新版星球大战要来了这里没有硝烟只有5G卫星互联网

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 1 4月24日是中国航天日，50年前的今天，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。 2 全球仅有中美两国开始全球卫星互联网的建设，假如中国建成一张卫星互联网，意味着中国每一寸土地都能被覆盖上信号，包括海洋、沙漠等基地无法触达之处。天风证券预计我国或诞生1-2家很高级卫星互联网企业，或需8年入轨1.1万颗卫星，这个数字预示着什么？ 3 5G+卫星，成熟了吗？车联网、飞机上网、邮轮公海上网都不用担心网络问题，这些美好前程都依靠于5G与卫星的完美融合。 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，星链很终是由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。 今天是中国航天日，我们尝试接近很终的答案。 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把握载人天地往返、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、海洋等尤其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，天通卫星系统公布商用，这是我国目前优选一颗通信卫星，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 假如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，计划发射数量很多的为银河航天，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2021年5月，国际电联已经收到200多个大型卫星星座的申请。 2021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420—560亿元，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。 2020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很便宜售价也要几百万元人民币。 “假如重量高达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很高级大型发射任务，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，假如发射低轨卫星，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，而且不答应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。 假如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家很高级卫星互联网企业，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，箩筐技术公布吉利科技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，2021年曾有媒体报道国内十八年仅有十八家获得，图源：易图通官网 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、聪明交通等领域。 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，依靠于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假如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，乘客们往往碰到飞行期间无法上网的难题，假如通过卫星连接上网，手机信号不会中断。 图源：pxhere 出国旅行时，假如办理了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2021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 2021年6月，项目团队在西班牙巴伦西亚举行的2021年欧洲网络与通信会议（EuCNC 2021）上公布成功演示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 2021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，简单实现，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。