马斯克的“卫星WiFi”靠谱吗?用技术打情怀牌?

  马斯克的“卫星WiFi”靠谱吗

  喊口号没有多大实际意义,先搞定电信覆盖率才是要务。

  文/科普专栏作者 张弛

  近日,硅谷“钢铁侠”埃隆・马斯克旗下的SpaceX(美国太空探索技术公司)的猎鹰9号火箭将60颗Starlink卫星发射升空,其雄心勃勃的“星链(Starlink)”计划终于拉开组网序幕。

  这项2015年提出的计划,规模极其巨大,总计要在2025年前发射近12000颗卫星,为民众提供卫星互联网服务。有业内人士认为,该计划表示美国将在太空中建立下一代宽带网络,绕过5G,直接升级到6G,并据此认为“6G并不遥远”。北京赛车pk拾

  那么这个庞大的“星链”计划,到底靠不靠谱?

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  目前看来,不太靠谱。全世界在轨提供服务的卫星也不过1700多颗,不说发射卫星所需的巨大成本压力以及在政策上面临的重重阻力,单在技术方面,“星链”计划就很不过关。

  一是速率不够。根据“星链”计划的官方文件,一颗卫星的典型覆盖面积是353万平方公里,相当于9个多德国和220个北京。要知道,全世界比这个面积大的国家也只有6个。

  即使考虑到卫星采用了相控阵技术,真正服务地区比覆盖面积小些,其范围也是惊人的。

  现在,仅北京就建设了2万座左右的铁塔,每座铁塔上还不止一家基站,这么一颗卫星就能为上百个北京这么大的区域提供服务,速率能够吗?当然不够。

  二是很难连上。无线电波有一个特性,频率越高,电波的指向性就越强,也就更利于集中能量将信号传递到远方。

  马斯克的互联网卫星使用的是Ka和Ku波段,在20GHz左右。而我们用的智能手机使用的WiFi频段分别是2.4GHz和5GHz,相对来说全向性就比较强,在路由器周围任何方向都有较均匀的信号,以方便我们的使用。

  但WiFi的全向性信号衰减很严重,会随着距离增大呈平方倍衰减,如果加上空中干扰,可能是立方倍衰减。因此,2.4GHz和5GHz的信号本身就传不了多远,更不用指望传递给太空中的卫星了。

  那么,我们的手机能收到卫星发射的信号吗?

  前面说过,卫星的信号频率在20GHz左右,我们的手机根本就没有接收这个频段的接收器,所以不可能收到,除非你用的是卫星电话。

  那么,“星链”如何为地面上的手机提供上网服务?

  现行手机的信号不可能发射到卫星,而且与卫星直接通信的设备不能有遮蔽顶,所以要在室外空旷地域装转发器,以20GHz左右的频率与卫星通信,以2.4GHz或5GHz跟手机通信。

  但是,这个转发器的对星频率有问题,它跟我国5G规划的28GHz频率完全重合。也就是说,将来我国的大街上会密布28GHz的5G微基站,旁边如果还有着相同频率的卫星转发器,将会严重干扰5G微基站的信号。

  用技术打情怀牌?

  很多人会有疑问,Google、Facebook、SpaceX有那么多技术专家,难道他们不懂?

  照理说,常规的科研项目都需要经过技术论证,稍有疑点就要进行反复论证,以确保所有技术环节的科学原理都成立,而且有足够可靠的工程方法。

  然而近年来,美国兴起了IT创投思维,跟常规的严谨科研不同,它的基本套路就是讲故事、卖情怀、拉投资,稍微搞出点成果就大肆宣传,目的是拉来更多投资。

  这种报喜不报忧的互联网套路,掩盖了实际存在的大量技术障碍,因此这些项目失败的几率极大,投资人的钱也会跟着打水漂。

  从2014年开始,美国科技人士似乎就为全世界人民的上网问题“操碎了心”,搞的计划形形色色,有用卫星的、有用无人机的、有用热气球的,总之就是往天上搞,核心卖点就是要覆盖足够大、用户足够多。举几个例子:

  2014年春节期间,一则类似消息同样引爆了网络:美国一家名为“媒体发展投资基金”的公司宣布了一个名为“外联网(Outernet)”的计划,要发射几百颗低轨道卫星,为全球4.3亿上不了互联网的人们提供网络服务。

  然而实际上,这项计划的核心技术是“单向组播”,地面工作站将信息分组整理后上传到卫星,然后由卫星转发到所覆盖的地域。

  这跟卫星广播电视是一个道理,你可以选择适合的信息,但不能上传信息,QQ和微信不能用,微博也发不了,只能被动地看推送信息。

  2015年,又有消息称,Google与SpaceX合作发射700颗通信卫星,构建全球无线互联网。

  700颗听着不少,关键要看服务多少人。按全世界人口1/10的7亿用户来算,平均每颗要服务100万用户,按照每颗卫星1Gbps总速率来计算,平均每个用户只能分得1kbps,甚至远远低于拨号上网时代,根本就无法使用。

  2016年7月份,Facebook创始人扎克伯格也跟风搞了个给全世界人民提供互联网服务的计划,这回用的是能发射激光的无人机。

  其实这种无人机早就有,只是因为主要用于军事而不被公众所了解。细究起来,这个无人机方案也存在很多疑点:

  一是用无人机提供信号难度太大。无人机向地面提供的信号覆盖半径约为100公里,其航速约为100公里/小时,这个半径100公里的信号覆盖区是高速移动的,你必须以100公里/小时的速度跟着无人机跑才能持续上网,或者每隔200公里就安排一架无人机,让它们排着队依次飞行。pk拾显然,这种接力工作模式很不靠谱。

  二是用“激光”作为通信手段,大气干扰太大。报道中提到用“激光”作为通信手段,曾让很多人感到兴奋,其实很不靠谱。

  卫星之间通过激光进行通信确实可行,这叫做“星际激光链路”,但那是在没有大气扰动的太空。对这种方式而言,与地面上万米距离的大气干扰是个严重的问题。

  三是激光还具有极强的方向性。如果你手持激光笔对着墙上照就会发现:如果10米远,即便手腕抖动很轻微,墙上光斑的跳动距离也会很远;如果对着20米远的墙上照,光斑就跳动得更远。

  飞行中的无人机抖动很厉害,距离地面成千上万米,这个难度不是一般的大,商业应用恐怕很难成功。

  由上可见,无论是卫星、热气球还是无人机,其宣传思路都是位置足够高,覆盖面积大,服务用户多,往往打出为贫穷人群提供信息自由的情怀牌,然后给出众筹链接。

  但由于总速率资源有限,用户的平均速率资源会极其微薄,这一点他们绝口不提。

  后来,“外联网”卫星计划没有圈到钱,黄了;谷歌热气球和Facebook公司无人机计划,也没了下文。

  谁能让人人都上网?

  理论上,一个站点的带宽资源基本固定,所服务的用户数越多,单个用户分得的速率就越少。

  那么,如何才能让每个人都能高速上网?

  正确的操作方式是缩小站点范围,把站点资源分配给更少的人群,每个人得到的资源就更多。

  站点服务范围越来越小,这也是未来5G的发展趋势。

  现在,全球共有约600万座4G基站,pk10中国就占据了400多万座,其他的基站被美国等190多个国家共同拥有。在大国中,中国的电信覆盖率是第一,遥遥领先于美国、俄罗斯、澳大利亚等国。

  为什么中国能取得这样的成就?

  这源于中国的“村村通”政策——政府要求95%以上的偏远山区必须有电信信号,而且资费不得高于城镇地区。

  自2003年开始,工信部每年都会给三大运营商下达偏远山区电信建设任务,经过十多年的建设,已经完成了目标。

  2017年12月份,笔者曾去贵州贫困山区考察扶贫,来到六盘水市淤泥乡岩博村,处于海拔2000米的山地丘陵地带。一下车,笔者掏出手机测速,发现网速竟然高达30兆。

  村干部介绍了当地的网络情况:4G网早就建成了,乡里曾经要求他安排村民去山沟里寻找信号盲区。

  这个村干部不知道的是,他们村的网速已经超过了澳大利亚首都堪培拉!

  遵义市平正仡佬族乡草王坝村,有很多人家坐落在一座山头两侧的洼地里。为了这几十户人,相关单位在这里安装了两座铁塔,保证所有人享受到现代通讯带来的便捷。

  实际上,这些村民一个月交的总话费还不到800块钱,连两座铁塔的电费都不够。

  在保证广大偏远贫困地区的电信覆盖率方面,中国走在了全球最前列。在中国,几乎所有偏远山村、铁路沿线、国道两边都有信号。

  美国的电信覆盖率远低于中国,就是因为他们走的是完全商业化的道路——运营商更乐意在经济发达的人口密集区建设基站,那里赚钱多,不乐意在人口稀疏的偏远地区建站,因为赚不到钱。

  所以,著名的黄石公园居然没有信号,这在中国是无法想象的。

  说到底,美国一些企业大喊“给全世界人民提供互联网服务”的口号没有多大实际意义,先搞定本国的电信覆盖率才是要务。

  当然,我们不能说马斯克的这个计划一无是处,但确实也应该冷静分析、客观看待,没有必要一味热捧,更没必要妄自菲薄。

  

 

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