計劃”,背后甚至還有一個十分“霸道總裁”的故事——

 

一位摩托羅拉的工程師在海邊度假,聽到妻子抱怨說海灘太偏,電話信號無法覆蓋,就想到了用環繞全球的衛星組建一個星座,解決信號全球覆蓋的問題。這個想法得到高層認可,很快啟動了銥星計劃。不得不感嘆下,霸總只能承包魚塘,而技術男卻可以為愛人放出 77 顆衛星。

 

當然,和摩托羅拉品牌自身的沒落同一命運,銥星系統雖然成功組網,但用戶卻寥寥無幾,最后嚴重虧損,不得不低價出售了。

 

衛星互聯網真的有用嗎?如果是十年前,答案是有那么一點吧。

 

比如萬一你穿越到 20 年前的塔克拉瑪干沙漠,也不必擔心失聯。因為公路沿線的“農村小基站”,采用的就是衛星傳輸,讓你可以照常撥打電話。當然,服務的提供方很可能是租用的國外衛星。

 

顯然,第一波通信衛星主打的移動電話,主要是為了不受基站限制,為一些人跡罕至的區域提供電話服務。對于普通人來說,裝天線看電視變成過去時,那衛星的作用就約等于不存在了。

 

那么,這一次衛星互聯網再次風靡全球,還搭上了“新基建”的順風車。究竟是何原因呢?

 

這就要提到低軌通訊衛星的另一個應用方向,也就是本文的主角——衛星互聯網。

 

即通過大量低軌通信衛星組成的通訊網絡,可以實現全球通信無縫覆蓋,彌補現有地面互聯網網絡的覆蓋盲點,解決邊遠、分散地區以及空中、海上用戶的連網需求。比如少數航班才能用到的空中 WiFi,就是由衛星來提供服務的。

 

當然,隨著技術的不斷進步,衛星星座也有可能逐步替代地面基站,實現全面的“天空基站”。這也是為什么,會出現衛星互聯網威脅 5G 網絡的傳聞。

 

 

不過,以移動電話為目標的通信衛星星座計劃,也就是上世紀 90 年代開始的第一個衛星互聯網高潮,結果也都有目共睹了。因為地面移動通信系統的迅猛發展,導致衛星通訊變得十分雞肋,并未得到廣泛應用。

 

而以網絡服務為目標的新一代太空互聯網,之所以會被另眼相看,主要來自三方面的條件成熟:

 

1. 低軌通信星座的升級換代,讓衛星部署成本大幅降低。

 

2010 年前后,全球三大低軌通信星座都開始了升級換代?!叭蛐恰盙lobal star 啟動了二代星計劃,增加了基于衛星的 WiFi 服務;軌道通信公司 Orbcomm 也完成了 6 顆第二代星的發射,兩代衛星同時在軌提供服務,還可以提供物聯網方面的服務;而系統最復雜的“下一代銥”星 (Iridium—NEXT)星座,也由 SpaceX 的“獵鷹 9”火箭成功發射。

 

這一波更新的共同點是,經過商業航天的十年迭代,小型通訊衛星的研制與發射費用都大幅度降低。

 

比如 SpaceX 就通過可重復利用的火箭技術,將發射費用降低了 50%。同時,大批非航天技術開始被引入到衛星項目之中,聲稱自己是第一個利用商業化和批量生產技術生產衛星的 OneWeb 公司,就將衛星制造速度從每顆 12-18 個月,提升到了每天 2 顆。

 

在生產環節,一些可批量制造的標準模塊化的接口設計被廣泛使用,3D 打印技術也被用于直接形成衛星部件。此外,OneWeb 還與空客合作建立了衛星工廠,采用高度自動化的機器人生產線,將航空飛機的批量制造經驗應用到衛星領域,將單顆衛星成本降到了 50 萬美元。

 

這些都賦予了衛星系統大規模部署的可能,并增強了其在商業價值上的競爭優勢,開始引發更多商業公司關注。

 

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2. 互聯網應用蓬勃發展,讓衛星服務出現了商業新機。

 

正如前文所說,衛星互聯網的第一波建設高潮,主要目標是作為地面網絡的“備胎”,在海上鉆井平臺、礦業開采、救災搶險等領域發揮其特殊優勢。用戶群體的小眾直接形成了一塊無形的商業天花板。

 

而從 2010 年以來,智能手機與移動互聯網的普及,催生了一大批基于網絡的創新應用,并且不再局限于電話通訊,語音、視頻等開始融入日常生活的每一寸,也讓網絡成為一國的重要基礎設施。

 

在這樣的市場環境下,寬帶用戶的習慣已經培養成熟,并開始不滿足于既定的網絡環境。當互聯網場景向飛機、游輪、汽車、野外等特殊環境泛化時,提高數據服務的寬度與廣度,擴展新的商業模式,自然就成了衛星通訊的拿手好戲。

 

除此之外,根據聯合國披露的數據,全球有 49%的人口依然未進入互聯網世界。如果將這一批人口納入網絡消費市場中來,所取得的收益也將十分可觀。

 

所以一批以提供網絡服務的新興衛星互聯網企業就開始嶄露頭角。比如以為“另外 30 億人”服務為宗旨的 O3B Networks。SpaceX 的星鏈也將率先服務于高緯度地區(美國北部和加拿大)。

 

 

3. 科技巨頭的傾情加盟,推動衛星產業鏈加速成熟。

 

如果說第一次衛星通信的崛起,與地面通訊產業是“有你沒我”的競爭關系,以至于只能劍走偏鋒、另辟蹊徑,在礦井、搶險、野外之類的犄角旮旯艱難求生,那么眾多科技公司的傾情參與,不僅為衛星互聯網找到了新的商業目標,也以金錢的力量直接推動了衛星產業鏈的成熟。

 

除了鼎鼎大名的馬斯克,這波參與到衛星互聯網建設中的還有 Facebook,在 2015 年就與法國衛星公司 Eutelsat Communicaition 合作,租用后者的衛星向非洲大陸提供互聯網服務。

 

三星也曾發表論文,稱計劃發射 4600 顆衛星來打造自己的衛星互聯網,可以每月為 50 億人提供每人 200G 的流量服務。

 

更別提 OneWeb、SpaceX、O3b 為代表的美國商業衛星公司非常善用資本,OneWeb 曾經獲得軟銀 12 億美元融資, SpaceX 過去三個月更是融資逾 5 億美元可用于星鏈和星際飛船項目。由此帶來的不僅有充裕的資金,還包括多方合作的產業資源。比如 OneWeb 就先后與維珍銀河、高通、衛訊和可口可樂等展開合作,在衛星制造、地面服務、商業營銷等方面助攻不少。

 

而根據彭博社的報道,蘋果公司也正在研發衛星網絡技術,吸納了約 12 名相關行業的工程師,預計五年內將相關成果部署到蘋果設備上。

 

有這么多科技智腦參與,衛星互聯網想不火都難吶~

 

中國衛星互聯網,星星之火,何以燎原?

 

 

既然衛星互聯網在海外,已經成了一個熱門生意,在中國又是怎樣一番景況呢?

 

從政策層面來看,無論是 2016 年《“十三五”國家科技創新規劃》中首次以“國家”級別提出,推進天基信息網、未來互聯網、移動通信網的全面融合,形成覆蓋全球的天地一體化信息網絡;亦或是 2020 年將衛星互聯網正式納入“新基建”體系,對于這一技術本身的重視是一以貫之的。

 

而在產業層面,目前比較知名的星座計劃是“鴻雁”和“虹云”,分別發射 300 顆和 156 顆低軌通信衛星,并將在 2023 年完成太空通信網的建設。

 

商業力量自然也沒有缺席,比如今年 1 月,民營公司銀河航天成功發射了首顆通信能力達 10Gbps 的低軌寬帶通信衛星;汽車企業吉利科技旗下的時空道宇,也著手招聘火箭工程師,預備涉足火箭領域。九天微星 72 顆衛星組成的低軌物聯網星座,也將在 2022 年前完成部署。

 

總體來看,中國衛星互聯網產業鏈,還處于項目爆發的前期。這種情況的出現,也與中國太空產業的特征直接相關:

 

1. 技術領先,起步較晚。

 

客觀來說,我國的衛星技術與衛星總數都位居世界前列。而航天企業在星座計劃中展現出來的多點位、快速躍升到基礎能力,也說明長期的產業積累,能夠在一定程度上彌補在衛星互聯網領域起步晚的短板。

 

不過整體來看,目前我國送上太空的低軌道衛星還比較少,僅為美國通信衛星數量的零頭。而單顆或數顆衛星,對于組建太空互聯網來說是杯水車薪,因為衛星會高速從地球上空飛過,數量不足就難以提供連續的通信服務。無法全面覆蓋的衛星互聯網,自然也就失去了意義。

 

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2. 政策主導,商用不明。

 

我們知道,SpaceX 公司已經進行 6 次發射,加上 4 月 22 日發射的 60 顆衛星,迄今為止,已經把 422 顆星鏈衛星送上了太空。根據馬斯克的計劃,未來還準備再增加 3 萬顆。

 

SpaceX 公司在幾年內,就搞定了人類歷史發射量的 3 倍。背后固然離不開 NASA 和美國政府支持,但商業公司對衛星互聯網的推動作用,也不容置喙。

 

尤其是衛星系統建設成本高、周期長,決定了其發展必須有市場力量參與來調動產業活力。

 

比如 2019 年 10 月,美國陸軍和 SpaceX 簽署了一項稱為 CRADA 的合作研發協議,由國防服務部門在三年的時間內,測試 SpaceX 即將推出的星鏈寬帶網絡。

 

而目前我國衛星產業還比較獨立,主要是由國企主導,在市場推廣、運營模式上偏向于保守。

 

加上市場需求不明,也直接減緩了產業的發展周期。

 

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3. 頂層設計,大眾區隔

 

上世紀 90 年代,銥星計劃通過電信運營商銷售衛星電話的做法,也導致銷量慘淡。而 OneWeb、SpaceX 的動作也證明,衛星互聯網的銷售與服務對于項目商業化,著實起到了至關重要的作用。

 

比如 OneWeb 就與可口可樂公司合作,利用其遍布全球的銷售網點,來拉近衛星互聯網與大眾消費市場的距離。SpaceX 就更不必提了,馬斯克本身就是首席網紅官,隨便一條推特都能登上全球熱門,為其帶來了價值不菲的曝光度。

 

而這樣貼近大眾的市場創新策略,顯然在國內還十分少見。人民群眾與衛星距離最近的一次,可能是在某主播的直播間感受到了“直降 500 萬,4000 萬火箭服務抱回家”的刺激。

 

市場教育與創新營銷的缺失,也會直接增加投資衛星互聯網產業的風險,從而勸退不少金主。

 

5G 不香嗎?為什么一門心思要上天

 

 

看到這里,大家肯定覺得這瓜不香了,技術牛逼就行了,以后分分鐘碾壓他們,現在先用著 5G 它不香嗎?

 

畢竟,美國本來寬帶覆蓋率就不高,看上衛星互聯網情有可原,我們 4G 如此順滑,5G 更是如火如荼,基站遍地的種花家不需要上天就能快樂網上沖浪。

 

更何況衛星信號還無法覆蓋室內,人口密集點的地方根本扛不住,目前的智能手機也沒有配備專門的接受裝置,簡直不要太雞肋。

 

就算能覆蓋大海、沙漠這種人跡罕至的地方,但連人影都不常見,光靠通訊費啥時候才能把發火箭的錢掙回來啊。畢竟根據美國航天咨詢公司的測算,衛星互聯網公司可是要有 1000 萬用戶量級,才能開始盈利呢。

 

實在要用,可以租別人的衛星啊。像是 O3b 多年苦哈哈地努力,終于有了 12 顆衛星,一開張不就被接入到我國運營商在馬來西亞的 3G 基站上提供服務嗎?

 

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所以,究竟有沒有必要大力發展自家的衛星互聯網呢?答案是,不僅應該建,而且得趕快,像 5G 網速一樣快的那種。

 

小朋友,你是否有很多問號???

 

其實,衛星互聯網就如同一個“大富翁”游戲,想要贏就需要開局步步為營才行。

 

首先,為了以后升級掙錢,開始就應該多買地對不對?衛星互聯網也是一樣,頻率和軌位資源就是衛星需要的地皮,如果被別人占了,那自己家的房子也就沒地兒開工了。

 

因為衛星頻率和軌道資源是全球共享的,必須按照國際電信聯盟的規定,兩顆低軌衛星之間要相差 50 公里的高度,一個軌道高度上如果部署了衛星,那其他公司就不能再用了。而且只要一個星座群中有一顆在軌衛星,就相當于激活了整個頻率和軌道的優先權。

 

一次占坑一片,所以率先建成的巨型衛星星座系統,會直接導致后面的星座無頻可用,或是帶來很大的協調難度。

 

舉個例子,OneWeb 已經取得了 Ku 頻段的使用權,其他企業想要使用就必須跟它協調,而彼此的競爭關系決定了這樣的溝通勢必會是低效的。如果天上都是美國的衛星星座,大家想象一下那個畫面,是不是脖子有點疼?

 

目前,我國獲得一定國際保護地位的衛星頻率和軌道資源,整體數量還是落后于美國。伴隨著用頻需求的增長,遲早要向太空通信擴展,所以早建早占坑,這個邏輯是肯定的。

 

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而且,衛星會造還不夠,還得會管吧。不建衛星互聯網,怎么發現并一一解決衛星管理中那些大大小小的坑,指望美國寫本指南手把手教嗎?

 

隨著衛星數量的極速增加,頻率和軌道日益擁擠,如何有效地管理衛星頻率,實現頻率使用效率的最大化,關系到衛星通信的產業競爭力,也是衛星管理面臨的關鍵性挑戰。

 

在衛星星座的運行過程中,也會遇到諸如射頻干擾等問題,此前 OneWeb 公司就曾提出提出 Progressive Pitch 技術,在 NGSO 衛星進入低緯度區域時逐步傾斜調整衛星天線的指向角度,以消除對 GSO 衛星的干擾。但也有很多衛星公司表示,其干擾避讓效果并不理想。

 

除此之外,衛星互聯網的跨境覆蓋和全球通信特性,可以讓軌道衛星直接將數據信息傳輸到境外網關站進行落地,由此形成的復雜網絡通信環境,也會給國家信息安全帶來隱患。此前就有報道稱一個俄羅斯的黑客組織通過劫持衛星通訊鏈路來盜取信息。

 

在信息技術和航天技術交匯的地帶,如何合理地經營與監管,就需要持續的探索來形成技術、經驗的堆積效應。

 

顯然,衛星互聯網的發展步驟緩慢,也會直接延緩相關產業沉淀。

 

從另外一個角度來看,衛星互聯網并不只是用來網上沖浪,還可以作為星基增強系統,提高定位精度。

 

比如輔助北斗等 GNSS 系統衛星,提升其定位能力,這對于發展自動駕駛、智慧交通建設等也意義非凡。

 

衛星互聯網既是“新基建”的關鍵項目之一,也是助力其他“新基建”的重要戰略支撐。短期來看,我國的衛星互聯網建設不會“大躍進”,但隨著 SpaceX“星鏈計劃”等提速,早日卡位太空,也將成為成為中國通信產業不得不為之的選擇。

 

他山之石,也可攻玉:

 

厚積薄發的中國衛星互聯網會是什么模樣?

 

在這一趨勢的引導上,大家可能會好奇,商業味道濃厚的衛星互聯網,與理工科氣質的中國衛星產業碰撞在一起,到底會生出怎樣的娃?

 

找遍全球可能都沒有先例可以參考,所以我們不妨從邏輯上來推演一下:

 

一方面,海外的衛星互聯網熱潮主要是由商業部門驅動的,這決定了其項目一開始就會錨定巨大的經濟利益,由此產生的產業動蕩和資源浪費也將由社會買單。

 

比如資本成就的 OneWeb,就傳出破產的消息,因為無法在資本市場募集到足夠多的錢來支撐接下來的發展。

 

而星鏈“放煙花”一樣的衛星上天計劃,也因為妨礙太空觀測而引發了天文學家的集體抗議。盡管馬斯克和星鏈團隊計劃推出 VisorSat 的設計,以幫助降低衛星亮度,減少對天文圖像的損害。但 SpaceX 也強調,不可能制造出光學設備看不見的衛星。

 

也就是說,SpaceX 的四萬顆衛星計劃聽起來炫酷、做起來剽悍,實際卻選擇了商業優先、透支社會福祉作為代價。

 

而中國衛星互聯網建設,可能會和傳統基建一樣,在商業用途之外更多地考慮公益和惠民屬性,即使在無法實現盈利的偏遠地區和功能,比如西部農村、戈壁沙漠等等,也會借助衛星通信系統來彌平數字鴻溝。

 

這從一定程度上決定了,更符合國民利益的超大型衛星互聯網會在本土誕生,實現商業利益與公共利益的平衡。

 

當然,衛星互聯網的民用價值,也會在中國科技企業與運營企業的助推下被充分激活。

 

根據美國衛星協會(SIA)的預測,衛星制造及火箭發射、地面基站及終端設備和衛星通信運營,三部分的市場規模占比約為 7.5%、44.6%和 47.9%。

 

而占據一半左右市場份額的地面系統和終端設備,則可以與面向數據和用戶的互聯網科技企業產生“跨界效應”。

 

借助商業創新的力量,開展面向最終用戶的服務,造就出新的商業模式。

 

舉個例子,Teledesic 系統是由比爾 ·蓋茨投資的,OneWeb 最初是由谷歌提出,SpaceX 的馬斯克更是營銷大師……這些企業與個人的影響力,都為衛星互聯網的發展帶來了極高的社會關注度。

 

而久經沙場、世界前列的中國互聯網產業軍團,未嘗不是通信衛星產業化大潮的絕對生力軍。

 

蓬勃、失敗、復活、重生,衛星互聯網的三十年激蕩或許說明,今日的崛起不是簡單的歷史重復,而是在醞釀全新的風云。

 

這一次,天上星河斗轉,人間當擊長空。


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