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互联网“太空竞赛”:中国版One Web加码低轨卫星

时间:2017-08-01 07:36 来源:21世纪经济 作者: 点击:

  导读

  One Web、Space X、谷歌、Facebook、波音等巨头,将距离地球200-2000公里的低轨道当成太空互联网“金矿”。而在中国国内,从“国家队”航天科技、航天科工到若干民营的航天企业,陆续公布卫星发射计划,展现出加入互联网太空竞赛的雄心。

  北京时间6月26日,“钢铁侠”埃隆·马斯克的Space X,在48小时内连续完成两次火箭的发射和回收,完成人类航天史上里程碑式的壮举。

  而他的对手格里格·维勒创办的One Web,刚刚获得FCC(美国联邦无线电管理委员会)颁发的牌照。

  7月20日,One Web的投资人、软银创始人孙正义,在东京畅谈30年后的通信世界。他花了两个半小时描绘的未来是,卫星网络覆盖全球每一角落,万亿设备将数据传输至云端,并接入人工智能系统分析。

  孙正义演讲中的大数据和人工智能,已是当前全球大热的新兴产业。市场不禁期待,他构想中的卫星通信,成为下一个引爆全球的热点。

  One Web获得的这张牌照,是新一代商业航天企业获得的首张低轨卫星通信入场券。这也意味着在低轨卫星这条赛道上,One Web已悄然领先Space X一个身位。

  由于各种原因,世界上尚有一半人口无法使用互联网。One Web计划通过数百颗低轨道卫星组网的方式,让互联网服务接入偏远的农村山区及其它基站、光纤无法覆盖的地区。在One Web之外,Space X、谷歌、Facebook、波音等巨头,也将距离地球200-2000公里的低轨道当成太空互联网“金矿”。而在中国国内,从“国家队”航天科技、航天科工到若干民营的航天企业,陆续公布卫星发射计划,展现出加入互联网太空竞赛的雄心。

  相较于地基和传统的中高轨卫星,低轨卫星组网有覆盖广、低时延、可靠性高等特点,被部分航天创业者视为5G通信的技术标配。但是,全球卫星互联网竞争的加剧,对企业的融资能力、对企业的运作提出巨大挑战。

  中国版的One Web们,如何应对新一轮的太空竞赛?

  让30亿人用上互联网

  按照FCC 的规定,维勒将在获得牌照的6年间,将计划的One Web卫星送至太空。One Web的第一代低轨星座设计方案,包含648颗在轨卫星与234颗备份卫星,总数达882颗。这些卫星将被均匀放置在不同的极地轨道面上,距离地面仅1200公里左右。卫星们飞速运动,不同卫星交替出现在上空,保障某区域的信号覆盖。如果计划进展顺利,该星座将在2019年开始运作。

  可喜的消息是,One Web卫星的大部分带宽已经售出,维勒正在考虑增加2000颗卫星,总数达到2882颗。开始运行后,One Web星座不仅能覆盖美国,亦能覆盖全球还没有连接互联网的农村边远地区——前提是获得相关国家和地区的市场准入牌照。One Web的目标是,到2022年为每个没有互联网的学校提供接入,到2027年弥合全球的数字鸿沟。

  按照业内的估算,目前地面通信还没有覆盖的地区包括农村山区、飞行中的飞机、远洋航行的船只、远离大陆的海岛等。One Web 潜在的服务人群超过30亿人口——这大约是全球人口的一半。

  不过,从当前商业航天格局来看,低轨星座并不是One Web的独角戏。维勒强有力的对手是大名鼎鼎的“钢铁侠”——用可回收火箭惊艳全球的马斯克。紧随One Web身后,Space X 已与 FCC 开展了数月谈判。马斯克提出比One Web更庞大的低轨星座通信计划——Space X初代星座卫星的规模就已达到4425颗。在One Web、Space X之外,波音、Leosat、Telesat、三星等一批企业也提出或参与类似的低轨卫星通信计划。前述清单中还有中国企业:“航天系”国企航天科技、航天科工,民营企业信威集团、欧比特等。

  可以预见的是,一旦这些企业的计划实现或部分实现,低轨道将迎来空前的繁荣。

  这样的场景很容易触发电信业人士20年前的记忆。1990年代初,摩托罗拉推出77颗低轨卫星组网的“铱星计划”(卫星数量后减为66颗),这是人类首个大型低轨星座通信计划。“铱星计划”总投资高达60亿美元,由于运营成本太高,不得不将卫星电话卖到3000美元,通话资费高达7美元/分钟。由于技术所限,当时铱星能提供的网速极慢,几乎只能打电话。昂贵的市场定价,使得铱星公司勉强收获20万用户,在与低廉的地面通信服务的短兵相接中惨败。

  在持续亏损中艰难运营的铱星公司,不满一周年终结于破产。铱星同时期的竞争对手,全球星、轨道通信追随着铱星踏进卫星通信市场,也追随着铱星宣告破产。

  远望智库高级研究员黄志澄分析,短暂繁荣的铱星,没有解决成本投入过高的问题,尤其是昂贵的造星和发射成本。其结果自然是通话费用过高,使用者甚少。

  相较于铱星时代,这次低轨卫星的复兴显得水到渠成。后来者们找到大幅降低成本的办法:“立方星”技术成熟后,选择低轨道、微小卫星而不是传统的中高轨道、大卫星,既能有效缩减发射路程和发射载荷,也能缩减造星成本;Space X等商业航天企业的崛起,也将发射费用砍掉一半。

  南京航空航天大学微小卫星中心主任康国华分析,航天科技进步降低了卫星研制发射的成本,而卫星通信资费降低又催生无时无刻的互联网介入和大数据需求。这都使得通信界重提低轨星座。

  5G时代的天地一体化融合

  全球展开互联网太空竞赛时,中国的低轨卫星领域也迎来小阳春。

  早在2014年10月27日,“灵巧”通信试验卫星升空后成功完成全部在轨测试。这是中国第一颗低轨道卫星,承担着低轨道运行的技术验证任务。“灵巧”星如其名,低至130公斤、运行轨道只距离地面800公里——这与One Web星座的一颗卫星相当。“灵巧”的成功,也宣告着中国的上市企业信威集团成功进入低轨卫星领域,该集团的技术合作方是清华大学。

  “灵巧”之后,不少企业摆出了争当中国版One Web的姿态。航天科技计划2020年建成由60颗卫星组成的“鸿雁星座通信系统”,另一家国企则提出包括156颗卫星的“虹云工程”,提出覆盖全球的宽带互联网接入服务;天地经纬、九天微星等民营企业、初创公司也在筹谋星座计划。

  不单是企业们的计划书,顶层设计的规划也对低轨星座青睐有加。2015年,“军民融合”上升为国家战略;2016年5月,国家发展改革委《关于实施制造业升级改造重大工程包》中,包括通信卫星研制生产的“商业航天产品发展工程”榜上有名;2016年12月,《“十三五”国家信息化规划》更明确,实施宽带乡村和中西部地区中心城市基础网络完善工程,采用蜂窝、光纤、低轨星座等多种方式,加快实现农村及偏远地区4G网络覆盖。

  “(低轨卫星通信的)‘黄金时代’快要来了。”徐子华告诉21世纪经济报道记者。他是一名出身中兴通讯的创业者,目前担任图米科技解决方案总监。该公司目前正从事卫星通信地面终端的研制。

  徐子华认为,随着政策的倾斜和大企业的引领,预计将会有更多资本、更多企业关注和进入到低轨卫星通信领域。随着农村电商的爆发和精准扶贫政策的推进,互联网已成必要的信息基础设施,卫星通信的潜在市场容量巨大。

  中国疆域辽阔,自然地貌较为复杂。尽管工信部要求全国90%的行政村实现“光纤入户”,但剩余10%的行政村和行政村下面的自然村落要实现户户接网线,建设成本极高。市场认为更省成本的是“One Web”方案,接通来自上空卫星的“隐形光纤”。

  世域天基创始人郭正标说,低轨卫星有广域覆盖的特点。在广阔的农村和边远地区,连接低轨卫星网络能节省大量的基站和光纤建设经费,性价比极高。而在地面网络信号欠佳时,卫星网络也能形成信号的补充。

  农村和边远地区的消费者购买力不比大城市的市民,既然以这部分人群作为目标市场,至少有两个问题需要解决——卫星通信的体验不能太差,卫星通信的服务费用要足够便宜。“铱星计划”已有前车之鉴。

  目前,中国的低轨星座服务商还没有明确回应前述两个问题。但从 One Web的案例来看,情况还是偏向乐观的。由于距离地面较低,One Web 的时延只有20毫秒,能提供50Mbps的网速——这些都接近了地基网络的体验。而One Web 的接收器材定价也不高,屋顶加装卫星天线只需要250美元。

  从市场关注的焦点来看,中国低轨卫星通信市场,除了维勒们关注的农村和边远地区之外,还有航行中的飞机、高速运行的列车和应急救援市场。其中,卫星通信运用在飞机和列车上能给消费者直接服务,可以在飞机和高铁上连接Wi-Fi;卫星通信也能实现孙正义所说的“亿万设备连接到云端”,这将避免飞机出现“马航事件”中的失联状况。而应急救援市场,则是铱星时代,低轨卫星通信唯一增长还不错的市场。

  值得一提的是,破产后被辗转收购的全球星、轨道通信和铱星公司于2010年后开始使用低成本的二代星,已扭亏为盈。

  诚然,即使卫星互联网已有承受数十GBps带宽的能力,但短期内依然无法取代动辄联通数十亿人口的地面网络抗衡。但是,卫星互联网的低成本实现,将对国内的电信基础设施建设产生巨大影响。

  业内人士预判,低轨卫星提供了一种可行的补充方案。一些偏远地区的基站、光纤架设,甚至飞机Wi-Fi的建设,可以低轨卫星建设成本作为参照,一旦卫星互联网具有更高性价比,将无需建设和利用地基网络。更关键的是,卫星互联网还能跟上更高网速、更高容量的5G建设步伐。也就是说,一旦天网比地网更具性价比,某些农村和偏远山区可以直接跨越3G、4G,跑步进入5G时代。

  “天网应该做自己擅长的事,与地面网络形成互补,”郭正标说,“低轨星座与NB-ioT(窄带蜂窝物联网)技术的结合,具有低时延、高可靠和低功耗大连接的特点,堪称对正在建设的5G标准的完美诠释。”

  郭正标说,在中国乃至全球步入5G 时代的背景下,中国有望构建出一张天网和地网融合、天地信息一体化的网络。

  技术与资金的竞争

  “一带一路”沿线的不少国家和地区也适用维勒的逻辑。

  拥有多年海外市场经验的徐子华说,“一带一路”沿线的许多地区缺乏必要的电信基础设施,无论是当地居民还是在当地投资的中国企业,都有很强的通信需求。利用卫星通信,很多时候比地面基础设施更省成本。

  “‘一带一路’的(低轨卫星通信)市场更大。” 徐子华告诉21世纪经济报道记者。

  这也是中国政府所期待的。2016年11月,国防科工局、国家发展改革委发布《加快推进“一带一路”空间信息走廊建设与应用的指导意见》,构建宽带卫星网络被作为支撑中国企业“走出去”、为“一带一路” 提供公共服务产品、带动空间信息装备与服务出口的主要路径。目前,北斗导航系统成为代表中国科技的“国家名片”,走在“一带一路”市场的最前沿。

  郭正标注意到,中国企业在“一带一路”建设基础设施,主要影响因素是政府间关系和当地政府的优惠政策。这使得不同国家的推进程度各不相同。低轨卫星作为空中基础设施,可跳出具体国家的政策限制,规避地面基础设施建设投资大、建设周期长的风险。

  但看到这一点的,不单只是郭正标。电信业是一国经济的重要支柱,许多国家对跨国企业建设地面通信网络有很严格的限制。谷歌、Facebook早些年就希望通过卫星互联网为更多国家提供服务。这也意味着中国卫星通信服务,未来要进入“一带一路”市场很可能与One Web、Space X等劲敌遭遇。

  竞争将极其激烈残酷。据21世纪经济报道记者不完全统计,全球的大型低轨卫星通信计划已接近20家。大部分星座计划均包含数百颗卫星,这也就是说计划中要发往低轨道的卫星已是“万众星辉”,而目前在轨卫星数量不过1500颗左右。

  拥挤加剧了频谱的争夺。频谱亦称“频段”,指的是一段数值区间的频率。一般来说,类似不同广播电台有不同频率,无线电系统都会采用不同的频段来屏蔽干扰(此外还有编码方式和滤波的区别),具有射频功能的卫星通常都需要申请频段。简单说来,要做通信就要有频谱,而频谱有限先到先得。

  对维勒来说,获取FCC牌照是One Web布局低轨卫星通信网络的必要一步。这意味着One Web在美国市场获得某个频谱的独家使用权。而美国通信业发达,FCC的肯定足以影响其它国家对One Web的态度。

  Space X还在等候 FCC的回复,由于Space X计划的卫星太多,没有办法像 One Web一样承诺6年内发射完所有的卫星,马斯克试图请求延长发射时限。如果满足不了FCC的要求,Space X 很有可能失去频谱资源。

  类似的情况极有可能发生在“一带一路”沿线国家和地区。即使频谱的问题能解决,也不意味着中国企业能和One Web、Space X站在同一起跑线上。

  尽管低轨星座的研制运营成本大幅降低,但依然不是小数目。One Web 的计划是在2020年融资达到30亿美元,以支撑其运作。随着维珍银河、软银的投资,维勒到目前至少已拿到17亿美元,可谓顺风顺水。维勒本人同时也是财力雄厚的企业家。

  但多名业内人士认为,当前国内的低轨小微卫星热潮,面对的是较为审慎的投资人群体。

  黄志澄注意到,腾讯等国内的 IT 巨头已经在关注卫星互联网,同时也有了些海外投资的案例。而之所以没有投资国内项目,是因为国内项目的发展相对而言比不上国外的一些好项目,而腾讯这样的 IT巨头选择观望。

  “目前国内的某些项目就像10年前的 Space X,需要成长的时间。国内需要更加努力,以吸引资本的关注。”黄志澄说。

  中国企业需要面对的挑战不止这些。徐子华说,在解决成本、市场准入等问题后,中国人需要学会了解市场,学会市场化的运营,而这些仍然没有先例可循。

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