馬斯克要發射4.2萬顆衛星，中國5G還沒建設，就要被顛覆嗎？

近日馬斯克的星鏈計劃可以說火爆網絡，2020年4月22日，獵鷹9號火箭從佛羅裡達甘迺迪航天中心基地發射了60顆衛星，到目前為止星鏈計劃已經發射超過422顆衛星，馬斯克承諾最終發射數量將達到42000顆。

4月23日，馬斯克在推文上公布了最新的目標，在未來3個月內進行內測，6個月後進行公測。星鏈也將在2020年為北美用戶服務，並在2021年將服務範圍進一步擴大。也是在同一天，我們國家的銀河航天也通過自主研發通信衛星，實現5G信號的傳輸，而且達到10Gbps的通信速率。

馬斯克推特截圖

馬斯克表示，未來星鏈計劃將實現個人用戶1Gbps上網速度，能滿足在線遊戲，能夠替代現有的5G技術。看上去，馬斯克新一代的通信技術能夠節省光纖的鋪設成本，以及基站的建設費用，可是馬斯克的星鏈計劃真的能夠取代中國的5G技術嗎？

為什麼5G基站要比4G基站多

在我們生活當中，信號傳輸過程噪音是恆定的，如果想要獲得高質量的信號，就必須把傳輸距離拉近。在家裡用WiFi的時候，會有這樣的體驗，當你距離路由器越遠的時候，你獲得信號就越差。只有距離WiFi比較近的時候，才能夠獲得清晰的信號。

可能有人會說，這麼多年過去了，難道無線通信傳輸速率沒有提高嗎？無線通信傳輸速率受到香農第二定律限制，同樣帶寬的傳輸速率不會因為編碼的迭代而有本質的提高。

我們現在4G基站能夠覆蓋的範圍在1平方公裡範圍，基站之間的距離在2-3公裡，也就是說手機與基站的距離不會超過1.5公裡。在城市當中，這個距離會更短，密度要求會更高，一般要求800米左右。

5G基站為了能夠達到高速率的傳輸，要求平均距離在200-300米左右，負責半徑在100米。基站密度相比之前提高了100倍，其實5G技術就是通過提高通信頻率的同時，把基站建得非常密，讓信號能夠不被建築物格擋。

那麼馬斯克的星鏈衛星距離用戶有多遠呢？目前星鏈計劃所發射的衛星最低也在200公裡以上，也就是說是目前手機距離基站距離的200倍，這樣的距離即使沒有雲層的格擋，能到達地面的信號也將只有萬分之一，因此傳輸數據的速率肯定高不了。

那麼馬斯克所說的1Gbps上網速度是怎麼回事呢？我們在會場開會的時候經常會遇到這樣的情況，會場開通了100兆的寬帶，可是隨著會場人員的增多，大家能分配的WiFi速率還是非常低的，甚至一張圖片都發布出去。星鏈計劃也是如此，如果單位面積人員比較少的時候，或者說只有一臺測試機，1Gbps上網速度肯定能夠達到，如果在城市當中，那絕對是不可行的。

1997年、1998年，美國摩託羅拉公司公司發射了66顆衛星上天，這些距地高度780公裡的衛星，傳輸速率只有2.2-3.8Kbps，還不如我們的2G網絡，2G網絡傳輸速率達到2.7-9.6Kbps。當我們手機只有2G信號的時候，大家都感受到，一張圖片都傳不出去。如果我們想要流暢地看視頻，傳輸速率需要達到22Mbps，這個速度是2G網速的1500-2000倍。

如果你想要提高傳輸速率，就必須拉近距離，馬斯克在距地200公裡的星鏈，如果想要獲得更高的傳輸速率，必須提高衛星的發射功率，而衛星不可能像地面基站那樣，可以有線供電，依靠太陽能板，能發射的功率是有限的。

今天通信系統，除了密度極高的基站，還有基站之間的光纖通信。從一個基站到另一個基站都是依靠這些光纖來實現的。如果用衛星取代基站，無論是衛星與衛星之間，還是衛星與地面之間，都要再耗費一倍以上的無線寬帶，要知道空間的寬帶可不是光纖，頻寬是極其有限的。

2008年，美國AT&T公司中標了60MHz帶寬，共計花費200億美元，如此高的帶寬費用，任何一個電信公司都不會浪費在空中的。如果採用衛星通信，就算衛星能夠達到基站的功率和電源供給，傳輸效率也只有基站的萬分之一。

中國目前4G基站的數量超過544萬個，而馬斯克目前只發射了400多顆衛星，預計未來會發射4萬顆，這些衛星的通信數量是遠遠不夠的。

馬斯克這些衛星用在哪些地方？

如果以地球總面積來算的話，地球上有80%的土地是沒有連接網絡的，不提非洲那些第三世界，中國還有很多地區是沒有任何網絡的。我們大部分人都生活在人口密集的地區，如果你現在前往西北或者西南地區，大部分依然沒有任何網絡信號的，因為建設和維護成本實在是太高了，更不用提流暢的4G網絡了。

星鏈計劃當中這些低軌道衛星，理論上一顆衛星能夠覆蓋百萬平方公裡的土地。特別是佔我們地球70%的海洋，這些地區都是沒有任何網絡信號的。隨著我國民航對於電子設備管制放鬆，未來客機上開通網絡通信服務也有巨大的需求。甚至像馬斯克說的那樣，未來我們在火星上都能夠實現網絡通信服務。

另外還有跨國家的通信服務，也需要衛星通信，比如美國在對伊拉克戰爭期間，從飛機、飛彈、裝甲車再到士兵的通信等，都需要通信服務，可是美國不可能在伊拉克建立基站。美國在對伊戰爭期間，一共調集了100多顆衛星，對43萬平方公裡，2個廣東省的面積進行軍事通信服務。

這些區域的通信由於人口少，服務頻次低，因此能夠獨享高寬帶的要求，可是如果在城市當中，馬斯克的星鏈是遠遠不能滿足的。未來在城市當中，還是需要建立這種5G網絡，來滿足城市當中的網絡服務需求。

中國目前4G基站超過500多萬個，未來5G基站想要達到今天4G基站的覆蓋率，至少需要建設2000萬個5G基站，當然很多人員稀少的地區，依然可以使用4G基站，但是依靠星鏈當中的4萬顆衛星是遠遠不夠的，因此我們還是需要踏踏實實做好自己的5G，10年之後再談毫米級波段的6G技術。