天地融合，万物互联 ---- 从6G卫星互联网看大国竞争（四）

diaonier

关键词：星链（Starlink），一网（OneWeb），中国星网，银河工程，5G，6G，卫星互联网，移动万物互联网（MIoE），物联网


【限于篇幅，本文分8期刊出，连续8天每天推送一期，这是第四期】
目录：
1. 人类社会正从互联网时代迈向万物互联网时代
2. 低轨卫星通信与蜂窝移动通信融合即将变为现实
3. 美欧低轨卫星网络建设初见成效，开始提供全球商业服务
1） “星链”网络建设规模空前，引发太空轨道频率资源竞争
2） “一网”撬动全球卫星运营商和电信运营商“双合”模式
4. 传统卫星通信运营商“降轨转型”，迎接移动万物互联
5. 中国5G卫星互联直通，低轨卫星网络即将迎来规模部署
6. 低轨卫星通信与5G移动通信：合作而非竞争
7. 6G非地面网络构筑泛在智能移动万物互联网
8. 6G卫星互联网技术原生政治化、标准制定集团化
9. 低轨卫星网络军事化催生人类有史以来最庞大的武器系统

V. 中国5G卫星互联直通，低轨卫星网络即将迎来规模部署
随着在诸多低轨卫星关键技术的不断突破，如相控阵动态扫描天线、卫星姿态调整、星间激光通信等，移动低轨卫星实现高宽带、低延时、低成本和高可靠的卫星互联网基本成为现实，它的价值越发明显。虽然我国低轨卫星网络建设起步较晚，但我们从一开始就采取了将低轨卫星网络与5G一同推进的双轮发展战略，即5G卫星互联网，以保持在这一领域的综合竞争力。
作为国家队的中国航天科技集团和中国航天科工集团分别推出了300颗星的“鸿雁星座”计划和156颗星的“虹云工程”计划。2018 年首颗 “虹云” 卫星发射成功，并在2020年11月开展了 “虹云” 卫星与5G海上融合组网试验， “虹云” 卫星为在海上船只搭建的5G基站提供了天基回传通道，开展了包括视频点播在内的多种数据传输测试。这是全球首个低轨卫星与5G网络联合实测的报道，具有很强的行业示范和引领效应。
作为我国首个民营航天企业，银河航天提出了“银河 Galaxy”星座计划，共由 2,800 颗卫星组成。2020年2月发射首颗卫星，2022年2月将第二批共7颗卫星送入轨，由此组成了我国首个低轨宽带通信试验星座。与首颗卫星相比，第二批单颗卫星的通信容量有了大幅度的提升，从10Gbps提升到了40Gbps。该试验星座不但进行了组网测试，还首次将遥感技术和应用纳入测试范围，使得可以将 “地球观测” 延伸到更多的地面场景。
银河航天从第一颗卫星就绑定5G，取名5G卫星，展示了我国民营航天企业的远识和格局。它的试验星座专门定位于天地融合网络科目的试验，早在2021年7月银河航天与北京邮电大学信息与通信工程学院合作，利用银河首颗卫星，在北京、济南两地进行了卫星与5G专网的融合测试，除了将卫星通信用作回传链路外，还对远在400公里外的机械手实施了精准操控，网络时延达到了20到30毫秒，远端全景画面清晰流畅。这一测试的意义超出了纯连接和通信的范畴，实现了对物体的远程操控，可以在对人不友好的环境下实施救援作业。特别地，北京邮电大学提出的“雾小站”概念，将通信系统庞杂的各个部分，如基站、供电、冷却、传输、核心网，乃至边缘计算数据中心等，进行模块化、迷你化和高度集成，以满足各种无人军民用装备对高机动和快速网络部署的需要。
与此同时，我国还涌现出了多个卫星互联网民营企业，他们的星座瞄准行业细分市场，开拓卫星互联网商业服务。如九天微星的“九天微星”星座和吉利的“未来出行”星座均已完成首批发射、组网和功能验证。不可忽视的是，这些民营企业也成为我国卫星互联网高新技术研发不可或缺的力量。比如， “九天微星”的卫星高精度姿态控制和5G数字再生通信， “未来出行”的面向智能驾驶厘米级精度定位等技术，都走在了世界前列。
诚然，我们的低轨卫星网络建设仍处在起步和实验性阶段，与“星链”和“一网”等欧美卫星运营商星座建设相比差距还很大，这些差距主要表现在星座部署与卫星发射计划、卫星生产能力、卫星生产成本、火箭发射能力、火箭发射成本等多个方面。
星座部署和卫星发射计划与国家对卫星互联网的战略定位、相关企业和行业管理机构布局、军民用市场需求等因素相关。在国家定位方面除了前面谈到的发展卫星互联网、5G和6G已经上升为国家战略以外，我们的地方政府今年也密集出台了多个相关计划和举措。
2023年年初河北省人民政府发布《加快建设数字河北行动方案2023-2027》，该方案指出，加快卫星互联网建设与应用，配合国家做好卫星互联网系统地面设施建设。该方案还指出，雄安新区到2027年建成6G规模应用示范网，并打造中国6G发展先导区。注意到，2027年这个时间节点要比预期计划的2030年6G商用时间要早两年，与ITU最早确定6G技术标准的时间2025年要晚一到两年，河北省这个方案实操性还是很强的。于此同时，北京市政府和国资委各自从首都城市建设和国家投资层面也有类似的工作部署，并作为2023年的重点或聚焦工作。
而由国资委于2021年4月宣布在雄安新区正式成立中国卫星网络集团公司，简称“中国星网”，则是在企业和行业管理布局方面迈出了历史性的一步。 “中国星网”将是中国卫星互联网的第一大星座运营商，被认为是中国商业低轨道卫星互联网建设的“带头人”。
“中国星网”在正式挂牌前就提出了“星网工程”，于2020年向国际电信联盟（ITU）提交了两个星座频谱的申请，计划部署共计12,992颗低轨卫星。据不完全统计，包括“鸿雁星座”和“鸿雁工程”等国家队以及“银河Galaxy”和“九天微星”等民企在内，我国计划部署的低轨卫星数量超过1.6万颗，星座轨道高度设在500到1,200公里之间。有消息称，我国2022年进行了上百颗低轨卫星工程的招标，2023年还会出台更多的招标项目。但笔者没有搜索到任何有关我国卫星总体计划和部署路线图的相关报道，如果我们敢于自我挑战与“星链”对标，“星链”计划到2017年中旬，完成约4.2万颗卫星的部署。
提高卫星生产能力除了通过扩大生产设施和人员外，卫星的模块化和柔性化生产是关键。在提升生产能力方面，我们的民营企业已经取得了不错的战果， “九天微星”、“银河Galaxy”和吉利“未来出行”分别在唐山、济南和台州设立了卫星“超级生产工厂”，其中吉利的“未来出行”工厂年产能力可达500颗卫星，作为起步可喜可贺。但要对标“星链”的年产4,000颗的能力，中国航天界还需要付出更多的努力。在扩大人员方面，一个眼前的例子是“中国星网”2023年公开招聘正在进行中，下属的北京、上海、重庆、成都公司开放20余个专业技术类和管理类岗位招聘，常年无休。
卫星生产成本与市场规模成反比。随着我国各行各业数字化进程的大力推进、海外业务的不断扩展、海外实体资产的不断增加、以及加大对“一带一路”和“海上丝绸之路”的支持，我国卫星互联网市场规模一定非常可观。卫星超级工厂模块化、柔性化在为规模生产提供能力的同时，对降低成本也起到关键作用。目前“星链”一代卫星的每颗制造成本降到了50万美元左右。
在火箭发射能力和火箭发射成本方面，SpaceX的 “猎鹰” 重型可回收火箭，一箭可以发射50 至 60颗卫星，可回收10多次重复使用。据统计， “猎鹰”重型火箭的发射成本已经降到了1,500美元每公斤，如果2023年“星链”卫星开始搭载“星舰”（Starship）火箭发射，他的最大载荷可以达到150吨，是目前 “猎鹰”火箭的3倍，发射成本会降至小于200美元每公斤。
2022年8月我们的长征丙火箭为吉利 “未来出行” 星座实现了一箭9星发射，我们在低轨商业卫星发射方面取得了零的突破。需要指出的是，火箭能够承载多少卫星，不光与它的有效载荷有关，也与卫星外形及折叠设计相关，原本不规则的卫星外形需要进行科学合理的折叠和排放，紧密安全地堆叠在火箭整流罩内发射升空。已经看到了国内一些关键技术研发和试验的报道，包括用于火箭回收需要更大推力火箭发动机技术、着陆缓冲和捕捉技术，以及用于提升火箭装填量的卫星叠栈技术，等等。
发射能力和发射成本不光取决于单颗火箭，也同样取决于卫星发射场所和设施。为迎接这一挑战，我国在海南文昌正在新建一座专门用于商业卫星的发射场，是集运载火箭、卫星应用、卫星宽带互联网一体的综合商业航天产业发展基地，其中包括卫星总装测试厂房和商业运载火箭总装测试厂房，它们分别将于2022年底和2023年底投入使用，2024年6月30日实现卫星首发。需要一提的是，文昌发射场的火箭落区全部都设在海上，将兼顾今后可回收可复用火箭的发射。注意到， “中国星网”也是文昌卫星发射场的四大投资方之一。 “中国星网”承载着国人太多的希望和梦想。
（待续）