馬斯克的衞星互聯網終於能用了，顛覆 5G 的「全球 WiFi」要來了？
最近馬斯克又上了熱搜，這次他成了「宣誓火星主權第一人」。
一位網友曬出 SpaceX 星鏈（Starlink）衞星互聯網服務的條款，稱馬斯克已經開始為火星殖民地制定法律框架。
移民火星或許還很遙遠，但馬斯克另一個宏大計劃已經開始落地。籌劃多年的衞星互聯網計劃星鏈（Starlink）也正式向用户提供服務了。
按照馬斯克的計劃，星鏈將由 4.2 萬顆衞星組成，讓網絡信號覆蓋全球每一個角落，無論你在北極還是亞馬遜叢林裏都能連上 WiFi。
現在，用户終於可以連接星鏈的信號上網了，體驗到底如何？而它未來會不會成為主流通信網絡，甚至像一些人説的「顛覆 5G」呢？
馬斯克的衞星互聯網可以用了，體驗怎麼樣？
簡單回顧一下星鏈計劃，馬斯克在 2015 年就透露了這個想法，並在 2016 年正式向美國聯邦通信委員會（FCC）提出了申請。
最開始 SpaceX 計劃在 2020 年前發射 4425 顆衞星，後來又將發射衞星的數量增加到 11943 顆，現在星鏈衞星數量的規劃已經增加到了 4.2 萬顆。
這是什麼概念？
要知道在 2016 年，人類史上發射的衞星總數也才約 4025 顆，星鏈要發射的衞星是這個數字的 10 倍。
按照 SpaceX 此前的計劃，那近 1.2 萬顆衞星將分三個階段發射：
- 第⼀批 1600 顆衞星位於 1150 公⾥的軌道高度，其中首批 800 顆衞星用於覆蓋北美地區；
- 第二批 2825 顆衞星分為 4 組，分佈在 4 個不同高度的軌道上，完成全球組網；
- 第三批 7518 顆衞星位於 340 公里高度的軌道。
目前 SpaceX 已經成功發射了 15 批星鏈衞星，入軌衞星數量達到 893 顆，SpaceX 也成為了全球最大的衞星運營商。
▲ SpaceX 火箭發射軌跡.
雖然這個衞星數量連星鏈計劃的第一階段都還沒達成，但已經可以為北美部分地區提供網絡服務了，最近星鏈也正式面向用户進行公測了。
一位收到內測邀請的用户在 Reddit 上展示了收到的郵件，有意思的是，SpaceX 把這項服務叫做「總比沒有強（Better Than Nothing）」，似乎是在告訴用户不要抱有太高的期待。
SpaceX 在郵件中表示，目前星鏈可以提供 50Mb/s 到 150Mb/s 的下載速度，網絡延遲在 20ms 到 40ms 之間，預計 在 2021 年上半年可以將延遲降到 20ms 以下。
而網絡測速平台 Ookla 的最新數據顯示，星鏈衞星互聯網服務的下載速度最高突破 160Mbps，超過美國 95% 的寬帶水平。蒙大拿州農村一位用户甚至測到了 174Mbps 的下載速度。
單看網速，星鏈的表現已經比 4G 網絡要好。不過在便攜性和信號穩定性上，星鏈的表現只能説差強人意。
因為要用上星鏈提供的網絡服務，首先需要安裝一個平板鍋大小的終端和配套的路由器。如果你要在移動中聯網，也必須將這些設備帶上。
一位叫做 Wandering-coder 的 Reddit 用户，在距離服務地址約 24 公里的國家森林對星鏈進行了測試，這是個沒有任何運營商覆蓋網絡的地區。
▲圖片來自：Wandering-coder
測試結果顯示，雖然下載速度也達到 135Mbps，很容易被樹木、房屋遮擋信號，一次只能連接 5 秒鐘。不過在不受遮擋時，星鏈的網絡可以流傳訪問流媒體、低延遲視頻會議和遊戲。
最後是價格，星鏈公測的服務價格為 99 美元/ 每月，同時必須購買 499 美元的配套終端才可以使用。
▲圖片來自：Wandering-coder
這個價格比起現在的手機上網套餐顯然沒有優勢，不過在傳統的衞星互聯網運營商面前還是很有競爭力的，能以相同的價格提供數倍的網速。
目前 SpaceX 正在以每天 6 顆的速度製造星鏈衞星，以每月 2～3 批的速度部署星鏈衞星互聯網，並表示到 2021 年將能夠向全球幾乎所有角落提供高速寬帶互聯網。
▲ 肉眼可見的星鏈衞星. 圖片來自：Medium
那這是不是意味着，最快明年全世界都可以用上星鏈提供的「全球 WiFi」呢？
顛覆 5G，全球 WiFi？真的想多了
自從馬斯克宣佈星鏈計劃以來，輿論就開始將這個號稱要覆蓋全球的衞星互聯網和 5G 相提並論，甚至有人表示星鏈可能對 5G 網絡進行降維打擊。
實際上這種説法根本站不住腳，而馬斯克本人其實也沒有表達過類似的觀點。
首先星鏈採用的是 Ku 和 Ka 波段，和手機上使用的不是一個頻段，不能和手機直連，因此需要像上文提到的那些終端來接受和轉換信號。
另外因為衞星互聯網所用的是高頻毫米波段，信號衰減也十分嚴重，難以穿透混凝土等障礙物，在室內基本無法使用。
▲圖片來自：觸電新聞
即便是上述這些問題徹底解決了，要讓衞星互聯網像 4G、5G 基站一樣提供網絡服務也不太現實。
每顆星鏈衞星相當於太空中的一個基站，目前單顆星鏈衞星帶寬是 20Gbps，與一個 5G 基站相當，然而目前全球 80 多萬個 5G 基站的覆蓋範圍也很有限，因此就算星鏈完成 4.2 萬顆衞星的部署，也無法和地面基站相提並論。
這裏需要提到一個「通量密度」的概念，指的是單位面積的總數據流量，比如 5G 的通量密度是 10 萬 Gbps/平方公里，同樣的帶寬下，服務面積越大，通量密度就越低，分配給每個用户的帶寬也就越少。
以星鏈衞星 20Gbps 的帶寬和 4.2 萬顆的數量，是不足以給全球用户提供高速互聯網服務的。中國信息通信科技集團副總經陳山枝指出，若星鏈要替代 5G，實現與 5G 相當的通信容量，至少要提供相當於 5G 基站數量的衞星。
我們看到目前星鏈公測的下載速度可以達到 160Mbps，但卻很少有人提到接入星鏈的用户數量。如果以 5G 最低網速標準 1Gbps 計算，4.2 萬顆衞星的總帶寬只能為 84 萬名用户提供服務。
綜上所述，星鏈的確可以提供和 5G 相當的網速，前提是要限制接入的用户數量，這也意味着無法為海量用户提供高速網絡服務，當然也不可能取代 5G 了，只能作為 5G 基站的補充。
那麼星鏈衞星互聯網有什麼用？
既然星鏈只能為少數人提供高速網絡服務，那麼 SpaceX 為什麼要投入數百億美元在這個項目上，誰會為星鏈買單呢？
實際上馬斯克一開始也沒打算要用星鏈和蜂窩網絡運營商競爭，而是要為那些「接入不可靠、價格昂貴或完全無法使用的地區，提供高速寬帶互聯網業務」。
雖然用户規模相對較小，這同樣是一個前（錢）景廣闊的市場。
互聯網現在被稱為水電煤般的基礎設施，但地球上仍有超過 70% 的地理空間，約 30 億人口未能實現互聯網覆蓋。這些地區可能無法接入光纖，或者人口密度太低，建設基站無法收回成本。
▲第 57 屆世界新聞攝影比賽 (荷賽) 年度圖片大獎獲獎作品《信號》.
而在美國也有 2000 多萬人的網絡接入速度不高於 25Mbps，為此美國聯邦通信委員會 (FCC) 計劃在 10 年內撥款 204 億美元，用於支持美國農村地區千兆網速寬帶接入服務，而 SpaceX 目前也在努力爭取這個訂單。
此外飛機和遠洋船隻向乘客提供的 WiFi 服務，也基本來自衞星互聯網。這些 WiFi 服務收費動輒超過 10 美元/小時，而且網速慢延遲高，星鏈能對傳統的衞星互聯網服務形成降維打擊。
另外一個容易被忽略的應用場景在金融領域，收到光纖傳輸距離和速度的限制，全球各大金融交易所，交易會存在一定延時，雖然可能只是 100 ms，但對於高頻的金融交易來説就是數以百萬計的金額浮動。
雖然衞星互聯網帶寬不如光纖，但在真空中光速傳播的傳播速度也比光纖快一些，能有效降低交易所的交易延時。
除了民用，星鏈另一個重要的市場在軍事領域。
早在 2018 年，SpaceX 就獲得了美國空軍一份價值 2870 萬美元的合同，用以「使⽤商⽤太空互聯⽹防禦實驗」，讓空軍使用衞星互聯⽹服務進行通信。
而在今年 5 月美國陸軍又和 SpaceX 簽署了一項協議，測試用星鏈在軍事網絡中傳輸數據，這項協議一簽就是三年。
同時美國五角大樓最近的一份報告還指出，星鏈即將是 GPS 理想的替代品。星鏈的通信速度已經是 GPS 衞星的 100 萬倍，微波頻率天線定向性是 GPS 的 10 倍，延遲和精度都優於 GPS。
這樣一來，軍隊的戰機、航母、潛艇就能在海外戰場實現高速通信，從而打造一個連接海陸空的高速軍用互聯網系統，這對於信息化水平越來越高的現代戰場十分重要。
這可能也是馬斯克預計星鏈未來每年能帶來 300 億美元收入的底氣。而投行瑞銀預測全球衞星互聯網產值在 2030 年到達 8050 億美元，摩根士丹利分析師 Adam Jonas 則預計到 2040 年將達到 1.1 萬億美元。
雖然你我可能都不是星鏈的目標用户，但星鏈的確在很多領域有着用武之地，北京郵電大學經濟管理學院博士生導師呂廷傑教授表示：
引用空天互聯網會成為地面基站的一個非常有效的補充，而且大概率會用在 5G 的後半期。當萬物互聯的時代真正到來的時候，他會成為一個非常經濟有效的，真正能實現連接萬物的網絡連接解決方案。
過去的低軌星座網絡都失敗了，星鏈會是例外嗎？
要討論星鏈能不能成功，就要先看看過去的那些衞星互聯網計劃是怎麼失敗的。
馬斯克並不是第一個要以衞星互聯網提供通信網絡服務的人，早在上世紀 80 年代，摩托羅拉就啓動了銥星計劃，要用 77 顆衞星覆蓋全球，讓用户可以在全球任何一個地方打電話，這也是第一個低軌道衞星星座。
然而銥星 3 美元/分鐘～8 美元/分鐘的價格，在更低成本的光纖和地面基站普及後變得不堪一擊。銥星公司投入 50 多億美元，只收獲 5.5 萬用户，在上線 15 個月宣告破產。
隨着在衞星製作和發射成本逐漸降低，近年來衞星互聯網又進入了人們的視線。其中 OneWeb 被稱為 SpaceX 最大的競爭對手。
OneWeb 在 2017 年宣佈要發射 648 顆衞星組建衞星互聯網，並和美國、俄羅斯和歐洲多個國際簽訂合同，累計獲得了來自高通、軟銀、可口可樂等企業的近 35 億美元的融資。軟銀集團首席運營 Marcelo Claure 還曾表示：
引用OneWeb 有望成就世界上最大、也是第一個真正的全球通信網絡 。
然而在今年 3 月， OneWeb 卻突然宣佈申請破產。原計劃發射的 648 顆衞星，最終只發射了 74 顆，而軟銀在疫情來襲的背景下，決定不再向 OneWeb 注資，失去資金來源的 OneWeb 也難以為繼。
從雄心勃勃到破產倒閉，這在衞星互聯網這個賽道上是常態。馬斯克還曾在世界衞星大會調侃道：
引用猜猜有多少個低軌星座網絡最終沒有破產？零。
回顧過去這些失敗的的衞星互聯網項目，正如經緯創投在一份報告總結的，主要有三個重要原因:
- 火箭發射的成本和運力；
- 衞星的成本和壽命；
- 市場需求。
而在火箭發射節約成本這件事，目前在航天領域沒有誰比 SpaceX 做的更好。
SpaceX 利用可重複回收的火箭，已經將發射成本降低了近 90%，加上一箭可發射 60 星，平攤到每顆衞星上的發射成本僅 35.6 萬美元，短時間內都沒有其他機構能達到這樣的水平。
至於市場需求，前文已經提到過。絕大部分很多衞星互聯網項目均以失敗告終，但也有人已經證明了在商業市場上的可行性。
還記得上面那個申請破產的銥星項目嗎？它並沒有因此銷聲匿跡，而是在重組後調整定位，作為地面通信的補充繼續存活了下去。銥星二代（Iridium NEXT）還在去年完成部署，擁有 130 萬個可計費用户。
這並不是説星鏈一定能成功，但確實是目前看來最有可能達成目標的一個低軌衞星互聯網項目。
目前越來越多國家和企業投入到衞星互聯網領域，全球至少有 16 家公司對外公佈了覆蓋全球低軌星座計劃，當中包括三星、波音和亞馬遜這樣的大型科技公司。
中國也有自己的的衞星互聯網項目——鴻雁星座和虹雲工程。今年 4 月 20 日，在國家發改委首次明確的「新基建」範圍內，就包含了低軌衞星互聯網。
對於馬斯克來説，星鏈將成為 SpaceX 未來重要的收入來源，用以支撐火星移民等燒錢的航天項目，可以説馬斯克的星辰大海，很可能將取決於星鏈計劃的成敗。
參考資料:
《小火箭對 SpaceX 星鏈計劃低軌巨型星座的分析》[M/OL]，小火箭微信公眾號（ixiaohuojian）
《衞星互聯網行業深度報告，新基建下產業鏈機遇幾何》
《為什麼馬斯克的星鏈計劃值得警惕？》
《萬顆衞星、百億美元的太空⼤賭局時代》
《陳山枝詳解低軌衞星通信：與 5G 是互補關係，在 6G 時是融合》
資料來源：愛範兒（ifanr）