10月11日,SpaceX星链官方网站搞了个大新闻,那就是他们筹算全新推出星链曲连手机营业(Direct to Cell)。
按照SpaceX官网,那种曲连无需更改硬件、固件或特殊应用法式,一旦实现后,星链供给的卫星曲连办事能够适用于所有现有的LTE手机。而按照官方道路图,SpaceX公司估计在2024年实现短信发送,2025年实现语音通话,同年实现上彀(Data),并分阶段实现IOT(物联网)。
那可是平地一声雷啊,寡所周知,华为在8月底开售Mate60PRo的时候更大的卖点之一就是能够间接从手机上打德律风到地球同步卫星上。而为了那事,中国电信和华为合做,各类开发硬件软件,以至卫星也做了适配才搞定。星链那么快就能做到不消改手机就行?
那个难度有多大呢?起首就是LTE手机,LTE手机指的是我们良多年前,手机从3G向4G过渡时候的3.9G手机。寡所周知,兼容才能是电子产物设想消费最难的几个难关之一。马斯克竟然声称,只要那种程度以上的老手机,就能够利用星链就能实现无缝拜候文本、语音和数据的才能。
那毫无疑问是一个庞大的挑战,以至匪夷所思。因为如今若是要实现和星链间接毗连,照旧需要一个外置的智能化的无线通信卫星锅,而那口锅从某种意义上来说是一种相对廉价、功率有限的类有源相控阵通信组件。
并且,即便每颗星链卫星下方都配备有实正的有源相控阵通信组件来满足通信需求,如今手艺仍是不敷搞卫星曲连的。我们手机联网时候的发射功率可能也就0.1W到1W之间,而按照中国电信的披露,Mate60Pro打卫星德律风的时候就要大约2W的功率用于通信。
固然星链是以低轨卫星通信为主的巨星座,但是上彀所需要的数据量也不是打德律风能比的,究竟结果一般星链空中领受器的发射功率也在2.4W摆布。
也就是说要做到那个,那就必需要把星链卫星的关于空中发射数据恳求的感知才能再进步一个数量级。然后星链才拥有在数以亿计的手机等挪动末端中,切确找到那个数据恳求,然后返回数据的硬件前提。那个才能的难度可想而知有多大。
在小我的认知层面中,也许只要将来星链进一步晋级软硬件,以及应用参考MIMO的低轨道多星协同通信手艺才有可能实现。
抛开将来那条手艺道路能不克不及胜利不说,跟着华为曲连卫星德律风和斗极动静的功用胜利救了好些人的命之后,华为供给链,尤其是手机卫星通信供给商之一,华力创通,成为前段时间整个A股市场最受存眷的股票。
而在10月7日,工信部发布的《关于立异信息通信行业办理优化营商情况的定见(收罗定见稿)》更是为那个讨论增加了一把大火。
在那份文件里面,工信部希望:“统筹推进电信营业向民间本钱开放,加大对民营企业参与挪动通信转售等营业和办事立异的撑持力度,分步调、分阶段推进卫星互联网营业准入轨制变革,不竭拓宽民营企业参与电信营业运营的渠道和范畴。”
那也就意味着国度正在对卫星互联网开绿灯。那一下就点爆了本来就已经很火的卫星通信和卫星互联网的概念和讨论。
那么为什么我们如今要上赶着给卫星互联网开绿灯?那关于我们的将来又意味着什么呢?别急听我细细道来。
卫星互联网那个工具也不是啥新颖概念,早在1993年12月,休斯飞机公司就向美国联邦通信委员会(FCC)申请发射第一颗Ka波段卫星Spaceway的答应。
1995年,FCC发出更多Ka波段卫星应用的号召,吸引了15家公司的申请。此中包罗EchoStar、Lockheed Martin、GE-Americom、Motorola和 KaStar Satellite(后来成为WildBlue)。
但是早年的摸索,大都以失败了结,而那个潜在的贸易市场第一个破局者是马斯克和他的SpaceX。那段故事关于大都人来说都有所耳闻,在那我们就不多加赘述了。而到了2023年的今天,即使是最强硬的量疑者,也不会关于那个形式的潜力产生量疑了。
究竟结果2022年的俄乌战争中,乌克兰可以胜利策动几十万大军策动还击甚至大规模攻势,此中很重要一部门原因是在通信方面操纵了马斯克的星链停止数据撑持。那也为其他国度坚决投资类似项目扫清了最初一个论证障碍。
有人可能会问了,如今一个星链一个月价格挺贵的,我们国度如今搞那个也不会太廉价,并且如今我国5G普及率那么高,为啥要上赶着入局呢?等几年再说也不是不成以啊。
那个理解也不克不及说错,但是就如今来说我们入局不单单是因为星链的噱头,而是确确实实地感触感染到了,若是如今不入局,占好位置,后面入局留给我们的空间就越来越小了。
那是因为按照国际电信联盟(ITU)的公认规定中,关于卫星的轨道和通信频次资本,先申报的国度具有优先利用权,只要卫星申请的资本七年不消,那就主动生效主动失效。后申报国度要等先申报的国度资本失效或者协调以后才气用。那事我国昔时就有一段传奇履历。
早在上世纪九十年代的时候,我国希望参加欧洲的伽利略全球卫星定位系统的方案,到了2003年的时候,欧洲也主动邀请中国参加伽利略全球卫星导航系统的研造。
2004年中欧正式签订手艺合做协议,中方许诺投入2.3亿欧元的巨额资金。然后转过年我们就被侮辱了。
2005年,伽利略方案进入了本色性阶段后,欧洲方面或主动或被动地起头排斥我们,最末迫使我们在没有任何本色性回报的根底上退出了该方案。我国也是憋了一口气,接下来就全力撑持自研的“斗极”卫星定位系统。然后就有了一出典范的斗极卫星和伽利略卫星抢频次的戏码。
按照国际电信联盟规定,分配给用于导航的频次只要1164-1215MHz,1215-1240MHz,1240-1260MHz,1260-1300MHz,1559-1610MHz共5段。
此中先发射上天的美国的GPS已经占有了以1176MHz、1227MHz、1575MHz为中心的频段,俄罗斯占据了以1246MHz、1602MHz为中心的频段。
那给我们和伽利略剩下的卫星导航系统的频次只要1260-1300MHz频段,以及其他4个频段的一部门。
而可用的频次资本是卫星定位系统成立的前提前提,而我们能够看到,斗极和伽利略供给供高精度的定位和导航办事的中心频次都是1207.14 MHz。
那个频次中国是在2000年4月17日申请的,欧洲是在2000年6月5日申请的。按照规定,若是要启用那个频次,各自需要在2007年4月17日和2007年6月5日前利用。那对欧洲人有优势,因为他们其时更有钱有手艺。
其时,欧洲在2005年12月28日发射了试验卫星Giove-a,并在2006年1月12日发出了导航信号。如许压力来到了我们那边,究竟结果固然我们申请得早,但是若是到时候没有信号发出,那申请得早也没用,资本也没了。
所以我们就赶在2007年4月13日发射了斗极二号第一颗试验卫星,最初压线在4月17日发射了导航信号。如许我们胜利保住了资格,而且根据申请频次的第二条规定“若是多方申请统一频次,各方需要协调”和欧盟起头争夺那个频次的利用权。
最初那事跟着欧盟本身才能下降,中国斗极卫星的发射进度反超伽利略,欧洲最末在2015年与我们达成了息争,两边共用那一频次。
争夺频次那事固然已颠末去了16年,但是类似的工作正在卫星互联网问题方面上演。因为能够用于卫星互联网的频次正在变得越来越少了。
初中物理我们学过,无线电频次和波长相乘与光速相等,所以那俩是互为倒数。
一般来说,频次越高的无线电波段,传输数据的理论上限越高,能够用的频次也越多。
好比如今ITU批准的5G收集一共有29个频段,次要被分为两个频谱范畴,此中6GHz以下的频段共有26个(统称为sub-6GHz),也是如今我们常用的5G;而毫米波频段有3个,一般会被视做5.5G的利用频次。
为了制止通信抵触以及处置兼容性问题,5G sub-6G所有26个频段中,理论上的更大系统带宽没有超越100M,而毫米波则能够到达400M。
比拟于如今的5G,5.5G手艺理论上各次要性能峰值都能够进步一个数量级。它将撑持下行10Gbps峰值速度、上行1Gbps峰值速度、毫秒级时延、低成本千亿物联,以及感知、高精定位等超越毗连的才能。
但是关于卫星互联网来说,能用的频次选择范畴就越来越少了。按照国际电信联盟(ITU)的定义,用于卫星通信的频段包罗:
UHF(Ultra High Frequency)波段:频次范畴为300MHz-3GHz,对应于IEEE的UHF(300MHz-1GHz)、L(1-2GHz)、以及S(2-4GHz)波段。
SHF(SuPEr High Frequency)波段:频次范畴为3-30GHz,对应于IEEE的S(2-4GHz)、C(4-8GHz)、Ku(12-18GHz)、K(18-27GHz)以及Ka(26.5-40GHz)波段。
EHF(Extremely High Frequency)波段:频次范畴为30-300GHz,对应于IEEE的Ka(26.5-40GHz)、V(40-75GHz)等波段。
而为了包管信息传输速度,我们能够看到星链的接纳波段如今次要集中在Ku到Ka波段,并筹算在之后引入能在E和V波段工做的星链二代来提拔传输才能。
详细来说,常见的星链利用频段如下图:
我们能够看到,它的频次范畴每一个部门差距都不小,那是因为,其他频段资本,还要给其他工具用呢。
好比,ITU决定要将24.25GHz~27.5GHz,37GHz ~43.5GHz,66GHz~71GHz共14.75GHz带宽的毫米波频段用于空中的5G毫米波通信。那块理论上来说,就不克不及用在民用卫星六合通信上。
此外列国关于相关频次资本城市有一些,其他摆设,好比我国的相关摆设就能够参考下表。
更重要的是,全球的公司、国度们都盯着那剩下的一点资本呢。
由星链拉开的合作,列国也快速跟进。中国在2020年9月以“GW”为代号向ITU申报了两个低轨卫星星座,共计12992颗卫星,散布在距空中590公里至1145公里的低轨轨道,频段为37.5GHz—42.5 GHz及47.2GHz—51.4GHz,已经就和星链的频次部门重合了。
此外亚马逊、Oneweb等公司都在推进相关的建立,如许招致即便是卫星互联网刚刚起步没几年,就已经需要协调频谱资本了。
好比去年 6 月 13 日手握频谱资本的SpaceX 和 后进者OneWeb 就暗示,他们已经达成了一项频谱协调方案,该方案将使他们当前的宽带星座和第二代宽带巨型星座可以共存。而那必定是需要付出某种形式的代价的。可想而知,将来那种情况会越来越多。
此外,除了频谱资本,更重要的问题是近地轨道资本是更抢手的资本,以至将来可能成为航天界的不成再生资本。
有一种说法是,如今卫星之间的平安间隔是50km,而即使是星链也要连结5km以上的间距。并且差别卫星的在轨时间完全差别,星链的小卫星因为空气阻力偏大,低轨道的小卫星有些几个月,最多几年就要落入大气层。而我国的第一颗人造卫星东方红一号,到如今都还在太空飞呢。
那就招致太空尤其是近地空间是一个混沌的系统,一旦太空失控的卫星超越一个阈值,可能会招致连锁反响,引发卫星大规模碰击并产生大量太空垃圾,摧毁整个近地空间卫星群。如许就限造了全球能在近地空间摆设卫星的数量。
有人预算,那个阈值在6万,还有人给出更高的估量。但是无论怎么说,光星链就方案用几年时间,在太空常态化摆设4.2万颗卫星。
在整个巨星座完成摆设之后,因为燃料耗尽和轨道下降,将来光星链就可能会同时有数千甚至上万到寿卫星在近地空间流离。那可能间接影响到后续卫星互联网摆设的物理空间。
并且如今比十多年前,时间愈加紧迫了,因为ITU在WRC2019后对卫星频谱和轨道的办理规则改为“里程碑节点办理”,那要求申请者在7年内分阶段完成全数卫星摆设。再不搞起来就实来不及了,如今已经不是能等着看戏的时候了。
有人可能会问了,实的需要卫星互联网吗?那个问题,其实财产界都有公论,那就是需要。
起首从6G的角度来说,卫星互联网是必需的。没有国度可以撑持在全国摆设6G基站,要进步笼盖率,那就必需用卫星取代固定基站供给通信供给。
那就天然引出一个问题,我们为什么需要在人迹罕至的处所供给6G或者5G高速办事呢?那个问题确实是个好问题,但是它模糊了一件事,那就是默认6G或者5G如今的基站形式在城镇都能盈利或者成本愈加合算。而那并非一定的。
寡所周知,5G因为它的频次更高,载信息量更大,穿墙才能、绕行才能都更差。4G基站的笼盖半径若是说是数公里级别,那么大型的厘米波5G基站笼盖半径那就只要一两公里以至几百米。毫米波5G大基站那就可能只要200米了。
而一般人认知中的基站,大多都是宏基站,但是现实上,如今为了满足5G的相关需求,已经演化出了各类差别的细小基站了。
按照3GPP组织造定的规则,无线基站一共分为四大类,别离为宏基站、微基站、皮基站和飞基站。
微基站就是微型化的基站,凡是指在楼宇中或密集区安拆的小型基站,微基站的体积,小功率小,但是笼盖面积小,承载的用户量比力低。那种基站的可靠性偏低,维护起来比力费事。
接下来皮基站、飞基站那就更小了,几乎只能满足小型区域或者室内小范畴需求。但是如今各个公司,都在组建那种大小基站搭配组合来同时平衡成本和总的带宽的需求。
即便就如许都还不克不及满足5G全国笼盖的需求,更别说中国的一些生齿密集的乡镇5G笼盖率不高,北京地铁也没有全面笼盖5G了。
5G都如许了,那6G怎么办呢?卫星互联网就是一种相对更廉价进步全国甚至全球高速互联网笼盖面积的思绪。
那里我们就不拿中国那个国度主导通信建立承担大都建立成本的特例做为尺度了。我们以美国那个全球最本钱主义的国度为例,用一个比力狂野的算法来申明:美国城市道积大约占美国全国面积的3%,也就是27.6万平方公里。以每个宏基站能够笼盖一平方公里计算。
参考长城证券2020年研报“海洋卫星建立加速,设备商运营商战略规划空天一体”,不考虑频频笼盖,大量建立基站以满足热点地域需要的前提下,他们在2020年预算,若是全数笼盖美国全国,光纤规划将破费很多于1500 亿美圆(2017年一陈述数据),基站成本将不低于5400亿美圆,而电价在和中国平价电一致时(0.55元/kwh)为231 亿美圆。(留意:按照EIA数据,在2023年7月美国贸易用电均匀电价为13.11美分/kwh,也即大约1元每度。换算过来,大要420亿美圆一年。)
在不考虑更新换代、运营费用、人工,以及2021年起头的通货膨胀等因素下,笼盖3%的美国疆土,投资固定投资总额不该该低于210亿美圆,年电费将会不低于231亿美圆。
而同期若是星链为全球供给卫星互联网办事,根据预算,StarLink 发射 4.2 万颗低轨卫星,造形成本50万美圆/颗、发射成本70万美圆/颗,巨型星座建立全数完成所需破费大约500亿美圆。空中领受站的成本大要也就500亿美圆。
并且一般认为,星链卫星寿命5-7年,而良多基站的运行寿命以至还不如星链。就都根据五年计算,仅仅是笼盖全数美国城镇5G的投入,考虑到那几年的通货膨胀,将大大高于1300亿美圆。
而那与建立一个星链系统的成本可比,以至全面铺设基站的成本会更多。而笼盖的范畴嘛,底子没得比,星链那可是能够为全球供给卫星互联网办事啊,基站可能只能笼盖美国所有城市还不敷。
当然那绝对是一种狂野计算,但是考虑到将来5.5G、6G推广,基站笼盖面积进一步下降。卫星互联网的成本优势将毫无疑问愈加显著,因为他们需要更多的基站和更多的光纤。
并且即使是赶快度的角度来说,利用卫星互联网城市是愈加快速的选择。
光纤收集是一个网状的收集,那句话可不是废话,那意味着,你的所有恳求,都需要先集中,然后再分发到其他处所。
所以才会有了Jump Trading 公司在全球更大期货交易所芝加哥商品交易所数据中心对面,买了一块 12 万平方米的空地。专门架了一个微波通信基站,用于第一时间把交易恳求传到芝加哥商品交易所。如许让在纳斯达克的交易机器早0.07毫秒得到相关的信息。
固然说那事次要是申明,美国金融机构为了赚钱,有多狠,但是卫星互联网的优势很明显,因为我们之前还听过那个故事的上一代传奇,那就是Spread Networks公司斥资大约3亿美圆铺设了从芝加哥到纽约的一条专线,以实现更快的高频交易。
而卫星互联网纷歧样,其卫星多在近地轨道高度,并且它的卫星通信,六合用的是相控阵通信手艺、在卫星之间接纳的是激光通信手艺。
寡所周知,光在实空里面的速度是最快的,信号在实空的速度大要会比入地光缆快三分之一到二分之一。
如许,SpaceX 称其 StarLink 不只可供给更高达 1Gbit/s 的速度,延迟在 25ms 到 35ms 之间。据模仿阐发,“伦敦—纽约”线路接纳 starlink 卫星可比空中光纤快了 15 ms(51 ms vs 76 ms),“伦敦—约翰内斯堡(南非)”快了 100 ms(90 ms vs 190 ms)。
那恰好就是5.5G收集和6G收集所必需的。所以抢占卫星互联网的高地,不只是资本驱动的,更是经济所需求的。将来基于上述延迟的手艺前提晋级,还有可能带来全新的工业智能造造形式和智能交通形式,但是那一切也要等将来根底建立打破之后才气晓得。
时间不等人,Space X于10月5日完成本年第70次发射,从卡角将22颗V2 Mini新一代超高速光学太空激光收集星链卫星送至LEO轨道。实现发射的星链卫星总5222颗,在轨运行约4864颗。
并且更重要的是Space X在2023年第一季度初次实现了季度盈利,利润到达了5500万美圆。截至2023年9月,卫星互联网营业已经拥有200多万用户。
卫星互联网的贸易形式已经接近跑通,星链正在进入一个赛马圈地的时代,而我们在那方面也不克不及等太久了。
如今我们就有良多场景,迫切的需要那种卫星互联网投入利用。
此外不说,列位是不是离了收集心里总就是不踏实啊,然后飞机经济舱一般是没有WIFI的,即便有WIFI,速度也超等慢,底子欠好用。如今有了星链不就好了?
飞机是如许,船是不是也是同理呢?大型邮轮、远洋飞行,弄个星链也好打发时间啊。
还有就是各类进来戈壁自驾游,配上新能源汽车的外放电功用,那几乎爽死啊,去什么阿拉善之类的处所,那也能够玩个快乐了。
但是更重要的是戎行,如今中美军用5G建立方兴日盛,但是那个时候就有个问题了。数据链不敷用了,光纤还欠好铺到战区。
我相信网上冲浪的伴侣必定晓得一件事,那就是星链的开展自己就和美国官方尤其是美国军方的关系极度深挚。
早在2005年,时任美国宇航局局长麦克·格里芬就与马斯克了解,两边合做不竭加强。2018年,格里芬升任美国防部副部长,加速以贸易低轨卫星为重点的太空军事才能建立。2020年10月,美国太空军部属的太空开展局就授予SpaceX 1.5亿美圆合同,用于开发军用版“星链”卫星。
同期的2019年3月,美空军授予SpaceX一份2800万美圆合同,对“星链”开展军事办事演示验证。2020年9月,在美空军实弹演习中,“星链”为美空军“高级战斗办理系统”(即美空军现阶段开展的最重要通信批示系统,ABMS)供给办事,实现了多种空基和陆基平台停止联通。
同样在2020年5月,美陆军与SpaceX测试了“星链”为陆军通信收集供给办事的可行性。在“项目交融-2021”实弹演习中,美陆军操纵“星链”卫星将完好杀伤链时间缩短至20秒。
而在俄乌战争中,马斯克在美国国防部压力下援助乌克兰以及向美国国防部要账的行为,也深入表现出了美军在星链项目一些方面的高度参与。能够说,即便星链项目之前在贸易上没有完全完成闭环,以至失败了,那个项目自己也会做为美国国防资产的一部门持久存在。
并且美国不但在军用5G上推进,它还在推进军用6G方案,好比美国出名的国防高级研究方案局DARPA就在推进100G方案。
美军100G方案的目的是在基于1000km/h级此外动中通才能的根底上,实现200km范畴内空对空和100km范畴内空对地100Gb/s速度的数据传输。而那个方案的信息洲际传输部门则是交给卫星传输处理。
那种高速定向通信才能,已经在俄乌战场上展示出了很高的保存才能,能够说那是在不发作全面太空反卫星做战的根底上的兼顾性能和成本的更优解。而若是发作反卫星做战,星链形式也能够凭仗其数量多、体积相对更小、以及散布式联网的优势,获得比大型通信卫星更强的保存才能。
我们国度做为世界第二强国,卫星互联网也不是一句空话。早在2021年4月26日,中国卫星收集集团有限公司(简称“星网公司”)成立,成为了首家注册落户雄安新区的中央企业。
新组建的中国卫星收集集团有限公司由国务院国有资产监视办理委员会代表国务院履行出资人职责,也是中国更大的国有卫星互联网公司。有动静传说,星网交融了之前航天科工和航天科技别离提出的虹云和鸿雁低轨卫星通信星座方案。
然后方案拥有12992颗卫星的“GW”低轨卫星星座也被交给了星网公司。
同期在2021年11月26日在上海松江区,"G60星链"财产基地启动,那是一个由上海市松江区结合长三角九大城市配合打造的全国首个卫星互联网财产集群,将建立数字化卫星造造工场、卫星在轨测运控中心、卫星互联网运营中心。此中,一期卫星工场的设想产能将到达300颗/年。
在本年七月上海市松江区委书记程向民暗示,上海松江正在加快开拓新范畴新赛道,打造低轨宽频多媒体卫星“G60星链”,尝试卫星完成发射并胜利组网,按照方案,该工程一期将摆设1296颗卫星。
能够说,固然我们如今离美国的卫星互联网还有不小的间隔,但是嘛,那几十年的经历就是,拼数量我们实不怕谁呢。谁叫我们那几十年的增长速度都是指数型增长过来的呢?
跟着我国相关手艺的快速打破,我们中国卫星互联网完成从0到1的逾越,相关资金投入和配套设备建立完成,中国版的星链必定就会在不远的未来实现。
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