最近,馬斯克又盯上了衛星互聯網,5月12日,馬斯克在推特上公布了將在本周發射的60顆衛星,這些是Space X計劃發射的數千上萬顆衛星的第一批。未來幾年內,馬斯克希望向太空發射12000顆衛星,讓網絡信號覆蓋全球每一個角落。
所謂衛星互聯網,與我們平常用的光纖寬帶網絡、4G網絡沒什么本質不同。區別在于網絡通信的中間環節由埋在地下的電纜、建在地面的基站換成了太空中的衛星。或許會有小伙伴心中疑惑,都說5G網絡是未來的趨勢,怎么又突然蹦出一個衛星互聯網。
事實上,5G網絡確實是大趨勢,高速率和低延遲兩大核心優勢有望帶來一場萬物互聯的革命。但是任何事物都有其兩面性,5G也不例外。5G網絡采用“毫米波”頻段,毫米波在具備高速率、高帶寬的同時,也存在著損耗大和傳輸距離短的缺陷。
傳統4G基站覆蓋半徑約為1-3公里,而5G基站覆蓋半徑只有500米左右。因而,為了讓用戶隨時隨地都能接入5G網絡,運營商們需要建設更多的基站。保守估計,今后5G基站的數量將是4G基站的2-3倍。
同時,5G基站的建設維護費用也遠在4G基站之上。由于頻率提升,5G基站單站點的功耗相比4G大幅增長。而隨著功耗大幅增加,存量4G基站的開關電源、蓄電池、空調等也需擴容改造,改造成本不亞于新建一座5G基站。
在鋪天蓋地的全是5G的消息,其實我們距離5G網絡依然很遙遠。未來兩三年,國內應該會優先實現北上廣深等一二線城市5G網絡覆蓋,那些三四線城市乃至廣袤的鄉鎮地區短時間內根本無法領略到5G網絡的便利。
在當今這個信息化時代,網絡覆蓋一直困擾著包括我國在內的各國政府。5G網絡速度再快,沒有信號只能望洋興嘆。其實不僅僅是5G,4G網絡信號覆蓋同樣不是很理想。即使強大如我們國家,4G通信基站總量占據了全球的64%,覆蓋率在全球遙遙領先,都無法保證每一寸國土都有4G網絡信號。其他國家就更不用說了,非洲、拉美國家通信基礎設施落后,網絡信號一直是個大問題。發達國家也沒好到哪里去,在美國中部、加拿大北部人煙稀少的地區,4G網絡信號覆蓋同樣很不理想。
既然4G、5G這些陸基基站無法解決網絡覆蓋問題,那為何不在天上建基站呢?抱著這樣的心思,很多公司都開始用各種方式嘗試天上的基站。Facebook推出過大型太陽能無人機,從天上發出網絡信號。谷歌則選擇了高空氣球,試圖利用高空氣球在天上不間斷地提供網絡信號。相比之下,馬斯克的“星鏈”衛星互聯網計劃看起來要靠譜的多。
早在2015馬斯克就透露了“星鏈”計劃,第一階段在2019年-2024年向1100公里左右近地軌道發射4425顆小型衛星。第二階段則是向340公里的近地軌道發射7518個類似的衛星,將網絡信號覆蓋光線和通信基站難以到達的偏遠地區。兩個階段合計12000顆衛星,共同構建一個大型衛星網絡,給全球提供高速互聯網服務。
除了馬斯克,世界首富貝索斯、非盈利組織Outernet、拿到了大量投資的OneWeb以及我們的中國航天科工集團,都在積極籌備衛星互聯網,一場悄無聲息的衛星互聯網競賽已然打響。其中,貝索斯旗下的Kuiper項目計劃發射3236顆近地軌道衛星,Outernet提出要發射700顆左右的衛星,OneWeb也提出要發射上千顆衛星。五年之后,宇航員在國際空間站對地球進行觀測時,多半會留下“密恐慎入”的感嘆。
為了解決全球范圍內的上網問題,馬斯克與貝索斯等科技大佬已經開始了“軍備競賽”。他們的計劃看上去都野心勃勃,不過介于理想與現實之間,還有腳踏實地的奮斗過程。衛星互聯網計劃看上去十分美好,實際做起來卻困難重重。
此外,衛星互聯網的概念從來沒被實現過,因而沒有成功的模式可供參考。倒是有些失敗的例子,例如上世紀摩托羅拉公司的銥星計劃。上世紀80年代手機通訊技術還不發達,很多地方都沒手機信號。摩托羅拉就突發奇想,企圖環繞地球建立一個太空通訊網絡,從而實現全球信號覆蓋。可惜,摩托羅拉好不容易將銥星星座網絡建成,人們卻都不需要這項服務了。原來,那幾年地面通訊技術飛速發展,通話信號有了很大的改善,人們不用通過摩托羅拉昂貴的銥星網絡,也能享受良好的通話服務。
無法兼容的頻段問題,飛速發展的通訊技術,還有昂貴的衛星發射成本,這些都是橫亙在馬斯克等人面前的鴻溝。介于“星鏈”計劃實施難度太大,甚至有不少人懷疑這只是馬斯克用來騙融資的手段。其實,馬斯克和貝索斯既不是傻子,也不是瘋子,他們大張旗鼓的衛星互聯網計劃實際上另有所圖。
從小我們就知道,太空廣袤無垠,小小的衛星在太空中毫不起眼,外太空中可以容納無數個衛星軌道。不過,衛星軌道也有價值高低之分,為了保證頻率隔離、空間隔離,衛星間需要保持一定的安全距離。因此,有價值的軌道,如地球靜止軌道,數量并不多,這些軌道上某些靜止點更是極為稀缺。
國際上有一個空間軌道分布協會協調空間軌道,理論上哪個國家或公司優先申報,就可以獲得優先使用權。馬斯克、貝索斯他們如此不計代價的開展衛星互聯網計劃,未嘗沒有通過大量通訊衛星占據高價值衛星軌位的心思。
更為關鍵的一點是,通訊衛星在5G之后的6G時代意義非凡。我國工信部IMT-2020(5G)無線技術工作組組長粟欣曾經透露:“目前來看,5G在廣聯接也就是物聯網的應用還不太理想,6G可能會在這個場景上擴展向更廣泛的層面、更高的空間,比如衛星移動,實現地空全覆蓋的網絡,實現真正無所不在的任意設備之間的信息傳輸,真正的萬物互聯時代。”
目前業界觀點普遍認為,未來6G將使通信向空間發展,衛星通信將發揮重要甚至關鍵的作用。
如此看來,馬斯克、貝索斯的衛星互聯網計劃,更像是提前為未來布局。通過隨處可達的衛星互聯網,為全球每個人跡罕至的角落提供網絡信號。在造福用戶的同時,積累低軌寬帶天基互聯網組網經驗。等到6G技術標準正式確立,就可以利用自身豐富的衛星互聯網組網經驗以及占據的高價值衛星軌位搶占先機。