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新版“星球大战”要来?这里没有硝烟,只有“5G+卫星互联网”
来源:互联网   发布日期:2020-04-25 15:39:33   浏览:5552次  

导读:卫星互联网一词出现在新基建表述中,似另有深意。未来6G具有天地互联特性,很可能以5G+卫星互联网的形式呈现,对一直在移动通信标准领域强调引领地位的中国而言,这是必争之地。 《Wow,5G》由腾讯新闻与IT时报联合出品,挖掘和聚焦最有意思的5G话题。 西昌卫...

“卫星互联网”一词出现在新基建表述中,似另有深意。未来6G具有天地互联特性,很可能以5G+卫星互联网的形式呈现,对一直在移动通信标准领域强调引领地位的中国而言,这是必争之地。

《Wow,5G》由科技新闻与IT时报联合出品,挖掘和聚焦最有意思的5G话题。

西昌卫星发射中心,第四颗北斗导航卫星升空。图源:东方IC

30秒快读

在太空建立起一张网络!

上世纪80年代,时任美国总统罗纳德里根提出的星球大战计划曾让那时的人们叹为观止。

1983年雷根在电视演讲星球大战,图源:维基百科

今天,在太空建立民用、商用互联网已经不是天方夜谭。

4月20日,国家发改委召开新闻发布会,首次明确新型基础设施(简称新基建)中信息基础设施的范围。

其中在5G、物联网、工业互联网等耳熟能详的名词之后,是一个新名词“卫星互联网”。

美国东部时间4月22日15时30分,航天公司Space X的猎鹰9号火箭从美国佛罗里达州肯尼迪航天中心升空。

将60颗卫星送上了太空,这是特斯拉和Space X的创始人马斯克 “星链计划”的第7批卫星。

“星链计划”的第7批卫星,图源:Space X官网

至此,星链在太空中已有422颗卫星,而根据马斯克的规划,星链最终是由4.2万颗卫星组成一个环绕地球的星座,为全球提供宽带上网服务。

由于轨道和频谱的稀缺性,各国面向距离地球500公里-1500公里的太空征途已然开始。

目前,我国已有的星座计划大多只有数百颗,规模和发射速度远不及Space X。

中国何时会建自己的巨型星座?谁将是执牛耳者?5G+卫星互联网会带来哪些变革?

卫星互联网出现在新基建表述中,或许只是一个伏笔。

昨天是中国航天日,我们尝试接近最终的答案。

01

太空中的必争之地

深夜,火箭升空,心潮澎湃。

1970年4月24日,“长征一号”火箭成功把中国第一颗人造卫星“东方红一号”送入太空。中国航天由此踏上星辰大海。

1970年4月24日,我国发射的第一颗人造卫星“东方红一号”,图源:新华社

50年后,中国成为世界上少数几个独立掌握载人天地往返、空间交会对接等重大航天技术的国家之一。

今年5月,第55颗北斗卫星将发射,中国由此建成覆盖全球的北斗卫星导航系统,与老牌导航系统GPS分庭抗礼。

北斗卫星导航系统,图源:AGI

但在太空中,中国还缺一张自主建设和运营的全球卫星通信系统网络,尤其是卫星互联网

全球范围内,沙漠、海洋等特殊环境下无法建设移动基站,也有很多国家无法铺设光纤,提供宽带服务。

这是卫星互联网作为网络通信辅助手段的机会。

传统意义上的卫星大多是高轨、中轨卫星,距离地面5000公里至35800公里,信号传输存在一定时延。

今年1月10日,天通卫星系统宣布商用,这是我国目前唯一一颗通信卫星,只能覆盖地球约三分之一表面。

天通卫星系统提供卫星电话服务,图源:央视财经

目前天通卫星信号主要覆盖中国及周边,当三颗卫星发射完成后,预计信号将覆盖全球,图源:天通卫星官网

近几年来,距离地面500公里至1500公里的低轨空间成为热点,由于离地面距离近,无线通信信号减弱的现象相应较少。

但低轨卫星环绕地球一周的时间约为10-40分钟,卫星运动轨迹在不断变换,为了持续稳定地向地面输出信号,需要有多颗卫星组成星座,即卫星互联网。

OneWeb卫星星座,图源:OneWeb/YouTube

如果建成一张卫星互联网,意味着全球每一寸土地都能被覆盖上信号。

天风证券研报数据显示,目前全球仅有中美两国开始全球卫星互联网的建设。

OneWeb、星链、亚马逊Kuiper雄心勃勃,目标都是通过小卫星组成星座,网络覆盖全球,解决山高水长之处的上网难题,已公布的计划中,预计发送的卫星数量将近5万颗。

OneWeb、星链、亚马逊Kuiper等公司计划在2030年底之前集体发射多达57,000颗新卫星。图源/AGI

反观国内,卫星星座计划中发射卫星数量在30颗以上的有10个项目。

其中,国字头背景的“鸿雁”星座计划发射300颗卫星,首期投资约200亿元人民币,“虹云”星座计划发射156颗卫星,按此推断投资也将超过100亿人民币,计划发射数量最多的为银河航天,但也只有650颗。

中国主要卫星星座计划,图源:天风证券

这些数字与Space X相去甚远。

截至2019年5月,国际电联已经收到200多个大型卫星星座的申请。

2019年11月20日,国际电联通过新版低轨卫星通信频段分配方案,采用先发先得原则,只要7年内发射一颗卫星并在随后7年内将申请的卫星数量全部发射完成,便可以占用相应频段

磐石量化的一篇研报显示,目前,国外已经公布的低轨通信卫星方案中,卫星轨道高度集中在1000~1500公里之间,频段主要集中在Ka、Ku和V频段。

在轨道高度有限、频段高度集中情况下,各国竞争愈演愈烈。

常见电磁频率和卫星频率,图源:Bliley

中国电子科技集团公司电子科学研究院高级工程师方芳告诉《IT时报》记者,尽管递交卫星发射申请时,企业都会将避免碰撞避免信号干扰方案写入申请。

但是,卫星上天后是否会产生这些负面现象,她认为仍有待考量。

这是一场对太空的无声争夺战。

在此前提下,“卫星互联网”一词出现在新基建表述中,似另有深意。

方芳的另一个考量是,未来6G具有天地互联特性,很可能以5G+卫星互联网的形式呈现,对一直在移动通信标准领域强调引领地位的中国而言,这是必争之地。

2030年以后的下一代网络设想,图源:国际电联

但谁将是中国的Space X?

02

卫星烧钱“黑洞”

近轨卫星星座之所以成为焦点,除了人类长久以来对星空的热爱,当然还有商业。

马斯克在某次采访中表示,星链建成后,预计每年收入可达300亿美元,10倍于Space X。

马斯克和星链计划,图源Business Insider

银河证券预估,未来我国国内卫星互联网的市场空间有望达到420560亿元,实现全球卫星互联网服务后,市场空间将实现成倍增长。

但在星座建成之前,这是一个巨大的投资黑洞。

3月28日,近轨卫星领域的明星公司OneWeb申请破产保护,在花完34亿美元融资之后,它“断粮”了。

“猜猜有多少卫星通信网络没有破产?”“零。”这是马斯克的回答。

2015年以来,中国陆续有民营企业进入火箭和卫星发射领域,但与马斯克相比,成本居高不下。

资料显示,Space X星链计划中的一颗地轨卫星制造成本在100万美元左右,约合人民币700万元左右,一颗卫星重约260公斤。

Space X推出的在线定制下单,100万美元起步,图源:Space X官网

但在国内,一颗10公斤的小型近轨卫星最便宜售价也要几百万元人民币。

如果重量高达200公斤,售价在千万级。”微小卫星研发制造商微纳星空的CEO高恩宇告诉《IT时报》记者。

组建一个巨型星座意味着至少成百上千,甚至数万颗卫星,前期投资巨大。

同样,发射卫星也不便宜。

一位业内人士表示,目前国内提供火箭搭载服务的主要有两家企业:航天科技和航天科工

“航天科技旗下长征系列火箭大多执行国家级大型发射任务,而航天科工旗下快舟系列是小型固体发动机火箭,因此搭载快舟系火箭的费用相对低点。”

4月1日薇娅直播卖的火箭就是快舟系火箭,图源:网络

光大证券研报显示,快舟一号甲是国内具有商业优势的一款火箭,如果发射低轨卫星,发射成本为10000美元/公斤。

而Space X猎鹰重型火箭的发射成本不过1400美元/公斤。

猎鹰重型火箭为 9000 万美元/次,将载荷输送至近地轨道的价格约为 1400 美元/公斤,图源/Space X官网

高恩宇表示,国内发射卫星需要经过9个月到1年的审批,而且不允许国内卫星搭载其他国家火箭发射。

另一重门槛是技术。

南京世域天基通信技术有限公司 CEO郭正标坦言,从研发到制造,卫星行业都有技术门槛。

如果把卫星向地面传输信号想象成从高空中洒水,落地的水滴如同地面用户接收到的信号,区域内水滴越多,说明用户接收到的信号更强。

因此如何让水滴聚焦在某一区域,是卫星研发、设计厂商需要思考的难题。

在这个重资产、重技术的行业中,能否诞生中国版Space X?

天风证券认为,我国或将加速跟上全球卫星互联网建设进度、社会发展战略价值以及卫星轨位资源的竞争。

中国版的Space X会以战略制造业巨头+通信技术巨头+传统电信运营商巨头+新兴产业巨头的集团化模式运作。

它预计我国或诞生1-2家世界级卫星互联网企业,或需8年入轨1.1万颗卫星。

03

吉利入场

和马斯克一样,李书福也有一个太空梦。

今年3月3日,台州吉利卫星项目正式开工。而在上周五(4月17日)吉利汽车集团副总裁杨学良在微博透露吉利要招火箭总师的信息。

图源:微博

此后,猎聘网晒出吉利旗下时空道宇招聘信息,其中卫星荷载设计师月薪2.5万元以上,而火箭总工艺师的月薪为2万元至2.5万元。

图源:猎聘网

吉利方面相关人士告诉《IT时报》记者,吉利主要做卫星业务,今年年内会以一箭双星的形式发射两颗低轨卫星,主要用于导航增强验证。

一切似有预兆。

去年11月,箩筐技术宣布吉利科技4250万美元投资及公司发行的普通、优先股已促成完成对易图通51%股权收购。

而易图通具有国家甲级测绘资质,是国内主要的地图公司之一,在汽车前装市场占份额约24%。

拥有甲级测绘资质才可以进行自动驾驶地图(高精地图)制作,2019年曾有媒体报道国内十八年仅有十八家获得,图源:易图官网

厘米级的高精定位车载导航,是吉利动作背后的原因。

吉利方面表示,相比于互联网企业,年销售量过百万的吉利在导航测试方面更有优势。

吉利汽车年销售量过百万,图源:吉利官网

不过,吉利方面没有对外透露有关星座计划。在一位业内人士看来,未来吉利需要发射更多低轨卫星。

投入大量资金做卫星只为了推出导航、地图业务,这似乎并不是一笔划算的生意。或许吉利的野心不局限于此。

记者发现,箩筐技术公告称,收购易图通后起业务将拓展至自动驾驶HD Map、智慧交通等领域。

图源:箩筐技术官网

“要实现L4、L5级别的自动驾驶, 达到车道级、厘米级的高精度定位。” 一位业内人士表示,这些通信可以通过低轨卫星实现。

但由于信号从卫星传输至地面仍有时延,因此现实场景中还要地面增强基准站和5G网络来实现

5G+低轨卫星,是无人驾驶不可或缺的环节。或许这也是看得见的未来。

湖南省交通运输厅科技信息中心乔川龙曾表示,在卫星基站、地面站、5G承载网、核心网等新基础设施支撑下,5G+卫星互联网下的智能公交会催生出更多万亿级的新产业。

这后续是吉利对未来的布局,依赖于5G和卫星互联网的融合。

04

5G+卫星,成熟了吗?

今年1月16日11时02分,民营航天公司银河航天发射了一颗低轨宽带通信卫星。

图源:银河航天官网

在各种媒体报道以及银河官网中,这颗卫星被称为“5G卫星”,银河航天将建设一个覆盖全球的天地融合5G通信网络。

正在建设得热火朝天的5G如果和卫星互联网相融合,完全解决网络覆盖难题,这是一个多么美妙的前景。

试想这样一个场景:乘坐飞机时,乘客们往往遇到飞行期间无法上网的难题,如果通过卫星连接上网,手机信号不会中断。

图源:pxhere

出国旅行时,如果办理了5G+卫星套餐,可以实时连上网络,不需要再交付国际流量漫游费,公海上邮轮上网也不再心疼资费。

在郭正标看来,这一切都会成为可能。

相较封闭状态的3G、4G,开放的5G天然拥有与卫星宽带网融合的基因,从2017年发布5G R14起,3GPP便开始展开卫星通信研究工作,并提出了5G+卫星互联网的应用场景。

目前,卫星互联网主要应用场景包括天地融合通信、全球互联、大规模物联网。

不过,《IT时报》记者从3GPP SA1副主席夏旭那里了解到,5G与卫星融合的标准将在R17 WID阶段确立。

5G标准进展,图源:3GPP官网

目前是由一家法国公司泰雷兹集团(THALES)在牵头制定标准R16 TR 38.821 (5G NR支持非地面网络的研究规范)。

图源:3GPP官网

受疫情影响,3GPP决定将5G的R17标准冻结推迟到2021年12月。

SaT5G是另一条融合卫星与5G的道路,项目由欧盟委员会资助。

SaT5G联盟成员,来源:SaT5G官网

2019年6月,项目团队在西班牙巴伦西亚举行的2019年欧洲网络与通信会议(EuCNC 2019)上宣布成功演示5G卫星系列操作,其目标是未来卫星系统可能在卫星链路上应用5G NR。

项目团队在EuCNC 2019上的合影,图源:Avanti/Twitter

不过,SaT5G目前还未正式商用。

在5G标准还未确定时,银河航天的5G卫星如何定义?截至发稿,对方并未回复记者的采访需求。

九天微星创始人兼CEO谢涛告诉记者,低轨卫星特性是距离远、延时大、移动快、换区频、跟踪难。

因此5G基站和低轨卫星融合时,一定要在5G通信协议和体制的基础上做优化,从而解决由以上低轨卫星特性引起的时间同步、频率同步、小区切换以及动中通等技术难点。

目前近轨卫星主要包括两类:透明转发弯管卫星和星上处理卫星,两种卫星各有特点。

弯管卫星结构简单,容易实现,功能更像一个光纤节点放大器或者是射频拉远单元。

目前大部分低轨卫星运营商都选择了弯管类型,但缺点在于不能实现星间通信,必须需要大量强功能地面站进行信号收发。

“未来趋势一定是星上处理卫星,可以将信号进行物理层处理,从而获得更多通信增益,降低终端功耗,延长使用寿命。

今年九天微星会在做好弯管卫星的基础上,投入研发力量,在星上处理卫星方面做深度技术布局。”谢涛表示。

作者/IT时报见习记者 孙鹏飞 记者 郝俊慧

编辑/挨踢妹

排版/黄建

图片/东方IC 网络

来源/《IT时报》公众号vittimes

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