卫星互联，开启低空“新基建”

大七环特约作者：东方神起

4月20日，国家发改委首次明确新基建范围，卫星互联网“意外”入选。 5月24日，两会之际，全国人大代表雷军提交了关于卫星互联网产业的发展建议。 6月13日，猎鹰9号火箭携带60余颗卫星冲破长空，马斯克第九次成功发射“星链”卫星。 6月19日晚，大七环为星链计划搞直播！

直播 | SpaceX的42000颗卫星Starlink星座到底是什么？

进入2020年，卫星互联网这个词可谓一时风头无二，热度频频。那么到底什么是卫星互联网？和5G以及未来的6G是什么关系？主要的玩家有哪些？产业竞争的关键资源是什么？普罗大众能否使用？又以什么姿势使用？

一

通信网络对决：卫星互联网、5G、6G

卫星互联网：天地互联，无缝覆盖

卫星互联网是以天上的卫星作为信息传输接力棒的互联网，它通过发射一定数量的卫星形成规模组网，从而辐射全球，构建强大的实时信息处理系统，是一种向地面和空中终端提供宽带互联网接入等通信服务的新型网络。

资料来源：IEEE Spectrum，大七环

按照卫星轨道高度的不同，通信卫星可以分为低轨通信卫星（轨道高度500km~2000km）、中轨通信卫星（轨道高度2000km~36000km）和高轨通信卫星（轨道高度在36000km以上）。目前，低轨通信卫星构成的星座成为竞逐的焦点。

各轨道卫星运行及应用情况

资料来源：公开资料整理，大七环

卫星互联网可以干什么？一方面，它可以替代地面的光纤网络，作为远距离传输的中继节点，补充全球的骨干传输网络，作用类似于海底光缆；另一方面，它可以为手机、IPAD等设备提供宽带上网服务，作用类似于现在的WIFI及4G。卫星互联网占据空间制高点，可以面向地球实现无缝覆盖。

5G：信息随心至，万物触手及

5G是前四代地面移动蜂窝通信系统的升级，被寄予厚望。与卫星互联网不同，5G是以地面基站作为信息的连接点，并通过幕后英雄—埋藏于地下或海底的光纤实现远距离通信。它能在满足个人用户信息消费需求之余，向社会各行业和领域广泛渗透，实现从消费型应用向产业型应用的升级。

5G有三大业务应用场景：增强型移动宽带（eMBB）、低功耗大连接（mMTC）、低时延高可靠（uRLLC）。5G 应用初期，将主要延续4G的业务发展路线，以提升下载速度和系统容量为主，面向大型赛事/活动、教学培训、视频监控等高清视频应用。5G应用成熟阶段，将转向低时延、高可靠的网络特性服务，关注智能网联汽车、智能制造和产业园区等高价值应用，推动移动通信向其它垂直行业的渗透应用。

资料来源：大唐移动《5G 业务应用白皮书》，大七环

6G：一念天地，万物随心

对于6G的概念，前期是模糊的，有人说，6G等于5G加卫星互联网。

2018年7月国际电联（ITU）探讨了下一代通信网络标准，可认为是对6G概念的初步研究。ITU认为6G旨在提供革命性的新用户体验，每用户的连接速度在Tbits/s范围内，并且提供一系列全新的感官信息，例如触摸，味觉和嗅觉等。6G在5G网络的基础上，将是一个多种不同网络构成的混合网络，包括固定、移动蜂窝、高空平台、卫星和其他尚待定义的网络，并对网络提出了三个方面目标。

资料来源：赛迪智库，大七环

2018年9月，美国联邦通讯委员会首次在公开场合展望6G技术，提出6G将使用太赫兹频段，6G基站容量将可达到5G基站的1000倍。同时指出，美国现有的频谱分配机制将难以胜任6G时代对于频谱资源高效利用的需求，基于区块链的动态频谱共享技术将成为发展趋势。

2019年10月，全球首份6G白皮书于芬兰出炉。白皮书展望了6G的大多数性能指标相比5G将提升10到100倍，6G将采用太赫兹频段通信，网络容量大幅提升。从覆盖范围上看，6G无线网络不再局限于地面，而是将实现地面、卫星和机载网络的无缝连接。同时，6G将与人工智能、机器学习深度融合，智能传感、智能定位，智能资源分配、智能接口切换等都将成为现实，智能程度大幅度跃升。

今年3月，赛迪智库给出了关于6G概念及愿景的白皮书，强调6G是智慧连接、深度连接、全息连接、泛在连接，可谓是“一念天地、万物随心”。这里的“念”，强调的是智能通信技术，想到什么，就可以马上连接；所谓的“天地”，是指实现空天地海无处不在的泛在连接；而“随心”则体现了无处不在的沉浸式全息交互体验，即全息连接。6G的要求比5G高了很多，将打通虚实空间，实现泛在统一的智能连接。

因此，简单来说，卫星互联网是“天基互联网”，5G是“地基互联网”。而6G比5G要超前一大步，却也不仅仅是5G加卫星互联网那么简单。

二

竞争or合作，卫星互联网要颠覆5G?

“颠覆5G的不是6G，而是卫星互联网！” “马斯克又放大招，星链计划颠覆5G！”

关于卫星互联网替代5G的声音不绝于耳，这是真的吗？卫星互联网与5G、6G battle，又是什么结果呢？

卫星互联网 vs 5G：长期共存，场景互补

5G能提供大带宽，而卫星互联网难以媲美：以马斯克的“星链”为例，计划每颗卫星的峰值带宽为20Gbps，1.2万颗卫星的总带宽是24万Gbps，如果以同时观看4K高清电视的用户数来计算（每用户大约20M），可以满足1200万用户的需求。这还远比不上2019年北京市的常驻人口数量，更谈不上同时为全球所有用户提供大宽带服务。

5G能提供低时延，而卫星互联网难以媲美：1ms时延是5G网络的能力所在，在此基础上才能够实现智能制造—机械臂、智慧医疗—手术刀、自动驾驶—方向盘的实时控制。相比之下，卫星互联网因为信号传输距离远这个客观因素的存在，无法提供可以媲美5G的业务性能。

以距离地表500公里的低轨卫星举例，信号传输从地面到卫星到再回地面耗时为500公里×2/光速，约为3.3ms，再加上服务器及接收器的转发延时，则延迟更高。马斯克“星链”的目标延时在20ms-35ms之间，这连4G的水平都达不到（10ms-20ms），遑论5G！

5G能提供高可靠，而卫星互联网难以媲美：目前我国5G采用低频段组网，无线电信号覆盖良好可靠。而多数卫星互联网采用中高频段组网，如Ku、Ka频段，这样的信号在阴雨天气下衰减严重，若用于车辆控制就容易出危险。

但是卫星互联网的优势在于，在5G鞭长莫及的地方，比如光纤无法覆盖的海面、高山、高空等地区，或者应急灾后救援，应用更灵活，可以为5G补盲点。

对于地面网络覆盖短缺的南非、拉美等地区，卫星互联网非常值得期待！此外，目前基于卫星互联网也开始探索一些新的业务，如飞机上网服务以及户外探险通信服务，可以带来更多样的体验。

资料来源：公开资料整理，大七环

因此，卫星互联网与5G是好朋友一起走，不存在你死我活的较量，而是恰好的互补，共同为人类的美好生活做出最大的努力。

卫星互联网 vs 6G：交织与融合

6G将实现空天海地一体化通信，需要多样化的接入方式，如采用地面移动蜂窝、卫星通信、无人机通信、水声通信、可见光通信等等。可见，卫星互联网只是实现6G的重要手段之一，需要与其他方式打通数据接洽的关口，不断演进并真正实现6G时代的融合泛在统一。

综合各位专家观点，未来6G融合，包括6个方面的融合：

标准体制融合，指一种通信技术标准体制包容卫星移动通信与地面移动通信；

终端融合，用户终端采用全网统一标识和接入，不再区分卫星与地面系统，进行统一管理；

网络架构融合，统一的网络体系架构与控制管理机制；

平台融合，天基和地基网络采用一体云化平台结构；

频率利用融合，地面和卫星频谱共享共用，通过频谱感知、协调、共享以及干扰规避方式实现；

资源管理融合，无线资源管理协同控制与分配，如采用地面、卫星或联合传输方式。

三

中国迈入卫星互联网元年

卫星互联网并不是一个新的概念，人类对太空的向往由来已久。早在上世纪90年代，Teledesic、铱星和Globalstar三家公司将数百亿美元投入其中。虽然技术可行，但当时供给端卫星和火箭成本高昂，需求端没有移动互联网这种杀手级应用，伴随第一轮互联网泡沫的破灭，这些公司基本都成为先驱。

时间来到2015年1月，马斯克宣布SpaceX计划将约1.2万颗通信卫星发射到轨道，其中1584颗将部署在地球上空550千米处的近地轨道，并从2020年开始初步运营，2024年完全建成。这一项目被命名为“星链”（Starlink）。不过，去年SpaceX申请再增设3万颗低轨宽带卫星，使“星链”卫星总数达到4.2万颗。

今时不同往日，如今的卫星互联网产业有了新的机会。目前，地面尚有约一半人口未接入互联网，而万物互联也将带来庞大的接入量。据测算，马斯克的“星链”全部部署完成后，能带来每年约300亿美元的收入。正是看到这块庞大的蛋糕，才让“星链”成为SpaceX的重要业务领域。

马斯克的“星链计划”在通信格局方面贡献巨大，同时在卫星领域也有颠覆性创新：自研火箭+一箭60星+火箭回收+卫星批量制造，从而打通了任督二脉，形成了产业闭环，占据了产业发展的制高点。

目前Starlink单颗卫星的发射+制造成本只有153万美元，比行业平均低一半以上，未来随着二级火箭再回收、卫星的轻量化生产，预计还能下降30%以上。

SpaceX猎鹰九号发射成功

资料来源：公开资料整理，大七环

马斯克一次次放卫星，给国内产业带来了巨大的压力！

压力就是动力。截止2018年底，国内已发布的卫星星座计划超过27项，其中由民营企业发起的星座项目有14个。根据这些星座计划相加，到2025年前，我国将发射约3100颗商业卫星。

航天科技集团与航天科工集团作为国企领头羊分别计划了“鸿雁”星座（324颗卫星）与“虹云”工程（156颗卫星）。民营商业航天公司运营的星座，主要有银河航天的银河Galaxy 星座，计划发射卫星约2000颗。

在新基建的号召下，国家队主导，民营企业积极参与，我国卫星互联网产业也将走上快车道！

各国主要卫星互联网星座部署计划

资料来源：知乎，国金证券，大七环

四

卫星互联网发展，关键要素有哪些？

国家主权：通信网络的安全可信是每一个主权国家非常在意的事情。美国苦于没有本土供应商，所以在5G上面慌了，同时很没风度的打压华为。因此，对于任意一家卫星互联网运营商，如何说服其他国家允许其提供服务，才是一个更头疼的课题。

市场合作：开放兼容是通信行业蓬勃发展的重要前提。无论是马斯克的“星链”，还是我国的“鸿雁”、“虹云”，目前都还是私有系统，没有公开其底层规范及未来互联互通计划。因此，与芯片商、设备商、尤其是传统的地面电信运营商的合作是卫星互联网玩家未来实现跨越式发展的关键。

轨位资源：卫星的轨道是受限资源，和一线城市核心地段的土地一样珍贵。地球近地轨道可容纳约6万颗卫星，到2029年，地球近地轨道将部署总计约57000颗低轨卫星，轨位可用空间将所剩无几。空间轨道已经成为各国卫星企业争相抢占的重点资源。

2029年全球近地轨道卫星布局及占比

资料来源：赛迪智库，大七环

频谱资源：随着卫星通信、地面通信以及空间探测对低频段频谱资源的持续占用，现有Ku、Ka等中高频段卫星通信资源逐渐枯竭，将难以满足未来巨大的频谱需求。预计频率更高的Q频段、V频段和太赫兹频段将成为未来卫星互联网布局和争夺的焦点。

卫星轨道和频谱可以说是一种不可再生的战略资源。国外公司纷纷推出规模庞大的低轨卫星系统方案以抢占有限的卫星资源，争取在低轨卫星通信系统组网建设上占得先机，“跑马圈地”意图明显。

五

卫星互联网，普罗大众如何使用？

这边，卫星互联网纳入新基建；那边，马斯克频频放大招。卫星互联网多次占领媒体头条，你是否已经欢呼雀跃，以为举起手机对准天空，在卫星互联网上冲浪指日可待了？

然而并没有这么简单！

事实是，由于大部分卫星互联网工作在Ka、Ku等卫星频段，现有的终端比如手机、PAD等无法直接接收其信号，因此必须在地面配备专门的接收终端，再由这些终端转成WIFI信号或者其他手机可接收的信号供我们使用。

马斯克透露，“星链”的终端将看起来像一个架在长杆上的扁平圆形状的不明飞行物。他指出，用户只需插上设备，将它指向天空，就能接入SpaceX的卫星互联网网络。SpaceX已经申请了100万个地面站的建设许可，同时考虑将部分终端架在汽车上。

资料来源：公开资料整理，大七环

因此，卫星互联网并不意味着手机WIFI直连卫星，你需要在已经安装卫星接收终端的区域使用，或者自己买一辆特斯拉汽车！

卫星互联网来势汹汹

太空争夺战愈演愈烈

我们的征途是——星辰大海！