“今天我想告诉大家的是，一个由上万颗卫星组成的通信系统不能说没有用，但是至多只是辅助作用，而且作用非常小。当然，我知道很多马斯克迷未必同意我的这种说法。今天很多人已经成了马斯克的脑残粉，以至于别人对这个偶像说不得。不过，我更喜欢俄罗斯的一句格言，“一种表述不因为提出者的身份就成为真理”。很多事情靠谱不靠谱，不在于谁讲，而在于它是否合乎基本的科学法则。当然，什么事情不可能因为马斯克说了，就由原来的不靠谱变成靠谱的了。对于一种未来的无线通信技术方案，我们如何分析它是否合理呢？解决这个问题的钥匙还是能量和信息的效率。我们知道，无线通信的信号要想接收得到，需要保证信号的能量和噪音能量之比，也就是所谓的信噪比足够高。而信号能量是和传输距离的平方成反比的，而噪音却是恒定的。你可能有过这样的体会，当你的手机远离家里的Wi-Fi路由器时，就会经常断网，或者网速特别慢，那是因为距离远了以后信噪比太低，噪音太大的原因。那么马斯克的卫星和我们的4G基站相比，距离差多远呢？我们知道根据4G的标准，基站之间的距离是2～3公里，也就是说手机和基站之间最远的距离大约是1～1.5公里，在大城市里可能还会密集一些。目前马斯克等人发射的近地距离卫星的飞行高度大约是200公里以上，也就是说，大约是手机和基站距离的100倍左右，这样远的距离，即使不考虑云层对信号的阻碍，到地面上的信号，强度也只有同样发射功率的万分之一左右。因此，卫星和手机之间的传输率高不了。事实上，20多年前，铱星一路电话通信的速率只有2.2～3.8Kbps，这是什么概念呢？我们今天用手机看高清视频，下载的速率在5Mbps左右（按理说需要达到22Mbps的传输率，才能无损地观看1080P的电视，但是在移动设备上收看，其实都是高度压缩后的节目，清晰度会有所损失）。也就是说，需要是铱星和手机之间传输率的1500～2000倍左右。当然，可能有人会说，20年过去了，技术进步了。但是无线通信的传输率是受到香农第二定律限制的，同样带宽的传输率不会因为改进编码技术就有本质提高。要想增加设备和卫星之间通信的传输率怎么办？首先要增加发射的功率，这样才能保证200公里后，信噪比足够高。当你要增加下载速度时，就要增加卫星的发射功率，而这件事是做不到的，因为卫星不可能像基站那样有线供电，所以它的发射功率很有限。当你要增加上传的速度，就要提高你的手机的发射功率，今天一般的手机都达不到要求。如果你见过铱星手机，你会发现它和大哥大一样蠢笨，那时只是传输一路语音数据，数据量极小。如果你想上传视频怎么办？你只要看看今天在演唱会现场外的转播车的体积就可以知道了，它们巨大无比，那也只是一路电视信号。即便你想传递的视频清晰度没有电视转播高，恐怕也要骑一个三轮车上街，至少也要推一个婴儿车上街。在整个移动通信的过程中，我们的手机和基站或者卫星实现了通信，才只是其中的第一步。基站之间或者卫星之间还需要建立通信联系，才能让我们连接远方的朋友。我把移动通信点到点的通信过程简化成下面这张图：从图中，可以看到，你给你朋友打电话或者微信聊天时，手机到基站之间是无线通信，但是基站到基站之间是光纤通信。基站之间光纤通信的带宽要比它和我们手机通信高得多，因为成百上千路的通信，都汇集到基站，然后从一个基站传送到另一个基站，或者是上一级通信的枢纽。但是，如果用卫星取代基站，这就极其麻烦了，因为各路手机的通信流量汇聚到卫星那里，卫星还需要想办法传到地面的基站上，或者在卫星之间传输，不论是哪一种，都要再额外耗费一倍无线电带宽，这比基于基站的做法，至少浪费了一倍的带宽。要知道空间的带宽是很贵的。2008年，Google参与了美国大约60MHz带宽的竞标拍卖，最后没有中标，中标的是AT&T，花了200亿美元。任何电信公司都不会浪费空中的带宽。如果我们不采用上述的通信方式，使用卫星取代连有光纤的基站，通信的效率就要大打折扣。就算每个小小的卫星总的功率能达到连有电源和光纤的基站的水平。这样的卫星在和我们的手机通信时，传输率的总和只有基站的百分之一到万分之一左右。要知道全中国有将近500万个基站，马斯克那一点点卫星（一万个），只能提供4G时代中国移动通信量的几百万分之一左右。当然，如果非要说他的计划有用的话，在塔克拉玛干沙漠中央可能有用。今天我给大家算这道题目，也是告诉大家一个甄别信息的方法。1万在不少人看来是个很大的数字，大家听到后就觉得技术高深得不得了。但是，这相比中国的基站数，实在是少得可怜。之前，我们反复强调了，未来科技发展的总趋势是，用更少的能量传输、处理和存储更多的信息。5G取代4G，符合这个规律，用卫星取代4G，违背这个规律，所以它不可能代替5G。更关键的是，我们在前面几堂课中讲了，未来无论是互联网还是移动通信的发展，都是朝着融合方向前进的，而不是另搞出一套独立的通信系统。我们讲到5G发展步骤时说，要经历一个依托于现有的4G基站过渡性发展的时代，这是最大化地利用现有资源，这才符合商业规律。”