巨头们前赴后继的卫星互联网,背后别有玄机

健康        2019-09-10   来源:寻史问迹

说到埃隆·马斯克(Elon Musk),这绝对是全球科技圈响当当的名字,Tesla、Boring Company,以及SpaceX等等各种脑洞大开的项目,以及马斯克本人的风范,也为全球网民提供了一茬又一茬的谈资。根据此前公布的信息显示,SpaceX即将开启旗下的猎鹰重型火箭的首次商业发射,而就在同一时间,与SpaceX正在进行一场“太空之战”的蓝色起源(Blue Origin)背后的亚马逊,也在近日搞了个大新闻。

卫星互联网究竟是个什么网

根据外媒报道,亚马逊将SpaceX前卫星副总裁拉杰夫·巴达亚尔(Rajeev Badyers)及其部分团队成员,挖到了自家的Project Kuiper(柯伊伯项目)中。而所谓Project Kuiper,则是与SpaceX旗下Starlink(星链)类似的近地轨道卫星网络,意图使用数以千计的微型通信卫星,组建成庞大的太空互联网。


巨头们前赴后继的卫星互联网,背后别有玄机


从爆料信息中来看,Project Kuiper将由三个不同轨道的卫星网络组成,包括地面以上590公里处的784颗卫星、610公里处的1296颗卫星,以及629公里处的1156颗卫星组成。其旨在为全球各地未得到基本互联网服务,和服务不足的区域提供低延迟、高速宽带网络服务。

作为与亚马逊Project Kuiper几乎完全相同的实现方式,SpaceX旗下的Starlink也是一项相当庞大的计划。在其之前向美国联邦通信委员会(FCC)提交的报告中,申请建立一个包含4425颗卫星的轨道数字通信阵列,随后又为这项计划补充了7518颗卫星,而这些额外的卫星将部署在地球上方335公里至346公里间的极低地球轨道,以V波段传输数据。


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目前,互联网卫星已经俨然成为了海外科技企业的新风口,除了亚马逊和SpaceX之外,Facebook有自家的Athena(雅典娜)、获得日本软银公司10亿美元投资的OneWeb,也计划建立一个由648颗小型卫星构成的网络,此外还有Telesat、Space Norway等公司也先后获得了FCC的批准。

在SpaceX、亚马逊,以及Facebook等企业的设想中,利用高频毫米波无线电信号,发射一系列(数千个颗以上)的近地轨道卫星,为全球任意一个地点提供低延迟、高速宽带网络服务。因此如果说5G是二维地图上的高速高速公路,卫星互联网就是三维的飞机航线,而其核心,就是用星地链路取代了光纤。


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用户使用卫星天线把信号发送给卫星,同时接收来自卫星的信号,再经过调制解调后传输到电脑等终端设备上,然后打开手机,输入密码,就能连接上来自太空的卫星互联网了。需要注意的,我们现在使用的智能手机是不能与这些互联网卫星直联的,由于现在正在天上的两颗Space X卫星上下行频率在11-13GHz,而目前4G网络的最高频率也只有2635MH,即便是5G NR的FR1(也就是现在全球运营商试商用的中低频段),也只有FR2也就是毫米波频段,才能对上卫星的频段。

画饼,马斯克们是专业的

事实上,所谓太空互联网或者卫星互联网并非是一个新兴概念,此前大名鼎鼎的铱星计划(Iridium satellite)和全球星计划(Globalstar)大家不妨了解一下。在上世纪90年代,从模拟信号走向数字信号的转折时期,为了满足消费者对于随时随地进行通话的需求,摩托罗拉推出了由11条轨道、每条轨道7颗卫星组成的低轨移动卫星通信系统——铱星计划,用户使用相应设备在地球上任意一个地方打电话,都能绕过所在地的通信网络,通过铱星系统直达目的地。


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没错,彼时的铱星计划其实与今天的卫星互联网一样,不管你身处地球上如何偏僻的角落、如何恶劣的环境,都能进行通信。但是,铱星计划本身的优势并没有掩盖掉高昂成本带来的劣势,在铱星还没有完成卫星网络布局之时,通信运营商已经在地面用数以百万计的基站实现了蜂窝移动通信的全覆盖,再加上运营商之间竞争激烈和网络制式的迭代,网速在提升而资费在下降,也直接让铱星公司在本世纪初宣布破产。

在铱星计划的大败局之后,欧美科技企业也放弃了从高大上的卫星上下手,转而将目光投向了热气球和无人机,但是谷歌X实验室推出的Project Loon平流层气球网络计划,以及由太阳能提供动力的自动化无人机项目Titan,也都由于技术水平的限制最终都宣告失败。


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没错,相比于可能因为各种极端天气导致无法正常工作的热气球和无人机,在宇宙环境下的卫星明显要可靠得多,再加上随着航天技术的发展,卫星制造和发射成本也在逐步降低。据悉,SpaceX发射Microsat-2a和Microsat-2b两颗宽带测试卫星的成本,远不如当初铱星计划,因此也给了各大科技巨头组建全球卫星互联网的信心。

不过必须要指出的是,卫星互联网的前景确实存在,但是以目前技术水平来说,这些企业画饼的可能性依然是相当之高。以目前曝光信息最多的Starlink为例,需要12000颗卫星才能完成组网,即便按照1颗卫星400千克计算,共需要将4800吨物质发射到1150公里至1325公里的近地轨道上。按照一箭20星、每颗卫星同轨道不同相位的最理想情况,使用发射成本6000万美元的猎鹰9也需要600次发射,再考虑到卫星发射的窗口期以及SpaceX本身也要承接外部的商业发射项目,马斯克真有这么高的运力可供调配吗?


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如果将标准下调到有限商用的800颗,也需要猎鹰9进行40次发射,并且即使以一颗卫星2000万美元的白菜价计算,最低成本也要184亿美元。而目前Space X的估值也就在百亿美元的水平,除非马斯克有卖了一切家当赌一把的觉悟,或者有"冤大头"买单,否则Starlink在短期之内这一计划也只能停在纸面上。

一切为了更美好的明天

为什么卫星互联网依然需要相对不菲的成本,亚马逊、Facebook、Space X还是要继续画大饼呢?美国联邦通信委员会的担忧,或许能够解答这一问题,其担心数千颗在轨卫星带来的轨道碰撞风险非常之高,如果变成了太空垃圾或者坠入地球,都将会带来不可控的危险。


巨头们前赴后继的卫星互联网,背后别有玄机


众所周知,卫星频率和轨道资源是该产业发展的核心,而且通信卫星常用的地球静止轨道是有限的,再加上工作频段相同的静止卫星在轨道上不应太靠近,否则会相互干扰,因此简而言之就是,资源是稀缺而有限的。

目前,国际规则要求各国无线电管理部门,在卫星网络投入使用前不早于5年,但不晚于2年,向国际电信联盟申报并公布拟使用的卫星频率和轨道资源。看到这里你就会明白了,这与许多互联网企业抢占赛道的原理类似,不管这条路能不能成,反正得先占个好位置,只不过换成高大上的卫星互联网,显然也就更引人瞩目了。


巨头们前赴后继的卫星互联网,背后别有玄机


到了5G全面铺开,乃至之后的6G时代,卫星互联网就能够成为继海底光缆、地面基站之后的又一大“交通工具”。而掌握了卫星互联网的亚马逊、Facebook、SpaceX,也就或将拥有投射全球的能力。


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而更为关键的一点是,在全球互联网都陷入流量枯竭的今天,全球还有近一半的人没有接入,这些“未得到基本互联网服务和服务不足的社区”堪称是一座座流量金矿,但是在当地运营商没钱投资基站的情况下,这些企业自然会选择亲自上手。一旦这些科技巨头的卫星网络建成,这种排他性极强的网络势必会极大拓展自家用户群体,有了“下一个十亿”、“下一个二十亿”、“下一个三十亿”在手,这股价自然是芝麻开花节节高。

一方面是先到先得的卫星轨道资源,另一方面是数以十亿计人口到来的庞大流量,因此也就不难知道为啥大家都要拼命画饼了。