马斯克要发射4.2万颗卫星,中国5G还没建设,就要被颠覆吗?

近日马斯克的星链计划可以说火爆网络,2020年4月22日,猎鹰9号火箭从佛罗里达肯尼迪航天中心基地发射了60颗卫星,到目前为止星链计划已经发射超过422颗卫星,马斯克承诺最终发射数量将达到42000颗。

马斯克要发射4.2万颗卫星,中国5G还没建设,就要被颠覆吗?

4月23日,马斯克在推文上公布了最新的目标,在未来3个月内进行内测,6个月后进行公测。星链也将在2020年为北美用户服务,并在2021年将服务范围进一步扩大。也是在同一天,我们国家的银河航天也通过自主研发通信卫星,实现5G信号的传输,而且达到10Gbps的通信速率。

马斯克要发射4.2万颗卫星,中国5G还没建设,就要被颠覆吗?

马斯克推特截图

马斯克表示,未来星链计划将实现个人用户1Gbps上网速度,能满足在线游戏,能够替代现有的5G技术。看上去,马斯克新一代的通信技术能够节省光纤的铺设成本,以及基站的建设费用,可是马斯克的星链计划真的能够取代中国的5G技术吗?

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为什么5G基站要比4G基站多

在我们生活当中,信号传输过程噪音是恒定的,如果想要获得高质量的信号,就必须把传输距离拉近。在家里用WiFi的时候,会有这样的体验,当你距离路由器越远的时候,你获得信号就越差。只有距离WiFi比较近的时候,才能够获得清晰的信号。

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可能有人会说,这么多年过去了,难道无线通信传输速率没有提高吗?无线通信传输速率受到香农第二定律限制,同样带宽的传输速率不会因为编码的迭代而有本质的提高。

我们现在4G基站能够覆盖的范围在1平方公里范围,基站之间的距离在2-3公里,也就是说手机与基站的距离不会超过1.5公里。在城市当中,这个距离会更短,密度要求会更高,一般要求800米左右。

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5G基站为了能够达到高速率的传输,要求平均距离在200-300米左右,负责半径在100米。基站密度相比之前提高了100倍,其实5G技术就是通过提高通信频率的同时,把基站建得非常密,让信号能够不被建筑物格挡。

那么马斯克的星链卫星距离用户有多远呢?目前星链计划所发射的卫星最低也在200公里以上,也就是说是目前手机距离基站距离的200倍,这样的距离即使没有云层的格挡,能到达地面的信号也将只有万分之一,因此传输数据的速率肯定高不了。

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那么马斯克所说的1Gbps上网速度是怎么回事呢?我们在会场开会的时候经常会遇到这样的情况,会场开通了100兆的宽带,可是随着会场人员的增多,大家能分配的WiFi速率还是非常低的,甚至一张图片都发布出去。星链计划也是如此,如果单位面积人员比较少的时候,或者说只有一台测试机,1Gbps上网速度肯定能够达到,如果在城市当中,那绝对是不可行的。

1997年、1998年,美国摩托罗拉公司公司发射了66颗卫星上天,这些距地高度780公里的卫星,传输速率只有2.2-3.8Kbps,还不如我们的2G网络,2G网络传输速率达到2.7-9.6Kbps。当我们手机只有2G信号的时候,大家都感受到,一张图片都传不出去。如果我们想要流畅地看视频,传输速率需要达到22Mbps,这个速度是2G网速的1500-2000倍。

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如果你想要提高传输速率,就必须拉近距离,马斯克在距地200公里的星链,如果想要获得更高的传输速率,必须提高卫星的发射功率,而卫星不可能像地面基站那样,可以有线供电,依靠太阳能板,能发射的功率是有限的。

今天通信系统,除了密度极高的基站,还有基站之间的光纤通信。从一个基站到另一个基站都是依靠这些光纤来实现的。如果用卫星取代基站,无论是卫星与卫星之间,还是卫星与地面之间,都要再耗费一倍以上的无线宽带,要知道空间的宽带可不是光纤,频宽是极其有限的。

马斯克要发射4.2万颗卫星,中国5G还没建设,就要被颠覆吗?

2008年,美国AT&T公司中标了60MHz带宽,共计花费200亿美元,如此高的带宽费用,任何一个电信公司都不会浪费在空中的。如果采用卫星通信,就算卫星能够达到基站的功率和电源供给,传输效率也只有基站的万分之一。

中国目前4G基站的数量超过544万个,而马斯克目前只发射了400多颗卫星,预计未来会发射4万颗,这些卫星的通信数量是远远不够的。

马斯克要发射4.2万颗卫星,中国5G还没建设,就要被颠覆吗?

马斯克这些卫星用在哪些地方?

如果以地球总面积来算的话,地球上有80%的土地是没有连接网络的,不提非洲那些第三世界,中国还有很多地区是没有任何网络的。我们大部分人都生活在人口密集的地区,如果你现在前往西北或者西南地区,大部分依然没有任何网络信号的,因为建设和维护成本实在是太高了,更不用提流畅的4G网络了。

星链计划当中这些低轨道卫星,理论上一颗卫星能够覆盖百万平方公里的土地。特别是占我们地球70%的海洋,这些地区都是没有任何网络信号的。随着我国民航对于电子设备管制放松,未来客机上开通网络通信服务也有巨大的需求。甚至像马斯克说的那样,未来我们在火星上都能够实现网络通信服务。

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另外还有跨国家的通信服务,也需要卫星通信,比如美国在对伊拉克战争期间,从飞机、导弹、装甲车再到士兵的通信等,都需要通信服务,可是美国不可能在伊拉克建立基站。美国在对伊战争期间,一共调集了100多颗卫星,对43万平方公里,2个广东省的面积进行军事通信服务。

这些区域的通信由于人口少,服务频次低,因此能够独享高宽带的要求,可是如果在城市当中,马斯克的星链是远远不能满足的。未来在城市当中,还是需要建立这种5G网络,来满足城市当中的网络服务需求。

马斯克要发射4.2万颗卫星,中国5G还没建设,就要被颠覆吗?

中国目前4G基站超过500多万个,未来5G基站想要达到今天4G基站的覆盖率,至少需要建设2000万个5G基站,当然很多人员稀少的地区,依然可以使用4G基站,但是依靠星链当中的4万颗卫星是远远不够的,因此我们还是需要踏踏实实做好自己的5G,10年之后再谈毫米级波段的6G技术。

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