互聯(lián)網(wǎng)“太空競賽”：中國版One Web加碼低軌衛(wèi)星

導讀

　　One Web、Space X、谷歌、Facebook、波音等巨頭，將距離地球200-2000公里的低軌道當成太空互聯(lián)網(wǎng)“金礦”。而在中國國內，從“國家隊”航天科技、航天科工到若干民營的航天企業(yè)，陸續(xù)公布衛(wèi)星發(fā)射計劃，展現(xiàn)出加入互聯(lián)網(wǎng)太空競賽的雄心。

　　北京時間6月26日，“鋼鐵俠”埃隆·馬斯克的Space X，在48小時內連續(xù)完成兩次火箭的發(fā)射和回收，完成人類航天史上里程碑式的壯舉。

　　而他的對手格里格·維勒創(chuàng)辦的One Web，剛剛獲得FCC（美國聯(lián)邦無線電管理委員會）頒發(fā)的牌照。

　　7月20日，One Web的投資人、軟銀創(chuàng)始人孫正義，在東京暢談30年后的通信世界。他花了兩個半小時描繪的未來是，衛(wèi)星網(wǎng)絡覆蓋全球每一角落，萬億設備將數(shù)據(jù)傳輸至云端，并接入人工智能系統(tǒng)分析。

　　孫正義演講中的大數(shù)據(jù)和人工智能，已是當前全球大熱的新興產業(yè)。市場不禁期待，他構想中的衛(wèi)星通信，成為下一個引爆全球的熱點。

　　One Web獲得的這張牌照，是新一代商業(yè)航天企業(yè)獲得的首張低軌衛(wèi)星通信入場券。這也意味著在低軌衛(wèi)星這條賽道上，One Web已悄然領先Space X一個身位。

　　由于各種原因，世界上尚有一半人口無法使用互聯(lián)網(wǎng)。One Web計劃通過數(shù)百顆低軌道衛(wèi)星組網(wǎng)的方式，讓互聯(lián)網(wǎng)服務接入偏遠的農村山區(qū)及其它基站、光纖無法覆蓋的地區(qū)。在One Web之外，Space X、谷歌、Facebook、波音等巨頭，也將距離地球200-2000公里的低軌道當成太空互聯(lián)網(wǎng)“金礦”。而在中國國內，從“國家隊”航天科技、航天科工到若干民營的航天企業(yè)，陸續(xù)公布衛(wèi)星發(fā)射計劃，展現(xiàn)出加入互聯(lián)網(wǎng)太空競賽的雄心。

　　相較于地基和傳統(tǒng)的中高軌衛(wèi)星，低軌衛(wèi)星組網(wǎng)有覆蓋廣、低時延、可靠性高等特點，被部分航天創(chuàng)業(yè)者視為5G通信的技術標配。但是，全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)競爭的加劇，對企業(yè)的融資能力、對企業(yè)的運作提出巨大挑戰(zhàn)。

　　中國版的One Web們，如何應對新一輪的太空競賽？

　　讓30億人用上互聯(lián)網(wǎng)

　　按照FCC 的規(guī)定，維勒將在獲得牌照的6年間，將計劃的One Web衛(wèi)星送至太空。One Web的第一代低軌星座設計方案，包含648顆在軌衛(wèi)星與234顆備份衛(wèi)星，總數(shù)達882顆。這些衛(wèi)星將被均勻放置在不同的極地軌道面上，距離地面僅1200公里左右。衛(wèi)星們飛速運動，不同衛(wèi)星交替出現(xiàn)在上空，保障某區(qū)域的信號覆蓋。如果計劃進展順利，該星座將在2019年開始運作。

　　可喜的消息是，One Web衛(wèi)星的大部分帶寬已經售出，維勒正在考慮增加2000顆衛(wèi)星，總數(shù)達到2882顆。開始運行后，One Web星座不僅能覆蓋美國，亦能覆蓋全球還沒有連接互聯(lián)網(wǎng)的農村邊遠地區(qū)——前提是獲得相關國家和地區(qū)的市場準入牌照。One Web的目標是，到2022年為每個沒有互聯(lián)網(wǎng)的學校提供接入，到2027年彌合全球的數(shù)字鴻溝。

　　按照業(yè)內的估算，目前地面通信還沒有覆蓋的地區(qū)包括農村山區(qū)、飛行中的飛機、遠洋航行的船只、遠離大陸的海島等。One Web 潛在的服務人群超過30億人口——這大約是全球人口的一半。

　　不過，從當前商業(yè)航天格局來看，低軌星座并不是One Web的獨角戲。維勒強有力的對手是大名鼎鼎的“鋼鐵俠”——用可回收火箭驚艷全球的馬斯克。緊隨One Web身后，Space X 已與 FCC 開展了數(shù)月談判。馬斯克提出比One Web更龐大的低軌星座通信計劃——Space X初代星座衛(wèi)星的規(guī)模就已達到4425顆。在One Web、Space X之外，波音、Leosat、Telesat、三星等一批企業(yè)也提出或參與類似的低軌衛(wèi)星通信計劃。前述清單中還有中國企業(yè)：“航天系”國企航天科技、航天科工，民營企業(yè)信威集團、歐比特等。

　　可以預見的是，一旦這些企業(yè)的計劃實現(xiàn)或部分實現(xiàn)，低軌道將迎來空前的繁榮。

　　這樣的場景很容易觸發(fā)電信業(yè)人士20年前的記憶。1990年代初，摩托羅拉推出77顆低軌衛(wèi)星組網(wǎng)的“銥星計劃”（衛(wèi)星數(shù)量后減為66顆），這是人類首個大型低軌星座通信計劃。“銥星計劃”總投資高達60億美元，由于運營成本太高，不得不將衛(wèi)星電話賣到3000美元，通話資費高達7美元/分鐘。由于技術所限，當時銥星能提供的網(wǎng)速極慢，幾乎只能打電話。昂貴的市場定價，使得銥星公司勉強收獲20萬用戶，在與低廉的地面通信服務的短兵相接中慘敗。

　　在持續(xù)虧損中艱難運營的銥星公司，不滿一周年終結于破產。銥星同時期的競爭對手，全球星、軌道通信追隨著銥星踏進衛(wèi)星通信市場，也追隨著銥星宣告破產。

　　遠望智庫高級研究員黃志澄分析，短暫繁榮的銥星，沒有解決成本投入過高的問題，尤其是昂貴的造星和發(fā)射成本。其結果自然是通話費用過高，使用者甚少。

　　相較于銥星時代，這次低軌衛(wèi)星的復興顯得水到渠成。后來者們找到大幅降低成本的辦法：“立方星”技術成熟后，選擇低軌道、微小衛(wèi)星而不是傳統(tǒng)的中高軌道、大衛(wèi)星，既能有效縮減發(fā)射路程和發(fā)射載荷，也能縮減造星成本；Space X等商業(yè)航天企業(yè)的崛起，也將發(fā)射費用砍掉一半。

　　南京航空航天大學微小衛(wèi)星中心主任康國華分析，航天科技進步降低了衛(wèi)星研制發(fā)射的成本，而衛(wèi)星通信資費降低又催生無時無刻的互聯(lián)網(wǎng)介入和大數(shù)據(jù)需求。這都使得通信界重提低軌星座。

　　5G時代的天地一體化融合

　　全球展開互聯(lián)網(wǎng)太空競賽時，中國的低軌衛(wèi)星領域也迎來小陽春。

　　早在2014年10月27日，“靈巧”通信試驗衛(wèi)星升空后成功完成全部在軌測試。這是中國第一顆低軌道衛(wèi)星，承擔著低軌道運行的技術驗證任務?！办`巧”星如其名，低至130公斤、運行軌道只距離地面800公里——這與One Web星座的一顆衛(wèi)星相當?！办`巧”的成功，也宣告著中國的上市企業(yè)信威集團成功進入低軌衛(wèi)星領域，該集團的技術合作方是清華大學。

　　“靈巧”之后，不少企業(yè)擺出了爭當中國版One Web的姿態(tài)。航天科技計劃2020年建成由60顆衛(wèi)星組成的“鴻雁星座通信系統(tǒng)”，另一家國企則提出包括156顆衛(wèi)星的“虹云工程”，提出覆蓋全球的寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入服務；天地經緯、九天微星等民營企業(yè)、初創(chuàng)公司也在籌謀星座計劃。

　　不單是企業(yè)們的計劃書，頂層設計的規(guī)劃也對低軌星座青睞有加。2015年，“軍民融合”上升為國家戰(zhàn)略；2016年5月，國家發(fā)展改革委《關于實施制造業(yè)升級改造重大工程包》中，包括通信衛(wèi)星研制生產的“商業(yè)航天產品發(fā)展工程”榜上有名；2016年12月，《“十三五”國家信息化規(guī)劃》更明確，實施寬帶鄉(xiāng)村和中西部地區(qū)中心城市基礎網(wǎng)絡完善工程，采用蜂窩、光纖、低軌星座等多種方式，加快實現(xiàn)農村及偏遠地區(qū)4G網(wǎng)絡覆蓋。

　　“（低軌衛(wèi)星通信的）‘黃金時代’快要來了?！毙熳尤A告訴21世紀經濟報道記者。他是一名出身中興通訊的創(chuàng)業(yè)者，目前擔任圖米科技解決方案總監(jiān)。該公司目前正從事衛(wèi)星通信地面終端的研制。

　　徐子華認為，隨著政策的傾斜和大企業(yè)的引領，預計將會有更多資本、更多企業(yè)關注和進入到低軌衛(wèi)星通信領域。隨著農村電商的爆發(fā)和精準扶貧政策的推進，互聯(lián)網(wǎng)已成必要的信息基礎設施，衛(wèi)星通信的潛在市場容量巨大。

　　中國疆域遼闊，自然地貌較為復雜。盡管工信部要求全國90%的行政村實現(xiàn)“光纖入戶”，但剩余10%的行政村和行政村下面的自然村落要實現(xiàn)戶戶接網(wǎng)線，建設成本極高。市場認為更省成本的是“One Web”方案，接通來自上空衛(wèi)星的“隱形光纖”。

　　世域天基創(chuàng)始人郭正標說，低軌衛(wèi)星有廣域覆蓋的特點。在廣闊的農村和邊遠地區(qū)，連接低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡能節(jié)省大量的基站和光纖建設經費，性價比極高。而在地面網(wǎng)絡信號欠佳時，衛(wèi)星網(wǎng)絡也能形成信號的補充。

　　農村和邊遠地區(qū)的消費者購買力不比大城市的市民，既然以這部分人群作為目標市場，至少有兩個問題需要解決——衛(wèi)星通信的體驗不能太差，衛(wèi)星通信的服務費用要足夠便宜?！般炐怯媱潯币延星败囍b。

　　目前，中國的低軌星座服務商還沒有明確回應前述兩個問題。但從 One Web的案例來看，情況還是偏向樂觀的。由于距離地面較低，One Web 的時延只有20毫秒，能提供50Mbps的網(wǎng)速——這些都接近了地基網(wǎng)絡的體驗。而One Web 的接收器材定價也不高，屋頂加裝衛(wèi)星天線只需要250美元。

　　從市場關注的焦點來看，中國低軌衛(wèi)星通信市場，除了維勒們關注的農村和邊遠地區(qū)之外，還有航行中的飛機、高速運行的列車和應急救援市場。其中，衛(wèi)星通信運用在飛機和列車上能給消費者直接服務，可以在飛機和高鐵上連接Wi-Fi；衛(wèi)星通信也能實現(xiàn)孫正義所說的“億萬設備連接到云端”，這將避免飛機出現(xiàn)“馬航事件”中的失聯(lián)狀況。而應急救援市場，則是銥星時代，低軌衛(wèi)星通信唯一增長還不錯的市場。

　　值得一提的是，破產后被輾轉收購的全球星、軌道通信和銥星公司于2010年后開始使用低成本的二代星，已扭虧為盈。

　　誠然，即使衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已有承受數(shù)十GBps帶寬的能力，但短期內依然無法取代動輒聯(lián)通數(shù)十億人口的地面網(wǎng)絡抗衡。但是，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的低成本實現(xiàn)，將對國內的電信基礎設施建設產生巨大影響。

　　業(yè)內人士預判，低軌衛(wèi)星提供了一種可行的補充方案。一些偏遠地區(qū)的基站、光纖架設，甚至飛機Wi-Fi的建設，可以低軌衛(wèi)星建設成本作為參照，一旦衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)具有更高性價比，將無需建設和利用地基網(wǎng)絡。更關鍵的是，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)還能跟上更高網(wǎng)速、更高容量的5G建設步伐。也就是說，一旦天網(wǎng)比地網(wǎng)更具性價比，某些農村和偏遠山區(qū)可以直接跨越3G、4G，跑步進入5G時代。

　　“天網(wǎng)應該做自己擅長的事，與地面網(wǎng)絡形成互補，”郭正標說，“低軌星座與NB-ioT（窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)）技術的結合，具有低時延、高可靠和低功耗大連接的特點，堪稱對正在建設的5G標準的完美詮釋?！?/p>

　　郭正標說，在中國乃至全球步入5G 時代的背景下，中國有望構建出一張?zhí)炀W(wǎng)和地網(wǎng)融合、天地信息一體化的網(wǎng)絡。

　　技術與資金的競爭

　　“一帶一路”沿線的不少國家和地區(qū)也適用維勒的邏輯。

　　擁有多年海外市場經驗的徐子華說，“一帶一路”沿線的許多地區(qū)缺乏必要的電信基礎設施，無論是當?shù)鼐用襁€是在當?shù)赝顿Y的中國企業(yè)，都有很強的通信需求。利用衛(wèi)星通信，很多時候比地面基礎設施更省成本。

　　“‘一帶一路’的（低軌衛(wèi)星通信）市場更大?！?徐子華告訴21世紀經濟報道記者。

　　這也是中國政府所期待的。2016年11月，國防科工局、國家發(fā)展改革委發(fā)布《加快推進“一帶一路”空間信息走廊建設與應用的指導意見》，構建寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡被作為支撐中國企業(yè)“走出去”、為“一帶一路” 提供公共服務產品、帶動空間信息裝備與服務出口的主要路徑。目前，北斗導航系統(tǒng)成為代表中國科技的“國家名片”，走在“一帶一路”市場的最前沿。

　　郭正標注意到，中國企業(yè)在“一帶一路”建設基礎設施，主要影響因素是政府間關系和當?shù)卣膬?yōu)惠政策。這使得不同國家的推進程度各不相同。低軌衛(wèi)星作為空中基礎設施，可跳出具體國家的政策限制，規(guī)避地面基礎設施建設投資大、建設周期長的風險。

　　但看到這一點的，不單只是郭正標。電信業(yè)是一國經濟的重要支柱，許多國家對跨國企業(yè)建設地面通信網(wǎng)絡有很嚴格的限制。谷歌、Facebook早些年就希望通過衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為更多國家提供服務。這也意味著中國衛(wèi)星通信服務，未來要進入“一帶一路”市場很可能與One Web、Space X等勁敵遭遇。

　　競爭將極其激烈殘酷。據(jù)21世紀經濟報道記者不完全統(tǒng)計，全球的大型低軌衛(wèi)星通信計劃已接近20家。大部分星座計劃均包含數(shù)百顆衛(wèi)星，這也就是說計劃中要發(fā)往低軌道的衛(wèi)星已是“萬眾星輝”，而目前在軌衛(wèi)星數(shù)量不過1500顆左右。

　　擁擠加劇了頻譜的爭奪。頻譜亦稱“頻段”，指的是一段數(shù)值區(qū)間的頻率。一般來說，類似不同廣播電臺有不同頻率，無線電系統(tǒng)都會采用不同的頻段來屏蔽干擾（此外還有編碼方式和濾波的區(qū)別），具有射頻功能的衛(wèi)星通常都需要申請頻段。簡單說來，要做通信就要有頻譜，而頻譜有限先到先得。

　　對維勒來說，獲取FCC牌照是One Web布局低軌衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的必要一步。這意味著One Web在美國市場獲得某個頻譜的獨家使用權。而美國通信業(yè)發(fā)達，F(xiàn)CC的肯定足以影響其它國家對One Web的態(tài)度。

　　Space X還在等候 FCC的回復，由于Space X計劃的衛(wèi)星太多，沒有辦法像 One Web一樣承諾6年內發(fā)射完所有的衛(wèi)星，馬斯克試圖請求延長發(fā)射時限。如果滿足不了FCC的要求，Space X 很有可能失去頻譜資源。

　　類似的情況極有可能發(fā)生在“一帶一路”沿線國家和地區(qū)。即使頻譜的問題能解決，也不意味著中國企業(yè)能和One Web、Space X站在同一起跑線上。

　　盡管低軌星座的研制運營成本大幅降低，但依然不是小數(shù)目。One Web 的計劃是在2020年融資達到30億美元，以支撐其運作。隨著維珍銀河、軟銀的投資，維勒到目前至少已拿到17億美元，可謂順風順水。維勒本人同時也是財力雄厚的企業(yè)家。

　　但多名業(yè)內人士認為，當前國內的低軌小微衛(wèi)星熱潮，面對的是較為審慎的投資人群體。

　　黃志澄注意到，騰訊等國內的 IT 巨頭已經在關注衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，同時也有了些海外投資的案例。而之所以沒有投資國內項目，是因為國內項目的發(fā)展相對而言比不上國外的一些好項目，而騰訊這樣的 IT巨頭選擇觀望。

　　“目前國內的某些項目就像10年前的 Space X，需要成長的時間。國內需要更加努力，以吸引資本的關注?！秉S志澄說。

　　中國企業(yè)需要面對的挑戰(zhàn)不止這些。徐子華說，在解決成本、市場準入等問題后，中國人需要學會了解市場，學會市場化的運營，而這些仍然沒有先例可循。