卫星通讯：紧急求救只是行业起点，轨道争夺才是未来重点 | 钛媒体科普
2023年3月，卫星通讯再次进入了大众的视野。
在巴塞罗那举办的2023年世界移动通信大会（Mobile World Congress，简称MWC）上，作为安卓智能手机前两名的SoC供应商，高通和联发科各自拿出了自家最新的卫星通讯方案。
高通宣布，正与荣耀、Motorola、Nothing、OPPO、vivo以及小米合作共同开发具备卫星通信功能的智能手机。此前在2023年初高通推出了Snapdragon Satellite，是全球首个基于卫星的双向消息通信解决方案。
联发科则在MWC上展示了3GPP5G非地面网络（NTN）技术，该技术可以为智能手机提供双向卫星通信应用支持，联发科表示首批采用MediaTek卫星通信技术的智能手机将于2023年发布。
早在2022年9月，华为Mate 50 Pro和苹果iPhone 14先后发布，两款手机“默契”的搭载了卫星通讯功能，引起了业界对这项技术的普遍关注。有业界人士认为，2023年至2024年，卫星通讯技术将成为智能手机的标配。
求救只是起点，天地组网才是未来
目前，卫星通信的应用主要是在户外没有手机信号的情况下，通过卫星向外发出救援信息。
据新华网报道，近日一名户外摄影师和两位旅行者，在内蒙古赤峰境内的贡格尔草原，拍摄野生动物途中意外遭遇风雪天气，在没有手机信号的情况下，依靠华为手机自带的北斗卫星消息功能，发送坐标信息给其队友，成功联系到队友并获救。
这次事件反映出了卫星通讯的一大特点，那就是信号可以无死角覆盖整个地球表面，无论是深山老林、极地海洋还是苍茫大漠，只要能够看到天空，就能接收到卫星信号。
在应急救援、快速响应，面对自然灾害、战争、意外事故等突发事件中，卫星通讯能够提供比传统基站通讯更为可靠的服务，为救援、疏散和调度等方面提供必要的支持。
而传统的2G、3G、4G、5G信号依靠的是基站，也就是俗称的信号塔。
信号塔根据不同的网络有不同的覆盖范围，网速越快覆盖范围越小，比如5G基站的覆盖范围就小于4G基站。所以，虽然基站通讯能够实现数据传输、打电话、发短信等高带宽通讯，但需要大量建设基站。
据工业和信息化部数据显示，截至2022年8月底，我国4G、5G基站总数分别达到593.7万个、210.2万个。但是，仍然有5%的县和超过半数的乡镇没有5G覆盖。
反观卫星通讯，虽然单颗的通讯带宽较低，但理论上只需要通过几颗卫星组合，便可实现对地球表面的全都覆盖，这一点是卫星通讯最为核心的优势。
目前来看，卫星通讯可以与现有基站通讯形成互补，满足使用者对于网络速度和覆盖范围的需求。在2021年6月6日，中国信息通信研究院发布的《6G总体愿景与潜在关键技术》指出，6G将实现空天地一体化的全球无缝覆盖，星地一体融合组网技术将成为6G网络最重要的潜在技术之一。
在可见的未来，卫星通讯将于基站通讯一起组成6G通讯网络。
卫星通讯，物美价廉
成本方面，卫星通讯与传统的基站通讯有所不同。基站通讯的核心成本在与基站建设，卫星通讯的核心成本在于发射成本。
基站通讯建设成本因地区、网络类型、设备品牌等因素而异，并且会受到地理位置成本、网络类型和带宽、规模效应等因素的影响。一座城市中心的5G基站的建设成本大概在100万到500万元之间，而建设一个偏远地区、覆盖较大地区的基站网络，可能需要几千万甚至上亿元的投资。
正是由于传统基站的建设成本始终居高不下，时至今日地球上仍有大量的人口在没有互联网的状态下生活。根据中国国际发展知识中心发布的《全球发展报告》，截至2021年底世界上仍有约38%的人口无法连接互联网。
而卫星通讯的最主要成本不在于手机端的芯片，也不在通讯卫星的制造，而在于发将卫星发射到轨道的成本。高通产品管理副总裁弗朗西斯科·格里利（Francesco Grilli）曾表示，目前卫星通讯所提供的紧急通信功能成本非常低，甚至没有成本。
以星链卫星为例，此前马斯克曾透露每颗制造成本约为50万美元。目前SpaceX采用的猎鹰9号火箭，单次可携带50枚左右的星链卫星上天，单次发射成本约为3000万美元。这也意味着，目前发射卫星的成本和制造卫星的成本基本相当。
而随着SpaceX最新的星舰投入使用，根据SpaceX官方消息，星舰未来单次可携带400枚星链卫星上天，单次发射成本最高1000万美元，最低仅需200万美元，平均约为400万美元，将大幅度降低卫星的发射成本。
以单次发射成本400万美元计算，每送400枚造价50万美元的星链卫星上天，SpaceX的成本只需要2亿美元。
而据SpaceX最新的介绍，星链系统最终将由4.2万颗星链卫星构成。根据tesmanian的数据显示，目前共有2403颗星链卫星在轨，余下的4万枚卫星的制造及发射成本大概在200亿美元，而随后就将完成全世界无死角的高速网络覆盖。
目前，星链已经可以达到150-300M bps传输速度，而在星链完成铺设之后，最终目标是要达到1G bps，相当于5G的水平，足以覆盖绝大多数互联网业务需要。
根据《2022年通信业统计公报》显示，2022年三家基础电信企业和中国铁塔股份有限公司，共完成电信固定资产投资为4193亿元（约为599亿美元）。
从投资成本来看，卫星通讯完胜传统基站通讯。
卫星轨道争夺战
目前来看，中国和美国在卫星通讯的战略方面，没有路线区别。
中国版“星链“，也就是低轨道卫星网络名为“国网”，由12992颗卫星构成，目前已经获批并在建设之中，截至2022年6月底已经发射了1737颗卫星，在轨正常运行的有1638颗。
虽然目前国内卫星的发射成本没有公开数据，但《中国航天》曾透露“长征”系列火箭最高实现一箭22星，执行低轨任务整体发射服务价格水平与“猎鹰”9火箭相当，低于其他主流一次性运载火箭。
以猎鹰9号单颗卫星60万美元的发射成本为标准，未来星舰平均单颗卫星的发射成本将降至1万美元。届时，国产火箭将面对60倍的成本差距。
不过，在制造成本上，国产卫星可以降本的空间较大。
根据福布斯披露，目前银河航天的单颗卫星研制成本已降至千万量级。相比于银河航天第一代卫星，第二代的成本下降超过一半。未来通过生产工艺提升和规模化效应，企业有希望把卫星单价降至百万元级别的水平。
值得注意的是，即使制造和发射成本降到足够低，国产卫星通讯依然面临卫星轨道竞争和终端场景欠缺的挑战。
目前科学界认为地球的低轨卫星容量有限，大约为6万颗左右。国际电信联盟ITU对于卫星轨道分配实行“先占先得”制。在2020年9月份，国网已向国际电信联盟递交了频谱分配档案，档案中卫星总数量为12992颗。
根据国际电信联盟规定，申请卫星频率和轨位资源的公司需要在获得许可后2年内完成星座中10%卫星的部署，5年内完成星座中 50%卫星的部署，7年内完成星座中 100%卫星的部署。如果无法满足上述要求，将对申报的星座规模进行削减。
根据华泰证券数据，2021年全球共发射卫星1336颗，包括989颗星链卫星，中国则发射了102颗卫星。中国想要在2027年前完成1.3万颗国网卫星的发射计划，仍存在不小的压力。
具体到终端和实际使用场景上，国内的卫星通讯目前还仅限于华为基于北斗短报文的户外紧急求救功能，还不支持用户间的电话、上网、视频等功能。而根据马斯克的推特爆料，第二代星链将于2023年推出，可以直接连接到手机，且无需用户更换新的手机，并能实现收发短信和图片。
“中国是一个航天大国，但还不是航天强国。中国现在在天上的卫星数量是世界第二，但用得并不充分，没有形成大的社会产业效益。”中国工程院院士、神舟系列号飞船首任总设计师戚发轫曾表示。
据市场研究公司Technavio的报告，卫星通讯市场规模在2021年达到了310亿美元，预计在2021-2025年期间以9%的年复合增长率增长。根据摩根士丹利对全球卫星互联网的市场规模的测算，到2030年全球卫星互联网市场规模将达到454.26亿美元。
目前来看，未来如果卫星通讯能够顺利普及，其全球无死角的覆盖范围将会成为最大优势。同时，随着更多卫星的上天，网络带宽也会随之提高，用户除了可以利用卫星通讯打电话、发短信，还能上网看视频。
此外，利用卫全球定位系统和导航应用，还能够实现一些目前车联网无法实现的实时计算，如低轨卫星所提供的高精度定位可以辅助图像识别系统，清晰识别防护栏、树、高架、道路边缘等参照物，提高车辆的环境感知能力，进而提升汽车的自动驾驶能力。
总的来看，卫星通讯技术将彻底提升人类现有通讯方式的体验。而想要实现这一目标，国内外的参与者还有相当长的一段路要走。（本文首发钛媒体App，作者/吴泓磊，编辑/饶翔宇）
发布于：北京
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