自去年9月華為和蘋果手機相繼推出衛星通訊功能以來，錦緞研究院便一直密切跟蹤衛星互聯網的發展趨勢。
一年過去了，我們發現衛星互聯網這一熟悉又陌生的通信技術正邁入商業化階段，標誌性事件是：1）SpaceX在2023年首次實現季度盈利；2）馬斯克獲得2023年度世界航天獎；3）華為發布支持衛星通話的智能手機。
置身於科技日新月異的時代，衛星互聯網的發展已經與我們息息相關。站在更高維度上，衛星互聯網成為6G網絡建設的重要一環的全球共識正在形成，其儼然成為全球科技競爭的下一個橋頭堡。
01 漸行漸近的衛星互聯網1.衛星互聯網是什麼？
在介紹衛星互聯網之前，仍有必要先解釋一下衛星這個大家都熟悉的概念。
衛星是指在地球軌道上運行的人造天體，它是由人類發射到太空中，用來執行各種任務。按照用途主要分為通信衛星、導航衛星、遙感衛星等。
通信衛星是用於傳輸數據信號和語音信號的衛星，其主要功能是提供長距離的無線通信服務；導航衛星主要用於地球點位的方向判讀以及全球定位和引導等，比如GPS和北斗導航系統；遙感衛星是用於觀測地球物理狀況和地理環境的衛星，主要用於地物識別、對地觀測、測繪成圖等。
接着講到衛星互聯網的概念，其是通過一定數量的通訊衛星形成規模組網，是一種能夠完成向地面和空中終端提供寬帶互聯網接入等通信服務的新型網絡。
圖1：全球不同類型衛星在軌數量占比（數據截至2020年1季度）：資料來源：賽迪顧問
與傳統的移動通信相比，衛星通信最大的區別在於中繼媒介是衛星而不是地面基站。每顆通信衛星相當於運行在地球上方的移動基站。
眾所周知，我國地面通信基礎設施極為完善，「人口覆蓋率」達到99%，但「國土覆蓋率」卻僅有三成左右。換句話說，大量的深山、沙漠、戈壁無人區等沒有地面網絡信號覆蓋，無法與外界進行有效通信。
相較之下，衛星通信具有更廣闊的覆蓋範圍，打破了距離限制，而且突破了地理環境的限制。在傳統移動通信無法建設基站或者基站遭到破壞的場景下，建立衛星互聯網，可用於航空、航海、軍事、科考、應急通信等特殊場景。而這些場景，靠傳統的基站顯然是入不敷出的，而衛星這個「移動基站」則是更可能的選擇。
以個人應急求救場景為例，通過手機終端直連衛星的通信方式，即便身處無地面網絡信號覆蓋的環境下，也可實現信息互通，發出求救信號。
再比如，衛星互聯網可以用於海上船隻之間、船隻與陸地之間的短消息收發、話音調度等基礎服務和船舶預警、視頻監控等高級服務；在軍事領域，衛星互聯網可以更好地維持網絡連接，感知戰場態勢，獲取情報。
隨着移動互聯網、物聯網的深度普及，空中機載、海洋船載、空間中繼等傳統地面場景之外通信需求日益增加，衛星互聯網的重要度和優先級正不斷提升。
圖2：衛星通信與傳統蜂窩通信對比分析；資料來源：頭豹研究院，
2.衛星互聯網邁入商業化時代
由於衛星互聯網具有無可比擬的優勢，堪稱科幻版的通信技術，各國科學家們數十年前便開始探索，並嘗試將衛星通信應用於普遍服務場景。然而，真實進展可謂一波三折。
通信衛星根據軌道高度不同，主要分為低軌、中軌、高軌三大類。在過去，由於發射衛星的成本極高，科學家們選擇將衛星放置得更高，也就是高軌道。因為同樣一顆衛星，進入高軌道能覆蓋更大的範圍。
不過隨之而來的是更加複雜的技術問題。儘管高軌道衛星的覆蓋面積大，但它們距離地球實在太遠，導致通信帶寬和通信速率都比較低。因為，用高度來換取更廣的覆蓋率的道路暫時被堵住了。
圖3：低軌衛星系統和高軌衛星系統對比分析；資料來源：錦緞研究院整理
於是，科學家們目光轉向軌道高度小於2000km的低軌通信衛星。相比高軌衛星，低軌衛星具有傳輸時延低、鏈路損耗小、發射靈活、可靠性高等優勢，更適合終端小型化和高速數據傳輸。儘管單顆衛星覆蓋能力較弱，但可以靠量彌補劣勢，通過幾十到上百顆衛星組成的星座網絡實現全球範圍的無縫覆蓋。
與此同時，地面移動通信通訊也在不斷發展壯大。雖然放低高度的衛星通信解決了高軌衛星的諸多問題，但仍然存在使用成本高、通信速度慢、應用規模小等問題，導致商業化進展緩慢。長期以來，衛星通信主要應用在海上、機上高空通信等少數特定場景，作為地面通信網絡的補充。
20世紀90年代，聲勢浩大的「銥星計劃」就是一個典型例子。由於在通信質量和資費價格方面處於劣勢，摩托羅拉總共獲得不到十萬用戶，這對於耗資超過50億美元的初始投資和成本高昂的維護費來說不過是杯水車薪。最終，「銥星計劃」運營不足一年，便以失敗告終。自那以後，衛星通信陷入了漫長的停滯期。
直到最近，我們看到衛星互聯網邁入商業化時代的趨勢。在2014年之前，全球每年發射衛星數量僅有約百顆，隨着衛星互聯網的興起，全球衛星年發射數量在過去十年中迅速增長了十倍之多。
打破僵局的是馬斯克的SpaceX，其靠一己之力使得衛星互聯網的商業化看到勝利的曙光。大幅虧損數年的SpaceX到2023年第一季度已經實現連續兩個季度盈利。
而馬斯克，靠的就是極致的成本壓縮。比如Space X在商用運載火箭領域率先實現可回收與重複使用，大幅降低了單次發射成本。同時，Space X採用「一箭60星」的發射技術，進一步降低單顆衛星的發射成本。2022年，Space X成功發射火箭61次，平均每隔6天就成功發射一次。
成本下降後，隨之而來的就是商用。星鏈的用戶數量正在快速增長，截至今年5月份，用戶數已超過150萬。未來隨着用戶規模的提升，星鏈得以進一步攤薄成本，提供更低成本的衛星通信服務，從而形成更大範圍商業閉環。
衛星互聯網還在創造越來越多的商業化應用場景。2023年，在我們跟蹤看來，將成為衛星互聯網的商業化元年。在2023年1月的國際消費電子展上，高通宣布推出衛星通信技術Snapdragon Satellite，支持在移動設備上實現衛星雙向通信功能；到了9月，極氪發布全球首款衛星互聯網乘用車，新車型極氪001 FR將提供雙向衛星消息與衛星通話服務。
圖4：火箭回收技術使Space X的火箭單次發射成本大幅降低；資料來源：未來智庫，開源證券
另一方面，通信衛星低軌化、小型化發展趨勢奠定了衛星製造成本下降方向。今年1-7月，全球共發射衛星1883顆，其中低軌衛星1435顆，約占總發射數量的76%。相比大型衛星，小衛星不僅體積較小、功能也更加專一。通過模塊化設計、柔性生產線、3D打印、供應鏈優化，衛星生產模式正從價格高昂的定製化時代走向平價的工業化時代。
近幾年來，因為衛星低軌小型化和規模製造技術大幅降低了行業進入門檻，除了聲名大噪的Space X，越來越多的民間資本湧入衛星互聯網行業。以Space X公司作為參考模板，就像當年的特斯拉一樣，衛星互聯網行業有望迎來2.0時代。
02 6G建設的軸心1.下一代通訊技術將如何實現技術躍遷？
回過頭看，通信的形態一直是緊跟着技術的發展不斷演進的，自20世紀80年代以來，幾乎每十年就會出現一次技術變革。
從1G時代的語音，2G時代的語音和短信，到3G時代的移動互聯網，再到4G、5G時代的視頻、直播，通信技術的發展改變了我們的生活日常。如今移動通信就像水和電一樣，已成為人類社會的基本需求。
圖5：移動通信技術從1G向5G演進歷程；資料來源：GSMA，錦緞研究院整理
未來6G通信的最大特徵是將目光投向天空，由地面網絡轉向天地一體化。區別於此前1G-5G的技術升級體系，6G通信將脫離單純依賴地面基站接入的桎梏，實現「空天地海」的更高維度通信需求。
6G衛星通信架構由天基平台、空基平台和地面平台組成，由此實現對5G無法觸及的陸地與海洋、天空實現全域覆蓋，構成一個地面無線與衛星通信融合集成的全連接世界。
想象這樣一個場景，以後不管是在夏威夷衝浪，還是在空客上出差，還是在撒哈拉探險，你都能無縫接入高速的無線網絡，而這就是6G通信下的全連接。
圖6：6G衛星通信架構；資料來源：《6G典型場景和關鍵能力白皮書》，
對比現在的5G，6G有望達成更誘人的技術指標：滿足Gbps體驗速率、千萬級連接、亞毫秒級時延、厘米級感知精度、超90%智能精度等關鍵性能需求等。
更令人期待的是，6G將在5G基礎上拓展全新的能力邊界和應用範圍，有望實現在5G主要場景基礎上增強和擴展，包含沉浸式通信、超大規模連接、極高可靠低時延、人工智能與通信的融合、感知與通信的融合和泛在連接等高維場景。
圖7：6G關鍵能力呈現；資料來源：中國信通院《6G典型場景和關鍵能力》白皮書
2.中國3G掉隊、4G追趕、5G領跑，未來6G如何？
毋庸置疑的是國內在3G時代起步晚且技術落後，從始至終沒有達到國外的水平。
直到4G時代，中國的通信技術水平可以說發生了天翻地覆的變化，通過快速補課，國內4G實現與國際水平齊頭並進局面。得益於通信網絡速度的提升，魅族、小米、OPPO等智能手機廠商快速崛起，形成了產業生態正向循環。
而在最新的5G通信技術，中國隊終於領先了一次。我國已經建成規模最大、技術最先進的5G網絡。截至2023年4月底，我國建成5G基站超273萬個，實現「縣縣通5G」。
但冷靜下來想想，中國5G雖然全球領先，但也沒有許多人描述的那麼遙遙領先。畢竟4G速率已經能提供100Mbps以上，可以支撐絕大多數應用使用，一般場景4G都能滿足。5G並沒有出現顛覆性的應用場景，更多是停留在4G時代，甚至很多人不再關注手機右上角顯示的是4G還是5G信號。
如果說4G相比3G是令人驚艷是質變，那4G到5G只有量變。中國雖然在5G領域局部領先，在商業場景應用開拓等領域，並沒有與其他發達國家拉開一個身位。更大的決勝局可能在下一代通信技術。未來通信技術已來，6G已成商業航天技術、軍事戰略和大國博弈的必爭之地。
今年1月11日，全國工業和信息化工作會議在北京召開，會議提出加快信息通信業發展，全面推進6G技術研發。兩個月後，工信部部長金壯龍再次強調，將研究制定未來產業發展行動計劃，進一步促進6G技術研發。
圖8：6G通信規劃；資料來源：C114通信網，
面向未來的6G，雖然勝負還是個未知數，但在5G扳回一局的我們可能已經輸在起跑線。畢竟6G的關鍵樞紐是衛星互聯網，當前中國隊在這個領域並不占據任何比較優勢。好在6G真正走進千家萬戶、千行百業，是一項長期的系統性國家工程，不是一場閃電戰。接下來，每一次通信衛星的發射、每一顆通信衛星的入軌都可能影響中國6G的進程。
03 新的軍備競賽拉開序幕：現狀與應對
衛星通信一直是各國的戰略性新興產業，沒有一個大國會缺席衛星互聯網的建設。在5G通信領域處於劣勢的背景下，早在2018年，美國政府便推出《國家航天戰略》，通過部署多個衛星星座計劃，推進低軌通信衛星組網工程建設，力爭主導全球低軌寬帶衛星市場的話語權。
縱觀全球，英國OneWeb、加拿大Telesat Lightspeed、俄羅斯Sphere、德國Rivada Space Networks等低軌衛星星座計劃紛紛加入衛星互聯網的開發大軍。其中，美國的Space X在軌通訊衛星數量全球領先；截至目前，Space X已經累計發射了5178顆星鏈衛星。
視線回到國內，從時間上看，我們無疑是個後來者。在2020年9月，中國以「GW」公司名義向ITU提交星座頻譜申請，計劃發射衛星總數量達到12992顆，此時，距離Space X提出星鏈計劃已經過去了5年。
還有一個問題是，低軌通信衛星的理想高度是離地面550公里左右，太低或者太高都不適合。也就是說，在這個理想高度上能夠容納的通信衛星數量是有限的，業內專家推測大約可容納6萬多顆衛星。
國際電信聯盟等機構基本上實行的是「先到先得」原則——誰先把這個地方占上了，這兒就歸誰。另外除了空間軌道資源，我們還要搶頻段資源。和衛星軌道資源一樣，國際上空間通信頻段的原則是「先申請先用」。然而，低軌衛星的主要通信頻段，比如Ku和Ka逐漸趨於飽和。
總之，由於近地軌道資源稀缺，已然成為一種寶貴的戰略性資源，搶占低軌衛星軌道和頻率的先機就顯得尤為關鍵。
未來，我國將用12992顆衛星打造中國星網。按照計劃，第一顆星網衛星將在2024年上半年發射。但其實難度不止於此，除了時間維度的布局落後，我國在衛星發射技術、商業模式等方面還有不小差距。
其中最為關鍵的我國火箭發射成本控制水平相較美國仍有較大差距，降本路徑主要受限於低成本推進劑、回收復用和「一箭多星」等技術難點。此前馬斯克就曾透露，星鏈衛星製造成本約在50萬美元/顆，而國內低軌通信衛星的平均造價約在3000萬元；再看衛星發射成本，Space X使用獵鷹火箭的單星發射成本約為50萬美元，遠低於國內發射成本。
圖9：Space X火箭發射成本全球最低；資料來源：Visual Capitalist 官網，
中長期維度，我們需要搭建屬於自己的星鏈，這需要湧現更多的中國版Space X，就像我們有諸多的造車新勢力一樣。
由於我國的衛星互聯網處於早期建設階段，尚未形成規模化應用服務，需要一定數量的衛星首先完成組網，因此衛星製造和發射環節成為關鍵環節。、、、等頭部企業首先成為資本市場的關注焦點。
起個大晚，但要趕個早集，便是我們衛星互聯網行業發展的現實處境。
事實上，美國早在1984年發布《商業航天發射方案》，允許私營企業有償提供發射服務，摩托羅拉的「銥星計劃」便誕生於那個時期。
而在我國，直到2015年，由國家發展改革委、財政部、國防科工局聯合印發了《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015—2025年）》，提出支持民間資本投資衛星研製和系統建設，增強發展活力。
借鑑海外的發展模式，國家層面正在加大支持民營火箭公司在低成本、可回收火箭領域的投入研發，持續提升商業航天火箭製造競爭力和市場活力。
2020年4月，國家首次將衛星互聯網納入「新基建」政策支持的重點方向；2021年4月，國資委宣布成立中國衛星網絡集團有限公司，專門負責統籌空間互聯網建設的規劃與運營；今年7月9日，我國在酒泉成功發射衛星互聯網技術試驗衛星。
顯而易見，當前我國衛星互聯網的發展進程提速顯著。為了儘快補足短板，我國正在持續加強各領域能力和配套設施。比如開始建設首個商業航天發射場，有望於2024年實現首發。
隨着商用化元年確立，衛星互聯網的競爭不再是PPT之爭，而是實打實的商業決勝。新的科技競賽已拉開序幕，「空天地海」的6G時代，這次的比拼將是全方位的，我們每一個人都身在其中。-(文:錦緞/鈦媒體)
