通信世界网消息(CWW)步入2024年,我国卫星互联网领域捷报频传:2月,“中国移动01星”和“星核”验证星成功发射入轨;5月,上海蓝箭鸿擎科技向ITU提交了包含1万颗卫星的“鸿鹄三号”卫星星座申请备案;6月,银河航天在泰国建成基于低轨宽带卫星互联网星座“小蜘蛛网”的地面试验站;8月,上海垣信“千帆星座”首批组网卫星以“一箭18星”的方式发射入轨;9月,时空道宇“一箭10星”将吉利星座03组卫星发射入轨……在商业航天公司与地面运营商的共同努力下,我国卫星互联网领域呈现出一派欣欣向荣的美好景象。
然而,倘若把目光投向全球,便会发现形势并不乐观。领先者如SpaceX已经发射了7062颗星链星座卫星,在100多个国家和地区提供高速互联网连接服务,用户规模超过400万人;排名第二的英国OneWeb也已发射700多颗卫星。数字方面的差距,映射出技术、应用、模式等方面的不足,也愈发凸显空域资源竞争的战略紧迫性。
当逐梦九天、遨游苍穹的梦想照进现实,业界如何奋起直追?当“手机直连卫星”引爆卫星互联网市场,我国能否弯道提速并超车?
现实:整体处于追赶阶段
伴随着航天技术的发展、商业卫星的不断升空,世界主要国家纷纷入局,卫星互联网“竞赛”全面开启。从铱星计划到O3b星座、星链星座,再到GW星座和千帆星座,卫星互联网经过几波建设热潮,已经成为全球瞩目的热点领域。
统计数据显示,截至2023年12月,全球在轨运行卫星共计9691颗,比2013年增长了8倍之多;2024年1—9月新增800多颗,总量达到10505颗,并且这一数字几乎每天都在更新,彰显了卫星互联网加速发展的态势。
具体到我国,1972年北京一、二号卫星地面站获批建设,标志着我国卫星通信业务的开始。经过50多年的发展,我国涌现出了中国卫通、亚太星通、中兵北斗、中国星网、银河航天、上海垣信、时空道宇等商业航天公司,同时地面运营商也积极布局,探索星地融合及空天地一体化的无限可能。
然而无法回避的事实是,无论高轨卫星还是低轨卫星,我国与欧美相比均处于追赶阶段。“从技术角度看,我国高轨卫星与欧美相比有10年的差距,而低轨卫星则刚刚起步。”在近日举行的“2024卫星互联网技术与产业发展论坛”上,与会专家一致认为。
在高轨方面,虽然我国发射了天通一号、中星、亚太等系列卫星,但是卫星制造成本较高,总体建设进度滞后;在低轨方面,我国在卫星运载能力、在轨处理能力等方面存在短板,限制了卫星的发射以及对卫星互联网的整体布局。
事实上,目前全球卫星互联网领域呈现出一家独大的市场格局。规模最大的SpaceX,不仅以72%的全球低轨卫星总量占比和60%的全球卫星发射总量占比遥遥领先,并且已经迈过盈亏平衡点,实现了商业闭环,成为资本市场的“宠儿”。在卫星互联网发展道路上,SpaceX已经一骑绝尘。
拐点:手机直连引爆市场
面对客观存在的差距,我国需要奋起直追,这不仅是为了缩小在技术、市场等方面的差距,更是因为卫星互联网市场特殊的管理机制。
众所周知,发射卫星离不开申请空间频率和轨道资源。目前,全球绝大多数国家对于频率和轨道资源采用协调法,即通过国际申报、国际协调、国际登记来获取卫星频率和轨道资源,遵循的原则是“先申先得、先占先得”甚至“先占永得”。
由于卫星频率和轨道等太空资源属于全球性不可再生的稀缺资源,因此主要发达国家均采取“占频保轨”的策略,大规模部署低轨卫星互联网星座系统,以争夺卫星频率和轨道资源,构建新一代网络控制权。值得注意的是,全球低轨最大容量为6万颗星,而目前全球申报数量已超过10万颗。虽然ITU规定了频轨资源的核减细则,如申请者未在规定时间内按照规定数量发射卫星,则其已经获取的资源将被核减,但是需求和容量之间的差距依旧显现出了频轨资源的紧张稀缺,因此我国加快布局卫星互联网已迫在眉睫、刻不容缓。
虽然SpaceX呈现绝对领先之势,但是市场格局并非坚如磐石。因为产业的发展并非始终匀速前行,某些特定的技术或应用可能改变其原有轨迹,进而带来跃变式增长,而这往往也成为后来者弯道超车的好时机。在卫星通信领域,这一特别的机遇则是“手机直连卫星”。
以我国为例,过去因为价格昂贵、终端较少、使用场景有限,卫星通信如同阳春白雪一般,用户非常小众。2024年华为Mate60系列宣布支持天通卫星通话,随后中国电信开通“手机直连卫星”业务并推出流量套餐,引爆了卫星通信市场。当价格不再高高在上且使用更加便利时,“手机直连卫星”激发了用户需求,下沉到大众市场,正可谓“昔日王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”。得用户者得天下,当用户规模上量起势,卫星通信有望形成良性健康的商业循环。此外,Mate60等掀起的用户讨论热潮,成功地为“手机直连卫星”带来了一波流量,从而吸引了更多产业力量进入。
事实上,就连遥遥领先的SpaceX对于“手机直连卫星”也不敢轻视。2024年5月15日,AT&T与ASTSpaceMobile宣布将为AT&T智能手机提供基于卫星的宽带网络连接;8月28日,Verizon宣布将联合skylo推动终端直连卫星的短信息商业服务。
SpaceX紧随其后,于9月12日为ASTSpaceMobile发射了5颗能够直接与普通手机通信的商业卫星。“手机直连卫星”已经成为巨头们竞争的主战场。“手机直连卫星乾坤未定,市场格局改变犹未可知。”一位专家表示。对于我国来说,面对这样一个能够触达广大用户、有望弯道提速的机会,必须牢牢把握、加快布局。
解题:跨过技术、需求两道槛
近两年,我国卫星产业链集体发力,好消息接连不断。除了前述进展之外,银河航天与中国联通合作完成了国内运营商首个NRNTN低轨在轨试验,打通了在轨端到端数据业务,实现了VoNR卫星通话;中国电信完成了5GNTN实验室测试认证,在基于天通一号高轨卫星系统的IoTNTN真实网络环境下完成了试验;中国移动基于5G星地融合网关原型,完成了业界首个真实低轨卫星与地面商用版本5G网络互通测试。
除此之外,中国星网、中国兵器工业集团、中国移动合资成立中国时空信息集团有限公司,中国移动研究院设立星地融合技术研究所,中国电信成立第二家卫星公司“天通卫星科技有限公司”,彰显出地面运营商布局卫星领域的坚定决心。
产业链伙伴也基于各自优势从不同角度发力。例如,思朗科技推出面向移动通信小基站和卫星互联网的UCP系列新一代产品宽带无线SoC芯片——“信芯”;星思在2023年8月实现了低轨宽带卫星基带芯片的突破,率先实现卫星高清视频电话,同时配合三大运营商进行NRNTN技术验证;网翎推出了民用卫星上网终端设备——OneLinQ网翎卫星上网机,质量只有4.5千克,价格不到3万元。
尽管卫星领域好消息连连,然而产业发展并非势如破竹,一些问题横亘在前,阻挡了产业前进的脚步。“卫星商业运营继续发展必须迈过两道槛,一是技术,二是需求。”与会专家表示。在技术方面,我国与国外相比存在一定的差距,而在某种程度上,技术优劣代表了成本优劣,如果成本居高不下,何谈规模上量和商业运营?在需求方面,如果缺乏真正的市场需求带动,何谈商业运营和实现盈利?
在技术方面,卫星制造、发射、运营、回收等全流程的技术能力都有待提升。中国卫通的专家强调,要夯实产业基础,就需要立足产业链、供应链安全稳定,突破在芯片研发、终端研制、标准制定等方面的难题,提升关键核心技术自主掌控能力。中国联通的专家提出了一些需要提升的具体方向,如卫星的星历精准度、卫星天线接收增益、多普勒频偏处理能力、移动性管理能力、终端的发射能力和敏感度等。此外,博鼎实华无线网络部主任金舰认为,目前卫星通信存在一些私有协议,影响到整个系统的互联互通和全球覆盖,并且给监管带来挑战,因此建立统一的测试标准、进行联调联试十分有必要。
在需求方面,重点是拓展应用场景、培育市场需求。与会专家认为,低空经济、机上Wi-Fi、机舱调度、车联网等都是前景广阔的应用场景。而借鉴5G发展经验,与会专家指出,某些垂直行业虽然需求非常强烈,但是其对价格也极为敏感,因此整个行业还需要切实打磨技术,降低成本,并为不同行业、不同场景的用户适配不同的技术方案,从而打开市场,形成规模效应。在此方面,前述网翎卫星上网机特别值得一提——质量4.5千克,价格不到3万元,既降低了使用门槛,又方便携带使用,改善了用户体验。
未来:星地融合势不可挡
在这一轮发展热潮中,地面运营商积极布局,不仅为自己开辟了新的赛道,也为卫星互联网带来了新的动力,成为卫星产业链上的重要一环。在这背后,是星地融合势不可挡的发展逻辑,以及由此催生的对地面运营商的需求。
所谓星地融合,即卫星通信系统与地面通信系统相互融合补充,构成完整的端到端通信系统。中国联通研究院高级工程师叶阳认为,星地融合的发展路径可分为三大阶段:简单业务融合阶段、通信体制融合阶段、系统全面融合阶段。从现有应用场景看,星地融合仍处于简单业务融合阶段,正在向通信体制融合阶段拓展。
即便是在简单业务融合的阶段,卫星和地面的互补效应也已经充分体现。从卫星补充地面来看,现有的蜂窝通信从技术原理角度来看并不适合大规模覆盖,全球也存在很多地面网络覆盖的盲区,而卫星可以实现全球无缝覆盖,弥补地面网络的不足。从地面补充卫星来看,中国卫通专家表示,虽然我国高轨技术与全球相比有10年的技术差距,但是有发达的地面网络做补充,能够满足全域范围内连接的需要。展望未来,随着星地融合的推进,地面通信系统有望发挥更重要的作用。“我国在通信领域有着非常坚实的产业基础,与商业航天相结合,拥有进一步发展的空间。”银河航天解决方案总监杨波表示,“卫星互联网即将迎来摩尔定律的再次生效,业界需要将国内先进的信息通信技术升级应用到卫星领域。”
特别是在5G方面,我国在5G网络建设、用户规模上全球领先,优势明显,为此可以“以地强天”,充分发挥地面网络的建设优势,为卫星组网提供更优的技术路径。
标准的融合则早已先行。3GPP在R15阶段开始进行NTN(非地面网络)的技术研究,R17定义了基础版本,R18进行查漏补缺,未来的R19将优化增强,提升终端能力,纳入星上处理模式等。
运营商也动作频频。以中国移动为例,其用“星地融合”为研究所命名,由此可见对星地融合的重视程度。此外,中国移动提出“三步走”技术路线,将星地融合网络演进划分为天地互联、天地协同、天地一体三个阶段,致力于打造星地深度融合的天地一体网(SECN)创新技术体系,全面推进天地一体化网络构建。
展望未来,伴随着星地融合的深入,我国在地面通信领域的强大优势将进一步显现,从“以地补天”到“以地强天”的跃升将成可能。而当下群雄逐鹿,处于比拼速度和耐力之际,谁占领了市场,谁就获得了资源,成为实质性的标准制定者,最终成为市场赢家。