颠覆5G取代光纤，马斯克的星链卫星比6G还强？

传感器技术 2020-05-04 00:00 2747浏览 0评论 3点赞

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就在4月21日晚，马斯克的SpaceX公司一次性发射了60颗星链卫星，几十颗异常闪亮的星星排成一列，像小火车一样匆匆划过夜空。

随着60颗星链卫星成功发射，现在StarLink已有422颗卫星运行于地球轨道。

按照马斯克的说法，它们的使命，将是替代光纤，给全球提供高速、稳定又便宜的网络连接。但值得一提的是，这幅宏伟蓝图里，需要12000颗——现在进程才完成3.5%。

然而马斯克却希望现在的422颗卫星可以让一部分人先用起来。

马斯克的星链（Starlink）计划

星链（Starlink）计划的核心是SpaceX会利用猎鹰9号可回收火箭，将12,000颗卫星送到轨道平面，然后组成卫星通信群，为全球网民提供高速宽带服务。

其中一组4425颗卫星，将坐落在约1200千米的高度，而7518颗卫星将坐落在约300千米的高度，并以不同的无线电频率运行。

这样一个庞大的卫星群将实时围绕地球运转，据称可以在任何时间提供地球任何地点的宽带覆盖。

星链 VS 5G

首先要明确的是：“星链”计划和5G，目前还不是竞争关系，它也不是6G，按目前的技术特点来说，算作互补关系比较恰当一些。

1、“星链”不是WIFI

“星链”并不能直接为手机提供服务。

“星链”卫星的工作频段在Ku（12-18GHz）和Ka（27-40GHz），而手机的工作频段是2.4GHz，根本不能直连。

这种误解可能来自马斯克开的玩笑，他曾笑称北美地区用户6个月内就能使用太空WIFI了，密码是martians（火星人），再加上媒体的一顿深吹，让很多人误以为这东西就是个WIFI。

就算星链卫星组网到位，用户还需要在地面上架设一个网关设备（信号中继转发，将卫星信号转为Wifi信号），才能够连上卫星网络。其实这和卫星电视的那个“大锅”差不多。马斯克在形容地面终端时说，“这些终端看起来就像是一个 UFO 插在了一根棍子上。”

很难想像你一手拉着卫星接收器，一手拿着手机移动上网的情景，你以为随便在哪个地方，拿起手机就能搜索到“星链”的WIFI信号上网，那是大错特错了。

当然也可以建设数以万计的固定卫星地面转发站，马斯克的访谈中，也提到了建设这种固定的卫星接收站，来中继卫星网络，但这样的话，它和目前的5G方案，好像并没有太多的优势。

2、“星链”还无法颠覆5G

很多舆论狂吹，“美国弯道超车，颠覆5G，取代光纤！”

但以业界的眼光审视，以“星链”取代光纤或者5G的设想并不现实。

要支持大量用户使用高速度移动通信网络，通信业必须面对频谱有限这一问题，要实现有限频谱的重复利用，必须多建基站。

全世界目前已经建设了1200万个以上的通信基站，未来还需要更多基站，才能保证4G、5G的通信能力，让上网速度越来越快。

在 SpaceX 公布早期计划时，曾提出网络延迟大概在 20ms-35ms 之间。马斯克也曾在媒体上表示，“现在我们的目标是将延迟降到低于 20ms。”

对比目前使用的 4G 网络延迟在 20ms 以上，而5G 网络的理论网络延迟是1ms，实际使用可以保证在10ms 以下。

从数据上看，星链近期在网络延迟方面的表现，仅仅优于现在的 4G 网络，还达不到5G标准，更不要说未来的6G了。

“星链”即使最终能完成部署1.2万颗卫星的设想，其通信能力与4G、5G依然没有可比性，更谈不上颠覆。

在带宽问题上，根据Space X向美国联邦通信委员会提交的初始资料，星链计划每颗卫星的设计峰值带宽为20G（bps）。“星链”中期计划是发射1.2万颗卫星，总带宽就是24万G（bps），可供24万用户以5G入门标准上网。

考虑到不会所有用户都需要使用这么高的带宽，如果以同时观看4K高清电视的用户数来计算（每用户大约20M），可以满足1200万用户的需求。

对比目前的4G网络，截至2019年12月，中国移动4G基站288万余座，就这个量级大家还天天喊卡。

而星链的中期计划满打满算建设1.2万个“空中基站”，就算以后计划扩容到4.2万颗，想靠这4万颗卫星就给全球76亿人提供网络，后果是什么还用说吗？

所以，在未来没有突破性通信技术的加持下，就说目前星链就是代表未来的6G，可以为全球人民提供通信服务，干翻5G，打倒全球运营商，这不是搞笑吗？

“星链”打算提供地面互联网服务还绕不过一个问题。

地面通信基站距离人一般仅有约几百米至两千米，所以我们可以很低的功耗进行信息传输。

而“星链”最低的轨道距地球表面也有550千米，这么远的距离，必须用专用的天线和大功率设备才能进行信息交互，也就是说需要建设地面站，如此，相对于地面的4G、5G基站，“星链”没有任何优势可言。

那“星链”能干什么？

但这并不意味着“星链”的低轨道通信卫星思路一无是处。

现在5G技术方兴未艾，但是5G技术也仅仅解决了手机连接互联网的最后一公里问题，它并没有解决互联网本身骨干网的连接问题。

因为5G手机连上互联网，数据还是要通过传统互联网的光纤设施来传输，“星链”就是立足于解决目前互联网存在两个的问题。

第一就是解决偏远地区的上网问题，大家在城市里面上网觉得价格挺便宜，其实光纤这个东西还是蛮贵的，为什么我们觉得便宜？是因为城市里用的人多，大家一分摊就很优惠了。

但你往偏远地区拉一根光纤，还是很贵的。例如试想一下，要跨越青藏高原和喜马拉雅，在几百公里无人区建上光缆，这是什么概念？

中国的基建是全球领先的，我们不管是有线的网络的覆盖，还是无线网络的覆盖，水平都是全球领先的，但全球还有超过半数人口，也就是还有几十亿人，是上不了网的。

此外，在遇到诸如地震一类的突发性灾难，地面通信能力被毁坏时，低轨道卫星可以补充通信能力；在偏远或者自然条件恶劣的雪山、沙漠等难以架设5G基站的地区，以及海洋、空中平流层等5G做不到，也做不好的地区，低轨道卫星就很有用武之地了，其服务费用即使高一些，市场也能接受。

“星链”不可能取代5G，但它可以与5G结合起来。

未来由5G负责人口密集地区，“星链”负责应急救灾及偏远特殊地区，从这个意义上说，“星链”背后的天地一体化方向大有用处。

再说第二个问题，“星链”解决了全球网络延迟的问题。

大家知道网络并不是点对点连接的，比如说我要访问一个服务器，肯定不是说从我家拉一条光纤直接连到对方的服务器，它在物理上不是直线的，要绕很多圈子。

打个比方，你就算用5G给美国的一位朋友打网络电话，该有的延迟还是会有，因为光纤的延时是物理存在的，“星链”在短距传输方面其实没什么优势，打不过光纤。

但是长距离传输，如果你要访问地球背面或者很远地方的数据的话，“星链”就有优势了，它可以跳过传统互联网光纤的拖累，依靠太空中“星链”卫星间的通信，直接把数据传输到地球背面的卫星。

要知道光在真空中的传播速度会比在光纤中快47%，“星链”计划的卫星虽然轨道较低，但仍然是在近似于真空的太空。

“星链”未来一个很重要的场景就是金融市场，全球几大家重要的金融城市，比如纽约、伦敦、上海、新加坡，由于物理距离遥远，他们之间其实网络延迟是很高的。

纽约和伦敦曾经还专门拉过光纤，但是他们之间的访问速度还是在60毫秒以上。这些金融市场大家应该知道，一秒钟不知道要交易多少钱，这些钱对时间是极度敏感的，所以说，哪怕你能把这个延迟降低个十几毫秒，都有人愿意花钱来买单。

“星链”卫星可能“污染”星空

值得一提的是，并非所有人都支持、期待马斯克的这个梦想。起码，一向标榜环保的欧洲国家以及美国天文学会很可能会将星链拒之门外。

就在去年，针对美国的“星链”卫星可能“污染”星空，影响天文观测的问题，美国天文学会发表声明称，其正在评估相关影响。国际天文学界也一直对数量庞大的互联网卫星可能影响天文学观测，并存在与航天器碰撞的风险，表示担忧。污染星空的隐患不解决，星链在大量国家都难被接受！

卫星在金星前面呈现出一系列的白色条纹

另一个影响天文学观测的问题与这些卫星的部署方式有关。星链卫星最初会进入290公里的轨道高度，然后上升到距地球表面550公里的运行轨道（实际上仍然很低，因为可以用肉眼看到）。然而，在这个过程的早期阶段，这些卫星会产生标志性的“空中火车效应”。以每月两列的速度发射，这些星链“卫星列车”如今已经成为夜空中半固定的存在。

根据这一情况，鲁宾天文台项目科学团队模拟了42000颗卫星对LSST的影响。结果表明，大约30%的图像将含有至少一条卫星轨迹，而几乎所有在黄昏期间——近地轨道卫星最明亮的时候——拍摄的图像也将被至少一颗卫星抢镜。

研究人员预计，低轨道卫星的亮度将使天文图像饱和，产生残留的视觉信号，迫使科学家直接放弃这些图像。根据科学团队的新研究，由于这些图像的质量可能会非常差，以至于长达10年的巡天调查还需要再增加4年时间才能弥补损失。

另一方面，星链卫星群也会干扰其他研究，比如探测不明小行星，以及暗物质研究等相关的宇宙学工作。

中国火箭专家：我国想做也可以做得出来！

显然，星链计划将造成大量的太空垃圾，带宽问题也悬而未决，部署之路不平。看来想要实现星链，没有美国公司想象得那么顺畅。

对此，我国专家早已表态。我国前火箭总设计师兼总指挥龙乐豪院士坦言，SpaceX公司是一家企业，这类实验虽然对火箭事业有一定的贡献，但有炒作之嫌，用来运载“星链”卫星的“猎鹰9”火箭总是被吹嘘得“言过其实”。他说，我国超越猎鹰重型的火箭只待立项。如果我国想做，也可以做得出来。

如我国专家所言，中国目前已建立了虹云工程和鸿雁星座的项目。2022年完成星座部署后，虹云工程将可以提供全球无缝覆盖的宽带移动通信服务。

值得注意的是，中国早在2018年就用长征十一号运载火箭，成功将虹云工程技术验证卫星发射升空，这步伐甚至比SpaceX都要快。

（综合整理自好奇实验室、量子位、环球时报、新浪科技、搜狐科技、网易新闻等；责编：Demi Xia）

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来源：机器人网

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