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马斯克的“星链计划”:想颠覆5G还只是个白日梦!

2020-06-06 10:18
物联网智库
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卫星互联网在国内也搭上了政策的顺风车,加上马斯克的天才形象和Starlink计划给人颠覆性的感觉,使其成为社会上备受关注的一个领域。有自媒体为了吸引眼球,甚至打出“Starlink将颠覆5G”的观点。不可否认,Starlink带来了很多创新的做法,但颠覆5G还只是一个臆想。

继上周载人发射成功后,6月3日,SpaceX的猎鹰9号火箭将60颗卫星成功带入地球轨道,这是SpaceX发射的第八批星链(Starlink)卫星。截止目前,马斯克的Starlink在轨运行的卫星总数已达到482颗。当然,按照马斯克的计划,整个Starlink需要发射4.2万颗近地轨道卫星,目前仅进行不足2%的进度。

今年4月,国家发改委明确了“新基建”的内涵和外延,卫星互联网也纳入了新基建的范围。在上月结束的“两会”上,小米公司创始人雷军作为全国人大代表,提出了《关于推动卫星互联网行业发展的建议》。

卫星互联网在国内也搭上了政策的顺风车,加上马斯克的天才形象和Starlink计划给人颠覆性的感觉,使其成为社会上备受关注的一个领域。有自媒体为了吸引眼球,甚至打出“Starlink将颠覆5G”的观点。不可否认,Starlink带来了很多创新的做法,但颠覆5G还只是一个臆想。

卫星互联网已经“今非昔比”,有其广阔天地

提起卫星互联网,大家第一印象就是20多年前摩托罗拉推出的宏大“铱星计划”和其暗淡收场的故事。然后就是近年来多个卫星互联网公司前赴后继的现象,尤其是进入2020年,全球最大的卫星服务商Intelsat和明星卫星互联网公司OneWeb相继因巨额债务申请破产,然而依然不能阻挡人们在卫星互联网方面探索的热情,Starlink就是其中最为积极的探索者之一。当然,随着时间推移,卫星互联网已经“今非昔比”,多个方面发生了实质性的改变,给予这些创新者更好的条件。

(1)卫星互联网“基建”的成本大大降低:经过十多年技术迭代,商业卫星的研发费用大大减低,而发射成本也显著降低,这方面Starlink具有明显的优势,比如SpaceX实现了可回收火箭技术,可以实现一箭多星发射。近日,媒体报道SpaceX采用了很多工业级器件替代宇航级器件,从而大大降低相应成本。成本的大幅下降,给卫星互联网创新提供了基础条件。

(2)卫星互联网性能大大提升:正如移动蜂窝通信从1G向5G演进类似,卫星星座也开始了升级换代,其性能大大提升,从而扩大其服务范围。比如,以前仅能提供短报文服务,现在能够提供宽带互联网接入、提供空中WiFi接入、提供物联网接入等。

(3)卫星互联网应用场景更加丰富:伴随着移动互联网和物联网的发展,各行各业数字化转型需求越来越明显,形成大量的应用场景,尤其是物联网的需求,很多行业产生无处不在、随时随地接入的需求。这种情况下,很多地面通信无法满足的场所,卫星通信的作用就凸显出来,同时也扩大了卫星通信运营商和服务商的商业范畴,带来新的商业模式。

因此,基于以上进展,卫星互联网已不再是20年前高成本、低收益的领域,而是形成了广阔的市场空间。当然,卫星互联网尤其特殊的功能和场景,不能将其和5G的功能和场景混为一谈。

然而,Starlink替代5G依然是一个“白日梦”

包括Starlink在内的卫星互联网已经在为全球大量用户提供服务,包括很多行业用户的应急通信、物联网等应用和少量个人用户偏远地区的通信服务。从多个角度仔细分析卫星互联网和它们的应用,明显可以看出一些自媒体宣扬的“Starlink颠覆5G”并没有事实依据。

(1)从技术角度看基础设施部署

此前,通信媒体C114就卫星互联网话题专访过中国信科副总经理陈山枝,陈山枝明确指出:

“所有通信系统容量上限都受制于香农公式:C=Wlog2(1+S/N),与采用的频率带宽及通信信道的信噪比有关。由于卫星与地面终端的通信距离、所受的噪声和干扰都大于地面蜂窝移动通信系统,结果是卫星通信的频谱效率远低于同期的蜂窝移动通信系统,这是科学,不是马斯克的商业奇才能够颠覆的。”

根据陈山枝的测算,目前Starlink低轨卫星平均频谱效率约在2.5bit/s/Hz,只达到3G水平;而目前5G是平均频谱效率10 bit/s/Hz 以上,约4倍以上。若Starlink要颠覆5G,实现与5G相当的系统容量,至少要提供相当于5G基站数量的卫星。

根据工信部的数据,截止2019年底,国内4G基站已超过500万。未来5G要实现4G的覆盖,其基站数量可能是4G的2倍以上,即有可能超过1000万。以此计算,Starlink要颠覆5G,至少需要发射1000万颗卫星,而马斯克计划的4.2万颗卫星是远远不够的。

马斯克4.2万颗卫星已经让世人非常震撼了,发射1000万颗以上的卫星,不论是从成本上,还是从低轨容量上看,这似乎是一个不可能的任务。

(2)用户和成本收益角度看服务范围

首先是卫星互联网服务群体

从Starlink的官网可以看到,其愿景是“为那些接入不可靠、昂贵或无法接入的区域提供高速宽带接入”。所以,从这一愿景中我们就能明显看出其服务的目标对象只是少数用户,而不是像5G那样面向所有行业和所有个人、家庭。

“接入不可靠、昂贵或无法接入的区域”范围也非常广阔,毕竟包括5G在内的移动通信主要覆盖的还是人口密集的区域,而这些区域占据全球陆地的面积20%左右,还有广阔的森林、沙漠、高山、滩涂以及更为广阔的海洋都没有有效的通信手段,这些就是卫星互联网的用武之地,为应急通信、森林防火、船只航行、环境监控、电力巡检等行业应用形成较好的基础设施,甚至包括一些偏远地区5G接入网的回传。

其次是卫星互联网的收益来源

根据Starlink计划披露的信息,一些媒体测算过其背后的商业利益,如果一切按照SpaceX计划,Starlink到2025年的用户将超过4000万,当年收入会达到300亿美元。也就是说,平均每一用户年均收入是750美元,约合人民币超过5200元,这还是2025年的户均费用。这个数字是什么概念呢?

与蜂窝通信相比,以中国移动公开的数据为例,2019年中国移动4G用户ARPU值为56.4元,则每用户年均收入为677元,而5G的ARPU值仅比4G高6.5%,到2025年5G每用户年均收入与目前不会有太大差距。以5G单用户年均600多元与Starlink单用户年均5200元成本相比,Starlink能够颠覆5G吗?

从这个角度看,Starlink的用户并不会和5G普通用户有太多重合,而更多是一些支付能力较强的用户。根据自媒体“量子位”的报道,Starlink计划获得美国军方的订单,可以看得出Starlink未来所服务的并非普通移动通信用户。

那些鼓吹“Starlink颠覆5G”群体,你们愿意为每年750美元的通信费买单吗?

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