不好,6G可能又要被美国卡位

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▣作者:钟灏

8月25号,美国一家叫T-MobileUS的电信运营商宣布,将使用马斯克的“星链”(starlink)服务,为美国部分地区的手机用户提供网络接入。

第二天马斯克也宣布:

明年他将发射第二代星链,还会和传统运营商合作,然后全球各地的手机就都可以通过他的星链来上网了。

Starlink的这种服务就是卫星互联网。

你的手机没有4G或5G信号没关系,用星链系统,无论在森林、海洋、沙漠、高原无人区都可以上网。

当然,他也讲一开始网速不会太快,因为通信带宽只有2~4Mbits,但是可靠性高,不需要基站。

很多人可能没有意识到这件事的意义,或者严重低估了这个星链系统。

今天,我们要讨论一下,星链对于今天的世界意味着什么。

总的来说,它至少有三大战略意义:

1)很可能会演变为未来的6G网络;

2)军事潜能非常大;

3)在太空跑马圈地,让后来者的卫星无处安放。

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很多人还不太了解,星链到底是干什么的,卫星互联网到底是什么鬼。

我们知道,现在的手机上网,都是用的4G或5G信号。4G/5G都是要靠“移动或电信”这样的运营商建立的地面基站发射信号,你的手机才能连网。

在人口稠密、基站密集的地方,4G/5G当然没问题,但一到基站覆盖不到的地方,可就“叫天天不应”了。

不要以为“现在这么发达,还有没建基站的地方吗?”

哪怕像中国这样的基建狂魔,也只有30%的地方有信号,其余70%地区都是没信号的。

所以你的手机能上网能打电话,是严重依赖地面基础设施的,这是很脆弱的一件事。

而星链是什么呢,星链就是把这些基站搬到了天上,每个卫星就相当于一个基站。

通过成百上千、甚至几万颗的卫星,来组成一个覆盖地球的大网,使得在每个角落都有信号。模型如下图:

和地面基站相比,如果想通过地面基站来做到全地球无死角的信号覆盖,那成本就高到没边了,基本是不可能的。只有星链可以做到这一点。

所以业内普遍认为,这种卫星互联网是未来的必然趋势。

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我越来越感到,这可能就是未来的6G。

目前6G的进展,还处在愿景讨论阶段。大家还在讨论6G应该达到什么样的目标,应该具备什么样的特征,还没到讨论技术路径的阶段。

商业规律,常常是局外人的创新颠覆一个行业。正如打残苏宁的,不是国美而是淘宝;打败柯达的,不是富士而是数码相机。

而未来,马斯克的starlink可能又将扮演这个角色。颠覆现有的通信模式。

为什么这么说?

5G的理论速率已经够快,已经满足绝大部分应用场景无压力。那么为什么还要发展6G呢,6G的核心诉求是什么呢?

6G的核心诉求,就是5G的痛点,那就是——

全域泛在。

就是我们前面讲的,整个地球全覆盖,无死角。绝不能“城市能用、偏远乡村不能用;东部能用、西部高原不能用;陆地能用、远洋航船不能用”。

而要做到这一点,靠地面基站是不可能的。唯一的路径,只能诉诸太空,诉诸卫星。

星链的第一个战略意义就在这里:

它极可能成为下一代网络通信模式。

可能有人会问:直接连卫星信号,速度能跟上吗?会有多大的延时?

是的,如果是传统卫星,确实延时非常严重,大多在500毫秒以上,作为对比,5G的延时是5~10毫秒左右。

但目前starlink,延时已经降到了40毫秒左右,相当于4G水平。

starlink是如何做到比传统卫星更低时延的?核心就是降低卫星高度。传统卫星一般高度是1千~几千公里,属于中高轨卫星,而星链则是低轨和极低轨,距地面只有340~550公里。

它现在做到40毫秒时延,并不是它的下限,其实它的理论最低时延可以做到7.32毫秒。这是可以根据光速计算出来的:

时间=550公里÷光速=1.83毫秒,往返就是1.83×4=7.32。

现在的40毫秒,主要是由卫星间的路由耽误的,而路由效率可以继续改进。

总之,星链基本具备6G的潜质。

要全域泛在,只能是星链。

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starlink已经投入商用了。

目前客户每个月的费用是99美元(英国89英镑),还要再买一个锅(碟形天线和路由器),成本549美元。

Space X表示,

它目前在36 个国家/地区拥有40万用户,主要是北美、欧洲和澳大利亚,既有家庭客户也有企业客户。明年还可能会扩展到非洲、南美洲和亚洲。

尽管它的费用已经比传统卫星低多了,但相比4G/5G来讲还是不便宜。当然,这是新产品诞生伊始的普遍现象。

关键是,这种商用足以让它形成正向循环,成本越来越低。

然后用户规模越来越庞大,成功卡位6G市场。

更关键的是,星链不仅可以用于商业,还可以用于军事。

比如,它可以让美国本土与海外军事基地无缝连接,解决困扰美国防部许久的5G频谱占用和腾退问题。今年3月starlink为美军F-35传输作战数据,相比传统方式快了30倍

鹅乌战争中,乌方指挥部和前线作战部队之间的通信也用了星链。它的信号不像普通无线电那样容易被干扰,而且设置便捷,只需15分钟即可设置完毕。

但至于传说中的:

星链可以全天候无缝监听侦查,对地面任何一支部队的调动及数量都看得一清二楚……

这就太夸张了。它是通信卫星,不是观测和侦察卫星。还有说它有导弹预警及拦截功能,就更离谱了。

至于未来是否会利用星链的通信技术来开发出另类的反导系统,那就是另外一回事了。

总之,它为军事能力提供了极大的加持和想象空间。

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所以无论从商用角度,还是从军事安全角度,星链都是未来大国竞争的致命一环。

现在的问题是,近地轨道的空间快被starlink占完了。

此话怎讲?

刚才我们说了,这种卫星必须布置在很低的轨道上,才能保证通信数据的传输速度和低时延。

但是低轨道会减少卫星的寿命——基本上轨道越高卫星寿命越长,越低寿命越短。这是因为低轨卫星受地球引力影响大,需要经常用助推器调整自己的速度和姿态,那么当发动机寿终或燃料用尽之后,卫星就会脱离轨道。

starlink卫星高度是550公里(二期将降到340公里),寿命在5年左右,它这是在现有条件下综合制造成本 、寿命和传输速度做出的折中选择。如果硬要降得更低的话,那寿命就会更短,成本就会急剧增加。

所以starlink的高度,基本上代表了目前商业通信卫星所能降到的最低高度。

而在这个高度上,starlink已经布置了将近3000颗卫星,按照它的规划,未来总共要达到4.2万颗的在轨数量!(2021年底全世界的卫星数量也只有4877颗)

基本上垄断了我们头顶上的每一片天。

有测算数据,低轨道空间可容纳的卫星数量总共是6万颗左右,所以你算算starlink一家就占了多少比例。

如此一来,如果中国未来也大规模发射星链,就只能去更高的轨道上(国际规则是先到先得),传输速度就没有了竞争力,人家可以做到20毫秒以内的时延,我们却要60毫秒,就没太大意义了。

除了轨道空间,频谱资源也是有限的,也是采取“先申报就可优先使用”的方式。

这种卫星互联网系统天然具有频率独享性,相互之间很难共用频率,欧美已有4家组织占用了最好用的频段资源(Ku、Ka、Q、V、E)。其中starlink最突出,其次是OneWeb。根据starlink报送的资料分析,它的参数还在不断演进迭代。

相比之下,我们在Ku/Ka的频率的排位要在100位开外了——基本处于无频可用的状态。这也是很多中国商业航天企业在频率方面都找国外合作伙伴的原因(一方面是电信监管,一方面是频率协调)。

它们的其星座系统一旦建成,将形成覆盖极低轨、低轨、中轨的“空间织网”,同时彻底垄断空间频率资源。

所以现在处于跑马圈地的形势下,留给中国的位置不多了,我们应该抓紧布局。

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现在我们进展到了哪一步呢?

虽然支持政策频出,指导意见也有了,但还处于规划和试验阶段

比如今年7月12号,上海发布《上海市数字经济发展“十四五”规划》,其中提到:

要建空天一体的卫星互联网,瞄准中低轨路线,完善卫星制造、卫星发射、卫星运营及服务产业链,探索天地一体化商业运营新模式。要在“十四五”期间启动多媒体低轨卫星系统初始组网,分阶段建设全球覆盖、技术先进、高效运行的卫星互联网。

比如中国航天科工集团研发的“虹云”系统,是我国首个低轨卫星通信系统,总规划156颗,高度1000公里(有点高)。目前发射了4颗试验星,计划到“十四五”末实现全部156颗卫星组网运行。

还有航天科技集团研发的“鸿雁”系统,集通信、导航增强于一体,一期工程60颗卫星,覆盖“一带一路”区域,二期工程300多颗,覆盖全球。目前,只发射了第一颗星,计划到明年发射54颗主体卫星,为后续系统奠定基础。

对比之下,我们显然还需要加快步伐,加强创新。

因为美国,你永远不知道他会突然蹿出来什么新玩意儿,就引发了一场革命。

正如五十年前摩托罗拉耗费1亿美元造出了一个2斤重的“大哥大”DynaTAC 8000X,谁知道这玩意就开创了移动通信的时代?

我们不能总是被动地跟随,我们更需要企业家的创新。

上一次,华为终于在5G标准中冲出重围。下一次,6G是否还能看到中国企业的身影?

留给我们的时间不多了。

全部讨论

2022-09-05 18:47

这种文章纯粹就是为了推销股票,没什么专业素养。

6G使用太赫兹(THz)频段,太赫兹频段是指100GHz-10THz,是一个频率比5G高出许多的频段。

即便是卫星使用的最高频段Ka波段,也不过是26.5-40GHz,而6G信号的频率已经在太赫兹级别,而这个频率已经接近分子转动能级的光谱了,很容易被空气中的被水分子吸收掉,所以在空间中传播的距离不像5G信号那么远,因此6G需要更多的基站“接力”。

马斯克都说了星链就是现在通信服务的补充,连5G都无法取代,更别说6G。

2022-09-05 18:24

作者通信基础基本没有,6G的标准是延时低至1ms,星链怎么可能做得到? 另外根据香农定律,频谱所能承载的信息量是有限的,单个基站用户数量也是有限的,星链这点卫星数量想满足海量的应用和用户,基本上属于痴人说梦,除非把所有的基站都搬到天上去。
即便把所有的基站都搬到天下,也不行,因为频带有限,彼此之间会有干扰。

2022-09-05 18:18

“有测算数据,低轨道空间可容纳的卫星数量总共是6万颗左右,所以你算算starlink一家就占了多少比例。”

这个也是搞笑,马斯克都说了,低轨道的空间很大的,不然亚马逊和星链计划申请数量都已经超过这个数。

马斯克称太空很大而卫星很小,绕地球的每一个轨道“壳”都比地球表面还大。因此近地轨道有足够的空间能容纳百亿颗卫星,几千颗卫星就像地球上有几千辆车一样,“这不算什么”。

2022-09-05 17:45

没有民营企业的参与,战略布局就会落后别人一大截。

2022-09-05 17:24

讲了多少年的老故事了?

2022-09-05 16:34

冷战时期的星球大战再来一季?

2022-09-05 15:31

兄弟,你是通信行业的吗?就星链那破玩意儿,作为通信的补充是很好的,他来承担主流量的通道,那不是找死哦,说个你能听懂的,目前国内5G用了多少电了?发在天上的卫星能产生这么多电么?逗死我了

2022-09-05 12:54

我们的星链在哪里

2022-09-05 12:22

又?5G卡住中国了?

2022-09-05 07:20

中国70%的地方没有手机信号?