空天互联网替代 5G、6G 是炒作

　　星链计划是埃隆·马斯克旗下的SpaceX公司提出的一个太空互联网项目，计划在太空搭建由1.2万颗卫星（最初曾设计发射4.2万颗卫星）组成的“星链”网络，为全球用户提供更方便快捷的WiFi级互联网服务。卫星互联网特指SpaceX公司提出的空天互联网项目，不涉及已经宣布破产拍卖的OneWeb和已经剥离出谷歌公司的热气球WiFi计划。

　　从建设成本、网络性能、应用场景来看，空天互联网都无法替代5G并成为6G。空天互联网最大的用途或作为5G/6G网络的覆盖补充，提供天基武器、飞机等航空、航天飞行器领域的联网应用。因此，行业要更多地关注空天互联网带来的国家战略安全问题。

　　空天互联网将替代5G并成为6G是炒作

　　对于空天互联网，一种常见的炒作是认为它将替代5G，理由是，用星链的地面接收天线（与比萨饼盒子差不多大小），开通盒子上的WiFi热点，用户就可以背着这个“比萨饼盒子”，随时随地想上网就上网了，因此可以旁路5G基站。这听起来似乎很理想的解读中有关于通信技术的常识性错误。

　　目前，用户在家上网，普遍采用的是光纤到户，转接一个WiFi猫。相比之下，星链的做法可以看作是把那根光纤变成卫星，那个值几千元钱的“比萨饼盒子”的作用就是卫星天线加WiFi猫。

　　首先，你认为卫星的上网费用会比光纤包月的费用更便宜吗（暂且不论有运营商免费提供家庭宽带的事实）？其次，你觉得那个带卫星天线功能的“比萨饼盒子”会比WiFi猫更便宜吗？最后，你觉得卫星无线信号会比有线宽带网络更稳定吗？

　　毫无疑问，答案都是否定的。

　　也许有人会说，那我可以带着“比萨饼盒子”到处跑，实现随时随地上网，这不就替代5G基站了吗？运营商建设一个5G基站要花费几十万元，买一个“比萨饼盒子”只需要几千元，不也是省钱了吗？对此，我们来了解一下通信网络的简单架构。

　　首先，5G是“无线接入技术”，类似功能的技术还有WiFi和蓝牙。移动通信网络中的蜂窝与蜂窝、基站与基站之间的骨干传输网，除个别山区用微波外，绝大多数是用光纤连接的。也就是说，5G移动通信技术解决的只是“最后一公里”的无线接入问题，从网络覆盖的角度而言，WiFi连4G都没能替代，而只能是4G的补充，难道可以替代5G？拿WiFi与5G比，只能说是对5G的技术能力和应用场景缺乏了解。

　　要知道5G的主要应用场景并不是ToC的个人上网应用，而是物联网、车联网、工业互联网等ToB类的应用，其中一个重要的进步就是支持移动边缘计算。对此，空天互联网是无能为力的，因为边缘的基本概念就是“身边的算力”。移动边缘服务器（MEC）通常放置在5G基站上，以保证在同一个空口下，实现1毫秒的时延，并从云端向应用侧迁移一部分对实时性要求较高的计算任务。显然MEC不可能放在卫星上，否则直接使用地面云计算中心岂不是更好。所以，星链的空天互联网不会替代5G。当然，空天互联网作为5G的补充，并满足某些窄带上网需求，一定会受到野外勘探、远洋运输、航空乃至驴友的欢迎。那么，剩下的问题还需要研究这些应用能发挥多大的经济效益。

　　空天互联网低时延的认识误区

　　一谈起卫星互联网，总有人大谈低时延，他们把某些专家所说的低轨卫星低时延，曲解为比地面网络（包括光纤网络）的时延还低，为此甚至不惜编造出电磁波在空间的传输速度比在光纤中快的解释。要知道，电磁波的速度是恒定的，为每秒30万公里。例如光波就是高频电磁波，所以有爱因斯坦光速不变之说。电磁波的变化源自波长和频率的变化。频率或波长不仅影响电磁波的穿透力和光的颜色，还影响承载信息的负荷量。传输介质的不同，会影响信号的衰耗，但不会影响传输速度。通常所说的低轨卫星低时延是相对于离地面3.6万公里的高轨道地球同步卫星而言的，因为传输距离决定时延。

　　实际上，空天互联网将会替代5G的观点，与二三十年前有人认为卫星电视会替代地面有线电视网的观点颇为相似。然而时至今日，卫星电视在全球范围内也仅仅是地面网络的补充，否则就违背了经济学和通信技术规律。

　　对空天互联网商业价值的分析

　　空天互联网的商业价值，决定了它能走多远，以及投资人是否愿意投资等。这里面有一个非常关键的问题，就是星链计划中每颗通信卫星的成本到底是多少？坊间流传的说法各种各样，比较集中的说法是，每颗卫星的造价应该在100万美元以内，然而这只是毫无依据的猜测。因为星链计划中最诡异的事情，就是马斯克从来没有公开过成本，只说过一颗卫星的寿命是5~7年。为此，让我们用能够获得的现实数据来作一些分析。

　　首先，我们试着推算一下业界流传的“100万美元以内一颗卫星”的说法。根据我国工业和信息化部公布的官方数据，2019年我国通信业务收入为1.31万亿元，其中手机上网流量收入约占2/3，手机数量达到15.6亿部。

　　星链计划的目标是到2025年发射完1.2万颗卫星的时候，能够有4000万户注册用户使用，这大约是中国用户总数的1/40。因为使用星链上网的费用低于地面网络才有可替代性，所以，以中国的数据为例，其运营收入的上限是218亿元，约合31亿美元/年，也就是中国用户手机上网流量年总收入的1/40。

　　由于星链计划公布的卫星寿命是5~7年（通常高轨道的地球同步卫星的寿命是15年左右，而且理论上，地球同步卫星只需 3颗即可覆盖全球），取中间值6年，那么星链计划从2019年开始，打算到2025年历时6年放出1.2万颗卫星。但是之后还要马上按同样的速度继续放卫星。因为最早放出的卫星正逐渐报废成为太空垃圾，这是一个一旦开启就无法停止的“永动机式”的注资项目，必须考虑其长期增量成本。

　　那么，这个商业逻辑的盈亏平衡点是多少？如果从2025年起以每年31亿美元的速度产生收入，还要支持继续放卫星直到永远!假设从2025年经过6年实现盈亏平衡，这时两期一共放了2.4万颗卫星，6年收入186亿美元，那么每颗卫星的成本应该低于77.5万美元。也就是说，只有这样，星链计划才有可能在12年后的2031年实现盈亏平衡。因此我认为，这也许就能够解释为什么业界流传星链计划一颗卫星的成本不会高于100万美元的原因。否则，就不会再有投资人愿意投资。

　　以目前可参考的数据来看，一颗地球同步通信卫星的造价为2.2亿元，一半以上是火箭成本、发射成本和保险费。考虑到一箭多星和火箭回收技术的进步，假设把这一半费用忽略不计，一颗卫星还需要花费1亿美元。通信卫星一般由卫星结构（星载体）、电源系统、温控系统、姿控系统、天线系统、转发器系统等组成。下面就来分析一下可能的减配方案。

　　正规的通信卫星不仅有通信功能，还有高清视频转发、数字音乐广播等功能。如果我们去除后两项，且只保留上网流量接受转发器，不支持语音电话服务功能。由于低轨卫星受地球引力大，要想不掉下来，就需要高速运行，以产生离心力，来抵消地球的引力。这就需要强大的能量供给系统（通常是太阳能，不排除核能，但后者成为太空垃圾后危害极大，应该被禁止），所以星载体的成本一直很难降低（世界上一些私人公司研制的什么功能都没有的小型试验卫星也要花费100万美元以上）。

　　可以假设，由于通信功能上的减配，卫星的体积和重量也大幅减少，使得星载体的负荷大为降低，因此可以把每颗星的总成本降低到1亿美元的1/10，也就是1000万美元，约合7000万元一颗，这还是有可能的。7000万元到1亿元人民币一颗卫星，这正是我们国家通信卫星的成本，要知道我国造星成本在国际上是比较低的。

　　如果每颗星链卫星的成本不是1000万美元，甚至低于100万美元是否有可能呢？当然也有，因为一辆汽车的成本可以是10万元、也可以是1000万元，但请注意这可不是一个数量级的概念。同时值得指出的是，通信网络服务的基本特征是，生产与消费同步进行、不可分割。也就是说消费者使用网络的同时，也是运营商提供服务的生产过程，没有什么售后服务和补救措施可言。因此，没有基础设备运营商和设备供应商敢在通信设备上偷工减料。因为通信级网络服务的基本理念就是质量第一，7×24小时不打烊。如果你认为，反正我是上网用，互联网本来就是个尽力而为的网络，有些卡顿、断网也无所谓，所以可以把空天互联网打造成与消费品汽车一样，从而把成本降下来。那么请问它又怎么能够替代5G呢？

　　总之，星链计划绝对替代不了5G，否则美国就不用打压华为了。星链计划也绝对不是6G，因为它并不是基础通信技术的进步，而是一种网络覆盖的解决方案，就如同在没有信号的车间、电梯里，设计室内分布系统一样。简单说，它的技术创新主要在于火箭发射技术和造星技术及这些创新在通信领域中的应用。既然是一种网络覆盖技术，那么其最大的用途不外乎对移动通信网络覆盖不到之处进行补充覆盖，诸如天基武器、飞机等航空、航天飞行器领域的联网应用。正是这些潜在的“买单者”，才有可能让星链计划在经济上形成闭环。因此，行业要多关注空天互联网可能引发的国家战略安全问题。