衛星通訊：緊急求救只是行業起點，軌道爭奪才是未來重點 | 鈦媒體科普
2023年3月，衛星通訊再次進入了大眾的視野。
在巴塞羅那舉辦的2023年世界移動通信大會（Mobile World Congress，簡稱MWC）上，作為安卓智能手機前兩名的SoC供應商，高通和聯發科各自拿出了自家最新的衛星通訊方案。
高通宣布，正與榮耀、Motorola、Nothing、OPPO、vivo以及小米合作共同開發具備衛星通信功能的智能手機。此前在2023年初高通推出了Snapdragon Satellite，是全球首個基於衛星的雙向消息通信解決方案。
聯發科則在MWC上展示了3GPP5G非地面網絡（NTN）技術，該技術可以為智能手機提供雙向衛星通信應用支持，聯發科表示首批採用MediaTek衛星通信技術的智能手機將於2023年發布。
早在2022年9月，華為Mate 50 Pro和蘋果iPhone 14先後發布，兩款手機“默契”的搭載了衛星通訊功能，引起了業界對這項技術的普遍關注。有業界人士認為，2023年至2024年，衛星通訊技術將成為智能手機的標配。
求救只是起點，天地組網才是未來
目前，衛星通信的應用主要是在戶外沒有手機信號的情況下，通過衛星向外發出救援信息。
據新華網報道，近日一名戶外攝影師和兩位旅行者，在內蒙古赤峰境內的貢格爾草原，拍攝野生動物途中意外遭遇風雪天氣，在沒有手機信號的情況下，依靠華為手機自帶的北斗衛星消息功能，發送坐標信息給其隊友，成功聯繫到隊友並獲救。
這次事件反映出了衛星通訊的一大特點，那就是信號可以無死角覆蓋整個地球表面，無論是深山老林、極地海洋還是蒼茫大漠，只要能夠看到天空，就能接收到衛星信號。
在應急救援、快速響應，面對自然災害、戰爭、意外事故等突發事件中，衛星通訊能夠提供比傳統基站通訊更為可靠的服務，為救援、疏散和調度等方面提供必要的支持。
而傳統的2G、3G、4G、5G信號依靠的是基站，也就是俗稱的信號塔。
信號塔根據不同的網絡有不同的覆蓋範圍，網速越快覆蓋範圍越小，比如5G基站的覆蓋範圍就小於4G基站。所以，雖然基站通訊能夠實現數據傳輸、打電話、發短信等高帶寬通訊，但需要大量建設基站。
據工業和信息化部數據显示，截至2022年8月底，我國4G、5G基站總數分別達到593.7萬個、210.2萬個。但是，仍然有5%的縣和超過半數的鄉鎮沒有5G覆蓋。
反觀衛星通訊，雖然單顆的通訊帶寬較低，但理論上只需要通過幾顆衛星組合，便可實現對地球表面的全都覆蓋，這一點是衛星通訊最為核心的優勢。
目前來看，衛星通訊可以與現有基站通訊形成互補，滿足使用者對於網絡速度和覆蓋範圍的需求。在2021年6月6日，中國信息通信研究院發布的《6G總體願景與潛在關鍵技術》指出，6G將實現空天地一體化的全球無縫覆蓋，星地一體融合組網技術將成為6G網絡最重要的潛在技術之一。
在可見的未來，衛星通訊將於基站通訊一起組成6G通訊網絡。
衛星通訊，物美價廉
成本方面，衛星通訊與傳統的基站通訊有所不同。基站通訊的核心成本在與基站建設，衛星通訊的核心成本在於發射成本。
基站通訊建設成本因地區、網絡類型、設備品牌等因素而異，並且會受到地理位置成本、網絡類型和帶寬、規模效應等因素的影響。一座城市中心的5G基站的建設成本大概在100萬到500萬元之間，而建設一個偏遠地區、覆蓋較大地區的基站網絡，可能需要幾千萬甚至上億元的投資。
正是由於傳統基站的建設成本始終居高不下，時至今日地球上仍有大量的人口在沒有互聯網的狀態下生活。根據中國國際發展知識中心發布的《全球發展報告》，截至2021年底世界上仍有約38%的人口無法連接互聯網。
而衛星通訊的最主要成本不在於手機端的芯片，也不在通訊衛星的製造，而是在於將衛星發射到軌道的成本。高通產品管理副總裁弗朗西斯科·格里利（Francesco Grilli）曾表示，目前衛星通訊所提供的緊急通信功能成本非常低，甚至沒有成本。
以星鏈衛星為例，此前馬斯克曾透露每顆製造成本約為50萬美元。目前SpaceX採用的獵鷹9號火箭，單次可攜帶50枚左右的星鏈衛星上天，單次發射成本約為3000萬美元。這也意味着，目前發射衛星的成本和製造衛星的成本基本相當。
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而隨着SpaceX最新的星艦投入使用，根據SpaceX官方消息，星艦未來單次可攜帶400枚星鏈衛星上天，單次發射成本最高1000萬美元，最低僅需200萬美元，平均約為400萬美元，將大幅度降低衛星的發射成本。
以單次發射成本400萬美元計算，每送400枚造價50萬美元的星鏈衛星上天，SpaceX的成本只需要2億美元。
而據SpaceX最新的介紹，星鏈系統最終將由4.2萬顆星鏈衛星構成。根據tesmanian的數據显示，目前共有2403顆星鏈衛星在軌，餘下的4萬枚衛星的製造及發射成本大概在200億美元，而隨後就將完成全世界無死角的高速網絡覆蓋。
目前，星鏈已經可以達到150-300M bps傳輸速度，而在星鏈完成鋪設之後，最終目標是要達到1G bps，相當於5G的水平，足以覆蓋絕大多數互聯網業務需要。
根據《2022年通信業統計公報》显示，2022年三家基礎電信企業和中國鐵塔股份有限公司，共完成電信固定資產投資為4193億元（約為599億美元）。
從投資成本來看，衛星通訊完勝傳統基站通訊。
衛星軌道爭奪戰
目前來看，中國和美國在衛星通訊的戰略方面，沒有路線區別。
中國版“星鏈“，也就是低軌道衛星網絡名為“國網”，由12992顆衛星構成，目前已經獲批並在建設之中，截至2022年6月底已經發射了1737顆衛星，在軌正常運行的有1638顆。
雖然目前國內衛星的發射成本沒有公開數據，但《中國航天》曾透露“長征”系列火箭最高實現一箭22星，執行低軌任務整體發射服務價格水平與“獵鷹”9火箭相當，低於其他主流一次性運載火箭。
以獵鷹9號單顆衛星60萬美元的發射成本為標準，未來星艦平均單顆衛星的發射成本將降至1萬美元。屆時，國產火箭將面對60倍的成本差距。
不過，在製造成本上，國產衛星可以降本的空間較大。
根據福布斯披露，目前銀河航天的單顆衛星研製成本已降至千萬量級。相比於銀河航天第一代衛星，第二代的成本下降超過一半。未來通過生產工藝提升和規模化效應，企業有希望把衛星單價降至百萬元級別的水平。
值得注意的是，即使製造和發射成本降到足夠低，國產衛星通訊依然面臨衛星軌道競爭和終端場景欠缺的挑戰。
目前科學界認為地球的低軌衛星容量有限，大約為6萬顆左右。國際電信聯盟ITU對於衛星軌道分配實行“先佔先得”制。在2020年9月份，國網已向國際電信聯盟遞交了頻譜分配檔案，檔案中衛星總數量為12992顆。
根據國際電信聯盟規定，申請衛星頻率和軌位資源的公司需要在獲得許可后2年內完成星座中10%衛星的部署，5年內完成星座中 50%衛星的部署，7年內完成星座中 100%衛星的部署。如果無法滿足上述要求，將對申報的星座規模進行削減。
根據華泰證券數據，2021年全球共發射衛星1336顆，包括989顆星鏈衛星，中國則發射了102顆衛星。中國想要在2027年前完成1.3萬顆國網衛星的發射計劃，仍存在不小的壓力。
具體到終端和實際使用場景上，國內的衛星通訊目前還僅限於華為基於北斗短報文的戶外緊急求救功能，還不支持用戶間的電話、上網、視頻等功能。而根據馬斯克的推特爆料，第二代星鏈將於2023年推出，可以直接連接到手機，且無需用戶更換新的手機，並能實現收發短信和圖片。
“中國是一個航天大國，但還不是航天強國。中國現在在天上的衛星數量是世界第二，但用得並不充分，沒有形成大的社會產業效益。”中國工程院院士、神舟系列號飛船首任總設計師戚發軔曾表示。
據市場研究公司Technavio的報告，衛星通訊市場規模在2021年達到了310億美元，預計在2021-2025年期間以9%的年複合增長率增長。根據摩根士丹利對全球衛星互聯網的市場規模的測算，到2030年全球衛星互聯網市場規模將達到454.26億美元。
目前來看，未來如果衛星通訊能夠順利普及，其全球無死角的覆蓋範圍將會成為最大優勢。同時，隨着更多衛星的上天，網絡帶寬也會隨之提高，用戶除了可以利用衛星通訊打電話、發短信，還能上網看視頻。
此外，利用衛全球定位系統和導航應用，還能夠實現一些目前車聯網無法實現的實時計算，如低軌衛星所提供的高精度定位可以輔助圖像識別系統，清晰識別防護欄、樹、高架、道路邊緣等參照物，提高車輛的環境感知能力，進而提升汽車的自動駕駛能力。
總的來看，衛星通訊技術將徹底提升人類現有通訊方式的體驗。而想要實現這一目標，國內外的參与者還有相當長的一段路要走。（本文首發鈦媒體App，作者/吳泓磊，編輯/饒翔宇）
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