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卫星互联网的现状、机遇及若干问题

晰数塔互联网快讯
2020-09-09 16:34

本文来自微信公众号：卫星互联网百人会（ID：Satellite_Internet），作者：张世杰（卫星技术专家、哈尔滨工业大学教授），题图来自：视觉中国

不久前，亚马逊“柯伊伯”（Kuiper）低轨宽带星座获得美国联邦通信委员会（FCC）正式授权，准许其使用FSS Ka频段。FCC审批文件显示，该星座计划部署共计3236颗卫星。随后，亚马逊公司还宣布，将投资100亿美元建设“柯伊伯”低轨通信卫星星座。

一方面，卫星互联网风口已至，各国纷纷加快太空战略资源部署，中国的卫星互联网也迎来了重大的战略机遇期；另一方面，频率轨道原本就属于稀缺性战略资源，围绕其开展的竞争正越演越烈，中国的卫星互联网发展必须加速。

以下是张世杰教授对于全球卫星互联网现状、中国卫星互联网的机遇等若干问题的洞察。

一、卫星互联网的发展现状

在说明卫星互联网市场需求之前，需要回顾一下地面网络的现状。2005年，全球宽带网络的渗透率只有16.8%，2019年，全球宽带网络渗透率已超一半，为53.6%，在过去十五年间，互联网以10%的增长率把全球人口接入网络。然而现在，增速急剧下降，这一增长曲线趋于平缓并触达瓶颈。目前全球仍有30多亿人尚未接入互联网，这造成了新的数字鸿沟和信息贫困。

图1：全球互联网渗透率增速已触达瓶颈

原因是什么？目前接入网络是靠两种手段：地下埋的光纤和空中电波，即使用移动通信基站把人接入网络。正是由于都依赖地面的原因，在接入53.6%的人口之后，世界范围内其他30亿人越来越难以被接入。要接入其他30亿人，未来只能靠卫星，把手段推向太空。

再进一步分析，这30亿人在哪？他们分布于地面网络比较难以到达，或者到达的地方非常昂贵的地区。因此太空互联网作为第三种接入手段被人们寄予厚望。

对于太空互联网或者卫星互联网，我们并不陌生，以前所用的卫星电话及现在收看的电视广播等都使用到卫星。近几年来，随着低轨宽带卫星通信的发展，卫星互联网进入了人们的视野，也带来了人们对于宽带互联网的期望。

低轨宽带互联网能带来什么？或者说，我们希望通过卫星互联网实现什么？首先人们要能用上网络，然后网速要够快，体验要够好，还要够便宜。从这个角度讲，和现在的GEO卫星相比，低轨宽带通信卫星离地面非常近，具有时延低、通量高且成本低的特点。因此，这几年，尤其是从2010年之后，低轨宽带通信星座越来越受到人们的关注。

图2：低轨宽带通信星座优势

其实作为一种人们交流的手段，卫星通信从60年代就开始走入了人们的生活，卫星通信当时是洲际之间唯一能够提供的通信手段。那时越洋电话，海底电缆不够成熟，只能靠卫星。随着地面通信发展，卫星通信也曾经历被边缘化的过程。

在4G时代，我们很少听到卫星的声音，此时网络基本都是靠地面的手段实现。如今5G时代已经到来，地面的光纤和空中电波已经不能满足人们的需求，人们对于用天的手段提出了需求。也有英国学者提出，卫星+5G就等于6G，这就是对于天基互联网或者卫星互联网的期望。空天地一体化的卫星互联网将成为5G/6G的重要解决方案。

未来的网络，一是对于通信容量需求越来越高，二是对覆盖能力的要求也越来越高。对于地面网络而言，覆盖越靠近城区覆盖越好，离城市越远覆盖越有问题，而通过空间的手段互联网解决方案，则能以低成本的方式覆盖更大面积的区域，同时提供更强的服务能力和更大的服务容量，可作为地面的协同和补充。

图3：5G网络建设大趋势下的卫星通信需求

正是由于低轨卫星互联网的发展，以及人们对它的未来发展的期望，各个国家都开始纷纷布局。目前，在卫星互联网领域，以美国、中国和欧洲为代表的公司和一些企业已经开始布局。OneWeb原来也是在美国运营，前不久被英国政府联合印度把它收购，成了一家欧洲公司。

图4：以美、中、欧为代表的航天和互联网巨头争先布局卫星互联网

我们所熟知的SpaceX的Starlink，是目前为止经过一年发展的、具备内测能力的真实网络，也是发射了超过650颗卫星的网络。

针对前360颗卫星对于地球的覆盖形成的星座，我们对它进行了分析，对应到地球就是在北美地区。Starlink的内测基本上也是面向美国的北部用户来提供。

图5：Starlink部署进展

在内部测试的时候，Starlink给大家提供了这个小终端。马斯克形容是一个UFO插上一个棍就可以接收信号，这个小终端能够提供60兆的通信速率，也就是说要超过我们4G的通信速率，但是没有达到5G的通信速率。因为这个用户不是在北部测的，所以时断时续，甚至掉网。我们看真实的数据，时延58毫秒，通信速率能够做到249兆。

图6：Starlink内测

到现在为止，这650多颗卫星也使马斯克一跃成为了拥有卫星最多的男人。这也促使我们要加速发展中国的卫星互联网，加快构建自己的系统。卫星互联网是一个新的事物，谁都不知道卫星互联网会给我们带来什么，能促生什么新的应用。马斯克是先给你建一个网，不管这个网是不是符合十年以后的真正的形态，我先给你提供一个最初级的卫星互联网，你来试，试完了之后我们再迭代一个新的模式。

总之，未来大的趋势一定是卫星互联网，我们建当前能够建的最好的就行了。至于后面应用模式是什么，营收是什么，市场是什么，这些问题，我们可以在建的过程中，在提供服务的过程中逐渐摸索。

二、卫星互联网的中国机遇

接下来我们看一下在中国的机遇。今年4月份，发改委将卫星互联网纳入了新基建。此前在两会上，也有众多的两会代表提出相应的建议和提案。

我们看一下卫星互联网的市场：卫星制造、卫星发射、卫星运营、卫星服务和卫星地面设备制造等。这个过程中既包括导航服务，也包括遥感，同样也包括卫星互联网通信服务。卫星通信服务占据了绝大部分的卫星应用的份额，现在也是如此。

图7：卫星互联网市场需求

未来我们要针对这几个领域进行产业布局。来看卫星互联网的地面产业，主要有地面终端和应用服务。有人做过预测，到2022年，我们国家的卫星互联网初始具雏形，开始有相应的市场。到2028年，整个市场规模要达到500亿美金的量级。这500亿怎么算出来的，我就不给大家介绍基站回传、航海这一类产业的领域了，大家可能都很熟悉。我们看其他两个领域：

第一个是车联网。到2026年，我国私家车保有量将突破2.5亿辆，未来，卫星通信终端基本上是会作为汽车的高配的部件。按照8%的渗透率来算，安装卫星通信终端的而车辆将突破2000万辆；按照终端5000元/台车的价格测算，终端市场规模将超1000亿元，服务市场规模将超1500亿元。这是我们现在认为没有看到，而未来可能要发展的一个市场。

图8：我国车联网市场亟待开拓

第二个市场是航空。航空市场应用提了很多年，但是现在坐飞机的上网机会并不太多，因为卫星互联网提供的服务还不够好。不过我们可以看一下这个市场到底有多大。2019年，全球航班3800万架次，旅客运送45亿人次，其中我国6.1亿人次。2028年，我国航空互联网仅流量收益可达300亿人民币。

图9：航空互联网市场有望爆发

上述场景只是卫星互联网众多应用场景的一部分，卫星互联网的未来充满想象力。这就如同当时的智能手机出来之后，大家都不知道还会出来美团和滴滴打车各种应用服务。但是只有智能手机出来才会促生移动互联的出现，移动互联网出现才促生了支付宝、滴滴、美团这些超级平台级应用。

总体而言，我认为，卫星互联网应用场景至少有两类，一个是存量市场，一个是增量市场。另外在传统意义上认为不赚钱的地方，我们能够把产品做的足够好情况下，我们认为是有可能赚钱的。一个最简单的例子，就是支付宝，当时银行根本没有给支付宝生存的空间，政策空间都没有，但他们就是靠地推，把所有的一千块钱以下的苦活累活扛下来。他们承包下来每一家缴费的地方，把水电煤气一点一点啃下来。脏活累活人家愿意干，这才形成了今天的支付宝，我们认为只要是有用，一定会有赚钱的空间，这就是我们最相信的地方。

本文来自微信公众号：卫星互联网百人会（ID：Satellite_Internet），作者：张世杰（卫星技术专家、哈尔滨工业大学教授）