衛星互聯(lián)網(wǎng)和5G，哪個(gè)更便宜？
馬斯克Twitter截圖
不僅美國那邊馬斯克忙著(zhù)建衛星互聯(lián)網(wǎng)，中國的衛星互聯(lián)網(wǎng)建設也如火如荼——除了已經(jīng)實(shí)施的人民星云計劃、虹云工程、鴻雁星座計劃，今年5月22日的兩會(huì )上，雷軍也提案建議加快發(fā)展衛星互聯(lián)網(wǎng)，降低民營(yíng)企業(yè)進(jìn)入衛星互聯(lián)網(wǎng)的門(mén)檻，此前衛星互聯(lián)網(wǎng)還被納入“新基建”范疇，獲得國家層面支持。
除了中美，包括英國、日本在內的航天大國也在加速發(fā)射衛星。
難怪2020要被稱(chēng)為衛星互聯(lián)網(wǎng)元年。
各國的衛星互聯(lián)網(wǎng)競爭已經(jīng)不可避免。但從整個(gè)通信行業(yè)的視角看，更關(guān)鍵的競爭并不是各星座計劃之間的競爭，而是衛星互聯(lián)網(wǎng)和地面5G通信之間的較量。
從技術(shù)到成本，再到商業(yè)回報，衛星互聯(lián)網(wǎng)和5G誰(shuí)能更勝一籌？
而另一個(gè)不可忽視的方面，衛星互聯(lián)網(wǎng)與國家安全的關(guān)系越來(lái)越密切。
提起衛星互聯(lián)網(wǎng)，馬斯克的光芒是蓋不住的。
截至目前，星鏈已經(jīng)向太空發(fā)送了第八批一箭60星的衛星，其在軌衛星數量已達482顆，今年共計將發(fā)射1400顆衛星，馬斯克由此也成為目前私人在太空擁有衛星數量最多的人。
第八批星鏈衛星發(fā)射
在天儀研究院創(chuàng )始人兼CEO楊峰看來(lái)，數量的領(lǐng)先并不是它能成功的關(guān)鍵，“雖然我很喜歡SpaceX，一直在學(xué)習它，但是哪怕它現在已經(jīng)發(fā)射480多顆星，也不意味著(zhù)它最終能把這個(gè)事情干好。”
這背后，是所有商業(yè)航天公司都要遵循的一個(gè)本質(zhì)——實(shí)現商業(yè)閉環(huán)。
實(shí)際上，高帶寬、低延時(shí)的衛星互聯(lián)網(wǎng)，很容易被認為是5G的競爭者，以星鏈為代表的衛星互聯(lián)網(wǎng)會(huì )對5G網(wǎng)絡(luò )形成威脅嗎？
首先，在通信能力上，星鏈版衛星互聯(lián)網(wǎng)難撼動(dòng)5G這棵大樹(shù)。
理論上，5G的峰值下載速度可達20Gbps，實(shí)際使用中下載速度為數百M級，網(wǎng)絡(luò )延遲低于10毫秒。
而按照2015年馬斯克宣布推出星鏈計劃時(shí)提出的說(shuō)法，星鏈目標是向全球任何地區的用戶(hù)提供至少1Gbps帶寬的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
換句話(huà)說(shuō)，按馬斯克的說(shuō)法，在實(shí)際運行中，星鏈的通信能力不會(huì )低于5G。
不過(guò)仔細比較，便發(fā)現其中差異。
按照國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布的5G標準草案，單個(gè)5G宏基站（通信基站分為宏基站和微基站，以下均指宏基站）至少要具備20Gbps下行鏈路的處理能力。而根據星鏈的資料，其第一期衛星的單星通信容量約為17~23Gbps，整個(gè)星座的數據吞吐量為100Tbps（1T=1024G）左右。
這意味著(zhù)，單顆星鏈里的衛星的通信容量跟一個(gè)地面基站相當。
這一判斷，跟中國信科副總經(jīng)理陳山枝的觀(guān)點(diǎn)幾乎相同。按照他的測算，目前星鏈低軌衛星平均頻譜效率約為2.5bit／s／Hz（頻譜效率是指有用信息速率，通常被用于分析數字調制方式的效率），也就是3G水平；而目前5G的平均頻譜效率在10bit／s／Hz以上，是星鏈的4倍。若星鏈要替代5G，實(shí)現與5G相當的通信容量，至少要提供相當于5G基站數量的衛星。
而按照中國的規劃，國內5G基站數量未來(lái)或將超過(guò)1000萬(wàn)座。因此聽(tīng)上去讓人震撼的4.2萬(wàn)顆衛星，其實(shí)無(wú)法匹敵5G的通信能力。
信息消費聯(lián)盟理事長(cháng)項立剛表示：“星鏈不可能達到5G的速率。”
2019年2月，馬斯克旗下SpaceX放出消息，要建100萬(wàn)個(gè)地面基站供星鏈用戶(hù)使用。
有業(yè)內人士算了一筆賬：用100萬(wàn)個(gè)基站來(lái)分整個(gè)星座100Tbps的通信容量，在同時(shí)使用的情況下，平均每個(gè)基站僅能獲得0.1G的容量。
單個(gè)用戶(hù)至少1Gbps帶寬的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的說(shuō)法便經(jīng)不起推敲了。
解釋越多，質(zhì)疑就越多，干脆就閉口不言。
此后，SpaceX對衛星的許多關(guān)鍵細節，例如波束數量、天線(xiàn)功率等信息都諱莫如深。
然后，來(lái)算賬看成本，如果都以成為未來(lái)主流的通信基礎設施為目標，總體來(lái)說(shuō)，星鏈比5G的成本低。
星鏈的主要建設成本有三方面：衛星制造成本、衛星發(fā)射成本和配套的衛星基站建設成本。
在衛星制造成本上，按照SpaceX早期公布的數據，每顆星鏈衛星的制造成本為100萬(wàn)美元，但到了2019年底，馬斯克透露隨著(zhù)衛星制造進(jìn)入規?；?，其成本已低于50萬(wàn)美元。
在發(fā)射成本上，2019年5月SpaceX采用“一箭60星”方式將60顆星鏈衛星送入太空，這次發(fā)射的獵鷹9號火箭是第4次重復使用，總發(fā)射成本為3592萬(wàn)美元，折合每顆星的發(fā)射成本約60萬(wàn)美元。
按照這個(gè)成本計算，一顆衛星制造+發(fā)射的成本約為110萬(wàn)美元，4.2萬(wàn)顆衛星發(fā)完的總成本約為462億美元，但是隨著(zhù)制造和發(fā)射的規?；l(fā)展，成本有望進(jìn)一步降低。
而地面5G網(wǎng)絡(luò )的建設成本則包括：主干網(wǎng)絡(luò )光纖布線(xiàn)成本和基站建設成本。
由于星鏈前期將主要服務(wù)北美地區，因此與其比較的地面通信的也選擇在美國。
據德勤2017年的一項研究，美國如建設覆蓋全國的5G網(wǎng)絡(luò )，僅在光纖布線(xiàn)上，就需要需要投資1300~1500億美元。
這意味著(zhù)，在都不計算基站建設成本的情況下，地面主干通信網(wǎng)絡(luò )的耗資是整個(gè)星鏈衛星建設成本的3倍，乍一看好像更貴。
但如果考慮到折舊，其實(shí)還是建地面主干網(wǎng)絡(luò )更便宜。
因為太空中的衛星有壽命限制，按SpaceX披露的信息，一顆星鏈衛星的壽命約為5年，實(shí)際上，2018年開(kāi)始至今發(fā)射的482顆衛星中，有6顆衛星在進(jìn)入軌道后出現問(wèn)題，不能正常運轉；此外還有3顆衛星正在積極脫離軌道，換句話(huà)說(shuō)就是走向自毀。
因此長(cháng)期來(lái)看，當星鏈開(kāi)始運轉后，每過(guò)5年就要重新發(fā)射一批衛星去補位；而光纖的壽命則是20年左右，是星鏈衛星的4倍。高出的3倍建設成本換4倍的壽命，光纖通信仍有優(yōu)勢。
比較完主干通信網(wǎng)絡(luò )，再看兩種方案中都會(huì )涉及的基站建設成本。
信息消費聯(lián)盟理事長(cháng)項立剛表示，這兩種基站的建設成本相差不多。
因為星鏈基站同樣需要實(shí)現信號穿透，與5G基站的設備會(huì )有重合，且星鏈基站要接收來(lái)自太空的信號，還需要配備大天線(xiàn)，因此建設成至少不會(huì )低于5G基站。
在建設成本相當的情況下，那就要看兩種方案對應的基站數量了。
按SpaceX的設想，星鏈需要配套在地面建設100萬(wàn)個(gè)基站；而地面5G網(wǎng)絡(luò )如果要實(shí)現美國全國覆蓋，需要建設900多萬(wàn)座基站（按一個(gè)基站最大覆蓋1平方公里，美國陸地面積約916萬(wàn)平方公里），是星鏈的9倍。
早期由于建設規模小，一座5G基站的建設成本近9萬(wàn)美元（合人民幣60萬(wàn)元）；建設數量增加成本攤薄后，一座5G基站的建設成本約為3~4萬(wàn)美元（21~28萬(wàn)人民幣）。如果按照平均建設成本為5萬(wàn)美元計算，建設覆蓋全美的5G網(wǎng)絡(luò )需要花4500億美元；而星鏈項目的基站建設成本則是500億美元左右。因此地面5G基站的建設成本是衛星互聯(lián)網(wǎng)基站成本的9倍。
實(shí)際上，除了建設成本，兩種方案都要考慮運營(yíng)成本。
因為此前已算過(guò)衛星的折舊，兩個(gè)方案可比較的運營(yíng)成本主要在于基站的折舊和電費。
由于5G的流量遠遠大于4G，5G設備功耗相比4G大幅增長(cháng)。根據測算，5G單站滿(mǎn)載功率接近3.7KW，是4G基站的近3倍。以0.55元/度的國內平均電價(jià)算，單站一年電費約1.8萬(wàn)元（合2570美元）。
那么，900萬(wàn)座基站一年的總電費約為230多億美元。這是一筆不可忽略的費用。
衛星互聯(lián)網(wǎng)方案中，由于基站總數更小，所以折舊和電費成本也更低。
綜上，衛星互聯(lián)網(wǎng)的總體建設和運營(yíng)成本更低。
然而，在商業(yè)回報上，地面通信網(wǎng)絡(luò )的回本會(huì )更快。
商業(yè)回報主要看使用價(jià)格和用戶(hù)數量。
先看衛星互聯(lián)網(wǎng)。美國早期衛星通信項目銥星的使用成本高達3～8美元/分鐘，月使用費用高達數百美元，直至被收購時(shí)其用戶(hù)數也不過(guò)2萬(wàn)。
而星鏈方面，按照馬斯克的想法，星鏈未來(lái)向3%的美國偏遠地區用戶(hù)提供服務(wù)，預計資費為80美元/月；這大大低于前輩銥星的價(jià)格，但略高于美國現有5G的70美元/月的價(jià)格。
如果星鏈還想做全球市場(chǎng)的話(huà)，還會(huì )面臨更嚴重的價(jià)格競爭。以中國為例，目前運營(yíng)商的5G套餐可以低到每月不足百元（約15美元）。
按以上的價(jià)格標準，3%的美國用戶(hù)約為1000萬(wàn)人，每人每月80美元的資費，意味著(zhù)其一年衛星互聯(lián)網(wǎng)的收入為96億美元。
如果按SpaceX為星鏈計劃共投入960億美元（460億衛星成本，500億基站成本）計算，10年左右能回本。
再看地面，雖然找每個(gè)用戶(hù)收的費用少，建設成本也更高，但它有一個(gè)優(yōu)勢——非常龐大的用戶(hù)基數。
以美國為例，如果5G實(shí)現全國覆蓋，其用戶(hù)數將達到3億左右，按照每人每月70美元的資費，理論上其每年收入可達2500多億美元，而其投入是6000多億美元，意味著(zhù)回本只需要3年。
在星鏈和5G均尚未大規模投入使用前，這種比較更像一種仁者見(jiàn)仁、智者見(jiàn)智的爭辯。
當然，這只是一種粗略計算，實(shí)際中還存在各種變數，比如費用支出增加、用戶(hù)增長(cháng)需長(cháng)時(shí)間積累。
比如在4G方面，中國三大運營(yíng)商自2013年至今已投入8000多億元，但純4G收入仍未完全覆蓋成本。
一頓計算下來(lái)，似乎讓人覺(jué)得衛星互聯(lián)網(wǎng)并沒(méi)有優(yōu)勢了。精明的馬斯克會(huì )做虧本買(mǎi)賣(mài)么？
當然不。實(shí)際上，衛星互聯(lián)網(wǎng)和5G，并不是簡(jiǎn)單的替代關(guān)系。
按照馬斯克的設想，星鏈不是搶5G的生意，相反，星鏈可以更好地為那些5G基站覆蓋不到的偏遠地區提供通信服務(wù)。
馬斯克的判斷是有根據的。即使國內的互聯(lián)網(wǎng)大潮已經(jīng)紅紅火火發(fā)展了20多年，但至今全球仍有超過(guò)70%的地理空間、涉及30億人口未能實(shí)現互聯(lián)網(wǎng)覆蓋，傳統地面通信骨干網(wǎng)在海洋、沙漠及山區偏遠地區等苛刻環(huán)境下鋪設難度大且運營(yíng)成本高，通過(guò)部署傳統通信骨干網(wǎng)絡(luò )在互聯(lián)網(wǎng)滲透率低的區域進(jìn)行延伸普及已存在現實(shí)障礙。
在電信運營(yíng)商已經(jīng)將地面通信的生意深扎根后，偏遠地區無(wú)疑是另一塊頗具誘惑的蛋糕。用互聯(lián)網(wǎng)圈的說(shuō)法，這是通信領(lǐng)域的“下沉市場(chǎng)”。
然而另一個(gè)問(wèn)題又來(lái)了，偏遠地區的聯(lián)網(wǎng)困難戶(hù)通常是經(jīng)濟消費能力低，他們有能力承受80多美元/月的網(wǎng)費嗎？在九天微星副總裁李源看來(lái)，這個(gè)問(wèn)題并不是拍腦袋決定的，“這里面算的是投入產(chǎn)出比的問(wèn)題。”
他稱(chēng)，曾有報告顯示，全球超過(guò)半數國家的居民月上網(wǎng)費在80美元以上，尤其在非洲一些國家，這種情況很普遍，因為信息密度低，地面網(wǎng)絡(luò )鋪設費用高昂，相比之下衛星互聯(lián)網(wǎng)投入低、覆蓋廣，可以滿(mǎn)足這些人口稀疏地區的通信需求，“在那里，只有真正有錢(qián)的人才能用得起網(wǎng)絡(luò )。”
此外，對于野外探險者、海上游客和海洋作業(yè)者而言，只能依靠衛星互聯(lián)網(wǎng)來(lái)通信，這部分用戶(hù)對通信價(jià)格相對也不敏感。
從目前星鏈計劃中地面基站的選址上看，其正是遵循了這一點(diǎn)：1號關(guān)口站位于美國華盛頓州北本德鎮，人口不足6000人；2號關(guān)口站在美國邊境的蒙大拿州康拉德小鎮上，人口僅有2570余人；3號關(guān)口站則位于人口更稀疏的美國威斯康星州美林村，該村人口只有542人。當然也有個(gè)別站點(diǎn)處于人口達數萬(wàn)的地區，如位于加利福尼亞州霍桑的6號關(guān)口站，這里正是SpaceX的總部所在地。
星鏈2號關(guān)口站位于一個(gè)空曠的農田旁
這意味著(zhù)，5G和衛星互聯(lián)網(wǎng)有著(zhù)各自的分工：5G適合為城市等人口密集區提供通信服務(wù)，衛星互聯(lián)網(wǎng)適合為偏遠的野外、海上等人口稀疏區提供通信服務(wù)。
所以，衛星互聯(lián)和5G的硬剛可能只會(huì )出現在報道標題中。
衛星互聯(lián)網(wǎng)與地面的5G通信可能有更好的結合：衛星互聯(lián)網(wǎng)可以做全球地面通信的骨干網(wǎng)，取代昂貴且極難建設的海底光纜等通信基礎設施；此外，其低延時(shí)的優(yōu)勢，還能應用于金融領(lǐng)域，為時(shí)間敏感用戶(hù)提供全球長(cháng)距離數據傳輸。
5G的真正的“替代者”可能是6G。
信息消費聯(lián)盟理事長(cháng)項立剛認為，星鏈替代不了5G，但也不能輕視它，因為它很可能是未來(lái)6G的一部分。天地一體化是6G的一個(gè)重要方向。
隨著(zhù)5G的廣泛應用及人工智能的發(fā)展，各種民用飛機、無(wú)人機和航天器將在天空運行和駐留，而今天以地面為主的通信網(wǎng)絡(luò )無(wú)法為這些設備提供可靠的通信。衛星互聯(lián)網(wǎng)則可以較方便地為這些飛行設備提供通信網(wǎng)絡(luò )。
突然不怕衛星互聯(lián)網(wǎng)搶5G的生意了，還有點(diǎn)期待它早點(diǎn)到來(lái)——以后坐飛機、去野游不怕手機沒(méi)信號了。
即使這樣，還不免讓人疑問(wèn)：衛星互聯(lián)網(wǎng)這些收入怎么看都不穩定，要是碰上旅游淡季游客不出門(mén)，或者用戶(hù)拓展緩慢，豈不就沒(méi)收入了？
SpaceX發(fā)展衛星互聯(lián)網(wǎng)的另一個(gè)邏輯，確實(shí)很值得中國航天業(yè)關(guān)注——盯著(zhù)軍用市場(chǎng)的蛋糕。
長(cháng)期看，在“天地一體化”網(wǎng)絡(luò )的大趨勢下，衛星互聯(lián)網(wǎng)商用價(jià)值會(huì )越來(lái)越大，但短期內的生存壓力意味著(zhù)它需要找到合適的買(mǎi)單方。
還沒(méi)內測的星鏈現在已經(jīng)拿下了第一個(gè)大客戶(hù)——美國軍方。
就在今年5月20日，外媒Spacenews報道稱(chēng)，美國陸軍與SpaceX在簽署了一項協(xié)議——美國陸軍在3年內對“星鏈”進(jìn)行測試，以評估其是否符合美軍的數據傳輸需求。
馬斯克在與美國軍方談判
現在的問(wèn)題是，“星鏈”在與美軍通訊系統對接時(shí)，在硬件和軟件之間缺乏靈活性和兼容性。此次達成的協(xié)議將評估數據從“星鏈”衛星傳輸到地面站的成本以及數據的安全性。
該協(xié)議被稱(chēng)為“合作研發(fā)協(xié)議”，這種協(xié)議通常被美國軍方用在對私營(yíng)企業(yè)技術(shù)正式購買(mǎi)之前的測試中。
不僅如此，早在2019年12月，美國空軍就對星鏈產(chǎn)生了興趣，并向SpaceX撥付了2800萬(wàn)美元的研究經(jīng)費。這些錢(qián)只是“見(jiàn)面禮”，用來(lái)基于星鏈進(jìn)行軍用通信的測試。一旦測試效果良好，美軍還會(huì )繼續采購S(chǎng)paceX的服務(wù)、簽更大的合同。
商人馬斯克，不僅拿下美國宇航局，還成了軍方的座上賓。
為什么軍方對星鏈如此感興趣？
軍事專(zhuān)家尹卓道出其中緣由：如果在戰場(chǎng)上，星鏈可以對目標進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的觀(guān)察，并通過(guò)實(shí)時(shí)通訊將高精度畫(huà)面直接傳輸給指揮所，指揮所分發(fā)到各個(gè)作戰單位，對作戰的幫助是巨大的。
此外，如果用星鏈的衛星對導彈進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，可以精確打擊目標。這樣導彈設備將完全依賴(lài)星鏈衛星，導彈造價(jià)也會(huì )大大降低。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，星鏈廣覆蓋、低延時(shí)的通信能力，對未來(lái)作戰形態(tài)帶來(lái)重大影響。
說(shuō)得更直接一點(diǎn)，衛星互聯(lián)網(wǎng)是國家安全實(shí)力的一部分。
中國在2018年也開(kāi)始了自己的“星鏈“工程：“人民星云”計劃、“虹云工程”和“鴻雁星座”計劃。
“人民星云”是集“衛星研發(fā)裝配、衛星測控接收、專(zhuān)屬星座定制、遙感信息服務(wù)”于一體的衛星和大數據全產(chǎn)業(yè)鏈項目，致力將其打造成為研發(fā)裝配、衛星遙感大數據及人工智能產(chǎn)業(yè)高地。經(jīng)國家有關(guān)部門(mén)批準，其將于2020年1月15日在太原衛星發(fā)射中心通過(guò)長(cháng)征系列運載火箭發(fā)射“人民一號”衛星。
“虹云工程”由中國航天科工集團第二研究院承擔，規劃建設由156顆衛星組成的星座，在距離地面1000公里的軌道上組網(wǎng)運行，構建一個(gè)衛星寬帶全球移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )，建成后將實(shí)現全球無(wú)死角的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。
“鴻雁星座”計劃由中國航天科技集團主導，是由300顆低軌道小衛星組成的具有全天候、全時(shí)段且能在復雜條件下實(shí)時(shí)雙向通信能力的全球系統，能實(shí)現對海域航行船舶的監控和管理、對全球航空目標進(jìn)行跟蹤和調控，以保證飛行安全，還能增強北斗導航衛星系統，提高北斗導航衛星定位精度。
看上去在民用生活領(lǐng)域沒(méi)有優(yōu)勢的衛星互聯(lián)網(wǎng)，在國家安全領(lǐng)域卻有著(zhù)舉足輕重的作用。
衛星互聯(lián)網(wǎng)、地面互聯(lián)網(wǎng)，兩手都要投入，這關(guān)乎商業(yè)，又不僅是商業(yè)。
發(fā)布時(shí)間：2020-06-15
來(lái)源：甲子光年
這邊剛把載人飛船送上天，那邊60顆星鏈（Starlink）衛星又被送入太空。
上天這件小事，已經(jīng)成了馬斯克的家常便飯。
之所以這么著(zhù)急地發(fā)衛星，可能是夸下的?？谝狡诹?mdash;—今年4月馬斯克曾在社交媒體稱(chēng)星鏈版衛星互聯(lián)網(wǎng)（亦稱(chēng)天基互聯(lián)網(wǎng)）將在3個(gè)月內私人內測，即今年7月。
1.地上回本更快
2.不是替代這么簡(jiǎn)單
3.不只是生意
