问题

类似「星链」的低轨通信卫星网发展前景如何,如何看待互联网公司参与低轨宽带互联网星座建设?

回答
星链们:低轨通信卫星网的星辰大海,互联网巨头能否乘风破浪?

仰望星空,我们看到的不仅仅是璀璨的星辰,更是未来通信的无限可能。以SpaceX的“星链”(Starlink)为代表的低轨通信卫星星座,正在以前所未有的速度改变着我们对互联网接入的认知。这些数以万计的卫星组成了一个近乎覆盖全球的通信网络, promises to bring highspeed, lowlatency internet to every corner of the Earth. 那么,这些“星链们”的未来究竟如何?互联网公司又为何纷纷投身这场“太空竞赛”?

低轨通信卫星网:颠覆与机遇并存的未来图景

首先,我们得理解一下“低轨通信卫星网”的核心优势,这才是它能够颠覆现有格局的关键所在:

低延迟,极致体验: 与传统地球同步轨道(GEO)卫星不同,低轨(LEO)卫星的运行高度仅在几百到两千公里之间。这意味着信号传输的往返时间大大缩短,延迟从GEO卫星的几百毫秒降低到十几毫秒,甚至个位数。对于在线游戏、视频会议、实时交易等对延迟极其敏感的应用来说,这简直是革命性的提升,能够提供媲美甚至超越地面光纤的体验。
全球覆盖,无处不在: GEO卫星虽然覆盖范围广,但由于轨道高度高,无法有效服务于高纬度地区(南北极附近)和极端地形。LEO卫星网络通过部署大量的卫星,能够实现对地球表面的近乎全覆盖,包括偏远地区、海洋、山区等传统地面网络难以触及的地方。这对于弥合数字鸿沟,实现全球互联互通具有划时代的意义。
带宽潜力巨大,按需扩展: 传统的地面网络建设受制于物理基础设施和地理环境,扩容成本高昂且周期漫长。LEO卫星网络可以通过增加卫星数量、优化天线设计、采用更先进的通信技术来不断提升网络容量和带宽,具备更强的可扩展性。
灵活性与快速部署: 相较于建设大规模地面基站,部署卫星星座的灵活性更高。当某个区域需求增加时,可以通过补充卫星来快速提升网络能力;当需求减少时,也可以相对容易地调整卫星资源。

然而,任何颠覆性技术都伴随着挑战:

高昂的初期投资: 研发、制造、发射数以万计的卫星,以及配套的地面站和用户终端,需要天文数字的资金投入。这绝非一般公司能够承担。
技术复杂性与可靠性: 在太空环境中,卫星需要承受极端温度、辐射、微流星体撞击等严峻考验。如何保证卫星的长期稳定运行,以及天地网的无缝协同,是巨大的技术挑战。
太空交通管理与碎片问题: 随着LEO星座数量的爆炸式增长,太空交通拥堵和空间碎片问题日益严峻,可能对现有和未来的太空活动构成威胁。国际合作和技术创新是解决这一问题的关键。
商业模式的验证: 虽然潜力巨大,但低轨宽带互联网的商业模式仍在探索之中。如何以有竞争力的价格提供服务,吸引足够的用户,并实现盈利,是决定项目成败的重要因素。

互联网公司为何“太空逐梦”?

看到“星链”的成功以及低轨通信卫星网的巨大潜力,全球的互联网巨头们自然坐不住了。他们参与进来,绝非一时兴起,而是基于深远的战略考量:

1. 抢占未来互联网入口,掌握连接主动权:
互联网的本质是连接。对于任何一家互联网公司来说,能够控制或影响用户连接的入口,就相当于掌握了未来发展的命脉。传统的互联网接入主要依赖于地面运营商,而低轨卫星网络则提供了绕过传统基站,直接连接用户的可能性。一旦构建起自己的卫星互联网网络,这些公司就能在内容分发、广告营销、用户数据获取等方面获得前所未有的优势。它们可以绕过第三方运营商的限制,更自由地优化用户体验,甚至直接向用户提供“一站式”的互联网服务。

2. 拓展服务边界,弥合数字鸿沟,解锁新市场:
许多互联网公司渴望将服务触达更广阔的区域,尤其是那些地面网络覆盖不足、成本高昂的地区。低轨卫星互联网恰好能解决这一痛点。通过卫星网络,它们可以直接将服务推送到偏远农村、发展中国家、海上航运等市场,解锁巨大的潜在用户群体。这不仅是商业上的扩张,更是其企业社会责任的体现,能够为全球数十亿未联网人口带来数字化的机遇。

3. 提升自身服务韧性与可靠性,降低运营风险:
大型互联网公司高度依赖稳定可靠的互联网连接来支持其海量的数据中心、云服务、内容分发网络等基础设施。地面网络虽然成熟,但仍存在断电、自然灾害、人为破坏等潜在风险。拥有自己的卫星网络,可以在地面网络出现故障时,作为一种补充或备用方案,确保核心业务的连续性。这是一种战略性的风险对冲。

4. 技术协同与生态构建:
互联网公司在软件、算法、人工智能、用户体验设计等方面拥有深厚积累。当它们进入卫星互联网领域时,可以将这些技术优势与太空通信技术相结合,创造出独特的竞争优势。例如,利用AI优化卫星资源调度,提升数据传输效率;开发更智能、更易用的用户终端;构建基于卫星网络的物联网解决方案等。这有助于它们构建一个更加完整和强大的数字生态系统。

5. 数据驱动与AI赋能:
互联网公司最擅长的就是数据分析和AI应用。当它们能够直接获取终端用户的连接数据时,就能更深入地理解用户行为,进行更精准的个性化推荐和服务。同时,AI也可以被用于优化卫星网络的性能,预测潜在故障,甚至通过分析网络流量来驱动内容和服务的创新。

行业格局与未来展望:

目前,低轨通信卫星网的建设呈现出几大阵营:

SpaceX的“星链”: 作为先行者,星链拥有最庞大的卫星数量和最成熟的运营经验,并且已经开始盈利。其用户终端日益小型化、易用化,商业模式也日趋清晰。
Amazon的“Kuiper计划”: 亚马逊凭借其AWS云计算的强大能力和雄厚的资金实力,正在全力追赶。 Kuiper的优势在于能够与AWS的云服务深度整合,为企业客户提供更加全面的解决方案。
OneWeb: OneWeb侧重于企业级市场和政府客户,其卫星星座的覆盖范围和技术特点也与星链和Kuiper有所不同。
中国航天科技集团的“鸿雁”星座,以及中国卫星网络集团有限公司(国网)的“星网”: 中国也在积极推进自己的低轨互联网星座建设,这既是出于国家战略需求,也体现了对未来太空经济的重视。

展望未来,低轨通信卫星网的发展前景广阔,但也充满变数:

竞争将更加激烈: 随着更多玩家的加入,市场的竞争也将愈发白热化,价格战、技术创新、服务体验等都将成为争夺用户的关键。
技术持续迭代: 更先进的卫星设计、更高效的通信协议、更智能的网络管理技术将不断涌现,推动整个行业的进步。
监管与标准化: 随着太空活动的增加,国际社会对太空交通管理、空间碎片、频谱分配等方面的监管和标准化需求将更加迫切。
多网融合: 卫星互联网将不仅仅是独立的网络,更可能与地面网络(5G/6G)、WiFi等形成多网融合的局面,为用户提供更加无缝、智能的连接体验。
新兴应用场景: 除了传统的互联网接入,低轨卫星网络还将赋能更多新兴应用,如自动驾驶的车辆通信、物联网设备的海量连接、太空探索的数据回传、甚至太空互联网的星间通信等。

总而言之,以“星链”为代表的低轨通信卫星网,正在开启一个全新的通信时代。互联网公司凭借其技术、资金和用户基础的优势,积极参与其中,不仅是为了拓展业务边界,更是为了在未来数字世界的竞争中占据有利位置。这场“太空逐梦”的背后,是科技进步的驱动,是商业战略的布局,更是人类连接全球、触及未来的不懈追求。未来的天空,将因这些“星星之火”而更加璀璨。

网友意见

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哈哈,怎么这么悲观?

马斯克的项目失败的不多。

欧美地大人稀,至少上千万人的用户。(1000*1000万=100亿RMB,商用应该更大)

每年就飞机上和海上的用户就够支撑不少了。

每天几万架飞机*100人*1美元*365=50亿RMB。


更别说军用等等了。这怎么都是数十亿美元的。

》全球每天在天上飞的人数都在2千4百万,每年在天上飞的总人数是73亿人次左右,

估计少了,每个人1美元,就是73亿?

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谢邀@知乎科技

下面我尝试尽量不用任何专业的技术术语,来分析和解释这件事情,让完全不做通信、和卫星行业无关的人也能看懂。

为什么低轨通信卫星最近一段时间成了热点?

最近一段时间,低轨通信卫星星座,或者说低轨卫星互联网这件事由于SpaceX 的星链计划正式推出,成为新的热点。得到平台的邵恒头条都专门做了一期节目,介绍了马斯克计划可能带来的影响。实际上,国内航天界也正在快速跟进,航天国家队早就已经推出了鸿雁、虹云等多个低轨通信卫星计划,国内的商业航天初创企业中,银河航天做的就是低轨通信卫星。

既然这么多人都在做,投资人也不是傻子,肯定是看到了巨大市场,或者说看到了巨大的潜在市场。但其实低轨通信卫星网到底在商业模式上是否能够成立,能不能赚钱,还是一个巨大的未知数。

可是对于华为、腾讯这样的巨型企业,他们最怕的不是竞争,而是失去进入空白地带的机会。因为最大的商业机会一定在空白地带,因为现在还是荒地,所以就蕴含着巨大的可能。如果这个空白地带真的足够大,一旦失去了机会,那就意味着失去未来。

所以SpaceX、Oneweb这几家都在向前跑,就看谁更快,技术更先进,能够率先推出商业化的服务。另一方面,一些大佬也在暗地里保持高度关注,随时准备跳进来,但又担心风险过大,所以目前大多数还保持着一种高度关注的状态。

低轨通信卫星网络的前景如何,这其实是一个最近几年来,从通信设备制造商、通信运营商、卫星制造商反复讨论的话题。结果是什么样的呢?非常的诡异:

大家都觉得这玩意蕴含着巨大机会,有非常大潜在商业市场,但要具体说清楚到底低轨通信卫星给谁服务?有多少用户?如何收费?能不能赚钱?全都说不清楚。

简要解释一下其中的道理。这要从卫星通信的发展说起。

卫星通信以前为啥那么低调?

通信系统是给谁服务的?当然是人,所以任何通信设备、通信系统本质上都是人和人的通信,或者是给人服务的。即便是所谓的IoT,也就是物联网,这些万物为什么要互联?那也是因为物背后是人,是人需要这些万物的数据。

通信行业是一个巨大的商业市场,比互联网市场大多了,规模大概8万亿美元。但这其中的卫星通信市场规模非常小。上个世纪90年代,通信卫星一度非常被看好,因为一个地球静止轨道的通信卫星就几乎可以覆盖三分之一地球面积,所以不需要很多卫星就可以提供覆盖全球的通信服务。而且卫星通信还有一个巨大的好处,就是通信费用与距离几乎无关,想想就在十多年以前,我们打长途电话要比市话贵很多呢,所以当然卫星通信有巨大的潜力。那时候,全世界都非常看好卫星通信,但结果是卫星通信市场没有做大,铱星计划也失败了,因为它太贵,使用太低频,你是能覆盖全球,但我自己一辈子都没多少天离开自己的家,所以这对大部分老百姓是没有意义的。

光纤出现以后,单位信息的传输成本迅速下降,就算加上布设光纤的成本,也比通信卫星划算,容量也更大。可是卫星还可以无线接入啊?这又被移动蜂窝通信技术给干死了,大部分人都聚集住在城市里,只要建设好地面移动通信网络,你就可以高速接入网络,由于用户众多,所以通信价格很低。从2G一直到5G,地面移动通信技术发展太迅速了,华为就是这么发展起来的,由于这是一个巨大的时代趋势,所以只要是上了船的,日子都过的不错。

没上船的,比如卫星通信制造商,其实日子过的都很一般,铱星破产时,你知道它才有多少用户吗?不到一万个,所以也只能卖给美国空军了。再比如海事卫星,技术上很好,但市场并不大,日子也很紧。到2018年,铱星在全球也只有110万用户,全球星只有74万用户,话说中国移动北京市海淀区营业部的用户数都比这个多吧?所以整个卫星通信行业,从制造商到运营上,和地面移动通信行业,那日子真的是“一个天上一个地上”。全世界所用的卫星通信用户加在一起,估计也只有350万个。

为什么大家忽然对低轨通信卫星网络有兴趣了?

那么现在到底发生了什么?为什么大家又忽然认为低轨通信卫星有市场了呢?

这件事从美国开始的,我们还得先看看美国的情况。

整儿卫星通信服务市场,全世界基本都在美国,为什么?因为美国乡下真的用卫星来上网。这和中国有很大的不同。注意在我们中国乡下,也用通信广播卫星看电视,但打电话上网我们都是用地面网络。

这其中有非常深刻的政治经济原因,其中一点是因为美国的土地私有化,所以要铺设长距离光纤,难度就很大。一个农场主不同意,那你这条光纤就铺不过去了,所以用卫星提供基础通信服务就很方便,在成本上就有优势了。在中国不同,我们建设基础设施很快,光纤本身又不贵,所以没这个问题。

这样一来,美国地面移动通信系统的建设就是相对落后的,没那么多基站。那现在都5G了,5G要求的基站更密,美国怎么快速赶上呢?直接在太空中建设基站就是一个选择,所以SpaceX,OneWeb,乃至亚马逊,Google都在琢磨这件事。

另一个原因是技术推动,因为一方面小卫星技术成熟化,卫星制造成本越来越低了。同时,SpaceX搞火箭,猎鹰都能重复使用了,号称能把发射成本降到以前的十分之一。那么,火箭这么便宜了,用来发点什么呢?

把人送上天旅游,这个主意不错,SpaceX已经在做了。

还有呢?当然是继续发卫星啊。但是我们似乎不需要那么多卫星,全世界一年,总的航天发射次数也就那么一百来次,所以SpaceX把火箭做便宜之后,必然遇到一个新问题,这些火箭发点什么上去呢?这真的是一个好问题,我相信硅谷的投资人都在这么问马斯克。

想来想去,只能是通信卫星。因为通信、导航、遥感三个主要卫星类型中,导航卫星数量最少,不用考虑了;遥感卫星,现在还没想清楚怎么给大众使用,商业市场价值其实很小;只有通信,这是一个巨大的市场,之前被光纤、地面手机基站给干趴下了,现在有没有机会?

于是,马斯克就搞了一个几千颗星的星链计划,后来又扩展到一万两千颗,这么多星,那商业火箭的市场自然就有了。要知道人类搞了这么多年航天,一共才发射了了9000来个航天器。

低轨通信卫星网的市场在哪里?

搞产品,做市场,也不能光是忽悠,你总得告诉董事会、投资人,这个低轨通信卫星到底给谁服务,有什么比较优势?为什么大家要用它呢?

这就是比较诡异的地方了,你会觉得太多地方都能用,但仔细分析,又觉得没什么人真的会用。

还是拿马斯克忽悠董事会时,阐述的几个场景来分析一下:

第一个,马斯克说因为光在真空中比在光纤中快三分之一,所以可以服务高频交易。但是这个仔细算一下,就发现太牵强了。低轨卫星网络这么复杂,光传输节约的那点时间,还不够中间几次路由交换浪费的时间长呢。就算这些全都不考虑,那也就是1200公里左右,距离交易市场大于这个距离的用户,使用低轨通信卫星才可能节省时间。


第二个:给飞船上网。这个确实是一个市场,很多人已经在飞机上体验过了,但体验并不好,因为一是网速太慢,二是太贵,几十元一小时呢。如果有了低轨通信网络,那确实可以大大提高用户体验,再加上北极航线,由于赤道上空的地球静止轨道覆盖太差了,所以更适合使用低轨卫星。但是,你知道中国一共多少架飞机吗?大数也就是5000架,不能都在天上飞,同时就算有3500架,每架飞机算3000人,所以这并不是一个太大的市场。


第三个:海上通信。地球三分之二都是大海,可惜的是,海上没人啊,所以不需要通信。只有海岛,船舶需要。所以东南亚地球,一直都是卫星通信的主要市场之一,但是由于海底光缆越来越多,所以卫星的比较优势也越来越小。船员在海上很辛苦,因为海事卫星很贵,所以大家也不可能天天和家里视频通话。这肯定是市场,但其实具体计算一下数字,也不是很大。


说来说去,低轨通信卫星最大市场还应该在地面上。但是在城市,光纤和移动通信基站具有很大的优势。因为无论是什么通信系统,最终目的都是降低单位信息的传输成本,提高传输容量。在城市,人口密集,只要一个基站,就可以给很多人提供宽带服务了,卫星的通信速度慢、延迟长,容易中断,在室内还没法用,几乎没有任何优势。

所以,低轨卫星通信的主要市场,还是在城市之外的偏远地区。可是在偏远地区,人口不仅少,还没钱啊,至少在中国肯定是这样的,他们只是你的潜在用户,实际上大概率是用不起卫星通信的。

按照马斯克最近说法:

「SpaceX未来发射收入峰值,每年可能有30亿美元。而来自宽带互联网的收入,可能接近每年300亿美元。」

他是怎么算的呢?马斯克查了一下数据,全球互联网接入服务总收入高达1万亿美元,他觉得SpaceX能占3%,就是300亿美元。

我真想说,兄弟,不能这么忽悠人吧?这也太简单粗暴了。

美国我不熟悉,用中国来算。

大家知不知道胡焕庸线?

胡焕庸线(Hu Line,或Heihe-Tengchong Line,或Aihui-Tengchong Line),即中国地理学家胡焕庸(1901-1998)在1935年提出的划分我国人口密度的对比线,最初称“瑷珲—腾冲一线”,后因地名变迁,先后改称“爱辉—腾冲一线”、“黑河—腾冲一线”。


中科院国情小组根据2000年资料统计分析,胡焕庸线东南侧以占全国43.18%的国土面积,集聚了全国93.77%的人口和95.70%的GDP,压倒性地显示出高密度的经济、社会功能。


那么,假如在中国,星链的最主要用户市场在胡焕庸线的西边,可是那里只有不到中国7%的人口,GDP只有不到4%,那么你怎么赚到互联网接入总收入的3%呢?

这是一个不可能完成的任务。


技术上低轨通信卫星遭遇的难题

这方面, @甜草莓 等朋友已经回答的很清楚了,我就再说一点。

上万颗星组成的巨大星座,如何运行管理,是人类从来没有遇到过的问题。

你家里有几头牛,你拿跟棍子就可以搞定了,有几十头,你可能需要一匹马,如果你有几万头,怎么办?澳大利亚农场主用直升飞机。



低轨通信卫星网的发展前景到底如何?

说了这么多,似乎低轨通信卫星完全没有前途,吴军老师就是这么认为的,他在得到讲5G时,就明确表示不看好星链计划。我把自己的笔记放在下面给大家参考。


但是,虽然有很多技术困难,商业上也不够清晰,目前业内达成的共识还是这件事必须得做,势不可挡。

最简单的理由就是,你要做什么,常常不是你自己决定的,而是你的对手做什么决定的。即便完全从商业上讲,虽然刚才我们分析的那些用户场景,似乎都不是很大,但我们的分析是静态的,不是动态的。

一个新事物出现,会改变很多东西,会催生很多从来没想到的应用。星链的市场不必完全是一个通信市场,这样一来,就突破了刚才的分析。但现在大家确实都看的不够清楚。


如何看待互联网公司参与?

从需求角度,腾讯等互利网公司的最大优势是它在给最广泛的用户提供内容服务,比如微信已经成为基础设施。因此,实际上腾讯是最了解用户的。从这个角度,腾讯具备能力,面向未来,也有战略上的紧迫性要求腾讯必须更加主动的参与低轨星座的研究和建设,这实际上也是Facebook等公司为何对低轨星座非常热心的原因。

顶级企业,实际上面对的最大挑战和最大基于是“空白”,低轨互联网是一个空白地带,是大事,不得不关注和参与。此外,下一代的互联网,下一代的无线通信网络,必须更多的考虑内容,不能再简单把所有信息都看做同等重要。通信网络传输的信息有许多不同维度的划分,从5G时代,就必须考虑内容本身的特点。从这个角度,腾讯就更有优势。设想一下,如果腾讯能够提供一个全球覆盖、永不下线的在线游戏,并能够保证用户体验,那是相当有市场竞争力的。但要做到这一点,技术上有难度,低轨互联网系统在设计时就应该予以考虑,目前做的工作还很少。


以上,请批评指正。

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先写结论,低轨通信卫星网络的前景一定是非常好的,但是要成功却是非常困难,这个困难体现在两个层面。第一个层面就是需要给这个卫星网络的一个存在下去的定位;第二个层面就是如果不能在定位的层面完成完全的突破,也就难谈前景了。

这个回答我梳理了自己过去的一些文章,希望能够回答的视角全面一些。

先单纯地从空间网络的层面来聊聊这个问题吧。

空间网络的突然火热其实并不突然,几乎和90年代的浪潮有着一样的背景,就是地面网络的火热。上一次的互联网,这一次的移动网络。如果抱着要把这个空间网络做成功这个目标,我想大概有一下4个方面的事情需要注意。

第一个问题,用户在哪里?有多少?用多少?

主要的几个互联网星座都选择了低地球轨道。低地球轨道的特点与另外几种轨道最大的区别就是距离地面非常的近。从而也使得其动态性非常的高,LEO轨道上的卫星往往都具备7公里每秒以上的地面速度。

同时卫星离地面太近导致每颗卫星能覆盖到范围很小,也就是服务区很小。因此如果要利用LEO通信卫星来提供服务的话,就需要非常多数量的卫星才能构建一个没有间断的系统。

但是低轨道卫星也有着非常明显的一个优势就是可以提供时间延迟很低的通信服务。

所以对于低轨星座来说还存在用户在哪里有多少的问题。如果以此为生意就是最首要的问题,也是我经过那么多次聊天后自己也很疑惑的事情。所有人都告诉我有用户,并且是大量的用户。可是没有谁能告诉我哪怕很模糊地告诉我用户在哪里?

人口对应的卫星数量--图片来源Inigo del Portillo (portillo@mit.edu)

低轨卫星网络先天的限制就是巨大的动态性,卫星总是匆匆来去,可惜的是地球上的需要网络的居民并没有根据星座中卫星的动态分布规律来生活的。北半球中低纬度高度集中的人口让不能轻易放弃掉高纬度的星座显得很尴尬,卫星多的地方人少,人多的地方卫星少。

所以未来的需求在哪里?有多大?相信很难有个符合发展的估计。即便可以告诉我用户在哪里,有多少就变成了凭借认知高低的造数字大赛。以至于大概这些用户有多少类型,都要用多少数据这种问题完全都不需要再问了。

我只能说,3个问题都不清晰说明空间很大嘛!

第二个问题,为什么选你?

至于为什么选你,也就是一个项目的优势所在啦。这个问题大家都抱住了低轨时延低的天然优势,可是第一这个优势不一定能转化为好的服务质量,第二这个优势大家都有,没有意义。

对于用户来说选择的原因应该也很简单,那就是更好用,更便宜。结果是两个因素的综合最优。

那么现在我们可以看到的解决套路大概是两种,一种就是资源做优化整合的例如OneWeb。从OneWeb现在公布的方案和采取的实施方案来看,除了数量和批量化的模式等比较有特色,抛出了智能化流水线的东西来之外,卫星几乎没有什么让人惊艳的地方,公布的成本价格也让人打问号。

OneWeb卫星(图片来源SpaceNews)

然而OneWeb依然看起来是最容易做成这个事情的公司,因为它实在太机灵了。从上游到下游都捆绑上了一堆最有影响力的小伙伴。频率、发射等各方面也都是种种抖机灵。

另外一个套路是SpaceX的Starlink和Leosat这一类的,期望用技术上的突破来赢得比赛。毫无疑问现在Starlink独领风骚,开始迅速的甩开各种对手,朝着蛋糕独吃的目标快速前进啦。

就在前几年,我们还在调侃,说搞火箭的都由于马斯克的存在感受到了很大的压力,不得不逼得自己转变,还好马斯克他不搞卫星,如果他搞卫星的话我们也要遭受来自他那里很大的压力,可惜一语成谶,还真就变成了现实。

StarLink第一组星

看来是天方夜谭的上万颗卫星的Starlink计划,交到马斯克手上就不再是天方夜谭,而是马上进入了疯狂的进展中。从提出计划到不断地修改计划、再到发射试验星,到发射第一批组网星,前后也就是3,4年的时间。实施进展的速度实在是太可怕啦。

所以虽然吃惊,还是在不出预料的几个月后,第二组星又上去了。而且做出了这么大的方案迭代。

LEO星座的供应链(图片来源SpaceNews)

从这个图的分析来看Starlink可以非常快速的跨过这个投入期,进入收益快速增加的时期,尤其是逐步地完成重要实验之后。

第三个问题,全球用户就是多样的用户,你的系统多样性够吗?

所有低轨网络都是全球网络,当然你也可以选择在出境的时候关机,可是谁又和挣钱有仇呢?

这就带来一个问题,就是系统的适应性问题。

显然这个问题是很突出的。比如美国的有钱人住在郊区,卫星网络的就很合算。但是国内为了几个人的小村庄都修基站,所以固定的地方上网都不成问题。那么一个系统在进入不同地区就要形成不同的服务模式,这就考验了最初的系统设计。

其次,落地每一个国家都需要获得许可,这个大概是小处难以发力的,于是总要去捆绑上大体量的各种运营商。

最后一个问题,容量利用率的问题。

显然低轨系统会面临很严峻的容量利用率的问题,就是需求强的地方带宽容量不够,而绝大多数地方卫星都处于空闲,空闲了就不挣钱了。这反而成为面对GEO系统的劣势啦。而巨头们的容量都没卖完,凭什么买你的呢?

但是马斯克带来的庞大星座其实在某个层面突破了这个问题。几千颗甚至上万颗卫星进入到空间,它不简单是一个通信网络了,而是构造了一个空间的基础设施。所以这个变革是深刻的,也是Starlink开创出来的中间网络的一个非常重要的定位,就是作为空间信息的基础网络,服务于空间的信息。有点绕是吧。

SDA下一代空间架构

我们来看看美国SDA(空间发展局)的下一代空间系统架构,就能看出点端倪来了,整个未来的空间信息获取与不同功能层面的发展都依靠一个底层就是空间传输层,这个传输层需要足够多的卫星,足够大的带宽。

因为大而强大也是一种一旦形成就非常可怕的定位吧。

但是我相信还有更多的空间在等待创新者前去突破,所以让有梦想想投身空间变革的人们一起来抓这个时代机遇吧。

最后推荐一下自己的小书吧,是书里有一章讲的是“空间数据之河中垂钓”,畅想了未来空间信息流化后的各种应用。先感谢大家支持了,欢迎捉虫。

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谢邀 @知乎科技

通信行业一贯以为,以从前的「铱星」或者最近的「星链」为代表的卫星通信系统现在始终是、未来也大概率只是地基移动通信系统的补充:早期语音卫星通信系统以海洋用户为目标,而随着近期个人移动通信需求的不断增长,近期(相对)高速的卫星数据通信系统则以高空、极地、海洋和灾害地区等无陆基通信覆盖地区的用户为目标,当然如果不考虑经济承受能力的话,这里也可以包括非洲等偏僻地区。

可以这么认为,卫星通信解决的是未覆盖地区数据通信0到1的问题,而在有覆盖地区,移动通信网络的服务质量和性价比已经远远超过了1。任何存在地上3G/4G基站的地方,不论从成本、速度、还是服务质量考虑,如果忽略一些特殊的个人要求,以目前的发展现状来看,普通用户都没有理由去选择低轨卫星网络。

从技术角度来看,低轨卫星通信目前面临相当多的挑战:

  • 星间波束切换:这是目前最主要的问题。在卫星通信中,特别是目前的低轨卫星通信中,卫星运行速度大约是27400km/h,用户一般不动,而卫星的覆盖范围是有限的,这会带来严重的多普勒频移和频繁的卫星飞出用户服务范围导致的波束切换问题。带来的影响就是大约10-200秒一次必定发生的小区切换,单个用户的连接需要交接给临近卫星,才能保证用户通话不中断。这种切换需要卫星间信令协作来控制。通常在陆基通信里,我们要求的小区切换导致连接中断概率要低于 用户才能接受,而目前Startlink切换成功概率可能只有92%左右。更形象的理解就是,使用低轨卫星网,你可能正在面临每10-200s一次的随机判决,92%概率通过才可以继续通话/数据传输,8%概率掉线。我们假设需要通话30分钟,按20秒一次检测,那么整个过程中检测90次,不断线的概率是 。且这么高频率的物理层切换可能会导致TCP/IP协议不再适用[1]
  • 星间链路无线传输速度过低:Starlink单星吞吐20Gbps用来代替光纤骨干网是完全不够用的,低轨卫星覆盖范围窄,大概率不能直接当做中继使用,而是需要星间链路作为中继传输。所以整个卫星网络的吞吐量不是很多人以为的,简单的单个卫星吞吐量上限乘以卫星数量,这个网络的数据吞吐量暂时无法精确计算。不过我猜不会超过太平洋光缆。
  • LoS通信要求 :因为卫星都在高空,且高频(Ka、Ku)电磁波很难穿墙,所以卫星通信必须要求用户能够建立LoS(视距通信)连接。也就是说,如果在无法直接看到卫星的建筑物里,卫星直连是不成立的,只能首先连入地面中继站(ATC),再通过中继连入卫星链路。这里的ATC是需要所在国无线电管理部门颁发许可,在所在国建立的,同时卫星终端售卖也需要所在国颁发许可。所以,想用这个翻墙的同学可能不是很现实。
  • 卫星波束覆盖带来的低用户负载:目前单个卫星通常需要提供多个波束来完成不同区域的覆盖,这里的单个波束可以认为等效于陆基通信中的基站小区,目前单个波束覆盖范围大约从1/3个地球到几百公里范围(Starlink)。
北美卫星波束覆盖,来自Terrestar

可以通俗理解为单个小区可以服务的用户数要小于等于4G基站(因为切换频繁),以天津到北京的距离是100km左右(最窄的卫星波束范围为例)/支持8000-10000个连接数。这个数目很低。带来的后果是一些大型聚集地可能都无法直连低轨卫星通信服务。


因此,波束切换频繁、卫星速度快会带来直连卫星的用户体验问题,星间链路无线速度低会导致卫星骨干网只能是光纤骨干网的补充,可用场景是用来支持高价值数据的双向传输(单向传输有CDN可以代替),适用场景有限;以目前的低轨卫星网从技术上、成本上、体验上都没有说服大众用户抛弃陆基网络的能力,所以只能是小众需求

不过作为小众、偏远区域的覆盖解决方案,在这些人群中会有不小的市场,这些地区的信号服务一直都很贵,市场目前也还不是红海,但是未来不一定,如果我们参照现在的运营商,是会形成垄断的。

此外,目前通信标准制定过程中,主要原则是要容纳尽可能多的场景和服务,所以目前3GPP Release 17中存在一个低优先级议题,就是讨论如何把星基-地基网络都纳入5G或者未来的6G标准中,让5G终端即使在偏远地区,无信号覆盖的范围也能无缝接入网络;不过要注意的是标准制定并不考虑产业市场上是否可行,只考虑技术有没有可能做到。放入5G标准,也不代表标它就可行,请参照WiMax或者TD-SCDMA系统。


回到问题,对于互联网公司如何参与低轨卫星建设?

1. 技术研究可以考虑从协议、标准和服务框架入手联合研发或者建立上层生态

正如之前所说,TCP/IP协议很可能不适合物理层链路非常不稳定的卫星数据通信,我们需要更好的可以容忍延迟、重连的链路层协议,这是一个基础性需求。当然这些协议也可以在更上层完成,用来保证用户体验质量可以接受。

2. 卫星通信服务的本质依然是通信,通信需要考虑用户数目产生的规模效益;发射成本低代表着组网和维护成本低,但是用户依然是基础。为了获得更多用户,应该考虑的是如何提升通信服务质量,卫星通信中的问题相当多,且目前的天线和射频模块是星间通信的瓶颈,可以考虑投入发展。

3. 如果是投资的话,做好短期内只博名声的心理准备

低轨卫星组网,从经济上看其实是一个重资产、需要长时间持续投入的基础设施建设,抛开航天、抢占卫星轨道等外壳和军事应用,这就是在组建一个新运营商。且这个运营商在短时期内,技术没有改进之前难以吸引普通用户,自我造血能力不足。我们以通信行业投资为例,通信投资分为一次性组网支出(CAPEX)和运营成本支出(OPEX),刚好对应Starlink的成本。

有一些数据,2010年左右,卫星电话订阅用户大约是这样的[2]

未来几年内的卫星数据用户大概也就是这么些,如果我们考虑未来机上WiFi的发展,把整个系统的服务人数再翻2倍,也就是300万左右。如果以马斯克的愿景,想要让非洲等地区的人群也能接入卫星网络,那么现有网络承受能力不一定足够。当然现网承受能力不足其实也OK,运营商们一般的做法是提高数据价格,来区分用户。

不过毕竟运营商还是要从用户身上赚钱,所以如果未来融资能力不足以支撑长期烧钱迭代网络,贫困地区的人民是很难负担相应数据费用的,。


从经济成本考虑,如果能进入正向循环,整个系统的维护和升级费用大部分需要上表里的这些人承担,少部分可能是军方承担(当然多少要看政府)。Starlink考虑发射近万颗卫星,总体组网成本应该在150亿美元以上,卫星寿命5-8年,即使真的成功组网,那考虑10年整体更换一次,每年也需要15亿美元的维护费用。作为对比,如果维护一张服务比较好的运营商网络,以美国AT&T为例,Opex大概是1400亿美元每年,这大概是100倍的维护费用差异,运营商主要是要运维啊.....如果确实想要去争夺用户的话,如果某个运营商把基站建好了就不管了,过期再换一个,那可能早就被投诉到爆炸了。

也就是以Starlink的一箭多星技术,建立一个覆盖全球的卫星网络初始投资CAPEX也需要在150亿美元以上,OPEX每年15亿美元,最初具备区域服务能力可能要求会低一点,大约50亿美元(不确定)?

短期内都是在烧钱嘛,当然从世界范围的社会效益来看,肯定是非常美好的,给了偏远地区用户连入网络的可能。


胡言乱语一下...大概这样..

参考

  1. ^ C. Caini et al., “Delay- and Disruption-Tolerant Networking (DTN): An Alternative Solution for Future Satellite Networking Applications,” Proc. IEEE, vol. 99, Nov. 2011, pp. 1980–97
  2. ^ “Satellite Markets and Research,” http://www.satellitemarkets.com/node/9

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