互聯(lián)網(wǎng)“太空競賽”：中國版One Web加碼低軌衛(wèi)星
OneWeb、SpaceX、谷歌、Facebook、波音等巨頭，將距離地球200-2000公里的低軌道當(dāng)成太空互聯(lián)網(wǎng)“金礦”。而在中國國內(nèi)，從“國家隊(duì)”航天科技、航天科工到若干民營的航天企業(yè)，陸續(xù)公布衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃，展現(xiàn)出加入互聯(lián)網(wǎng)太空競賽的雄心。
北京時(shí)間6月26日，“鋼鐵俠”埃隆·馬斯克的Space X，在48小時(shí)內(nèi)連續(xù)完成兩次火箭的發(fā)射和回收，完成人類航天史上里程碑式的壯舉。
而他的對手格里格·維勒創(chuàng)辦的One Web，剛剛獲得FCC（美國聯(lián)邦無線電管理委員會）頒發(fā)的牌照。
7月20日，One Web的投資人、軟銀創(chuàng)始人孫正義，在東京暢談30年后的通信世界。他花了兩個(gè)半小時(shí)描繪的未來是，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球每一角落，萬億設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸至云端，并接入人工智能系統(tǒng)分析。
孫正義演講中的大數(shù)據(jù)和人工智能，已是當(dāng)前全球大熱的新興產(chǎn)業(yè)。市場不禁期待，他構(gòu)想中的衛(wèi)星通信，成為下一個(gè)引爆全球的熱點(diǎn)。
One Web獲得的這張牌照，是新一代商業(yè)航天企業(yè)獲得的首張低軌衛(wèi)星通信入場券。這也意味著在低軌衛(wèi)星這條賽道上，One Web已悄然領(lǐng)先Space X一個(gè)身位。
由于各種原因，世界上尚有一半人口無法使用互聯(lián)網(wǎng)。One Web計(jì)劃通過數(shù)百顆低軌道衛(wèi)星組網(wǎng)的方式，讓互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)接入偏遠(yuǎn)的農(nóng)村山區(qū)及其它基站、光纖無法覆蓋的地區(qū)。在One Web之外，Space X、谷歌、Facebook、波音等巨頭，也將距離地球200-2000公里的低軌道當(dāng)成太空互聯(lián)網(wǎng)“金礦”。而在中國國內(nèi)，從“國家隊(duì)”航天科技、航天科工到若干民營的航天企業(yè)，陸續(xù)公布衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃，展現(xiàn)出加入互聯(lián)網(wǎng)太空競賽的雄心。
相較于地基和傳統(tǒng)的中高軌衛(wèi)星，低軌衛(wèi)星組網(wǎng)有覆蓋廣、低時(shí)延、可靠性高等特點(diǎn)，被部分航天創(chuàng)業(yè)者視為5G通信的技術(shù)標(biāo)配。但是，全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)競爭的加劇，對企業(yè)的融資能力、對企業(yè)的運(yùn)作提出巨大挑戰(zhàn)。
中國版的One Web們，如何應(yīng)對新一輪的太空競賽？
讓30億人用上互聯(lián)網(wǎng)
按照FCC 的規(guī)定，維勒將在獲得牌照的6年間，將計(jì)劃的One Web衛(wèi)星送至太空。One Web的第一代低軌星座設(shè)計(jì)方案，包含648顆在軌衛(wèi)星與234顆備份衛(wèi)星，總數(shù)達(dá)882顆。這些衛(wèi)星將被均勻放置在不同的極地軌道面上，距離地面僅1200公里左右。衛(wèi)星們飛速運(yùn)動，不同衛(wèi)星交替出現(xiàn)在上空，保障某區(qū)域的信號覆蓋。如果計(jì)劃進(jìn)展順利，該星座將在2019年開始運(yùn)作。
可喜的消息是，One Web衛(wèi)星的大部分帶寬已經(jīng)售出，維勒正在考慮增加2000顆衛(wèi)星，總數(shù)達(dá)到2882顆。開始運(yùn)行后，One Web星座不僅能覆蓋美國，亦能覆蓋全球還沒有連接互聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)村邊遠(yuǎn)地區(qū)——前提是獲得相關(guān)國家和地區(qū)的市場準(zhǔn)入牌照。One Web的目標(biāo)是，到2022年為每個(gè)沒有互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)校提供接入，到2027年彌合全球的數(shù)字鴻溝。
按照業(yè)內(nèi)的估算，目前地面通信還沒有覆蓋的地區(qū)包括農(nóng)村山區(qū)、飛行中的飛機(jī)、遠(yuǎn)洋航行的船只、遠(yuǎn)離大陸的海島等。One Web 潛在的服務(wù)人群超過30億人口——這大約是全球人口的一半。
不過，從當(dāng)前商業(yè)航天格局來看，低軌星座并不是One Web的獨(dú)角戲。維勒強(qiáng)有力的對手是大名鼎鼎的“鋼鐵俠”——用可回收火箭驚艷全球的馬斯克。緊隨One Web身后，Space X 已與 FCC 開展了數(shù)月談判。馬斯克提出比One Web更龐大的低軌星座通信計(jì)劃——Space X初代星座衛(wèi)星的規(guī)模就已達(dá)到4425顆。在One Web、Space X之外，波音、Leosat、Telesat、三星等一批企業(yè)也提出或參與類似的低軌衛(wèi)星通信計(jì)劃。前述清單中還有中國企業(yè)：“航天系”國企航天科技、航天科工，民營企業(yè)信威集團(tuán)、歐比特等。
可以預(yù)見的是，一旦這些企業(yè)的計(jì)劃實(shí)現(xiàn)或部分實(shí)現(xiàn)，低軌道將迎來空前的繁榮。
這樣的場景很容易觸發(fā)電信業(yè)人士20年前的記憶。1990年代初，摩托羅拉推出77顆低軌衛(wèi)星組網(wǎng)的“銥星計(jì)劃”（衛(wèi)星數(shù)量后減為66顆），這是人類首個(gè)大型低軌星座通信計(jì)劃。“銥星計(jì)劃”總投資高達(dá)60億美元，由于運(yùn)營成本太高，不得不將衛(wèi)星電話賣到3000美元，通話資費(fèi)高達(dá)7美元/分鐘。由于技術(shù)所限，當(dāng)時(shí)銥星能提供的網(wǎng)速極慢，幾乎只能打電話。昂貴的市場定價(jià)，使得銥星公司勉強(qiáng)收獲20萬用戶，在與低廉的地面通信服務(wù)的短兵相接中慘敗。
在持續(xù)虧損中艱難運(yùn)營的銥星公司，不滿一周年終結(jié)于破產(chǎn)。銥星同時(shí)期的競爭對手，全球星、軌道通信追隨著銥星踏進(jìn)衛(wèi)星通信市場，也追隨著銥星宣告破產(chǎn)。
遠(yuǎn)望智庫高級研究員黃志澄分析，短暫繁榮的銥星，沒有解決成本投入過高的問題，尤其是昂貴的造星和發(fā)射成本。其結(jié)果自然是通話費(fèi)用過高，使用者甚少。
相較于銥星時(shí)代，這次低軌衛(wèi)星的復(fù)興顯得水到渠成。后來者們找到大幅降低成本的辦法：“立方星”技術(shù)成熟后，選擇低軌道、微小衛(wèi)星而不是傳統(tǒng)的中高軌道、大衛(wèi)星，既能有效縮減發(fā)射路程和發(fā)射載荷，也能縮減造星成本；Space X等商業(yè)航天企業(yè)的崛起，也將發(fā)射費(fèi)用砍掉一半。
南京航空航天大學(xué)微小衛(wèi)星中心主任康國華分析，航天科技進(jìn)步降低了衛(wèi)星研制發(fā)射的成本，而衛(wèi)星通信資費(fèi)降低又催生無時(shí)無刻的互聯(lián)網(wǎng)介入和大數(shù)據(jù)需求。這都使得通信界重提低軌星座。
5G時(shí)代的天地一體化融合
全球展開互聯(lián)網(wǎng)太空競賽時(shí)，中國的低軌衛(wèi)星領(lǐng)域也迎來小陽春。
早在2014年10月27日，“靈巧”通信試驗(yàn)衛(wèi)星升空后成功完成全部在軌測試。這是中國第一顆低軌道衛(wèi)星，承擔(dān)著低軌道運(yùn)行的技術(shù)驗(yàn)證任務(wù)。“靈巧”星如其名，低至130公斤、運(yùn)行軌道只距離地面800公里——這與One Web星座的一顆衛(wèi)星相當(dāng)。“靈巧”的成功，也宣告著中國的上市企業(yè)信威集團(tuán)成功進(jìn)入低軌衛(wèi)星領(lǐng)域，該集團(tuán)的技術(shù)合作方是清華大學(xué)。
“靈巧”之后，不少企業(yè)擺出了爭當(dāng)中國版One Web的姿態(tài)。航天科技計(jì)劃2020年建成由60顆衛(wèi)星組成的“鴻雁星座通信系統(tǒng)”，另一家國企則提出包括156顆衛(wèi)星的“虹云工程”，提出覆蓋全球的寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)；天地經(jīng)緯、九天微星等民營企業(yè)、初創(chuàng)公司也在籌謀星座計(jì)劃。
不單是企業(yè)們的計(jì)劃書，頂層設(shè)計(jì)的規(guī)劃也對低軌星座青睞有加。2015年，“軍民融合”上升為國家戰(zhàn)略；2016年5月，國家發(fā)展改革委《關(guān)于實(shí)施制造業(yè)升級改造重大工程包》中，包括通信衛(wèi)星研制生產(chǎn)的“商業(yè)航天產(chǎn)品發(fā)展工程”榜上有名；2016年12月，《“十三五”國家信息化規(guī)劃》更明確，實(shí)施寬帶鄉(xiāng)村和中西部地區(qū)中心城市基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)完善工程，采用蜂窩、光纖、低軌星座等多種方式，加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
“（低軌衛(wèi)星通信的）‘黃金時(shí)代’快要來了。”徐子華告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者。他是一名出身中興通訊的創(chuàng)業(yè)者，目前擔(dān)任圖米科技解決方案總監(jiān)。該公司目前正從事衛(wèi)星通信地面終端的研制。
徐子華認(rèn)為，隨著政策的傾斜和大企業(yè)的引領(lǐng)，預(yù)計(jì)將會有更多資本、更多企業(yè)關(guān)注和進(jìn)入到低軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域。隨著農(nóng)村電商的爆發(fā)和精準(zhǔn)扶貧政策的推進(jìn)，互聯(lián)網(wǎng)已成必要的信息基礎(chǔ)設(shè)施，衛(wèi)星通信的潛在市場容量巨大。
中國疆域遼闊，自然地貌較為復(fù)雜。盡管工信部要求全國90%的行政村實(shí)現(xiàn)“光纖入戶”，但剩余10%的行政村和行政村下面的自然村落要實(shí)現(xiàn)戶戶接網(wǎng)線，建設(shè)成本極高。市場認(rèn)為更省成本的是“One Web”方案，接通來自上空衛(wèi)星的“隱形光纖”。
世域天基創(chuàng)始人郭正標(biāo)說，低軌衛(wèi)星有廣域覆蓋的特點(diǎn)。在廣闊的農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)，連接低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)能節(jié)省大量的基站和光纖建設(shè)經(jīng)費(fèi)，性價(jià)比極高。而在地面網(wǎng)絡(luò)信號欠佳時(shí)，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)也能形成信號的補(bǔ)充。
農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)的消費(fèi)者購買力不比大城市的市民，既然以這部分人群作為目標(biāo)市場，至少有兩個(gè)問題需要解決——衛(wèi)星通信的體驗(yàn)不能太差，衛(wèi)星通信的服務(wù)費(fèi)用要足夠便宜。“銥星計(jì)劃”已有前車之鑒。
目前，中國的低軌星座服務(wù)商還沒有明確回應(yīng)前述兩個(gè)問題。但從 One Web的案例來看，情況還是偏向樂觀的。由于距離地面較低，One Web 的時(shí)延只有20毫秒，能提供50Mbps的網(wǎng)速——這些都接近了地基網(wǎng)絡(luò)的體驗(yàn)。而One Web 的接收器材定價(jià)也不高，屋頂加裝衛(wèi)星天線只需要250美元。
從市場關(guān)注的焦點(diǎn)來看，中國低軌衛(wèi)星通信市場，除了維勒們關(guān)注的農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)之外，還有航行中的飛機(jī)、高速運(yùn)行的列車和應(yīng)急救援市場。其中，衛(wèi)星通信運(yùn)用在飛機(jī)和列車上能給消費(fèi)者直接服務(wù)，可以在飛機(jī)和高鐵上連接Wi-Fi；衛(wèi)星通信也能實(shí)現(xiàn)孫正義所說的“億萬設(shè)備連接到云端”，這將避免飛機(jī)出現(xiàn)“馬航事件”中的失聯(lián)狀況。而應(yīng)急救援市場，則是銥星時(shí)代，低軌衛(wèi)星通信唯一增長還不錯(cuò)的市場。
值得一提的是，破產(chǎn)后被輾轉(zhuǎn)收購的全球星、軌道通信和銥星公司于2010年后開始使用低成本的二代星，已扭虧為盈。
誠然，即使衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已有承受數(shù)十GBps帶寬的能力，但短期內(nèi)依然無法取代動輒聯(lián)通數(shù)十億人口的地面網(wǎng)絡(luò)抗衡。但是，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的低成本實(shí)現(xiàn)，將對國內(nèi)的電信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)產(chǎn)生巨大影響。
業(yè)內(nèi)人士預(yù)判，低軌衛(wèi)星提供了一種可行的補(bǔ)充方案。一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的基站、光纖架設(shè)，甚至飛機(jī)Wi-Fi的建設(shè)，可以低軌衛(wèi)星建設(shè)成本作為參照，一旦衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)具有更高性價(jià)比，將無需建設(shè)和利用地基網(wǎng)絡(luò)。更關(guān)鍵的是，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)還能跟上更高網(wǎng)速、更高容量的5G建設(shè)步伐。也就是說，一旦天網(wǎng)比地網(wǎng)更具性價(jià)比，某些農(nóng)村和偏遠(yuǎn)山區(qū)可以直接跨越3G、4G，跑步進(jìn)入5G時(shí)代。
“天網(wǎng)應(yīng)該做自己擅長的事，與地面網(wǎng)絡(luò)形成互補(bǔ)，”郭正標(biāo)說，“低軌星座與NB-ioT（窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)的結(jié)合，具有低時(shí)延、高可靠和低功耗大連接的特點(diǎn)，堪稱對正在建設(shè)的5G標(biāo)準(zhǔn)的完美詮釋。”
郭正標(biāo)說，在中國乃至全球步入5G 時(shí)代的背景下，中國有望構(gòu)建出一張?zhí)炀W(wǎng)和地網(wǎng)融合、天地信息一體化的網(wǎng)絡(luò)。
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