主頁（http://m.by236.com）：5G低軌星座，普通人的衛星通信消費時代到來

首先，讓我們暢想一下未來的生活方式

2025年的某個夏日清晨，馬克先生醒來，摘下耳機，手指在混合現實眼鏡上切換了一個頻道——昨晚陪伴他入睡的，是某個戶外愛好者在南極洲架設的12K全景攝像頭直播的極地雪景，和海冰的絲絲聲。起床后，馬克先生享用了妻子給他準備的早餐——馬克太太遠在國際空間站，剛剛結束工作的她，通過手機能夠遠程控制地球上家中的一系列智能機器。

馬克先生用手指切換著頻道，實時了解私人金融業務的狀況——他通過衛星星座在蘇黎世做金融高頻交易，原本這項業務的數據傳輸需要繞經多個國際網關，現在利用星座間激光傳輸即可完成。其中購買的一家來自中國的一帶一路空間信息服務企業，收益頗豐。

早餐后，馬克先生收拾行李出門，今天他要去國外出差。趕赴機場的路上，為了避免交通擁堵，他的智能汽車已經和路網對接，并與幾輛同行的汽車互聯。幾輛車通過一段郊區，卻仍然可以跟來往車輛互聯進行變道、超車，絲毫沒有遲滯感。

登機后，馬克先生戴起混合現實眼鏡，閱讀最新的新聞資訊。偶爾他也會購買茶水和點心，熱情的空中乘務員并不直接收取現金，因為她已經收到銀行發來的付款信息。馬克先生今天要會見的客戶是做全球航運的，據介紹今年財報特別理想，因為通過衛星數據調配船舶資源，實現經濟巡航，節省了大量燃料，從而節約了大筆開支。

飛行途中，馬克先生接到老友電話，邀請他到自己在遠東地區投資的農場考察。老友開玩笑道：“在這種寒冷荒蕪的地區，我幾乎不雇傭工人，而是由接入衛星網絡的智能設備來照顧農作物，澆水、施肥一應俱全。”

衛星通信網絡不是地面網絡的替代

天基互聯網并不是一個最新才出現的熱詞，諸多基于各種模式的天星地網、天基網絡或者獨立的天網與地網方案，很早之前就都被提了出來。SpaceX、Facebook、Oneweb、Iridium等公司近年來都推出了各自的天網方案，例如，Oneweb正在通過幾百顆低軌衛星形成組網覆蓋，Facebook的無人機互聯網以及今年9月發生爆炸的Amos-6通信衛星等等。而太空夢想家馬斯克最近推出的星座計劃更是高達4225顆。

在國內，12月7號國務院通過了《十三五國家信息化規劃》，李克強總理在匯報中提出，實施寬帶鄉村和中西部地區中心城市基礎網絡完善工程，采用蜂窩、光纖、低軌星座等多種方式，加快實現農村及偏遠地區4G網絡覆蓋。信威、歐比特、光啟等企業無不把視角瞄準覆蓋全球的“空天信息網絡”戰略布局；同時，航天科技集團成立了商業化的長征火箭公司，東方紅公布鴻雁星座計劃，航天科工提出福星計劃等等，謀求轉型的國企也在緊鑼密鼓地布局之中；一大批初創的商業航天公司更是發揚了靈活的優勢，一路攻城拔寨。

低軌衛星星座雖有不少運營成功的案例，而血淋淋的案例也非常普遍。銥星計劃原本是一項非常具有前景和優勢的項目，借助低軌通信，采用多星組網的方式，提供原本高軌衛星所不具備的通信能力。但是銥星的領導層似乎遺忘了一點，那就是現代通信技術的高速發展，等到銥星產品成熟了，地面現代通信網早已日新月異，這直接導致了銥星的破產。

其實衛星通信終究只是一個位于天空的基站而已，企圖完全依賴衛星星座網絡取代地面網絡的想法，是不可取的。衛星通信真正適合的，還是那些地面網絡覆蓋不到、或者建設成本高昂的地區。

從高容量上來看，衛星網絡無法承載難以想象的用戶接入——即使激光通信組網，最多也只能扛住十幾G帶寬，難以與地面網絡同時接入數億人口的吞吐能力相抗衡。

并且在地面網絡覆蓋非常好的今天，衛星通信競爭力弱，需求被極大壓縮。一方面是因為高昂的發射、制造及運營成本，衛星通信的終端價格和使用費用都會將普通老百姓拒之門外。另一方面，則是復雜的使用環境并不利于在普通的消費者市場推廣——互聯網用戶是一類對用戶體驗要求非常高的群體，而且他們的基數非常龐大，據統計截止2016年，全球約有30億互聯網用戶，其中絕大多少都是普通消費者。如果這些消費者，使用傳統的手機終端、按照傳統繳納手機話費的方式就能享有衛星互聯網服務，那么衛星應用行業才有可能打開巨大的通信市場。

如今，我國也開始發展自己的通信衛星系統，既有大S衛星“天通一號”，也有即將發射的Ka衛星“中星16號”。此類消費市場國外很早就開始布局，例如高軌的海事衛星。現在我們參與進來，無非是想通過降低資費標準，降低終端成本打動那一部分余量市場。本來就是市場有限的行業，是否真的能產生大量的消費需求？值得思考，有待觀察的。

衛星通信的突破點

——基于5G標準的毫米波低軌星座

2015年可以說是5G元年，各種概念開始浮出水面。5G，即第五代通信技術。3GPP定義了5G的三大場景，分別是：增強型移動寬帶，能夠在人口密集區為用戶提供1Gbps用戶體驗速率和10Gbps峰值速率，在流量熱點區域，可實現每平方公里數十Tbps的流量密度；海量物聯網通信，不僅能夠將醫療儀器、家用電器和手持通訊終端等全部連接起來，還能面向智慧城市、環境監測、智能農業、森林防火等以傳感和數據采集為目標的應用場景，并提供具備超千億網絡連接的支持能力；低時延、高可靠通信，主要面向智能無人駕駛、工業自動化等需要低時延、高可靠性連接的業務，能夠為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業務可靠性保證。

如果我們換個角度從通信技術發展史方向去思考，1G時代我們解決的是信息傳遞的有無；2G時代我們解決了模擬轉數字，信息傳遞終于有了標準的語言；3G時代我們解決的是信息傳遞的種類，從此語音、文字、視頻等多媒體信息的傳輸都成為可能；4G時代我們解決了信息傳遞的速率問題，高清語音、視頻直播都成為現實。那么下一代5G時代，通信史當中哪幾個環節還沒有被克服呢？那就是信息傳遞的廣度和豐度，在繼承和發揚4G時代高速率的同時，也只有在這兩個點上取得突破的通信標準，才能稱得上是新一代通信技術。

那么我們如何讓自動駕駛的汽車在世界任意一個地點行駛？我們如何讓無數的物聯網終端隨時隨地接入？我們如何讓世界各地的人們能夠隨時隨地地溝通？為了實現信息傳遞的廣度和豐度，我們巧妙的利用相控陣、多天線技術，找到了毫米波新的頻譜，推出來高效的3D-MIMO，多址接入的辦法。那么思考一下我們除了在地面設置更多的微基站之外，是否可以將其搬到太空當中，如此覆蓋下來，對其影響的范圍、可連接的豐富度而言是不可估量的。

所以我們提出，基于5G標準的毫米波低地球軌道互聯網星座，與NB-ioT(窄帶蜂窩物聯網)的結合，堪稱對5G的低時延、高可靠和低功耗大連接的完美詮釋。

NB-iot可以解決5G通信中的豐度需求，讓無數的智能終端連接起來；如果有了衛星星座在廣度上的支持，那么很多應用場景都可以實現。低軌星座位于近地軌道，距離地面僅幾百公里，延遲完全滿足設備需求。基于5G標準的毫米波低軌星座與NB-ioT，一個用于廣域間的網絡連接，一個實現用戶本地間的低功耗的設備連接，可謂優勢互補。

可行性分析

標準先行

世界各國紛紛開始布局5G通信，就在7月，美國成為全球第一個正式分配5G頻譜的國家。美國聯邦通訊委員會(FCC)有代表稱，新規將充分考慮新的無線服務、衛星信號和聯邦政府的使用狀況，在新型無線服務、當前和未來的衛星業務、聯邦應用之間進行頻譜需求平衡。2016年9月，歐盟委員會公布了“5G for Europe”，宣布在年底前制定完整的5G部署路線圖，并且在2018年開始預商用5G，且要求成員國在2020年之前均要選取城市提供5G服務。而且，歐盟也明確在2016年底前提供多個頻段頻譜供測試用，且2017年前確定6GHz、毫米波等頻譜資源供5G使用。2016年11月，中國華為公司主推的Polar Code（極化碼）方案，擊敗美國主推的LDPC和法國主推的Turbo2.0成為5G控制信道eMBB場景編碼方案。中國移動牽頭的5G系統系統設計也正式啟動標準化，該項目將在2017年底制定《5G系統總體架構及功能》及《5G系統基本流程》兩個基礎性標準。這一系列舉措，都為實施基于5G標準天地共享頻譜的低地球軌道互聯網通信衛星星座奠定了理論及標準基礎。

技術基礎已具備

如果我們從技術層面上研究一下，基于5G標準的毫米波低軌互聯網星座，是否可能在未來5年內伴隨5G通信一起成熟起來。答案是明確的，國內在相關領域的技術儲備已經很豐厚。毫米波新頻譜代表著高速率，大容量，低地球軌道代表著低功耗，低時延，互聯網星座則代表了IP協議和大連接，而這些都是對5G通信標準的定義內容。

發射支持

首先我們看一看火箭運載能力，想要脫離地心引力，把批量的幾百公斤的衛星送到低地球軌道，沒有強大的火箭支持是不夠的。在我國老一輩航天人和新一代航天人的努力下，搭建起了完整的、獨立自主的航天體系，既具備了完整的火箭制造工業又擁有完善的衛星制造體系。在發射市場高度成熟、商業航天興起的今天，我國的火箭發射的常態化和經濟性，尤其是長征五號、長征七號這系列大推力經濟適用性火箭的成功研發表明，中國火箭足以支持發射大規模星座、進行全球組網。

衛星發射成本在不斷下降。最近即將發射的下一代銥星，搭載SpaceX獵鷹9火箭，可實現一箭10星發射。并且在成熟的商業發射環境下，應用和保險服務都日趨完善，以往高不可攀的衛星發射成本被極大的壓縮了。據統計顯示，銥星單顆發射成本在680萬美金左右，整個星座總發射費用才幾億美金而已，僅僅是我國建設一個摩天大樓的成本。而一箭多星技術我國早已掌握，2015年發射的長征6號火箭取得一箭20星的成就，刷新了當時的行業記錄。就發射成本而言，眾所周知我國的火箭發射報價是全世界絕無僅有的，就連SpaceX也很難與我們競爭。更難能可貴的是，在保證如此低廉的發射報價的同時還能保持非常高的成功率。除了國家隊，我們還很欣喜地發現，一批民營的初創企業正在私人火箭領域積極探索，他們將火箭制造與互聯網思維相結合，也許還能進一步降低發射成本，這種類型的小型火箭是對國家隊打火箭的合理補充。

就在不久前的11月11日，習近平主席、李克強總理簽署了第672號令，公布修訂后的《無線電管理條例》，確立頻譜資源分配“雙軌”制。新《條例》規定，無線電頻率資源的分配可以采用行政和市場兩種方式進行，確立了指配、招標、拍賣并存的資源分配制度。其中對于地面公眾移動通信使用頻率等商用無線電頻率，可以采取招標、拍賣的方式實施許可，充分發揮市場在資源配置中的作用。無線電管理條例的修改讓民營企業可以通過市場化手段參與到5G低軌星座頻率的競爭，同時國家層面也將協助積極進行未來頻率規劃，盡快讓毫米波的頻率納入到3GPP有關發展第五代通信的進程中來。

頻率資源

新技術發展解決應用的最后難關

終端體積

想讓普通消費者接受和使用，那么移動終端的尺寸和成本就不能太高。讓航運企業為一艘船安裝體積較大的接收天線是可行的；如果要求消費者使用比現代智能手機還難看的設備作為日常聯系的通信工具，則幾乎是死路一條。然而目前，連SpaceX和Oneweb也沒有能夠很好地解決這個問題，Oneweb的終端仍然和銥星終端一樣累贅。

波束控制，多天線電子相控陣技術的應用是解決這一問題的關鍵。那么電子相控陣技術最新的發展趨勢是什么？是否可以實現平價并能夠安裝到高顏值的智能設備中？答案是肯定的，那就是發展基于硅半導體基的電子相控陣天線。此技術可使幾公分大小的晶圓當中擁有大量的發射接收陣列，而晶圓陣列通過大批量生產到足以安裝智能設備當中，使其可以直接與太空中的衛星進行信號傳輸。

如此，天地之間不再有頻率之爭，共享并利用相同的頻率，在不同的環境下實現終端信號的無縫切換。城市里信號好，就用地面基站信號，飛機上、海船上、偏遠地區則可直接接入低軌衛星網絡。

衛星制造技術實現突破指日可待

要在600公里的軌道向地面傳輸信號，確保低時延和低功耗以及大面積精確化地覆蓋用戶，我國的衛星制造技術能否實現？

我們有理由相信，只要有足夠的動機，突破這個技術障礙不成問題。

在衛星制造大軍中,作為國家隊的航天科技五院、上海八院、航天東方紅、海特衛星等企業已經具備了抓總的能力；大量的高校、科研院所也能夠提供最新的技術支持并源源不斷的輸出人才資源；而近年興起的衛星創業公司更是促進了這一進程，他們帶來了互聯網運作思路，使得衛星制造產業生機盎然。依托國家隊長久積累的衛星制造技術，融合民營企業在傳統消費電子行業積累的領先微電子設計制造能力，要實現低軌衛星需要的參數還是有相當的把握的。

5G時代通信網絡的融合

要時刻明白一點，地面網絡將始終是5G通信的主體，沒有它的5G時代是不完整的，而衛星通信只是對地面網絡的有效補充。如銥星星座那樣，企圖用低軌星座完全取代地面基站，是不現實的。

我們猜想，未來5G通信衛星與地面通信網絡之間，存在一個競爭、互補以及融合的過程。我國5G時代的通信網絡運營，既需要利用到移動、聯通、電信的地面基礎設施，也需要中國衛通、鑫諾衛星、亞太衛星這樣的衛星運營商來配合。也許，國家將設立專門的天地一體化通信運營商，或者將其融合到傳統運營商服務體系中。用戶在各種網絡中選擇使用，在街道的營業廳就可以辦理。

愿景

我們呼吁國家盡早開放這一領域，讓更多的民營資本能參與進來，推動和促進這個產業健康持續發展。在此過程中，既要處理好各國政府間的關系，同行業企業間的關系，也要處理好新通信體系和舊有體系的相互關系。

如果就建設成本和市場價值而言，發展星座項目是否擁有很高的效費比，是否能帶動國家經濟發展，提高創新能力，改善人民生活水平呢？

據測算：2014年全球衛星產業規模為2030億美元，其中衛星通信服務業規模為1229億美元。全球在軌衛星中，通信衛星占據半壁江山，比例達 51%，而其中商業通信衛星占比 37%。衛星通信產業是航天產業當中絕對是一枝獨秀，其服務用戶數量，帶來的市場價值更是其他衛星應用產業所難以超越的。而在今天，如果衛星通信產業得以發展，其面對的市場機遇是驚人的，以航空領域應用為例，每年有多少乘客期待能在飛機這個信息孤島上上網？僅機艙互聯網一項，就是至少千億級別的市場。

此外，衛星星座的制造發射和市場運營，將帶動一大批研發及配套企業，為通信行業，半導體行業，互聯網行業提供大量的工作崗位和技術儲備，可以顯著的提高產業核心競爭力。

據估算，發展一套擁有80顆左右衛星的星座，采用我國自主的火箭，衛星部件國內自主設計制造，總建設造價可以控制在50億人民幣以內。而一旦建成，它可以無縫的同運營商網絡融合起來，每年可以產生上百億的價值，性價比極高。

發展基于5G標準低軌互聯網星座，是踐行國家一帶一路戰略的有力嘗試。“一帶一路”范圍內，尚有哈薩克斯坦、巴基斯坦、蒙古等經濟較落后國家，他們缺乏網絡基礎設施，一旦低軌通信星座成型，很有可能會讓這些國家跳過4G，一躍進入5G時代；而南中國海、馬六甲海峽、印度洋，都是貨船往來通商的要地，對移動通信的需求之大不難想象；印度尼西亞這樣的多島國家，無法鋪設光纜網絡，他們對衛星通信的需求則更為迫切。建設5G標準的低軌互聯網星座，同時使我國大量智能電子產品能夠伴隨輸出，實現行業利潤增長；同時也促進了當地的經濟發展，加強了國際間的交流與合作，實現共同繁榮。

在世界科技快速進步的今天，機遇轉瞬即逝，我們認為，我國發展基于5G標準的天地一體化互聯網絡的戰略性機遇已經到來，抓住此輪機遇，我國完全可以實現偉大超越，掌握行業國際話語權，并有力帶動行業發展及產業轉型升級，實現中國民族的偉大復興。