主頁（http://www.130131.com）：關(guān)于衛(wèi)星通信，這篇文章值得你一看

大家好，我是小棗君。

今年2月7日，特斯拉創(chuàng)始人馬斯克旗下的火箭公司 Space X，成功發(fā)射了現(xiàn)役運力最強的火箭重型獵鷹（Falcon Heavy）并完成一級火箭回收。

當(dāng)時，這只“獵鷹”把馬斯克的一輛紅色特斯拉跑車也送上了太空，轟動了全球。

我們的馬老板也出盡了風(fēng)頭，被媒體瘋狂吹捧。

埃隆·馬斯克

緊接著，2月22日，馬斯克和他的SpaceX公司又干了件事——往天上送了3顆衛(wèi)星。除了一顆西班牙的Paz地球觀測衛(wèi)星之外，更引人矚目的，是兩顆名字分別叫“Microsat-2A”和“Microsat-2B”的通信衛(wèi)星。

伴隨著這兩顆衛(wèi)星的發(fā)射升空，這位老兄公布了他無比龐大的“星鏈Starlink”計劃。

按照他的規(guī)劃，從2019年到2024年，SpaceX會分別將4425顆衛(wèi)星送入太空，為全球客戶提供高速寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

要知道，目前圍繞地球運行的還在工作的衛(wèi)星一共才1400顆，另外大約還有2600顆已經(jīng)不再工作的，也就是說，人類迄今為止發(fā)射衛(wèi)星的總數(shù)也就4000多顆。

馬老板的4425顆，將超過人類發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量的總和！

這還不算完，馬斯克透露，整個計劃完成后，預(yù)計會有12000顆衛(wèi)星發(fā)射使用！

不愧是當(dāng)代“鋼鐵俠”，馬老板確實是不同凡響…

騷年，我說的你敢不信？要不要來一發(fā)？

無獨有偶，這個事兒沒過多久，我們國家的中國航天科工集團也不甘寂寞，拋出了“虹云工程”——計劃發(fā)射156顆衛(wèi)星，也建一個星載寬帶全球移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

一時間，新聞媒體就像打了雞血一樣，開始大肆渲染——“免費Wi-Fi來啦”，“全民衛(wèi)星上網(wǎng)時代來啦”，“全球無縫鏈接來啦”...

真的是如此嗎？衛(wèi)星通信即將迎來顛覆性的變革？

今天，小棗君就來和大家說一說這個事，關(guān)于衛(wèi)星通信的事。

大家都知道，如今我們?nèi)祟愡M行通信交流，最主要的方式，就是依靠手機。

而手機依賴于移動通信系統(tǒng)，依賴于基站和天線，或者，依賴基于固定寬帶接入的Wi-Fi。

現(xiàn)在的手機也用到衛(wèi)星，但主要是使用GPS定位功能

其實，對于大部分陸地地區(qū)來說，這種常規(guī)模式，是可以滿足要求的。

但是，對于像戈壁沙漠、深山老林這樣的無人區(qū)來說，一方面，基站建設(shè)和維護存在工程和技術(shù)上的困難，另一方面，建設(shè)資金也會非常昂貴，利用率和回報率太低。

即使是我們國家，通信基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)算是很強大了，都無法保證每一寸國土都有移動通信信號。

別的國家就更不用說了，在廣袤的非洲，信號覆蓋率一直都是很大的問題。即使在發(fā)達國家，例如美國和加拿大，很多人口密度低的地區(qū)，信號覆蓋也很不理想。

相信大家在美劇里經(jīng)�？吹筋愃频膱鼍�

這好歹還是陸地，更別說還有占地球表面積70%的浩瀚海洋。

在茫茫大海如何通信，一直都是一個大問題

根據(jù)聯(lián)合國教科文組織寬帶可持續(xù)發(fā)展委員會的報告宣稱，全球70億人之中，有超過52%（也就是36億人）因為各種原因而無法使用互聯(lián)網(wǎng)。

2017年，互聯(lián)網(wǎng)用戶滲透率（全球平均值：48%）

在如今信息化的時代，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的問題，一直都困擾著各國政府和人民。而對通信企業(yè)來說，這就是一個很大的市場和商機。

既然有問題，就要解決。

要想覆蓋好，就往高處跑。除了傳統(tǒng)陸地基站之外，人們自然而然就想到，是不是可以讓基站“飛起來”，到天上去？

于是，很多公司都開始了這方面的嘗試，包括無人機、熱氣球。

2013年6月份，谷歌就推出過一個“用氣球上網(wǎng)”的項目——Project Loon。當(dāng)時谷歌計劃用熱氣球搭建一個無線網(wǎng)絡(luò)，為全球提供互聯(lián)網(wǎng)連接。

Google的Project Loon項目

Facebook也在2015年推出了“天鷹” (Aquila)計劃，利用無人機提供網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

這些計劃，目前都在跌跌撞撞往前推進。

但是，除了無人機或熱氣球來說，顯然還有一種很管用的方法——那就是衛(wèi)星。

衛(wèi)星的高度最高，覆蓋范圍最為廣闊

其實，用衛(wèi)星通信并不是一件新鮮事。

1957年，蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星"斯普特尼克1號"。從那之后，在冷戰(zhàn)的不斷刺激下，越來越多的衛(wèi)星被送入太空。

"斯普特尼克1號"

有的衛(wèi)星是為了軍事拍照，有的是為了氣象監(jiān)測，還有的，就是為了通信。

1960年8月，美國把覆有鋁膜的直徑30m的氣球衛(wèi)星“回聲1號”發(fā)射到約1600km高度的圓軌道上，進行通信試驗。這是世界上最早的不使用放大器的所謂無源中繼試驗。

1962年I2月13日，美國又發(fā)射了低軌道衛(wèi)星“中繼1號"。1963年11月23日該星首次實現(xiàn)了橫跨太平洋的日美間的電視轉(zhuǎn)播。此時恰逢美國總統(tǒng)J.F.肯尼迪被刺，此消息經(jīng)衛(wèi)星傳至日本在電視新聞上播出，讓人們見識了衛(wèi)星在遠距離實時傳輸方面的優(yōu)勢，留下了深刻的印象，使人造衛(wèi)星在通信中的地位大為提高。

1963年7月，美國宇航局發(fā)射的“同步2號”衛(wèi)星，是世界上第一顆同步通信衛(wèi)星。它與赤道平面有30°的傾角，相對于地面作8字形移動，因而尚不能叫靜止衛(wèi)星，在大西洋上首次用于通信業(yè)務(wù)。

1964年8月，美國發(fā)射的“同步3號”衛(wèi)星，定點于太平洋赤道上空國際日期變更線附近，成為了世界上第一顆靜止衛(wèi)星。10月，這個衛(wèi)星轉(zhuǎn)播了（東京）奧林匹克運動會的實況。但是，此時的衛(wèi)星通信，尚處于試驗階段。

1965年4月6日，還是美國，發(fā)射了最初的半試驗、半實用的靜止衛(wèi)星“晨鳥”，用于歐美間的商用衛(wèi)星通信。從此，衛(wèi)星通信算是正式進入了實用階段。

兩位科學(xué)家正在調(diào)試“晨鳥1號”

說到衛(wèi)星通信，大家一定聽說過大名鼎鼎的“銥星計劃”。

80年代，由于手機通訊技術(shù)比較初級，很多地方都沒有覆蓋到信號。摩托羅拉一位工程師的妻子在加勒比海度假時，向丈夫抱怨沒有信號無法接到客戶的電話。工程師突發(fā)奇想，如果環(huán)繞地球用衛(wèi)星組建一個星座，信號不就能覆蓋到每一個地方了嗎？

摩托羅拉立刻開始實行這一計劃，設(shè)計出一個共計需要77顆衛(wèi)星的星群。因為金屬元素銥有 77 個電子，所以，這一計劃被稱為銥星計劃（后實施中出于技術(shù)和成本的考量，只使用了66顆衛(wèi)星）。

十一年過去了，摩托羅拉耗費了大量資金的銥星星座雖然成功上天，但是地面通訊技術(shù)獲得了更快的發(fā)展，幾乎沒人需要摩托羅拉昂貴的衛(wèi)星通訊服務(wù)。

最終，這個花費了34億美金的項目，以2億的打包價賣給了美國軍方。而銥星計劃的血虧，最終導(dǎo)致了摩托羅拉后期的頹勢。

其實，雖然銥星計劃失敗，但仍然還是有公司在開展衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。但是因為衛(wèi)星發(fā)射成本高，技術(shù)門檻也高，所以，能做這個生意的公司數(shù)量并不多。

也是因為成本等原因，使用衛(wèi)星進行通信，費用非常昂貴。所以，一般都是在特定場合下才會使用，例如礦產(chǎn)勘探勘察，遠洋出海，還有災(zāi)害救援。

很遺憾，目前民用衛(wèi)星電話市場基本上還是幾乎由國外廠商壟斷

一般來說，衛(wèi)星電話手持機的價格，需要近萬元。便攜式衛(wèi)星通信接收設(shè)備，幾萬到幾十萬不等。除了硬件購買之外，使用的費用也不低，撥打電話每分鐘幾元至幾十元不等。如果是用于上網(wǎng)，就更貴了，不是一般百姓能承受得起的。

這么多年以來，相比于地面上2/3/4G移動通信技術(shù)的飛速發(fā)展，衛(wèi)星通信前進的步伐很慢。

到了今年，馬斯克的“星鏈”計劃，才算是重新吸引了人們對衛(wèi)星通信的目光。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)，一般由空間分系統(tǒng)、通信地球站、跟蹤遙測及指令分系統(tǒng)和監(jiān)控管理分系統(tǒng)等四部分組成。

限于篇幅，我今天就不一一介紹技術(shù)細節(jié)了，改天我會專門寫一個技術(shù)專題。

衛(wèi)星通信的優(yōu)點很明顯：

1、通信距離遠：在衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)域內(nèi)，通信距離最遠為13000公里；

2、不受通信兩點間任何復(fù)雜地理條件的限制；

3、不受通信兩點間任何自然災(zāi)害和人為事件的影響；

4、通信質(zhì)量高，系統(tǒng)可靠性高，常用于海纜修復(fù)期的支撐系統(tǒng)；

……

當(dāng)然，缺點也很明顯：

1、傳輸時延大：500毫秒~800毫秒的時延；

2、高緯度地區(qū)難以實現(xiàn)衛(wèi)星通信；

3、為了避免各衛(wèi)星通信系統(tǒng)之間的相互干擾，同步軌道的星位是有一點限度的，不能無限制地增加衛(wèi)星數(shù)量；

4、太空中的日凌現(xiàn)象和星食現(xiàn)象會中斷和影響衛(wèi)星通信；

5、衛(wèi)星發(fā)射的成功率為80%，發(fā)射成本不低，需要承擔(dān)發(fā)射失敗的風(fēng)險；

6、衛(wèi)星的使用壽命從幾年到幾十年不等，需要進行長遠規(guī)劃。

通常我們使用衛(wèi)星進行通信，主要是衛(wèi)星電話這樣的終端，直接和衛(wèi)星通信，然后衛(wèi)星再和地面站通信，接入地面通信系統(tǒng)，以此來實現(xiàn)通信目的。

除了衛(wèi)星與衛(wèi)星電話進行通信之外，還有很多情況，是利用衛(wèi)星進行遠距離站址之間的傳輸。例如，以前小棗君在做海外項目的時候，就有中東阿富汗的項目，不同地方的移動通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間，采用的是衛(wèi)星傳輸?shù)姆绞�。那種方式時延非常大，穩(wěn)定性也很差，經(jīng)常掉鏈子，調(diào)測起來非常痛苦。

衛(wèi)星輔助陸地的移動通信系統(tǒng)

全球主要的通信衛(wèi)星系統(tǒng)運營商并不多，主要包括國際衛(wèi)星通信公司（Intelsat）、SES環(huán)球公司、歐洲通信衛(wèi)星公司（Eutelsat）、加拿大電信星公司（Telesat）等。

除此之外，還有一些區(qū)域衛(wèi)星運營商，例如我們國家的中國衛(wèi)通集團（China Satcom）。

中國衛(wèi)通

其實，利用衛(wèi)星實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)覆蓋是一件好事，技術(shù)上完全是可行的。衛(wèi)星的成本降低了，能力提升了，確實也適合考慮作為一個通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的手段。

但是，現(xiàn)在最大的問題就是，很多無良媒體為了博眼球，說什么“全球Wi-Fi”啦，“速度超快、直接翻墻”啦，真的就是純屬胡編亂造了。

胡亂炒作的“噱頭”新聞

這種錯誤的言論，不僅會誤導(dǎo)公眾對衛(wèi)星通信的了解，更有可能影響衛(wèi)星通信的良性發(fā)展，屬于非常卑劣的“捧殺”。

為此，小棗君想重點說一下關(guān)于衛(wèi)星通信的常見誤區(qū)，幫助大家了解真相。

首先，不管是星鏈計劃，還是虹云計劃，都和Wi-Fi沒半毛錢關(guān)系。

上網(wǎng)的手段有很多種，不是每種上網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)都叫Wi-Fi。Wi-Fi使用的是2.4GHz和5GHz的頻譜，而低軌衛(wèi)星采用的是Ka波段的頻譜，范圍是26.5-40GHz，兩者是不一樣的。也就是說，用我們的手機，是不可能把衛(wèi)星當(dāng)無線路由器用的。

別說手機和衛(wèi)星之間動輒幾百公里的距離，不管你用多牛掰的無線路由器，你手機距離路由器超過300米幾乎就沒有信號了。

而且，衛(wèi)星確實是能夠發(fā)射信號到你的手機上，但是，你上網(wǎng)不是只有單向數(shù)據(jù)連接的，你也要上傳數(shù)據(jù)的，你普通手機怎么可能做到發(fā)送信號到幾百公里外的衛(wèi)星上？衛(wèi)星電話都是有專門的設(shè)計，才能做到這一點的。

如果使用衛(wèi)星通信，要保證穩(wěn)定性和速率，一般都要使用專門的設(shè)備。衛(wèi)星和該設(shè)備進行通信，然后該設(shè)備通過各種方式，將網(wǎng)絡(luò)分享給周邊的人。

便攜式衛(wèi)星接收裝置

至于大家期待的1Gbps的速率，基本上可以洗洗睡了。別說Wi-Fi路由器，就拿我們現(xiàn)在的LTE基站來說，覆蓋一個小區(qū)，幾百個人，大家一起下載試試。只為一個人服務(wù)，理論速度也就幾百Mbps。這還是有光傳輸網(wǎng)絡(luò)支持的前提下。衛(wèi)星和地面站之間，沒有光纖，純靠無線，速度能比光纖快？想想也不可能啊。。。

免費上網(wǎng)就更是做夢了，發(fā)射衛(wèi)星不要錢？地面站和地面設(shè)備不要錢？維護不要錢？沒有任何一家公司敢隨便提供長期的免費服務(wù)，從商業(yè)模式上是說不過去的。

退一萬步講，就算技術(shù)層面上衛(wèi)星能提供理想的通信網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋，還有巨大的非技術(shù)層面困難擺在眼前。

第一，就是軌道空間。

太空看上去很大，但是近地軌道的位置是很有限的。12000顆衛(wèi)星，打上去容易，如何保證不會和其它衛(wèi)星相互干擾？如何保證失敗或壽命到期后不會成為太空垃圾？

關(guān)于太空垃圾的危害，大家可以看看電影《地心引力》

這些太空垃圾，和地面垃圾完全不一樣，是非常難回收的。如果SpaceX失敗，這么多的衛(wèi)星，就是地球的災(zāi)難。

試想一下，如果報廢衛(wèi)星就像這些報廢的單車一樣。。。

第二，就是頻率問題。

在美國，SpaceX想用什么頻率，可以和美國政府協(xié)調(diào)。對于自己國家的企業(yè)，政府還是比較好說話的。但是，如果提供全球覆蓋，意味著要和全球所有國家進行頻率申請。你申請就能給？不太可能。

如果使用沒有經(jīng)過授權(quán)的頻率，就是違法。

第三，內(nèi)容監(jiān)管。

呵呵，這個我就不用多說了吧。

所以，綜上所述，再奔放的理想，也繞不開現(xiàn)實。馬斯克的“星鏈計劃”雖然具備一定的可行性，但是被過度包裝和神化，甚至曲解。

站在一個通信老司機的角度，冷靜地看待這個問題，會發(fā)現(xiàn)，“星鏈計劃”更深層次的目的，其實是在于搶占軌道資源和頻率資源，還有就是服務(wù)于商業(yè)包裝和股票市場。

總而言之，衛(wèi)星通信主要的存在價值，還是對現(xiàn)有移動通信網(wǎng)絡(luò)的補充，而非取代。在陸基通信系統(tǒng)無法有效進行覆蓋的情況下，出現(xiàn)故障和問題的情況下，使用衛(wèi)星通信進行補充覆蓋，兩者進行合作分工，才是真正的王道。

好了，今天就到這里，感謝大家的耐心觀看！