《電子技術(shù)應(yīng)用》
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馬斯克星鏈上天,,5G這么快就要被顛覆了嗎

2020-04-29
來源:新京報網(wǎng)

 

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 ▲圖片來源:微博截圖

   當?shù)貢r間2020年4月22日下午12:30,,獵鷹9號火箭從佛羅里達州的肯尼迪航天中心基地發(fā)射,將第七批的60顆衛(wèi)星送上了太空,。Starlink(星鏈)發(fā)射衛(wèi)星總數(shù)已達到422顆,,而最終將達到42000顆!

  4 月 23 日,,馬斯克在推特上公布了計劃的最新目標:“Starlink內(nèi)測差不多三個月后開始,,公測在六個月以后?!弊畛醯臏y試將適用于高緯度地區(qū),。星鏈服務(wù)最初將在 2020 年提供給加拿大和北美客戶,并在 2021 年進一步擴大服務(wù)范圍至世界其他地區(qū),。

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▲馬斯克推特截圖 

  同樣是4月23日,,我國商業(yè)航天企業(yè)銀河航天首發(fā)星首次實現(xiàn)3分鐘以上的視頻通話,中國商業(yè)公司自主研發(fā)的首顆低軌衛(wèi)星驗證了其通訊能力,。這不僅是中國首顆通信能力達10Gbps的低軌寬帶通信衛(wèi)星,,也是全球首顆低軌高頻毫米波衛(wèi)星。

  這意味著,,盡管曾面臨了無數(shù)的質(zhì)疑和爭議,,今年之內(nèi),真正的太空互聯(lián)網(wǎng)就會成為現(xiàn)實,。有趣的是,,4月20日,我國發(fā)改委初步研究明確新基建范圍,,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)被納入,。從這幾件事可以看到,低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不再是銥星時代的雞肋,,很快將成為一種成熟且并不昂貴的技術(shù)產(chǎn)品進入我們的生活,。

  馬斯克的“星鏈”將取代5G

  馬斯克曾表示,,星鏈計劃將實現(xiàn)個人用戶帶寬超過1Gbps,時延滿足在線游戲需求,,也就是可以達到50毫秒以內(nèi),。高帶寬,、低時延,這兩大特征不得不讓人聯(lián)想到作為國內(nèi)新基建頂梁柱的5G技術(shù),。

  很多人也在探討,,是否美國可以通過星鏈代替昂貴的5G實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的全面升級。

  但實際上,,SpaceX已經(jīng)明確表示,,星鏈將為那些接入不可靠、價格昂貴或完全無法使用的地區(qū),,提供高速寬帶網(wǎng)絡(luò),。也就是說,其目標并不是取代城市里的電信網(wǎng)絡(luò),。

  星鏈所省去的光纖成本,,在人口密集的大城市并不是什么問題。以城市高密度的設(shè)備接入需求,,在香農(nóng)定律的限制下,,也不可能實現(xiàn)廣泛的高帶寬接入。

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▲圖片來源:推特截圖

  網(wǎng)絡(luò)信號檢測企業(yè)網(wǎng)站OpenSignal在2018年底的統(tǒng)計,,全球4G人口覆蓋率最高的前20個國家和地區(qū)中,,相當多的發(fā)達國家并未在列。事實上,,到2018年底,,意大利、法國和德國的覆蓋都不超過70%,。而在全球范圍內(nèi),,覆蓋率超過50%的國家和地區(qū)只有83個。

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▲上海市4G信號覆蓋范圍(作者供圖)

  所以,,僅為地廣人稀的地區(qū),、航空器、遠洋船只,、科考探險等場景提供價格可負擔的通話和寬帶接入服務(wù)一項,,一般認為每年的市場規(guī)模就在300億美元以上,收益足以覆蓋星鏈的成本,。這種場景幾乎不可能以常規(guī)的光纖接入解決,。

  隨著低成本小衛(wèi)星技術(shù)和火箭回收等技術(shù)發(fā)展帶來的發(fā)射價格降低,星鏈這種收割長尾市場的商業(yè)模式終于得以成立,。所以從這個意義上說,,星鏈與現(xiàn)在的高軌衛(wèi)星通訊網(wǎng)一樣,是3GPP體系蜂窩無線通訊標準的補充而非挑戰(zhàn)。

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▲OpenSignal.com的全球無線信號覆蓋應(yīng)用(作者供圖) 

  但既然說到3GPP,,與星鏈的關(guān)系倒也并非一定永遠井水不犯河水,。

  從1G到5G的過程,雖然我國從跟跑變成了領(lǐng)跑,,但其實一直在一個別人設(shè)定的路徑上狂奔,。

  更大的帶寬、更低的時延,、更多的連接數(shù),,似乎成了不需要討論的指標,盡管不惜代價同步提升就好,。根據(jù)香農(nóng)定律,,頻率越高,能使用的頻率資源越豐富,,能實現(xiàn)的傳輸速率就越高,。

  但實際上,越來越高的頻段,,越來越小的蜂窩,,帶來的除了帶寬和連接數(shù)的紅利,也帶來了復(fù)雜度,、成本和能耗的代價,。

  當前的5G標準,試圖用一個網(wǎng)絡(luò)以所謂“切片”的方式滿足假想的各種需求,,結(jié)果反而成就了一個似乎沒有合適的應(yīng)用場景的尷尬局面,。

  迄今為止,除了遠程駕駛(不是無人駕駛)等少量場景以外,,似乎還并沒有出現(xiàn)什么真的需要5G解決的問題,。只能寄希望于技術(shù)有了,應(yīng)用自然會出現(xiàn),,如同修了路就會有車,。

  雖然5G號稱包含了eMBB(增強移動寬帶)、URLLC(超高可靠超低時延通信),、mMTC(大連接物聯(lián)網(wǎng))三大場景,,但目前仍然主要聚焦在增強移動寬帶(eMBB),以及部分低時延的場景,,暫時并不支持大規(guī)模機器連接(mMTC),。

  4G時代關(guān)心的是人與人之間按需發(fā)起的連接,更關(guān)注管道的帶寬,,而目前4G手機基帶芯片最高支持的LTE Cat16/18載波聚合標準(也稱為4G+),,理論下行速率也可達1Gbps,,中期看來可謂綽綽有余,以非獨立組網(wǎng)(NSA)為主的早期5G,,真未必有什么飛躍,。

  如此說來,其實對于eMBB和URLLC場景,,“4G+”+“星鏈”如果能很好地結(jié)合,同時解決城鄉(xiāng)帶寬和覆蓋問題,,可能至少對北美的需求來說,,短期內(nèi)是一個不錯的務(wù)實方案。

  物聯(lián)網(wǎng):星鏈的星辰大海

  5G時代更關(guān)注物聯(lián)網(wǎng),,大家似乎已經(jīng)有這個共識,,只是同樣不知如何做起。從這個角度來說,,可能星鏈的想象空間會更大些,,也真正會挑戰(zhàn)5G的未來。

  物聯(lián)網(wǎng)的邏輯與人際連接的真正差異還并未引起重視,。萬物互聯(lián)只是第一步,,基于連接的“萬物運營”才是重點。

  物的連接實際是物體運行狀態(tài)與數(shù)字孿生平臺和CPS控制邏輯的通道,,需要城鄉(xiāng)一體廣域無縫覆蓋,、全天候?qū)崟r響應(yīng)、自主運行,、智能調(diào)控,、快速擴展。

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▲圖片來源:新京報網(wǎng)

  而現(xiàn)在的5G邏輯,,為了滿足寬帶需求,,傾向于城市的高密度部署、關(guān)注QoS,、高頻段,、地基,而對于廣域覆蓋,、高可靠低時延方面優(yōu)先級并不高,,或者說可能存在天然的缺陷。

  對于星鏈來說,,在窄帶,、廣域、低時延需求下工作,,完成窄帶物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)高效覆蓋,,也許還真的是更理性的思路。

  從應(yīng)用需求而言,物聯(lián)網(wǎng)用戶大都不需要實時的寬帶服務(wù),。類似資產(chǎn)跟蹤,、設(shè)備監(jiān)控類型的用戶可以接受低速、存儲轉(zhuǎn)發(fā)式的通信服務(wù),,例如部署在荒野,、高原等惡劣環(huán)境中的氣象觀測站、基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測儀表和地質(zhì)變化監(jiān)控設(shè)備等,。

  這些分散的需求匯聚在一起,,同樣是百億級終端、萬億級產(chǎn)值的龐大市場,,也是5G和低軌星鏈可能最終爭奪的星辰大海,。

  結(jié)語

  總的來說,以Starlink為代表的低軌星鏈作為一種新興的技術(shù),,在滿足移動寬帶和語音需求方面,,與蜂窩網(wǎng)絡(luò)有很好的互補性,可以共同完成對城鄉(xiāng)的覆蓋,。

  但以目前的應(yīng)用場景需求來看,,比起星鏈,反而是5G似乎有點過于超前了,。然而在窄帶物聯(lián)網(wǎng)方面,,5G的進展則明顯落后,星鏈目前的優(yōu)勢在很多方面更為突出,。

  對我國來說,,剛剛在新基建戰(zhàn)略中加入的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),將與5G并重發(fā)展,,縮小與美國的差距,,這是一項很重要的戰(zhàn)略決策。

  物聯(lián)網(wǎng)是未來智慧城市最重要的基礎(chǔ)設(shè)施體系,,也是無線通訊技術(shù)發(fā)展和商業(yè)模式創(chuàng)新的重點領(lǐng)域,,需要我們跳出移動寬帶和語音需求的慣性思維,以場景而非技術(shù)驅(qū)動,,重新思考通訊技術(shù)的頂層設(shè)計,,設(shè)計更符合我國現(xiàn)實需求的技術(shù)體系。


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