来自外太空的手机信号，能续满几格？-轻识

来源：锌产业（xinchanye2021）

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导读

科技公司历时数十年不懈追求的卫星互联网，是“神话”还是“笑话”？

1987年，在美国政府支持下，当时还是移动通信领域霸主的摩托罗拉提出了一个大胆的计划——用卫星搭建新一代移动通信网络。

当时，摩托罗拉还为这个计划起了一个唯美的名字，铱星计划。

在经过十年筹备、研发后，铱星计划最终由于在技术和商业预期上过于超前，未能如愿改写人类通信史。

不过，铱星计划却为人类埋下一颗探索卫星互联网的种子，卫星互联网的研究在此后一直不曾中断。

2021年5月19日，中国兵器工业集团在北京“北斗三号短报文通信融入大众手机阶段成果”展示会后透露了一个信息：

首批支持北斗短报文通信功能的手机产品将于今年年底上市。

时隔多年，摩托罗拉已然没了往日光环，卫星互联网却已经到了觉醒年代。

然而，当卫星互联网即将走进人类生活时，大部分人还没有意识到，它究竟意味着什么。

千万基站解决不了的通信问题

在过去几年里，全球智能手机市场年出货量迅速超过10亿部，要解决数十亿部智能手机基本网络通信问题，就要靠另一类设备——信号转发塔台，俗称，基站。

在运营商们精心规划下，无数基站编织出了一张又一张地面通信网络。两年前，这张网络叫4G，现在，这张网络开始被称作5G。

工信部数据显示，2020年，全国移动通信基站总数为931万个，其中，4G基站575万个，已开通5G基站超过71.8万个。

另一个最新数据显示，截止今年8月，我国5G基站建设数量超过了100万个。

众所周知，5G信号频率远高于4G，由于频率越高，信号衰减越严重，要实现同一地区的网络全覆盖，就需要建更多基站。

从某种意义上来看，百万基站仅仅是5G基站建设的一个开端。

兴业证券预测数据显示，目前5G基站建设数量约为4G基站的1.2至1.5倍左右，预计到2025年，5G基站将达到800万个，实现全国范围内5G网络全覆盖。

实际上，由于基站建设条件所限，通过地面基站很难实现网络全覆盖。

这让锌产业联想到一个与下文铱星计划相关、流传甚广的故事：

巴里·伯蒂格是摩托罗拉的工程师，一次，在和妻子在加勒比海度假时，由于妻子无法用手机与客户联系，对当时的通信网络心生抱怨。

这样的抱怨刚好被巴里听到，回到美国后，巴里和摩托罗拉当时位于亚利桑那州的卫星通信小组研究得出了一种让用户从世界上任何地方都可以打电话的卫星通信系统。

由此可见，卫星互联网的提出，与原有地面网络系统存在的缺陷不无关系。

除去建设条件限制，运营成本也在一定程度上限制了全球网络覆盖进度。

时至今日，即使是欧美发达国家，在一些人口密度较低的偏远地区，很可能没有网络覆盖，因为在这种地区建设并维护基站，对于运营商来说，是一笔亏钱的买卖。

这两个原因直接导致的一个结果是：目前全球虽然已经建成了上千万4G、5G地面基站，地面网络却只覆盖了不到30%的区域。

实际上，要真正实现全球网络全覆盖，5G做不到，未来的6G也做不到。

真正能做到的，只有卫星互联网。

摩托罗拉的超前布局

1987年，在美国政府支持下，当时还是移动通信领域霸主的摩托罗拉提出了一个大胆的计划——用卫星搭建新一代移动通信网络。

也就是前文提到的铱星计划。

铱星计划与当下移动通信网络本质上的不同之处在于：

它可以通过卫星与卫星之间的信号传输实现全球通信，相当于将地面基站搭建的移动通信系统全部搬到了太空上。

通过6条轨道、每条轨道11颗卫星组成的66颗低轨卫星系统，搭建起全球卫星通信网络。

之后几年里，摩托罗拉在对这一计划从技术和商业角度进行了多次可行性分析和试验后，1991年，铱星计划正式启动。

这一项目说起来并不是直接由摩托罗拉启动的，为了这一项目，摩托罗拉专门成立了一家和项目同名的子公司，铱星公司。凭借当时自身财力和影响力，摩托罗拉陆续为这一项目筹集了60亿美元。

在资本助推下，铱星计划进展很快。

1996年，第一颗铱星上天；1998年5月，布星任务全部完成后，11月1日，整个系统正式投入商业运营。

值得一提的是，铱星公司在发射卫星过程中还顺便完成了公司上市。

1997年6月，铱星公司上市，每股股价为20美元，融资2.25亿美元。

随后一年里，铱星公司股价又暴涨了四倍。

以至于时任铱星公司CEO的约翰·理查德森在接受《华盛顿邮报》采访时不无骄傲地说：“不用介绍一种产品就可以上市，我们为MBA提供了一个经典案例。”

如果当时铱星计划能够顺风顺水地发展下去的话，也就没有马斯克什么事儿了。

不过，现实并非如此，当时在资本市场风头无两的铱星公司实际上还有另一面——在商业化道路上的举步维艰。

作为还处于功能机时代的2000年前后，铱星系统并没有很好地解决语音通话质量问题，与此同时，铱星手机售价高达3000美元（按当时汇率约合人民币2.5万元），每分钟通话费用要3美元。

要知道，诺基亚在同年推出支持WAP技术的7110手机，售价也只有4000元出头，还不及铱星手机一个零头。

显然，铱星手机成了那个时代有钱人的玩具，例如当时铱星手机第一位用户美国副总统艾伯特·戈尔。

1999年8月13日，铱星公司就向美国政府申请了破产保护，彼时，距离理查德森说出那番豪言壮语仅仅过去了3个月。

另一个数据显示，在申请破产时，铱星系统只积累了5.5万名用户，而当时投资机构给出的保守估计是，要实现盈利，铱星系统至少要有65万名用户。

2000年3月18日，铱星公司正式破产，铱星计划最终被证实为摩托罗拉的一个超前布局。

不过，铱星计划划时代地开启了卫星互联网这场硬核烧钱游戏，铱星公司在后来瞬息万变的商战中也被再次复活。

宇宙狂人马斯克

在铱星计划之后的二十年里，卫星互联网开始被各国重视起来，出现了Globalstar、Orbcomm、Starlink、Oneweb等诸多卫星互联网系统（又称卫星互联网星座），其中名气最大的要数马斯克的星链——Starlink。

从规模上来看，马斯克SpaceX公司的星链计划是一个成本更高、周期更长、卫星数量更为庞大的计划，前后预计筹备十年，发射4.2万颗卫星。

这是一项99.9%科技公司不敢想象的超级工程。

2015年1月，马斯克提出星链计划——计划未来投资100亿美元，构建一张覆盖全球的卫星互联网。

同年9月，马斯克向美国联邦通信委员会（FCC）申请发射4000颗近地轨道卫星以组建卫星互联网。

4000颗卫星是一个什么概念？

一个直观的对比是，这个数字已经远远超过目前全球其他在轨卫星数量总和。

后来，随着这一计划全貌逐渐浮出水面，人们发现，其实马斯克准备发射的卫星数量是更为惊人的4.2万颗——第一期计划（预计2024年完成）发射1.2万颗卫星，第二期计划（预计2027年完成）发射3万颗卫星。

马斯克之所以敢提出这样一个宏大的计划，主要原因在于，随着卫星生产转向流水线、批量化模式，SpaceX的单颗卫星成本已经被摊薄到了100-200万美元。

在此之前，一颗同步卫星的造价普遍都要数亿美元。

2018年2月，马斯克SpaceX公司的猎鹰九号在加利福尼亚成功发射，它携带的两颗测试卫星正是2016年向FCC申请发射的两颗小型通信卫星Microsat-2A、Microsat-2B，这标志着星链计划正式开启。

在随后几年里，星链计划节奏不断加快，仅2020年3月，SpaceX就发射了4次猎鹰九号火箭，每次携带60颗卫星。

这样算下来，仅SpaceX一家公司一个月就向太空发射了240颗卫星，宇宙狂人马斯克再次被证实。

最新数据显示，截止2021年9月13日第30批星链发射完成后，马斯克星链计划在轨卫星已经超过1700颗。

马斯克打了这么多卫星到太空后，星链卫星互联网实际运营情况如何？

2020年8月，星链卫星互联网正式开启公测，测试结果显示，用户上行带宽最高已经达到18Mbps，下行带宽最高达到60Mbps，传输时延最低可以达到30ms左右。

这样的指标，虽然与5G尚有一定差距，却已经相当于4G网络水准。

另外，据锌产业了解，星链终端价格为499美元（约为3200元），月租99美元，这和智能手机的价格体系已经基本相近。

但据马斯克今年6月对外公布的数据显示，星链测试用户也只是达到了7万人。

对于这项总投资预计将增至200亿-300亿美元的卫星计划来说，也只是九牛一毛。

04
短报文，仅仅是个开始

2021年5月19日，中国兵器工业集团在北京“北斗三号短报文通信融入大众手机阶段成果”展示会后透露了一个信息：

首批支持北斗短报文通信功能的手机产品将于今年年底上市。

什么是短报文通信？

实际上，短报文通信类似手机短信，不同之处在于可以在无网络环境下直接通过北斗卫星进行双向信息发送。

目前北斗三号卫星系统已经可以支持单次发送1000个汉字的信息长度，此前常被用于抢险救灾等特殊场景中。

这里值得一提的是，所有人都知道国内有四大运营商（移动、联动、电信、广电），其实，在四大运营商之外，国内还有一个颇为低调的运营商——中国卫通，中国卫通曾在第三次电信重组中将基础电信业务并入中国电信，此后一度淡出大众视野。

十年之后，中国卫通重出江湖。

2018年3月7日，工信部向中国卫通颁发了基础电信业务经营许可证，批准中国卫通在全国范围内经营卫星移动通信业务和卫星固定通信业务。彼时，中国卫通在轨商用卫星已有15颗。

国内商业卫星市场也由此点燃。

说回北斗卫星，北斗卫星与前文提到的铱星计划、星链计划中的卫星有所不同，北斗三号卫星系统是由30颗卫星组成的中高轨道卫星系统，后两者则是低轨卫星系统。

卫星按照轨道高度（对地距离）可以基本划分为三类：高轨卫星（GEO）、中轨卫星（MEO）、低轨卫星（LEO）。

高轨卫星的轨道高度为36000公里，信号传输理论时延在300-800ms；中轨卫星的轨道高度为2000-36000公里，信号传输理论时延在125-250ms；低轨卫星的轨道高度为300-2000公里，信号传输理论时延在30-50ms。

北斗三号卫星系统中的30颗卫星，包含了24颗中轨卫星、3颗高轨卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星，属于中高轨道卫星中的代表性星座。

实际上，我国拥有的卫星系统远不止北斗一个。

据不完全统计，我国已发布的卫星星座计划已经多达20余项，预计到2025年，我国将发射超过3000颗商业卫星。

在卫星互联网开始风生水起之时，或许有人会问，为什么一开始不直接用卫星搭建通信网络？

如果单从技术原理上来看，人类最先想到的确实应该是通过卫星直接搭建通信网络，但由于早期技术所限，通过地面基站搭建蜂窝网络就成了一个必然的选择，于是，也就有了3G、4G、5G为代表的蜂窝网络这些年的快速发展。

时隔多年后，从现在技术发展水平来看，成本更高的卫星网络仍停留在4G网络水准。

但由于拥有全球覆盖能力和更深层的战略意义，卫星互联网已经成为新一轮移动通信技术的必争之地。

近日，就有外媒报道称，SpaceX正在与移动运营商沃达丰进行谈判，希望借助沃达丰手中的英国频谱许可证，让星链卫星互联网在英国提供更好的宽带服务。对此，沃达丰发言人在回应中透露，目前正在与多家（卫星网络）运营商洽谈。

从现在国内卫星互联网发展情况来看，一方面，北斗三号卫星不仅可以传输短报文，已经可以传输语音和图片；另一方面，鸿雁、虹云、天启、九天等低轨卫星星座也已经开始持续发力。

而短报文在手机上的应用，仅仅是这次移动通信革命的一个起点。

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