目前為止,華為在全球範圍籤訂了超過60份5G商業合同,全球發貨的5G基站數量已經超過20萬,在看到華為5G勢頭不可阻擋之時,川普在一次演講中指出,美國必須保持5G的領先優勢。可惜美國的電信設備廠商朗訊和摩託羅拉都已經倒閉,川普何以底氣十足。
近日馬斯克的spaceX公司發射60顆「星鏈計劃」衛星進入太空軌道,離建成覆蓋全球的衛星寬帶網絡,完成6G布局的目標越來越近。說起衛星通訊,首先會想到20多年前拖垮摩託羅拉的銥星計劃,上世紀90年代,美國通信業鼻祖摩託羅拉提出了革命性的全球移動通信系統,使用66顆衛星覆蓋全球,只要能看到天空的地方就可以無線通信。然而由於該計劃過於超前,而且與之競爭的基站,移動通信技術發展太快,導致銥星計劃只能獲得5萬多的用戶,遠遠小於盈虧平衡點50萬用戶。運營不到半年,銥星計劃就宣布失敗,同時也拖垮了摩託羅拉。
20多年過去了,這次的衛星網際網路靠譜嗎?讓我們先來看看星鏈計劃運行的原理吧,跟移動通信技術,拿個手機就可以與基站通信不同,星鏈用戶必須要額外配套一個地面終端來接收衛星信號,雖然這個終端和披薩盒差不多大,不如直接拿著手機便捷,不過很多地廣人稀的地方,沒有5G的基站覆蓋,這時候衛星通信技術就可以大顯神威了。
現在國際航線的民航客機已經普遍提供收費wifi服務了,由於遠離地面基站,衛星通信是唯一選擇,只是價格依然昂貴,一小時普遍在10美元以上。對於星鏈衛星來說,成本是制勝法寶,本次60顆衛星集群發射,spaceX的單顆衛星的發射成本壓低到幾十萬美元,未來進一步優化衛星結構、重量的話,這個成本有望進一步降低,這樣上網費用將會大幅降低。馬斯克表示,衛星軌道安全有很多新技術,它們可以自動圍繞任何軌道移動,避免在太空中發生碰撞。
星鏈衛星如何提供服務?馬斯克表示,星鏈終端就像一塊薄披薩,只要指向天空,它就會通過電子控制波束自動找到衛星,甚至可以在不同衛星間任意切換,這跟傳統的衛星鍋,必須安裝在固定位置,指向固定方向不同。
現在各國金融業已經對星鏈的衛星6G網絡表現出極大的興趣,倫敦與紐約之間傳遞網絡信號,使用星鏈會比海底光纜降低數十毫秒的延遲。要知道,現在的金融市場,高頻交易已經佔到所有交易的一半以上,很多金融公司為了搶先這1~2毫秒,不得不用昂貴的私有微波通信專線。而使用星鏈計劃,直接在太空中走捷徑,可以搶出更多的時間,從而在高頻交易中取得決定性的優勢,星鏈技術的出現將改變未來高頻交易市場的格局。
我們知道6G的真正含義是第六代通信技術,其基本通信速度應該比上一代快10倍以上,5G速度理論上是1G每秒,那麼6G速度至少在10G每秒。從微波通信原理來說,要提高到這樣的通信速度,通信微波就必須低幾個數量級的頻段。5G使用S波段,和軍用雷達一個頻率,而星鏈計劃使用的是ku和ka頻段,大概20Hz,恰好是5G通信的10倍,在頻段上符合6G的概念要求。有了低軌道、低延時、高速這幾大優點加持,星鏈計劃預計將佔領未來5G的網際網路市場,馬斯克正在與各地大大小小的現有電信運營商洽談合作。預計到2025年,星鏈用戶將超過4000萬,帶來每年300億美元的收入。
不論5G技術如何精進,基站也不可能遍布所有區域,那些基站覆蓋不到的地區,正是星鏈衛星通信技術大展拳腳的地方,不過星鏈的地面接收終端也不能解決隨身攜帶便捷性的問題,可以說兩項技術各有所擅長的領域,又各有短板,彼此都無法取代對方。
這個龐大的衛星6G計劃一共分為三步走,第一步就是用1600顆衛星完成初步的全球覆蓋,其中前800顆滿足美國、加拿大和波多黎各的衛星高速網際網路的需求。這1600顆衛星分布在32條軌道上,每條軌道50顆衛星,軌道高度1150公裡。第二步用2825顆衛星分成4組,完成全球組網,高度比第一批衛星高。第三步使用7518顆衛星,採用更為激進的超低軌衛星,高度只有340公裡。
由於衛星和火箭都是spaceX公司生產的,可以進行星箭一體化,對衛星的外形和火箭的整流罩進行綜合分析,能夠最大限度地利用運載火箭運力和整流罩內空間布局放置最多的衛星。單星質量是227公斤,60顆衛星就重達14噸,這個發射最大載荷量已經和中國最先進的天舟一號的載重能力相當了。
2019年2月,美國空軍相關人員拜訪馬斯克和公司營運長奎恩,一起探討星鏈計劃的低軌衛星用於軍事的可行性,會後,美國空軍決定向spaceX贊助2870萬美元,用以扶持把星鏈計劃拓展到軍事用途。2019財年,有2.15億美元的專項軍費,撥給了商業航天企業尋求高速軍用網際網路計劃。毫無疑問,美國空軍已經成為了星鏈計劃的早期啟動用戶,而這正是川普躍過5G,直接發展6G的底氣。