新版星球大戰要來了這里沒有硝煙只有5G衛星互聯網

西昌衛星發射中心，第四顆北斗導航衛星升空。圖源：東方IC 30秒快讀 1 4月24日是中國航天日，50年前的今天，中國第一顆人造衛星“東方紅一號”送入太空。中國航天由此踏上星辰大海。 2 全球僅有中美兩國開始全球衛星互聯網的建設，假如中國建成一張衛星互聯網，意味著中國每一寸土地都能被覆蓋上信號，包括海洋、沙漠等基地無法觸達之處。天風證券預計我國或誕生1-2家很高級衛星互聯網企業，或需8年入軌1.1萬顆衛星，這個數字預示著什么？ 3 5G+衛星，成熟了嗎？車聯網、飛機上網、郵輪公海上網都不用擔心網絡問題，這些美好前程都依靠于5G與衛星的完美融合。 在太空建立起一張網絡！ 上世紀80年代，時任美國總統羅納德·里根提出的星球大戰計劃曾讓那時的人們嘆為觀止。 1983年雷根在電視演講星球大戰，圖源：維基百科 今天，在太空建立民用、商用互聯網已經不是天方夜譚。 4月20日，國家發改委召開新聞發布會，首次明確新型基礎設施（簡稱新基建）中信息基礎設施的范圍。 其中在5G、物聯網、工業互聯網等耳熟能詳的名詞之后，是一個新名詞——“衛星互聯網”。 美國東部時間4月22日15時30分，航天公司Space X的獵鷹9號火箭從美國佛羅里達州肯尼迪航天中心升空。 將60顆衛星送上了太空，這是特斯拉和Space X的創始人馬斯克 “星鏈計劃”的第7批衛星。 “星鏈計劃”的第7批衛星，圖源：Space X官網 至此，星鏈在太空中已有422顆衛星，而根據馬斯克的規劃，星鏈很終是由4.2萬顆衛星組成一個環繞地球的星座，為全球提供寬帶上網服務。 由于軌道和頻譜的稀缺性，各國面向距離地球500公里-1500公里的太空征途已然開始。 目前，我國已有的星座計劃大多只有數百顆，規模和發射速度遠不及Space X。 中國何時會建自己的巨型星座？誰將是執牛耳者？5G+衛星互聯網會帶來哪些變革？ 衛星互聯網出現在新基建表述中，或許只是一個伏筆。 今天是中國航天日，我們嘗試接近很終的答案。 01 太空中的必爭之地 深夜，火箭升空，心潮澎湃。 1970年4月24日,“長征一號”火箭成功把中國第一顆人造衛星“東方紅一號”送入太空。中國航天由此踏上星辰大海。 1970年4月24日，我國發射的第一顆人造衛星“東方紅一號”，圖源：新華社 50年后，中國成為世界上少數幾個獨立把握載人天地往返、空間交會對接等重大航天技術的國家之一。 今年5月，第55顆北斗衛星將發射，中國由此建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統，與老牌導航系統GPS分庭抗禮。 北斗衛星導航系統，圖源：AGI 但在太空中，中國還缺一張自主建設和運營的全球衛星通信系統網絡，尤其是衛星互聯網。 全球范圍內，沙漠、海洋等尤其環境下無法建設移動基站，也有很多國家無法鋪設光纖，提供寬帶服務。 這是衛星互聯網作為網絡通信輔助手段的機會。 傳統意義上的衛星大多是高軌、中軌衛星，距離地面5000公里至35800公里，信號傳輸存在一定時延。 今年1月10日，天通衛星系統公布商用，這是我國目前優選一顆通信衛星，只能覆蓋地球約三分之一表面。 天通衛星系統提供衛星電話服務，圖源：央視財經 目前天通衛星信號主要覆蓋中國及周邊，當三顆衛星發射完成后，預計信號將覆蓋全球，圖源：天通衛星官網 近幾年來，距離地面500公里至1500公里的低軌空間成為熱點，由于離地面距離近，無線通信信號減弱的現象相應較少。 但低軌衛星環繞地球一周的時間約為10-40分鐘，衛星運動軌跡在不斷變換，為了持續穩定地向地面輸出信號，需要有多顆衛星組成星座，即衛星互聯網。 OneWeb衛星星座，圖源：OneWeb/YouTube 假如建成一張衛星互聯網，意味著全球每一寸土地都能被覆蓋上信號。 天風證券研報數據顯示，目前全球僅有中美兩國開始全球衛星互聯網的建設。 OneWeb、星鏈、亞馬遜Kuiper雄心勃勃，目標都是通過小衛星組成星座，網絡覆蓋全球，解決山高水長之處的上網難題，已公布的計劃中，預計發送的衛星數量將近5萬顆。 OneWeb、星鏈、亞馬遜Kuiper等公司計劃在2030年底之前集體發射多達57,000顆新衛星。圖源/AGI 反觀國內，衛星星座計劃中發射衛星數量在30顆以上的有10個項目。 其中，國字頭背景的“鴻雁”星座計劃發射300顆衛星，首期投資約200億元人民幣，“虹云”星座計劃發射156顆衛星，按此推斷投資也將超過100億人民幣，計劃發射數量很多的為銀河航天，但也只有650顆。 中國主要衛星星座計劃，圖源：天風證券 這些數字與Space X相去甚遠。 截至2021年5月，國際電聯已經收到200多個大型衛星星座的申請。 2021年11月20日，國際電聯通過新版低軌衛星通信頻段分配方案，采用先發先得原則，只要7年內發射一顆衛星并在隨后7年內將申請的衛星數量全部發射完成，便可以占用相應頻段。 磐石量化的一篇研報顯示，目前，國外已經公布的低軌通信衛星方案中，衛星軌道高度集中在1000~1500公里之間，頻段主要集中在Ka、Ku和V頻段。 在軌道高度有限、頻段高度集中情況下，各國競爭愈演愈烈。 常見電磁頻率和衛星頻率，圖源：Bliley 中國電子科技集團公司電子科學研究院高級工程師方芳告訴《IT時報》記者，盡管遞交衛星發射申請時，企業都會將避免碰撞、避免信號干擾方案寫入申請。 但是，衛星上天后是否會產生這些負面現象，她認為仍有待考量。 這是一場對太空的無聲爭奪戰。 在此前提下，“衛星互聯網”一詞出現在新基建表述中，似另有深意。 方芳的另一個考量是，未來6G具有天地互聯特性，很可能以5G+衛星互聯網的形式呈現，對一直在移動通信標準領域強調引領地位的中國而言，這是必爭之地。 2030年以后的下一代網絡設想，圖源：國際電聯 但誰將是中國的Space X？ 02 衛星燒錢“黑洞” 近軌衛星星座之所以成為焦點，除了人類長久以來對星空的熱愛，當然還有商業。 馬斯克在某次采訪中表示，星鏈建成后，預計每年收入可達300億美元，10倍于Space X。 馬斯克和星鏈計劃，圖源Business Insider 銀河證券預估，未來我國國內衛星互聯網的市場空間有望達到420—560億元，實現全球衛星互聯網服務后，市場空間將實現成倍增長。 但在星座建成之前，這是一個巨大的投資黑洞。 3月28日，近軌衛星領域的明星公司OneWeb申請破產保護，在花完34億美元融資之后，它“斷糧”了。 “猜猜有多少衛星通信網絡沒有破產？”“零。”這是馬斯克的回答。 2020年以來，中國陸續有民營企業進入火箭和衛星發射領域，但與馬斯克相比，成本居高不下。 資料顯示，Space X星鏈計劃中的一顆地軌衛星制造成本在100萬美元左右，約合人民幣700萬元左右，一顆衛星重約260公斤。 Space X推出的在線定制下單，100萬美元起步，圖源：Space X官網 但在國內，一顆10公斤的小型近軌衛星很便宜售價也要幾百萬元人民幣。 “假如重量高達200公斤，售價在千萬級。”微小衛星研發制造商微納星空的CEO高恩宇告訴《IT時報》記者。 組建一個巨型星座意味著至少成百上千，甚至數萬顆衛星，前期投資巨大。 同樣，發射衛星也不便宜。 一位業內人士表示，目前國內提供火箭搭載服務的主要有兩家企業：航天科技和航天科工。 “航天科技旗下長征系列火箭大多執行很高級大型發射任務，而航天科工旗下快舟系列是小型固體發動機火箭，因此搭載快舟系火箭的費用相對低點。” 4月1日薇婭直播賣的火箭就是快舟系火箭，圖源：網絡 光大證券研報顯示，快舟一號甲是國內具有商業優勢的一款火箭，假如發射低軌衛星，發射成本為10000美元/公斤。 而Space X獵鷹重型火箭的發射成本不過1400美元/公斤。 獵鷹重型火箭為 9000 萬美元/次，將載荷輸送至近地軌道的價格約為 1400 美元/公斤，圖源/Space X官網 高恩宇表示，國內發射衛星需要經過9個月到1年的審批，而且不答應國內衛星搭載其他國家火箭發射。 另一重門檻是技術。 南京世域天基通信技術有限公司 CEO郭正標坦言，從研發到制造，衛星行業都有技術門檻。 假如把衛星向地面傳輸信號想象成從高空中灑水，落地的水滴如同地面用戶接收到的信號，區域內水滴越多，說明用戶接收到的信號更強。 因此如何讓水滴聚焦在某一區域，是衛星研發、設計廠商需要思考的難題。 在這個重資產、重技術的行業中，能否誕生中國版Space X？ 天風證券認為，我國或將加速跟上全球衛星互聯網建設進度、社會發展戰略價值以及衛星軌位資源的競爭。 中國版的Space X會以戰略制造業巨頭+通信技術巨頭+傳統電信運營商巨頭+新興產業巨頭的集團化模式運作。 它預計我國或誕生1-2家很高級衛星互聯網企業，或需8年入軌1.1萬顆衛星。 03 吉利入場 和馬斯克一樣，李書福也有一個太空夢。 今年3月3日，臺州吉利衛星項目正式開工。而在上周五（4月17日）吉利汽車集團副總裁楊學良在微博透露吉利要招火箭總師的信息。 圖源：微博 此后，獵聘網曬出吉利旗下時空道宇招聘信息，其中衛星荷載設計師月薪2.5萬元以上，而火箭總工藝師的月薪為2萬元至2.5萬元。 圖源：獵聘網 吉利方面相關人士告訴《IT時報》記者，吉利主要做衛星業務，今年年內會以一箭雙星的形式發射兩顆低軌衛星，主要用于導航增強驗證。 一切似有預兆。 去年11月，籮筐技術公布吉利科技4250萬美元投資及公司發行的普通、優先股已促成完成對易圖通51%股權收購。 而易圖通具有國家甲級測繪資質，是國內主要的地圖公司之一，在汽車前裝市場占份額約24%。 擁有甲級測繪資質才可以進行自動駕駛地圖（高精地圖）制作，2021年曾有媒體報道國內十八年僅有十八家獲得，圖源：易圖通官網 厘米級的高精定位車載導航，是吉利動作背后的原因。 吉利方面表示,相比于互聯網企業，年銷售量過百萬的吉利在導航測試方面更有優勢。 吉利汽車年銷售量過百萬，圖源：吉利官網 不過，吉利方面沒有對外透露有關星座計劃。在一位業內人士看來，未來吉利需要發射更多低軌衛星。 投入大量資金做衛星只為了推出導航、地圖業務，這似乎并不是一筆劃算的生意。或許吉利的野心不局限于此。 記者發現，籮筐技術公告稱，收購易圖通后起業務將拓展至自動駕駛HD Map、聰明交通等領域。 圖源：籮筐技術官網 “要實現L4、L5級別的自動駕駛， 達到車道級、厘米級的高精度定位。” 一位業內人士表示，這些通信可以通過低軌衛星實現。 但由于信號從衛星傳輸至地面仍有時延，因此現實場景中還要地面增強基準站和5G網絡來實現。 5G+低軌衛星，是無人駕駛不可或缺的環節。或許這也是看得見的未來。 湖南省交通運輸廳科技信息中心喬川龍曾表示，在衛星基站、地面站、5G承載網、核心網等新基礎設施支撐下，5G+衛星互聯網下的智能公交會催生出更多萬億級的新產業。 這后續是吉利對未來的布局，依靠于5G和衛星互聯網的融合。 04 5G+衛星，成熟了嗎？ 今年1月16日11時02分，民營航天公司銀河航天發射了一顆低軌寬帶通信衛星。 圖源：銀河航天官網 在各種媒體報道以及銀河官網中，這顆衛星被稱為“5G衛星”，銀河航天將建設一個覆蓋全球的天地融合5G通信網絡。 正在建設得熱火朝天的5G假如和衛星互聯網相融合，完全解決網絡覆蓋難題，這是一個多么美妙的前景。 試想這樣一個場景：乘坐飛機時，乘客們往往碰到飛行期間無法上網的難題，假如通過衛星連接上網，手機信號不會中斷。 圖源：pxhere 出國旅行時，假如辦理了5G+衛星套餐，可以實時連上網絡，不需要再交付國際流量漫游費，公海上郵輪上網也不再心疼資費。 在郭正標看來，這一切都會成為可能。 相較封閉狀態的3G、4G，開放的5G天然擁有與衛星寬帶網融合的基因，從2021年發布5G R14起，3GPP便開始展開衛星通信研究工作，并提出了5G+衛星互聯網的應用場景。 目前，衛星互聯網主要應用場景包括天地融合通信、全球互聯、大規模物聯網。 不過，《IT時報》記者從3GPP SA1副主席夏旭那里了解到，5G與衛星融合的標準將在R17 WID階段確立。 5G標準進展，圖源：3GPP官網 目前是由一家法國公司泰雷茲集團(THALES)在牽頭制定標準R16 TR 38.821 （5G NR支持非地面網絡的研究規范）。 圖源：3GPP官網 受疫情影響，3GPP決定將5G的R17標準凍結推遲到2021年12月。 SaT5G是另一條融合衛星與5G的道路，項目由歐盟委員會資助。 SaT5G聯盟成員，來源：SaT5G官網 2021年6月，項目團隊在西班牙巴倫西亞舉行的2021年歐洲網絡與通信會議（EuCNC 2021）上公布成功演示5G衛星系列操作，其目標是未來衛星系統可能在衛星鏈路上應用5G NR。 項目團隊在EuCNC 2021上的合影，圖源：Avanti/Twitter 不過，SaT5G目前還未正式商用。 在5G標準還未確定時，銀河航天的5G衛星如何定義？截至發稿，對方并未回復記者的采訪需求。 九天微星創始人兼CEO謝濤告訴記者，低軌衛星特性是距離遠、延時大、移動快、換區頻、跟蹤難。 因此5G基站和低軌衛星融合時，一定要在5G通信協議和體制的基礎上做優化，從而解決由以上低軌衛星特性引起的時間同步、頻率同步、小區切換以及動中通等技術難點。 目前近軌衛星主要包括兩類：透明轉發彎管衛星和星上處理衛星，兩種衛星各有特點。 彎管衛星結構簡單，簡單實現，功能更像一個光纖節點放大器或者是射頻拉遠單元。 目前大部分低軌衛星運營商都選擇了彎管類型，但缺點在于不能實現星間通信，必須需要大量強功能地面站進行信號收發。 “未來趨勢一定是星上處理衛星，可以將信號進行物理層處理，從而獲得更多通信增益，降低終端功耗，延長使用壽命。 今年九天微星會在做好彎管衛星的基礎上，投入研發力量，在星上處理衛星方面做深度技術布局。”謝濤表示。