星地融合的方向已经清晰。
万星竞发,空天竞速。
当前,马斯克星链在轨低轨卫星已突破一万颗,其全球宽带接入用户超过一千万,并持续在世界各地抢购频段和开拓市场;在低轨卫星宽带接入的冲击下,老牌高轨卫星通信巨头休斯用户流失严重,走向破产重组;欧洲也加速推动企业抱团重组,试图在卫星互联网赛道保住一席之地。在我国,卫星互联网已被纳入新型基础设施,低轨星座正进入密集发射期。
繁荣之下,问号同样鲜明,为什么窄带手机直连已经开通,却始终没有常态化应用?面向行业的To B市场方向清晰,为何迟迟做不出规模?面向大众消费者的To C市场,是否真实存在?中国卫星互联网又该靠什么,在这场全球空天竞赛中突围?
带着这些问题,近日,《通信产业报》全媒体记者专访了中国信科集团副总经理、总工程师、IEEE Fellow陈山枝博士。
从宽带接入到宽带手机直连,
全球卫星互联网走到转折点
陈山枝认为,当前全球卫星互联网竞争日趋激烈,行业正处在从宽带接入向宽带手机直连升级的关键阶段。
回顾从2019年起卫星互联网的第一轮商业化,Ku/Ka频段的宽带接入是主角,主要面向家庭住宅和中继业务。“中国光纤到户做得很好,家庭宽带接入有‘光猫’;而卫星接入家庭,我给比喻为‘星猫’,就是户外的平板式卫星终端,带有WiFi接入功能。”陈山枝说 。这一轮,星链进展迅速,在全球拿下了一千多万宽带接入用户。
第二轮,是手机直连卫星的探索。苹果与Globalstar合作,国内天通系统、华为天通手机相继推出,星链也开展了存量手机直连实验,部署了六百多颗卫星。但在陈山枝看来,这些尝试的效果都只停留在短信和普通电话,“基本上还是个保底通信”。“放在2G的GSM时代,这是很好的技术;但到了3G、4G、5G时代,人们期望的是手机在郊野等户外、在山区、在湖海等也能宽带接入,承载视频等更多应用。”陈山枝说。他指出,国内窄带手机直连卫星虽然开通,但没有实现常态化应用,对流量和收入的贡献不大。
中国信科集团副总经理、总工程师、IEEE Fellow陈山枝博士认为,当前全球卫星互联网竞争日趋激烈,行业正处在从宽带接入向宽带手机直连升级的关键阶段。
由此,他给出明确判断:全球正处在向宽带手机直连卫星升级的阶段,技术路径就是5G NR NTN(基于5G新空口的非地面网络)。一个标志性的印证是,在今年3月巴塞罗那展上,星链宣布其手机直连卫星方案也转向5G NR NTN体制。“可以看到,国内和国际的判断差不多。”陈山枝说。
这份趋势,中国信科早在八年前就预判了。“我们在2018年就提出‘5G体制兼容、6G系统融合’的卫星互联网/星地融合技术发展路径,现在看来判断非常正确。”陈山枝表示,在3GPP 的NTN标准立项数量中,中国信科的贡献约占三分之一,全球排名第一,体现了很强的前瞻性。
“我国和星链在5G NTN手机直连卫星正处在同一起跑线上,但我们在火箭可回收及重复利用、卫星批量制造与成本、星载载荷性能等方面还有差距”陈山枝表示,我国在这一领域已有大量积累:我国运营商已开展了5G NTN手机卫星试验,中国信科也完成了5G NR NTN相关产品开发和在轨测试。在他看来,未来三年,竞争的就是宽带手机直连成卫星。
只有5G NTN,
才能让卫星互联网和手机直连进入常态化应用
“必须让卫星通信进入常态化应用,而只有5G NR NTN才能做到。”采访中,陈山枝着重强调这一观点。
他直言当前卫星通信的矛盾:窄带手机直连培育了用户认知,但用户体验并不好,老百姓期望到了郊外、山区等也能刷视频,卫星却只能提供保底通话,期望与能力错配;往往是洪水、泥石泥、地震等遇险应急救援场景使用更为普遍。车企也曾尝试把天通能力装进汽车,但用户并不买单。“Starlink 的商业模式是垂直集成,他们旗下的特斯拉汽车需要接入网络、其他相关的产品也都需要接入网络,他们自建有发射场,从火箭制造、卫星发射、运营到业务应用形成一个垂直链条;相比之下,我国的火箭制造、卫星发射、运营、应用是通过开放协同创新,从模式上各有优劣。”陈山枝说。
破局的抓手,正是5G NTN。而要理解它为何能承载规模上量,需要看清卫星互联网的三层市场。
第一层,是“刚需”的To B行业市场。海洋通信、航空机载、能源矿山、野外勘探、应急救灾、物联网广域采集,都是地面网络覆盖不足的刚需场景。仅国内,渔民、护林员、边防人员和户外爱好者就接近两千万人,而星链的宽带接入用户数至今也才一千万。陈山枝在调研中发现,很多行业,比如矿区、应急领域,几乎都有“一个卫星终端下带几个无线自组网”的需求。但他也坦言,传统To B单点用户规模有限,这是它与5G用户规模市场的明显区别。
第二层,是“真实存在”的全球To C市场。陈山枝指出,“一带一路”国家需求广阔,全球仍有约30%的人口没有手机和互联网接入,这其中并不缺乏高端用户;此外在已有地面网络的70%人群中,用户一旦离开城镇,特别是在国外,在郊野、在山区、在湖海上,也会有网络接入的需求,卫星互联网哪怕只提供5%到10%时间段的服务,业务量也足够大。此外,由于市场竞争原因,全球也希望出现除“星链”外的第二个卫星互联网运营商,这正是我国卫星运营商的潜在发展空间。
第三层,是“面向未来”的具身智能体通信市场,也是陈山枝特别提醒“要明确表达”的概念。智能网联汽车就是典型,“我国现在一年生产销售四千万辆车,车企都很关心卫星通信连接”;低空经济的无人机同样需求迫切。“真正适合这些行业应用的,是5G NR NTN手机模组,装在无人机上、装在智能网联汽车上、装在野外作业机器人上,就可以直连卫星。”陈山枝说,5G手机芯片只要少量设计改动并重新流片,成本增加不到一美元,就能具备5G NTN能力;而传统约0.3米直径的平板式“星猫”终端受重量、体积、功耗、成本限制,装不上无人机,用于汽车也太贵。他判断,随着5G NTN手机模组向行业应用的渗透,将激发海量行业应用场景活力。
他同时澄清一个认知误区,卫星通信基本不可能服务城市中用户,包括楼宇等建筑物遮挡、立交桥遮挡、室内等区域,它与地面通信是互补关系而非替代关系;同时并发通信的用户数量规模也不可能达到三大运营商的量级,真达到了,卫星通信容量也承载不了。至于体验,他认为不必苛求达到5G水平,5G NTN低轨卫星星下点未来可达4G水平,卫星覆盖边缘约为3G水平,而得益于音视频压缩技术进步,已足以支撑刷视频等常规应用。
规模化上量,离不开自主创新的底座。陈山枝表示,今天讲自主创新,是要从核心技术、芯片、整机、整星到网络运营能力自主可控,实现网络安全、信息安全和运营能力的全面提升,而不再是过去以集成为主。
他介绍了中国信科的布局,在标准上,立足全球标准、持续贡献核心技术,并推动卫星终端与星上基站、组网的系统级联合优化,形成差异化的标准竞争力。“AST SpaceMobile采用存量手机方案,卫星载荷功能复杂杂,星载相控阵天线面积就达223平方米,还不含太阳能板面积,单颗Block 2卫星重达约6.1吨、造价约2300万美元,这不是发展方向。”他认为,终端、星上载荷与组网系统级优化的方案,更符合实际。在产品上,推进核心芯片和安全模组自研,发展星载通信载荷、星间激光通信、卫星终端和手机直连,并建设自主测控体系,“卫星在全球运行,测控必须掌握在自己手里”。
“我们跟星链不是简单对标。”陈山枝强调,要以实用化用户体验为出发点,分析和依据目标市场的用户分布和需求,打造差异化解决方案,与卫星制造企业、运营商协同合作,在国际标准中贡献技术,走出一条实用化、可持续、差异化的发展路径。
这条路径也通向6G。陈山枝观点鲜明,他认为:“6G有两大标志:星地融合、智能体通信,这是1G到5G与6G的本质区别。”中国信科正重点投入,推进6G星地融合关键技术研发、标准技术准备和功能测试。针对6G标准是否会分裂的担忧,他判断全球统一标准的可能性更大,统一标准才能形成规模经济、普惠全球;各国组建区域联盟、讨论共识十分正常,正如5G时代中国主推Sub-6GHz、美国主推毫米波,但3GPP标准并未分立,最终由是否满足用户需求和实现规模应用说话。“标准要与需求、产业链成熟度和未来方向结合,这才是最重要的产业与生态发展方向。”
卫星互联网在全球运营中赢得长远未来
方向清晰,关口仍需跨越。陈山枝坦言,我国卫星互联网仍面临多重瓶颈,可重复使用火箭还在验证过程中,卫星批量生产能力有待提升,频轨资源存在差距,成本竞争力亟待增强。
“这本质上是一个工程问题和工业化过程。”陈山枝深有感触地说,从空间电磁环境适应性、芯片与器件应用、批量生产与成本降低,星链已经从版本1迭代到版本3,而我们还处在版本1阶段。不同轨道的空间电磁环境对芯片、器件有抗辐照的特殊要求,这些都需要在持续迭代中不断进步。他因此呼吁,航天、卫星、通信、集成电路及各类器件厂商必须协同创新,整条产业链共同发力。
陈山枝相信,只要产业链各方协同实干、跨过工业化这道关口,中国卫星互联网必将在全球空天版图中赢得属于自己的一席之地。
对于攻坚前景,陈山枝以我国移动通信产业创新发展史给出类比:“3G突破、4G并跑、5G引领。如果对照这个脉络,我们现在是处于3G后期。”他回忆,TD-SCDMA 3G初期,国内手机芯片、手机整机、基站芯片、测试仪表等核心环节一片空白,产业链环节极不完整;而今天,虽然卫星互联网产业链条更长,但从火箭、卫星、芯片、星载设备与地面设备、终端到测试仪表的整条产业链已经完整,具有自主研发能力,只是在成本竞争力和性能上仍有差距。“比3G初期好很多很多,这是我更有信心的基础。而成本竞争力是靠规模经济决定的,而中国只要产业发展起来在这方面是最不缺的。”
在他看来,全球卫星互联网的竞争早已超越火箭发射与卫星制造本身,而是核心技术、国际标准、产业链、运营服务四位一体的全方位博弈——“前端有技术和标准,中间有产业,后面有运营”,其中运营服务的全球竞争,是更长远的考题。
“卫星互联网天然是全球覆盖、全球服务、全球运营的。”陈山枝说,如果只把它看作服务中国的业务,就没有必要发射那么多卫星。他分析,我国地面电信运营商之所以没有走出去,是因为在单个国家建设“薄薄的”地面移动通信网动辄需要上百亿元投资,一旦遭遇所在国政策变化,资产损失风险巨大;而卫星互联网在一国落地只需建设信关站,投入约几千万元到亿元,资产风险相对可承受,这为我国运营业走向全球打开了全新的可能和新的战略机遇。卫星互联网全球运营服务,既解决一带一路国家的数字鸿沟问题,也是落实习总书记的“人类命运共同体”理念。
他给出的时间表是三年左右,从发射到建成5G NTN卫星星座需要两到三年,两年前后将先形成一张“薄薄的网”,届时5G NTN手机终端均已就绪,用户接入会很快;到2029年前后,卫星互联网有望真正走入大众视野。而卫星频轨资源有履约倒计时,且国际市场开拓时不待我,眼下正是抢占窗口的关键期。
万星竞天,不进则退。手机直连卫星从窄带保底到宽带直连,从行业深耕到全球运营,5G NTN作为规模上量的抓手已经明确,星地融合的方向已经清晰。
陈山枝相信,只要产业链各方协同实干、跨过工业化这道关口,中国卫星互联网必将在全球空天版图中赢得属于自己的一席之地。
采写:党博文
编辑:亮亮
指导:辛鹏骏
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