卫星互联网的艰难起步与激越未来

　　随着人类脚步踏足地球上更多人迹罕至的角落，人们对网络信号“时时在线”的需求也日益多元起来。

　　早在半个多世纪前，卫星通信产业链开始发展，上世纪末落地在应急类专用手持设备；到今天，已经有部分手机直接具备这一功能。

　　期间几十年起伏，源于卫星通信商用成本高昂、设计应用相对复杂等因素掣肘。“星链”模式让业界看到传统迭代节奏之外，新的可能性。目前全球主要经济体都已在加速推动卫星互联网产业建设落地。第三方统计显示，大约2015年开始，全球都在加速卫星发射，近期亚马逊等巨头也在进入市场。

　　Gartner高级研究总监龚慧巍对21世纪经济报道记者分析，国内在2020年将卫星互联网纳入新基建范畴，其将在打造空天地一体化的互联生态中起到重要作用。从总体量看，近两年来卫星发射的总量，比以往历史上出现卫星发射以来都要多。可以说，目前卫星互联网的基础设施正呈现爆发式增长态势。

　　但基础设施布局只是前奏，面向卫星互联网的未来，还有很多挑战需要克服。最为关键是对卫星技术创新、火箭相关产业链如何降本增效运营等，后续则要关注商业模式如何落地等问题。我国从政策层面正持续推进。在一些卫星产业人士看来，2023年可以说开启了卫星面向大众消费服务的元年。

　　艰难起步

　　卫星互联网产业链涉及复杂的卫星设计、制造、发射等环节，通信功能还牵涉不同通信频率、轨道轨位等。这些令卫星通信行业早期面临成本偏高、应用领域狭窄的难题，也因此意味着商业化程度不足。

　　“铱星”（摩托罗拉公司创立）和One Web是其中典型，都经历了从破产到重整再出发的过程。

　　高通前些年与“铱星”有过合作，但近期宣布了停止。业内认为，这是源于在NTN（非地面网络）相关通信标准尚未冻结之前，手机终端厂商不愿过于超前部署。

　　Omdia资深首席分析师杨光对21世纪经济报道记者分析，卫星通信自上世纪60年代起步，在上世纪90年代，以“铱星”、Global Star为代表的卫星公司开始建设针对手持终端的中低轨通信卫星星座，在低轨道形成卫星通信网络，主要由专用终端提供点对点卫星通信功能，无法连接地面移动通信网络。

　　但由于其资费远超一般公众承受能力，彼时主要面向国防、海事、勘探等垂直行业应用。需求少、费用昂贵的弊端，令其早期起步艰难，难以完成面向大众市场的商业模式闭环。

　　转变来自于产业间创新探索。龚慧巍则对21世纪经济报道记者表示，大约近十年来，卫星产业多为军民融合的产物，军品随着大工业化持续发展迭代，叠加制造、研发等卫星相关技术持续升级，令卫星产业开始从“定制化”转向“工业化”时代，为其逐步走向民用积累铺垫，因此卫星发射也开始走向流水线制作，并批量发射升空。这也是摩托罗拉旗下“铱星”几经辗转，得以再度回归发展的原因。

　　“转折点我认为是马斯克星链（Star Link）模式的出现。”杨光指出，星链的商业模式显示出，通过对卫星和火箭端的创新，如实现火箭低成本复用，令可以用很低的成本，实现打通面向大众市场的商业模式。“当然现在星链提供服务所需的资费，如果单纯跟传统电信和宽带服务相比，还是偏高，但已经是在相对可比的范围内了。”

　　星链的应用模式，是需要基于一个类似被俗称为“锅”的固定终端接收信号，无法在移动状态下使用。对于美国、加拿大、西欧等市场，存在相当数量没有宽带网络覆盖的偏远地区，都适合连接星链获得卫星宽带服务。杨光告诉记者，根据测速报告，星链系统能够提供90-100Mbps的传输速率，已经是相对不错的体验。

　　加速商用

　　正如苹果在某次发布会期间所说：这是一个希望不会被应用到的功能。但在某些紧急时刻，的确会发挥重要作用。

　　“举个例子，我周末喜欢爬山，但山里信号不好，太太很久没有我的消息就会着急。”一名手机公司中层如此介绍，这也是他坚信卫星通信功能需要配备在手机中的原因。“基于马斯洛需求模型，在生理需求之上就是安全需求，手机中的卫星直连模块，追求的就是100%连接带来的安全感。”该名人士也指出，考虑到卫星通信目前应用成本偏高，其当前更重要是保障基本的连接需求，而不会上升到用卫星通信高速率上网或打游戏层面。

　　三方数据显示，目前地面基站仅覆盖陆地面积的20%左右，剩下79%的海洋、沙漠等环境中都没有实现基站覆盖，这意味着卫星与地面基站在通信世界中将互为补充。

　　在这一理念下，众多手机厂商陆续开启相关布局。以华为手机的应用为典型，其前一代商用手机中卫星通信功能仅具备单向通信或短消息发送功能，今年手机中已经可以具备卫星通话能力。卫星通信似乎正加速进入大众生活，当然目前传输能力相对有限。

　　标准化组织3GPP也在将更广泛的通信网络纳入其中。正在推进的5G-Advanced和6G标准中，NTN（非地面网络）都位列其间。杨光认为，这意味着在地面蜂窝网络技术进步到一定阶段后，移动通信产业阵营开始追求真正的全球覆盖、泛在网络，只有利用部署在空中的网络节点，如卫星、气球、无人机，才能达到这一目的。

　　《中国电信5G NTN技术白皮书》指出，对于卫星移动通信技术，手机直连卫星将是未来五至十年内最重要的应用规模拓展场景。依托于地面蜂窝网巨大的用户规模，消费级手机直连卫星技术是快速实现商业闭环、产业生态成熟和技术持续演进动力的关键。可以说，手机直连卫星将是整个卫星移动通信产业的关键驱动力。

　　当然要实现无处不在的无缝连接还面临各类难题。“首先是解决移动性问题，也即打开卫星系统和地面网络的信息交互和移动性管理机制，这其中需要一套体系化设计，从标准层面进行定义。标准制定之后，需要手机厂商和卫星公司都按照标准实现各自的产品，并进行相应的互联互通测试，仍需要相当长的过程。”杨光分析。

　　当下已经商用的手机卫星通信功能，如苹果公司或华为的新型号手机，都是基于既有卫星系统的非标准技术，需要将卫星专用的基带处理和射频链路集成进智能手机之中。而且受限于卫星能力，目前的手机直连卫星功能仅支持收发文字信息和语音电话通信。若需要在手机上获得具有一定数据速率的卫星数据通信能力，就需要卫星端做进一步创新，以提高卫星接收信号的灵敏度。

　　“目前对卫星端创新的焦点之一，就是如何把天线做大。现在看还是有不少难点。”杨光告诉记者，近期消息显示，在轨卫星已能实现展开后的天线规模最大达64平方米，由此可以实现超过10Mbps的上网速率。但后续挑战在于这些初创企业是否有能力完成卫星星座的部署。

　　他对记者分析道，当然卫星通信和地面通信始终会是一种补充关系。“举例来说，国内地面移动通信网络，在城区的基站间距一般为几百米，在郊区或农村一般也只有2-3公里。但哪怕是超低轨道卫星，距离地面是200-300公里，这中间存在很大距离差异，相应的信号强度和通信能力也会有巨大差异。”加上低轨和超低轨卫星往往需要较多发射数量组成星座，这背后会是相对漫长的部署进程；同时这也意味着卫星企业需要有足够多的资金支持。

　　探路融合

　　从卫星通信目前应用进程看，国内多以连接高轨卫星为主，海外则以低轨卫星为主，这与各自历史发展路线不同有关。

　　龚慧巍对记者分析，国内在2020年将卫星互联网纳入新基建范畴，其将在打造空天地一体化的互联生态中起到重要作用。

　　此前国内卫星产业发展多以高轨卫星为主，原因在于早期一颗卫星从研发到制造环节的定制化程度很高，逐步实现商业化发展后，低轨卫星产业也开始加速。“低轨卫星最大的优点在于降低了研发和制造门槛，今后卫星有望与IoT等设备一样，出现问题就可以即时进行修正和软件更新。”他进一步指出，发展低轨卫星，最重要是对产业链的要求。国内已经实现从0到1的突破，接下来从1到100发展会相对容易。今年以来，有长光卫星发射的在轨卫星数量超过百颗，还有吉利、银河航天等一系列民营企业在积极推进卫星发射上天，这意味着国内的卫星产业商业化在持续快速演进。

　　“根本原因在于，从1到100的发展过程中，卫星产业链需要与其他产业链进行能力嫁接。卫星制造中的核心元件需要有一个类似货架商品，可以用此前工业领域已经存在的部件与卫星所需部件进行嫁接。据了解，目前航天级别的部件已经有60%-70%比重可以从汽车、电脑等零部件中筛选获得，这样大大简化了卫星的研发和制造工艺，推动卫星商业化加速发展。”龚慧巍续称，这一过程仍在持续完善，当把低轨卫星发射的成本持续拉低后，将有望迎来该行业甚至于产业链的共同繁荣。

　　当然，相比于“星链”快速制造和发射所实现的工业化程度，国内还存在一定差距：制造环节主要瓶颈在工艺，以及发射能力上的差距；而制造卫星后的测试也是重要环节，需要检测其是否满足性能要求，这都是目前阶段我国低轨卫星面临的挑战。

　　另一需要思考的问题是新生态可能需要构建新型商业模式。吸引更多参与方进入运营角色，或许有望拓宽其应用空间。

　　对此，政策层面已经在部署。2023年10月7日工信部发布《关于创新信息通信行业管理优化营商环境的意见(征求意见稿)》，其中提到“分步骤、分阶段推进卫星互联网业务准入制度改革，不断拓宽民营企业参与电信业务经营的渠道和范围”等内容，旨在扩大电信业务开放，这或许也会起到一定助推作用。

　　杨光对记者表示，目前为华为卫星通信提供运营商服务的中国电信，是基于历史原因一直有卫星通信业务，主要是连接高轨同步轨道卫星“天通一号”。

　　“但仍需要考虑大量公众用户涌入，是否会对原本为行业应用市场设计的卫星系统容量造成影响。目前国际上也有针对存量手机设计的手机直连卫星系统，如要实现这样的功能，除卫星技术的创新之外，还需要在频率划分、运营商落地、监管政策制定等多方面进行协调。”他续称。

　　“目前还没有任何地面通信运营商有能力自己建设一套卫星网络体系。因此我猜测到未来，是由某几个卫星网络，提供类似与运营商签订合约、按照使用量结算的形式，向运营商提供卫星漫游服务。”他指出，从现有探索进度来看，星链是与运营商和监管机构逐个洽谈中探路落地。在第二代星链卫星部署之后，有望实现支持存量手机直连卫星功能。

　　当然通信技术本身依然在升级，龚慧巍认为，这可能会对卫星互联网的发展产生影响，但具体成本和复杂度提升将取决于多个因素，包括地面基站更新、卫星网络互操作性、新技术整合、竞争环境和商业模式多个方面。

　　“卫星运营的后市场很重要。”他指出，一般来说低轨卫星的在轨运营时间在5-10年，良好的运营能力将延长在轨卫星的寿命1-2年，其对卫星整体成本优化将带来巨大帮助。“未来，成千上万颗卫星组成的一张网将具备灵活性，能够调整具体侧重的能力；另一个趋势是‘computing capacity in the sky’，空中将具备计算能力。”