大話商業化:衛星網際網路,未來會誕生太空版“中國鐵塔”嗎?

人類認識世界一個很重要的方式是類比法,類比法的應用對我們從全域性角度理解商業航天這個新事物來說尤其重要。
梳理商業航天全產業鏈時,我們透過類比傳統運輸業,分析了商業航天產業鏈中段——太空運輸服務,明確了戰略上透過“制度+技術”提升我國在太空治理領域話語權和治理能力的重要性。
作為當前最重要的“航天+通訊”業務,也是我國最需要加速建設的衛星網際網路,將會以什麼樣的方式落地商業化?這對我們完善產業鏈佈局,引導資金、技術、人才向相關領域聚集,有著重要意義。
就跟不是隨便一個“外來和尚”都會念經一樣,回答這個問題也不可能憑個人意願胡亂想象。衛星網際網路是網路資源的組成部分,我們完全有理由透過解析地面網路服務的體系架構,來探索未來太空網路可能的市場格局。
PART.01
通訊網路的時代變遷
現代通訊手段包括電報、郵遞、傳真、電話、簡訊、資料通訊等,主流的即時通訊手段主要是電話、簡訊、資料通訊。其中電話和簡訊由電信網傳輸,資料通訊包括語音、文字以及影片資料的互動,透過網際網路傳輸。還有另外一張網是廣電網,目前主要是傳輸有線電視訊號和無線數字電視訊號。
這幾張網的變遷主要是三個維度:
主流服務場景從固網向行動網路遷移;
服務基礎設施從地面向太空延伸;
服務體系從各自獨立到逐漸融合,包括基礎設施、技術架構、使用者終端和業務層面的融合等。
基於此,可以將我國現代通訊網路的發展劃分為三個時代:固網時代、移動時代、大融合時代。當前處於行動網路的鼎盛時期,也已經一腳踏入了大融合時代的起步階段。我國三大網的時代演變歷程見下圖:
來源:作者基於網路公開資料整理
由上圖可以得出如下結論:
網際網路自誕生起就與通訊網分不開,目前各大通訊運營商同時也是寬頻及移動網際網路入口的提供商。在使用者側,智慧手機成為最重要的融合接入終端
三張網在地面上的傳輸載體,目前有線傳輸都統一到入戶光纖,無線傳輸都統一到第五代蜂窩網路(5G)。
通訊衛星是地面有線(光纖)、無線(5G)之外的另一種傳輸模式,在廣電領域的應用相對成熟;以手機為直連終端的通訊服務則剛剛起步,目前侷限於部分特定型號的手機和部分運營商服務系統內;在網際網路服務(寬頻和移動網際網路)領域,還處於建設初期,距離商業化還較遠。
通訊衛星的應用方向也無非就是這三張網,衛星網際網路未來也必將是通訊服務、網際網路服務、廣電服務融於一體的,也許會透過多個星座共同實現。而這三張網的服務落地,都屬於運營商的業務範疇。因此,理論上將通訊衛星的終端應用併入運營商服務體系是非常合理的。
那麼,從運營商角度,未來的大融合時代將同時包含如下主題:
固移融合
FMC,使用者在固定網路和行動網路之間可以無縫漫遊
三網融合
通訊網、網際網路、廣電網基礎設施共享與業務融通,提高資源利用率和服務效率
天地融合
使用者在地面網路覆蓋環境和衛星網路覆蓋環境中可無感切換
通訊衛星其實就是將地面服務於三張網的基礎設施搬到了太空,所以也繞不開這三個課題。我們不妨先對比地面網路和衛星網路,來看看衛星網際網路在服務架構上有什麼特徵。
PART.02
衛星網際網路
更像家庭寬頻還是行動網路?
我們前面分析過衛星網際網路天然是全球性的,其主要使用者是經濟落後國家和地區的無網際網路人群,或者基礎設施較差的農村偏遠地區,以及地面設施無法覆蓋的海上、冰川等區域。
從使用者場景看,衛星網際網路可能用於家庭、企業等固定場所,也可能用於移動環境下。前者對頻寬需求較高,需要提供類似家庭寬頻的體驗。
從接入方式看,低軌衛星高速移動,覆蓋範圍動態變化,使用者終端需要在不同衛星之間切換,同時支援多使用者接入,這與行動網路的蜂窩覆蓋、基站切換和多使用者接入類似。
在網路架構上,衛星網際網路透過無線接入點進入核心網,這也與行動網路的服務架構類似。只是在傳輸方式上,衛星網際網路的星間(衛星與衛星之間)、星地(衛星與地面終端之間)都是無線傳輸,而行動網路和家庭寬頻一樣,網路節點之間主要透過光纖進行連線;星地傳輸透過星載天線以微波訊號(超高頻電磁波)進行建聯,行動網路的基站與使用者終端則以基站天線的射頻訊號(高頻電磁波)建聯。
因此,衛星網際網路在技術層面更像行動網路,只是目標使用者使用場景還包括固定場所的網路需求,以及海上、冰川、沙漠等非人口聚集區,需要考慮更多型別的應用場景。
此外,通訊衛星支援手機通話、發簡訊不是個問題,但要同時支援智慧手機打電話、發簡訊和上網,功能上就更類似地面的基站了。我們進一步來拆解基站的構成,可能有助於理解衛星網際網路服務落地需要哪些型別的企業,通訊網路及衛星運營行業格局可能發生哪些變化,可能會產生哪些商業機會。
PART.03
從地面基站發展歷程,
看衛星“基站”未來方向
以5G基站為例,我們看一下基站資產的構成:
以天基衛星網際網路為例,再看通訊衛星的資產構成。其中太空軌道就好比基站站址,衛星平臺類似於鐵塔及配套設施,通訊系統、星間鏈路、網路管理系統等可以分別對照基站的接入網、傳輸網、核心網設施裝置。
但與基站不同的是,太空軌道所有權屬於全人類,一般衛星整星(從衛星平臺到有效載荷)的資產所有權都歸屬一家。比如“天通一號”的星座資產都歸中國衛通所有,中國電信享有該星座的經營權(目前還是獨家,未來如果要授權多國多地多家運營商,需要進一步標準化通訊協議和介面)。
當然也有載荷拼車的情況,比如我國去年5月發射升空的嫦娥六號探測器上,搭載了來自法國、歐空局、義大利和巴基斯坦的科研儀器。至於通訊衛星有效載荷拼車的情況,我們從網上找到的資料:
2016年1月法國Eutelsat發射的高軌通訊衛星Eutelsat 9B(也稱為EDRS-A),不僅為Eutelsat自身提供通訊服務,還搭載了歐洲航天局(ESA)的資料中繼系統(EDRS)載荷。
當前載荷拼車的情況還不多,但衛星的模組化、標準化、整合化設計已經成為公認趨勢。衛星的模組化、標準化、整合化必將帶來衛星平臺的通用化發展,這也為未來太空基礎設施共建共享創造了想象空間。
在不久的將來,會否出現一個太空版的“中國鐵塔”?
這方面我們再對照基站的發展歷程及中國鐵塔出現的背景,看看能有什麼啟示。
我國公用行動通訊基站早期建設呈現分散化的特徵,2G時代中國移動、聯通分別採用不同制式,裝置互操作性差,成本高企。5G時代,在工信部主導的統一技術標準(TDD大規模天線技術)和共建共享政策(電信與聯通、移動與廣電合建基站等),由中國鐵塔統合基站資源建設,成功實現了規模化降本和網路服務效率提升。
這表明了:標準化是規模化應用的必然選擇,能夠加速產業協同,但需要主管部門推動。
衛星“基站”目前也是多個星座各自獨立規劃,分散建設、分散經營。並且衛星“基站”涉及國際軌道資源爭奪,技術複雜度、標準化難度更高,但緊迫性也更強。這方面國際上值得關注的動態包括:
SpaceX“星鏈”採用批次生產的標準化平臺,包括平板式設計、統一推進系統等,使得單星成本降至50萬美元以下,據稱成本降幅達30%。
美國DARPA(國防部高階研究計劃局)2021年9月發起了“天基自適應通訊節點”(Space-BACN)專案,致力於開發一種多協議、可重新配置的光通訊終端,透過標準化的介面,使不同公司和機構的衛星能夠實現無縫通訊。該專案包括三個技術領域:能夠發射和接收光的低成本、高效能模組化望遠鏡;可重構處理;跨星座指揮和控制。
2024年3月,美國衛星通訊行業聯合雲提供商、衛星網路運營商、調變解調器供應商和終端使用者等多家企業和機構,共同成立WAVE聯盟,首個工作組專注於衛星通訊地面基礎設施的標準化介面開發,目標透過開放標準確保不同供應商之間的相容性,從而推動衛星通訊系統的虛擬化和自動化。
美空軍研究實驗室自2019年啟動“使用商用太空網際網路的國防實驗”計劃,其中一份授予美國L3哈里斯技術公司的價值近9000萬美元的合同,旨在建立多個商用太空網際網路星座與軍用平臺通訊的能力。
美國亞馬遜的柯伊伯計劃(Project Kuiper)和歐洲OneWeb都在探索透過標準化介面實現衛星通訊的互操作性。
歐洲航天局(ESA)於2003年提出了一種專門用於空間高速資料傳輸的點對點序列匯流排標準SpaceWire,目前已被廣泛應用於多個國際航天任務,包括歐洲、美國、日本和俄羅斯的航天專案。
ITU(國際電信聯盟)在2024年釋出的新版《無線電規則》中,透過引入一系列標準化引數,以提高頻譜和軌道資源的管理效率。2022年,美國FCC(聯邦通訊委員會)透過一項規則,要求衛星企業在設計方案中提交標準化軌道清理方案,以緩解太空垃圾問題。
在星座間通訊(包括軍用與商用星座之間)以及各類介面、協議的標準化上,目前美國走得較遠。從國內看,衛星網際網路目前距離實現“三網融合”還很遠,相同功能星座之間橫向相容的話題也還少有探討。當務之急是有效載荷、衛星平臺、箭垂直上下游之間的介面標準融合,這是最基本且迫在眉睫的任務。
衛星網際網路衛星作為太空“基站”的實體部分和地面基站的重要補充,是未來6G通訊網路的關鍵基礎設施。然而,目前面臨的相關標準體系尚處於移動基站的1G、2G時代,遠遠落後於產業發展需要。以資源整體統籌為目標,衛星平臺標準化將是一個有力的抓手。
DeepSeek
給出的衛星平臺標準化路徑建議(僅供參考):
分階段制定標準層級
– 基礎層強制標準:包括軌道預留安全距離(如ITU規定至少10km)、星間防撞通訊協議、能源系統介面(如電壓28V±5%)。
應用層推薦標準:如載荷安裝尺寸(參考CubeSat的1U/3U模組化設計)、熱控系統相容介面。
建立“試驗星座”驗證機制
– 參考3GPP的5G測試床模式,由中國星網牽頭,聯合多家衛星製造企業(如銀河航天等)發射小型試驗星座(如36顆衛星),實測不同廠商平臺在軌協同能力。
政策與市場雙輪驅動
准入管制:國家航天局可將標準化程度納入星座建設許可評分(如介面相容性佔30%權重)。
財稅激勵:對採用國標平臺的衛星製造商給予增值稅減免(如從13%降至6%)。
構建“軌道資源-標準”聯動機制
– 在ITU框架下,中國可提議“標準化星座優先分配軌道資源”,例如符合ISO 24113太空碎片標準的星座可獲軌道優先使用權。
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本文轉載自“數字時代全景窗”,原標題《大話商業化:衛星網際網路,未來會誕生太空版“中國鐵塔”嗎?》。
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