中國集群通信網(wǎng)
衛(wèi)星通訊：緊急求救只是行業(yè)起點，軌道爭奪才是未來重點
2023年3月，衛(wèi)星通訊再次進(jìn)入了大眾的視野。
在巴塞羅那舉辦的2023年世界移動通信大會（Mobile World Congress，簡稱MWC）上，作為安卓智能手機(jī)前兩名的SoC供應(yīng)商，高通和聯(lián)發(fā)科各自拿出了自家最新的衛(wèi)星通訊方案。
高通宣布，正與榮耀、Motorola、Nothing、OPPO、vivo以及小米合作共同開發(fā)具備衛(wèi)星通信功能的智能手機(jī)。此前在2023年初高通推出了Snapdragon Satellite，是全球首個基于衛(wèi)星的雙向消息通信解決方案。
聯(lián)發(fā)科則在MWC上展示了3GPP5G非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）技術(shù)，該技術(shù)可以為智能手機(jī)提供雙向衛(wèi)星通信應(yīng)用支持，聯(lián)發(fā)科表示首批采用MediaTek衛(wèi)星通信技術(shù)的智能手機(jī)將于2023年發(fā)布。
早在2022年9月，華為Mate 50 Pro和蘋果iPhone 14先后發(fā)布，兩款手機(jī)“默契”的搭載了衛(wèi)星通訊功能，引起了業(yè)界對這項技術(shù)的普遍關(guān)注。有業(yè)界人士認(rèn)為，2023年至2024年，衛(wèi)星通訊技術(shù)將成為智能手機(jī)的標(biāo)配。
求救只是起點，天地組網(wǎng)才是未來
目前，衛(wèi)星通信的應(yīng)用主要是在戶外沒有手機(jī)信號的情況下，通過衛(wèi)星向外發(fā)出救援信息。
據(jù)新華網(wǎng)報道，近日一名戶外攝影師和兩位旅行者，在內(nèi)蒙古赤峰境內(nèi)的貢格爾草原，拍攝野生動物途中意外遭遇風(fēng)雪天氣，在沒有手機(jī)信號的情況下，依靠華為手機(jī)自帶的北斗衛(wèi)星消息功能，發(fā)送坐標(biāo)信息給其隊友，成功聯(lián)系到隊友并獲救。
這次事件反映出了衛(wèi)星通訊的一大特點，那就是信號可以無死角覆蓋整個地球表面，無論是深山老林、極地海洋還是蒼茫大漠，只要能夠看到天空，就能接收到衛(wèi)星信號。
在應(yīng)急救援、快速響應(yīng)，面對自然災(zāi)害、戰(zhàn)爭、意外事故等突發(fā)事件中，衛(wèi)星通訊能夠提供比傳統(tǒng)基站通訊更為可靠的服務(wù)，為救援、疏散和調(diào)度等方面提供必要的支持。
而傳統(tǒng)的2G、3G、4G、5G信號依靠的是基站，也就是俗稱的信號塔。
信號塔根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)有不同的覆蓋范圍，網(wǎng)速越快覆蓋范圍越小，比如5G基站的覆蓋范圍就小于4G基站。所以，雖然基站通訊能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、打電話、發(fā)短信等高帶寬通訊，但需要大量建設(shè)基站。
據(jù)工業(yè)和信息化部數(shù)據(jù)顯示，截至2022年8月底，我國4G、5G基站總數(shù)分別達(dá)到593.7萬個、210.2萬個。但是，仍然有5%的縣和超過半數(shù)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)沒有5G覆蓋。
反觀衛(wèi)星通訊，雖然單顆的通訊帶寬較低，但理論上只需要通過幾顆衛(wèi)星組合，便可實現(xiàn)對地球表面的全都覆蓋，這一點是衛(wèi)星通訊最為核心的優(yōu)勢。
目前來看，衛(wèi)星通訊可以與現(xiàn)有基站通訊形成互補(bǔ)，滿足使用者對于網(wǎng)絡(luò)速度和覆蓋范圍的需求。在2021年6月6日，中國信息通信研究院發(fā)布的《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)》指出，6G將實現(xiàn)空天地一體化的全球無縫覆蓋，星地一體融合組網(wǎng)技術(shù)將成為6G網(wǎng)絡(luò)最重要的潛在技術(shù)之一。
在可見的未來，衛(wèi)星通訊將于基站通訊一起組成6G通訊網(wǎng)絡(luò)。
衛(wèi)星通訊，物美價廉
成本方面，衛(wèi)星通訊與傳統(tǒng)的基站通訊有所不同�；就ㄓ嵉暮诵某杀驹谂c基站建設(shè)，衛(wèi)星通訊的核心成本在于發(fā)射成本。
基站通訊建設(shè)成本因地區(qū)、網(wǎng)絡(luò)類型、設(shè)備品牌等因素而異，并且會受到地理位置成本、網(wǎng)絡(luò)類型和帶寬、規(guī)模效應(yīng)等因素的影響。一座城市中心的5G基站的建設(shè)成本大概在100萬到500萬元之間，而建設(shè)一個偏遠(yuǎn)地區(qū)、覆蓋較大地區(qū)的基站網(wǎng)絡(luò)，可能需要幾千萬甚至上億元的投資。
正是由于傳統(tǒng)基站的建設(shè)成本始終居高不下，時至今日地球上仍有大量的人口在沒有互聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)下生活。根據(jù)中國國際發(fā)展知識中心發(fā)布的《全球發(fā)展報告》，截至2021年底世界上仍有約38%的人口無法連接互聯(lián)網(wǎng)。
而衛(wèi)星通訊的最主要成本不在于手機(jī)端的芯片，也不在通訊衛(wèi)星的制造，而是在于將衛(wèi)星發(fā)射到軌道的成本。高通產(chǎn)品管理副總裁弗朗西斯科·格里利（Francesco Grilli）曾表示，目前衛(wèi)星通訊所提供的緊急通信功能成本非常低，甚至沒有成本。
以星鏈衛(wèi)星為例，此前馬斯克曾透露每顆制造成本約為50萬美元。目前SpaceX采用的獵鷹9號火箭，單次可攜帶50枚左右的星鏈衛(wèi)星上天，單次發(fā)射成本約為3000萬美元。這也意味著，目前發(fā)射衛(wèi)星的成本和制造衛(wèi)星的成本基本相當(dāng)。
而隨著SpaceX最新的星艦投入使用，根據(jù)SpaceX官方消息，星艦未來單次可攜帶400枚星鏈衛(wèi)星上天，單次發(fā)射成本最高1000萬美元，最低僅需200萬美元，平均約為400萬美元，將大幅度降低衛(wèi)星的發(fā)射成本。
以單次發(fā)射成本400萬美元計算，每送400枚造價50萬美元的星鏈衛(wèi)星上天，SpaceX的成本只需要2億美元。
而據(jù)SpaceX最新的介紹，星鏈系統(tǒng)最終將由4.2萬顆星鏈衛(wèi)星構(gòu)成。根據(jù)tesmanian的數(shù)據(jù)顯示，目前共有2403顆星鏈衛(wèi)星在軌，余下的4萬枚衛(wèi)星的制造及發(fā)射成本大概在200億美元，而隨后就將完成全世界無死角的高速網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
目前，星鏈已經(jīng)可以達(dá)到150-300M bps傳輸速度，而在星鏈完成鋪設(shè)之后，最終目標(biāo)是要達(dá)到1G bps，相當(dāng)于5G的水平，足以覆蓋絕大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需要。
根據(jù)《2022年通信業(yè)統(tǒng)計公報》顯示，2022年三家基礎(chǔ)電信企業(yè)和中國鐵塔股份有限公司，共完成電信固定資產(chǎn)投資為4193億元（約為599億美元）。
從投資成本來看，衛(wèi)星通訊完勝傳統(tǒng)基站通訊。
衛(wèi)星軌道爭奪戰(zhàn)
目前來看，中國和美國在衛(wèi)星通訊的戰(zhàn)略方面，沒有路線區(qū)別。
中國版“星鏈“，也就是低軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)名為“國網(wǎng)”，由12992顆衛(wèi)星構(gòu)成，目前已經(jīng)獲批并在建設(shè)之中，截至2022年6月底已經(jīng)發(fā)射了1737顆衛(wèi)星，在軌正常運行的有1638顆。
雖然目前國內(nèi)衛(wèi)星的發(fā)射成本沒有公開數(shù)據(jù)，但《中國航天》曾透露“長征”系列火箭最高實現(xiàn)一箭22星，執(zhí)行低軌任務(wù)整體發(fā)射服務(wù)價格水平與“獵鷹”9火箭相當(dāng)，低于其他主流一次性運載火箭。
以獵鷹9號單顆衛(wèi)星60萬美元的發(fā)射成本為標(biāo)準(zhǔn)，未來星艦平均單顆衛(wèi)星的發(fā)射成本將降至1萬美元。屆時，國產(chǎn)火箭將面對60倍的成本差距。
不過，在制造成本上，國產(chǎn)衛(wèi)星可以降本的空間較大。
根據(jù)福布斯披露，目前銀河航天的單顆衛(wèi)星研制成本已降至千萬量級。相比于銀河航天第一代衛(wèi)星，第二代的成本下降超過一半。未來通過生產(chǎn)工藝提升和規(guī)�；�(yīng)，企業(yè)有希望把衛(wèi)星單價降至百萬元級別的水平。
值得注意的是，即使制造和發(fā)射成本降到足夠低，國產(chǎn)衛(wèi)星通訊依然面臨衛(wèi)星軌道競爭和終端場景欠缺的挑戰(zhàn)。
目前科學(xué)界認(rèn)為地球的低軌衛(wèi)星容量有限，大約為6萬顆左右。國際電信聯(lián)盟ITU對于衛(wèi)星軌道分配實行“先占先得”制。在2020年9月份，國網(wǎng)已向國際電信聯(lián)盟遞交了頻譜分配檔案，檔案中衛(wèi)星總數(shù)量為12992顆。
根據(jù)國際電信聯(lián)盟規(guī)定，申請衛(wèi)星頻率和軌位資源的公司需要在獲得許可后2年內(nèi)完成星座中10%衛(wèi)星的部署，5年內(nèi)完成星座中 50%衛(wèi)星的部署，7年內(nèi)完成星座中 100%衛(wèi)星的部署。如果無法滿足上述要求，將對申報的星座規(guī)模進(jìn)行削減。
根據(jù)華泰證券數(shù)據(jù)，2021年全球共發(fā)射衛(wèi)星1336顆，包括989顆星鏈衛(wèi)星，中國則發(fā)射了102顆衛(wèi)星。中國想要在2027年前完成1.3萬顆國網(wǎng)衛(wèi)星的發(fā)射計劃，仍存在不小的壓力。
具體到終端和實際使用場景上，國內(nèi)的衛(wèi)星通訊目前還僅限于華為基于北斗短報文的戶外緊急求救功能，還不支持用戶間的電話、上網(wǎng)、視頻等功能。而根據(jù)馬斯克的推特爆料，第二代星鏈將于2023年推出，可以直接連接到手機(jī)，且無需用戶更換新的手機(jī)，并能實現(xiàn)收發(fā)短信和圖片。
“中國是一個航天大國，但還不是航天強(qiáng)國。中國現(xiàn)在在天上的衛(wèi)星數(shù)量是世界第二，但用得并不充分，沒有形成大的社會產(chǎn)業(yè)效益�！敝袊こ淘涸菏�、神舟系列號飛船首任總設(shè)計師戚發(fā)軔曾表示。
據(jù)市場研究公司Technavio的報告，衛(wèi)星通訊市場規(guī)模在2021年達(dá)到了310億美元，預(yù)計在2021-2025年期間以9%的年復(fù)合增長率增長。根據(jù)摩根士丹利對全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的市場規(guī)模的測算，到2030年全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)到454.26億美元。
目前來看，未來如果衛(wèi)星通訊能夠順利普及，其全球無死角的覆蓋范圍將會成為最大優(yōu)勢。同時，隨著更多衛(wèi)星的上天，網(wǎng)絡(luò)帶寬也會隨之提高，用戶除了可以利用衛(wèi)星通訊打電話、發(fā)短信，還能上網(wǎng)看視頻。
此外，利用衛(wèi)全球定位系統(tǒng)和導(dǎo)航應(yīng)用，還能夠?qū)崿F(xiàn)一些目前車聯(lián)網(wǎng)無法實現(xiàn)的實時計算，如低軌衛(wèi)星所提供的高精度定位可以輔助圖像識別系統(tǒng)，清晰識別防護(hù)欄、樹、高架、道路邊緣等參照物，提高車輛的環(huán)境感知能力，進(jìn)而提升汽車的自動駕駛能力。
總的來看，衛(wèi)星通訊技術(shù)將徹底提升人類現(xiàn)有通訊方式的體驗。而想要實現(xiàn)這一目標(biāo)，國內(nèi)外的參與者還有相當(dāng)長的一段路要走。
(責(zé)任編輯：李俊勇)