顛覆5G、寬帶，想要佔山為王？別急，我們來算筆帳.....

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導讀

所謂「超越5G、直達6G」的說法，是美國在跟中國競爭5G主導權失利的情況下，散布出來的政治謠言。

美國太空探索技術公司（SpaceX）創始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）倡導用衛星提供高速網際網路服務，推出了「星鏈」（Starlink）項目。此前，SpaceX與美國軍方達成協議，使用星鏈衛星群為美國陸軍進行通信測試。馬斯克表示星鏈計劃不僅要超越5G，而且要淘汰全球的寬帶。

2018年2月，SpaceX的獵鷹九號在加利福尼亞成功發射，它攜帶的兩顆星鏈實驗衛星宣告了星鏈建設的正式開啟。在此之後，SpaceX加快了星鏈的建設速度。2019年，SpaceX在佛羅裡達發射了兩次獵鷹九號火箭，由於星鏈衛星的體積較小，獵鷹九號一次性可以搭載60顆衛星。不過這離SpaceX 發射12000顆的計劃還很遙遠，因此2020年開始，SpaceX幾乎以每個月一次的頻率向太空投放新的星鏈衛星，每次的數量為60顆。

截至目前，星鏈計劃在軌的衛星已經達到了約600顆。根據馬斯克的短期計劃，今年星鏈系統就要實現美國北部以及加拿大等北美高緯度地區的網絡覆蓋，2021則將實現接近全球覆蓋的水平。去年10月，馬斯克已經能夠通過星鏈發送推特，並且他表示該系統已經能夠提供天基網際網路的功能。

星鏈到底要幹什麼？真的會成為5G的威脅嗎？

文 | 奧卡姆剃刀 編輯 | 崔赫翾 瞭望智庫 本文為瞭望智庫原創文章，如需轉載請在文前註明來源瞭望智庫（zhczyj）及作者信息，否則將嚴格追究法律責任。

1.「放衛星先驅」，銥星計劃

星鏈計劃，讓我們想起早年的「放衛星先驅」——銥星計劃。 上世紀90年代，摩託羅拉公司工程師巴裡·伯蒂格的妻子在加勒比海度假時抱怨道：由於身處偏遠地帶，無法用手機聯繫客戶。 於是，巴裡和另外兩名工程師討論後決定乾脆建立一個能夠全球覆蓋的衛星系統，讓用戶在世界上任何地方都可以打電話。

銥星電話

7條衛星運行軌道，每條軌道上均勻分布11顆衛星，就像化學元素銥（原子序列是77）原子核外的77個電子圍繞其運轉。因此，它被命名為銥星計劃。 銥星計劃直接解決了當時基站覆蓋技術難題，讓用戶在任何一個地方都可以通過銥星實現通訊。

銥星設計不僅理念先進，進展也是一路高歌。到了1998年5月，布星任務全部完成，11月1日，正式開通全球通信業務。 然而，運營後的現實給了銥星計劃一個當頭棒喝。 一是其體驗遠不及地面的高密度蜂窩網絡。當時傳統地面移動通信，即手機蜂窩網，幾乎完全佔領了市場。 二是入不敷出。在人口集中的城鎮地區，大家肯定使用更便宜的地面基站；偏遠地區沒有基站，人們不得不使用銥星通訊，為節省昂貴的話費，只言簡意賅地交流緊急事務。

這種被視為應急求援的手段，其實只有少數有錢人才能負擔得起。僅用戶語音終端就需要3000至數萬美元不等，空間段費用也達每分鐘3～7美元。 為了維持住幾十顆衛星的運轉，銥星計劃不得不收取高昂費用。收費越高，用戶就越少，用戶越少，則收費越高，形成了惡性循環。 在雙重打擊下，銥星計劃的運營之路磕磕絆絆。 到了1999年4月，銥星用戶也不過才1萬，4個月後，上升到2萬，與貸款合同要求的用戶數還有很大距離。接著，在拖欠15億美元貸款的兩天之後，銥星公司提出了破產保護的申請。

銥星在商業上失敗後並沒有破產，而是被美國軍方看上了。美軍覺得一旦打起仗來，沒有地面基站的支持，銥星就可以為美軍提供全世界任何地方的可靠通信，這個能力讓美軍視若珍寶。

2006年，美國海軍陸戰隊作戰實驗室、海軍水面作戰中心的Dahlgren研究室與衛星運營商銥星公司和管理銥星的波音公司達成一個研究與開發合作協議，目的在於當傳統無線電通信信號傳輸受阻時，不用地面通信基礎設施就能為士兵提供超視距通信。軍方注資讓銥星計劃得以延續。 雖然摩託羅拉的銥星計劃失敗了，卻留下一個不錯的思路：通過發射衛星傳輸通信信號。 S

paceX公司的星鏈計劃跟銥星計劃的作用類似，它們都支持在人跡罕至沒有基站的地方的高速連接，同樣造價不菲。 又貴又虧的衛星網際網路，為什麼吸引了這麼多人？

2.能不能成功上位，取代5G？

SpaceX公司創始人馬斯克曾表示，星鏈計劃將實現個人用戶帶寬超過1Gbps，時延滿足在線遊戲需求，也就是可以達到50毫秒以內。高帶寬、低時延，這兩大特徵不得不讓人聯想到作為國內新基建頂梁柱的5G。

SpaceX公司創始人馬斯克

星鏈取代5G的言論一時間甚囂塵上。 它真的會成為5G的威脅嗎？

首先，先說衛星覆蓋。

到2020年底，中國將建設80萬個5G基站，對於全國覆蓋還遠遠不夠，理想情況應該建設1000萬座以上。 很多人被1萬多顆星鏈衛星的數量嚇到了，這其實是誤解。

1萬很多嗎？一顆星鏈衛星的帶寬是20Gbps，而5G基站的帶寬是15Gbps，兩者相差不大。區區1萬多顆衛星，能提供的連接密度和通量密度，跟地面基站是沒法相提並論的。 連覆蓋中國服務都沒戲，又談何服務全世界？ 其次，連接設備受限。

星鏈衛星使用的是通信衛星常規的ka和ku波段，跟手機頻率不匹配。馬斯克的網際網路衛星使用的是Ka和Ku波段，在20GHz左右。而我們用的智慧型手機使用的Wi-Fi頻段分別是2.4GHz和5GHz。因此必須使用專用的衛星手機或者要使用轉發器。

再次，多數星鏈衛星的高度是1150公裡，信號從地面發出到再返回差不多2300公裡，僅光速時延就高達7毫秒，這還沒算信號落地的處理時間，這麼高的時延完全滿足不了1毫秒的5G埠時延指標，無法應用於無人駕駛、遠程手術、工業網際網路等，也就無法滿足5G產業升級的要求。

去年國際電信聯盟已經確立了6G的三大使用場景，跟星鏈計劃沒有任何關係。無論是現在建設中的5G和正在研究規劃的6G，都是以地面基站為基礎的，「星鏈計劃」這樣的衛星系統只能作為地面通信網絡的有益補充，而絕不可能顛覆和替代前者，這是通信界的共識。

採用星鏈項目這樣的技術，是由美國特定國情決定的——人口密度低，基站間平均距離遠。鋪設同樣長度的光纜，在美國和在中國能夠連接基站的數量級可能都不相同，在人口密度低的地方鋪設光纖投入產出比太低，於是，網際網路連接技術應運而生。

換言之，星鏈的主要目標市場是美國，目的是用來解決美國人口密度低的地區的網際網路接入。

所謂「超越5G、直達6G」的說法，是美國在跟中國競爭5G主導權失利的情況下，散布出來的政治謠言。

3.星鏈，為了搶奪而存在？

想要理解衛星網際網路的意義，首先要明白兩件事：頻譜和軌道。 先說搶奪軌道，為什麼會有搶奪軌道的擔憂呢？ 首先，衛星在運行中必須佔據某個軌道位置，其中有位於赤道上空的對地靜止軌道，有SpaceX想要放置衛星的近地軌道。但不管哪個軌道，其空間資源都是有限的。

其次，來自圖片的誤導，有的衛星圖片看起來非常擁擠，把地球畫得很小，把衛星畫得很大，其實這是比例嚴重不對等造成的錯覺。 其實這種擔憂完全沒有必要。 第一，我們將星鏈計劃中的軌道類比成了赤道上空同步靜止軌道，赤道上空同步靜止軌道的確比較擁擠，因為是一個環。但星鏈計劃中所採用的中低運動軌道是球面，情況完全不同。

舉個例子，地球表面積5.1億平方公裡，如果每隔一公裡擺一輛卡車，可以擺5億輛卡車。而衛星軌道面當然比地球表面積大得多，即使以10公裡的間距發射衛星，仍然可以擺放500萬顆，所以說區區1萬顆抑或是4萬多顆衛星就想把衛星軌道佔滿了，這根本就是無稽之談。 第二，「星鏈」二期的衛星高度是550公裡，這個位置還是有稀薄空氣阻力的，再加上地球是個不規則球體，引力並不均衡，低軌衛星必然會偏離軌道，隨著時間的推移跌落大氣層燒毀也是很有可能的。

星鏈計劃的時間跨度是十年，後期的衛星還沒發射，早發射的衛星正常運行還是個未知數。 再說搶奪頻率。 一般來說，所有衛星頻率都必須通過兩級報備，先報給自己本國的無線電管理部門，例如在中國是報給工信部無線電管理局；在美國是報給FCC（聯邦通信委員會），經由本國政府同意後再報給ITU（國際電信聯盟）。

目前，已經在軌運行開展業務的衛星頻率具有高優先級，新發射衛星的頻率要保證不與這些高優先級頻率衝突，這就需要大量的協調工作。因此每年中國工信部在國際電信聯盟的會議上，就會找很多有衛星的國家進行多方協商、溝通，甚至權益交換，協調工作非常複雜。

而星鏈衛星的頻譜，其頻譜規劃的是10GHz到20GHz，這是通信衛星最常用的Ku和Ka段，既然常用就說明以前早就被人佔用，因此在進行無幹擾認證的時候就非常困難。而作為美國的重點項目，聯邦通信委員會網開一面批准了它在美國上空的使用權，但在其他國家上空就會有兩種情況。 一是對經濟欠發達國家而言，「搶奪頻率」問題的確存在。反正本國也沒衛星，不存在幹擾問題，這些國家政府沒有必要、沒有動力、也沒有能力去管轄，因此星鏈衛星這些地方暢通無阻。 二是衛星大國中Ku和Ka頻段早就被佔用了，星鏈就必須論證不會影響前序衛星的正常工作，要提供電磁兼容性證明，還要得到所在國的批准。美國衛星過境我國時，開機狀況需要得到我國的批准，但這個規則是對等和公平的，我國衛星過境美國時開機情況，也得要美國政府的批准。

既然有政府的嚴格管控，鑑於Ku和Ka頻段的常見性，跟我國通信衛星有重疊。下圖在是國際電信聯盟網站查詢到的中國Ku和Ka衛星註冊信息，已經有32顆衛星在我國上空擁有優先級，至於星鏈的衛星需要與他們逐個談判，然後還要得到通信管理局的批准。搶佔頻率的問題也不存在。

但星鏈計劃還是造成一些困擾。 比如光學天文學。夜晚，地球上空的這些近地軌道衛星可以被太陽照得非常明亮。利用光學望遠鏡對太空進行觀測，就好比是給太空照相。這些明亮的星鏈衛星可能使部分天文圖像都曝光過度，一片白茫茫。

而隨著太空網際網路的市場越做越大，可能將有越來越多的衛星飛上天。一方面是巨大的商業利益，另一方面，觀測甚至是普通人仰望星空，未來也許都會變成一件奢侈的事情。而解決這些矛盾也並不是件容易的事情。

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背景簡介：本文作者為張弛，通信網絡產業觀察者、通信博士、科普作者，筆名「奧卡姆剃刀」。文章2020年8月27日發表於微信公眾號 瞭望智庫 （顛覆5G、寬帶，想要佔山為王？別急，我們來算筆帳......），風雲之聲獲授權轉載

責任編輯：祝陽