美國準備跳過5G，直接升級到6G？中國顫抖了？
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據(jù)報道，北京時間5月24日上午10點30分，馬斯克旗下的SpaceX（美國太空探索技術公司）的獵鷹9號火箭將60顆Starlink衛(wèi)星發(fā)射升空，其雄心勃勃的“星鏈（Starlink）”計劃終于拉開組網序幕。
這項2015年提出的計劃，規(guī)模極其巨大，總計要在2025年前發(fā)射近12000顆衛(wèi)星。有自媒體認為，該計劃表示美國將在太空中建立下一代寬帶網絡，繞過5G，直接升級到6G，并據(jù)此認為“6G并不遙遠”。
那么這個龐大的“星鏈”計劃，到底靠不靠譜？
今天就來聊一聊。
1
用上萬顆衛(wèi)星包裹全球，靠譜嗎？
目前，全世界在軌提供服務的衛(wèi)星也不過1700多顆。
之前，馬斯克計劃發(fā)射4425顆衛(wèi)星，這個數(shù)量已經很嚇人了，現(xiàn)在又漲到了12000顆。
我們不禁要問：用上萬顆衛(wèi)星包裹全球，這個“星鏈”計劃靠譜嗎？
目前看來，不太靠譜。
且不說發(fā)射衛(wèi)星所需的巨大成本壓力以及在政策上面臨的重重阻力，單在技術方面，“星鏈”計劃就很不過關。
一是速率不夠。
根據(jù)“星鏈”計劃的官方文件，一顆衛(wèi)星的典型覆蓋面積是353萬平方公里，相當于9個多德國和220個北京。要知道，全世界比這個面積大的國家也只有6個。
馬斯克“星鏈”計劃衛(wèi)星的高度和下傾角數(shù)據(jù)（圖源網絡）
即使考慮到衛(wèi)星采用了相控陣技術，真正服務地區(qū)比覆蓋面積小些，但其范圍也是驚人的。
現(xiàn)在，光北京就建設了2萬座左右的鐵塔，每座鐵塔上還不止一家基站，這么一顆衛(wèi)星就能為上百個北京這么大的區(qū)域提供服務，速率能夠嗎？當然不夠。
二是很難連上。
前幾天，網上有個消息傳爆了：有人稱其手機連上了馬斯克的TintinA衛(wèi)星的Wi-Fi。
有人稱其手機連上了馬斯克的TintinA衛(wèi)星的Wi-Fi（圖源網絡）
馬斯克在跟他人的對話中稱“不要告訴別人，密碼是martians”。
馬斯克在社交媒體上與人對話稱“不要告訴別人，密碼是martians”（圖源網絡）
于是，很多人就以為，自己的智能手機以后可以接入衛(wèi)星Wi-Fi了。
這個想法就有點天真了，因為TintinA衛(wèi)星與我們用的普通智能手機頻率對不上，兩者不可能直接通信。
無線電波有一個特性，頻率越高，電波的指向性就越強，也就更利于集中能量將信號傳遞到遠方。
馬斯克的互聯(lián)網衛(wèi)星使用的是Ka和Ku波段，在20GHz左右。
馬斯克互聯(lián)網衛(wèi)星使用的是Ka和Ku波段，手機無法接收（圖源網絡）
而我們用的智能手機使用的Wi-Fi頻段分別是2.4GHz和5GHz，相對來說全向性就比較強，在路由器周圍任何方向都有較均勻的信號，以方便我們的使用。但Wi-Fi的全向性信號衰減很嚴重，會隨著距離變化呈平方倍衰減，如果加上空中干擾，可能是立方倍衰減。
因此，2.4GHz和5GHz的信號本身就傳不了多遠，更不用指望傳遞給太空中的衛(wèi)星了。
那么，我們的手機能收到衛(wèi)星發(fā)射的信號嗎？
前面說過，衛(wèi)星的信號頻率在20GHz左右，我們手機根本就沒有接收這個頻段的接收器，所以不可能收到。
也就是說，手機不可能收到TintinA衛(wèi)星的信號，手機的Wi-Fi信號也不可能發(fā)射到衛(wèi)星。
因此，普通手機連接成功衛(wèi)星Wi-Fi的圖片是騙人的，除非你用的是衛(wèi)星電話。
“星鏈”如何為地面上的手機提供上網服務？
現(xiàn)行手機的信號不可能發(fā)射到衛(wèi)星，而且與衛(wèi)星直接通信的設備不能有遮蔽頂，所以要在室外空曠地域裝轉發(fā)器，以20GHz左右的頻率與衛(wèi)星通信，以2.4GHz或5GHz跟手機通信。
“星鏈”要為地面上的手機提供上網服務，需要有轉發(fā)器（圖源網絡）
但是，這個轉發(fā)器的對星頻率有問題，它跟我國5G規(guī)劃的28GHz頻率完全重合。也就是說，將來我國的大街上會密布28GHz的5G微基站，旁邊如果還有著相同頻率的衛(wèi)星轉發(fā)器，將會嚴重干擾5G微基站的信號。
2
那么多專家，難道都不懂？
很多網友會有疑問，庫叔說的都挺有道理，但Google、Facebook、SpaceX有那么多技術專家，難道他們不懂？
照理說，常規(guī)的科研項目要經過技術論證，稍有疑點就要進行反復論證，以確保所有技術環(huán)節(jié)的科學原理都成立，而且有足夠可靠的工程方法。
然而近年來，美國興起了IT創(chuàng)投思維，跟常規(guī)的嚴謹科研不同，它的基本套路就是講故事、賣情懷、拉投資，稍微搞出點成果就大肆宣傳，目的是拉來更多投資。
這種報喜不報憂的互聯(lián)網套路，掩蓋了實際存在的大量技術障礙，因此這些項目失敗的幾率極大，投資人的錢也會跟著打水漂。
從2014年開始，美國科技人士似乎就為全世界人民的上網問題“操碎了心”，搞的計劃形形色色，有用衛(wèi)星的、有用無人機的、有用熱氣球的，總之就是往天上搞，核心賣點就是要覆蓋足夠大、用戶足夠多。
庫叔舉幾個例子：
*2014年春節(jié)期間，一則類似消息同樣引爆了網絡：美國一家名為“媒體發(fā)展投資基金”的公司宣布了一個名為“外聯(lián)網（Outernet）”的計劃，要發(fā)射幾百顆低軌道衛(wèi)星，為全球4.3億上不了互聯(lián)網的人們提供網絡服務。
很多人非常興奮——終于可以高速、廉價、無障礙地上網了。
2014年，美國一家公司宣布推出“外聯(lián)網”計劃，目標是讓網絡覆蓋全球（圖源網絡）
然而實際上，這項計劃的核心技術是“單向組播”，地面工作站將信息分組整理后上傳到衛(wèi)星，然后由衛(wèi)星轉發(fā)到所覆蓋的地域。
這跟衛(wèi)星廣播電視是一個道理，你可以選擇適合的信息，但不能上傳信息。
不能上傳信息就是沒有交互性，QQ和微信不能用，微博也發(fā)不了，只能被動地看推送信息。
這是廣播服務而不是互聯(lián)網。
有意思的是，該公司的宣傳圖片卻向人們傳達了能夠雙向通信的印象，比如下邊這張圖片，人在曠野上通過“外聯(lián)網”跟衛(wèi)星進行聯(lián)絡，暗示能叫來救援。實際上，信息并不能上傳。
“媒體發(fā)展投資基金”公司推出的“外聯(lián)網”宣傳圖片（圖源網絡）
*2015年，又有消息稱，Google與SpaceX合作發(fā)射700顆通信衛(wèi)星，構建全球無線互聯(lián)網。
700顆聽著不少，關鍵要看服務多少人。
按全世界人口1/10的7億用戶來算，平均每顆要服務100萬用戶，按照每顆衛(wèi)星1Gbps總速率來計算，平均每個用戶只能分得1kbps，甚至遠遠低于撥號上網時代，根本就無法使用。
*Google還推出過利用熱氣球提供Wi-Fi的計劃。
這也并不是什么新把戲，只是抄襲了軍用系留氣球（使用纜繩將其拴在地面絞車上并可控制其在大氣中飄浮高度的氣球）和平流層飛艇的創(chuàng)意——在吊籃上放置通信轉發(fā)器，升空后覆蓋作戰(zhàn)地域，起到了通信中繼的作用。
谷歌用熱氣球提供互聯(lián)網的項目名稱為“潛鳥計劃”（Project Loon）（圖源網絡）
*2016年7月份，扎克伯格也跟風搞了個給全世界人民提供互聯(lián)網服務的計劃，這回用的是能發(fā)射激光的無人機。
FaceBook公司推出的“天鷹”（Aquila）計劃，通過可以發(fā)射激光的無人機完成信號傳輸（圖源網絡）
其實這種無人機早就有，只是因為主要用于軍事而不被公眾所了解。為此，F(xiàn)aceBook公司還收購了英國一家生產這種無人機的公司。
細究起來，這個無人機方案也存在很多疑點：
一是用無人機提供信號難度簡直太大。
無人機向地面提供的信號覆蓋半徑約為100公里，其航速約為100公里/小時，這個半徑100公里的信號覆蓋區(qū)是高速移動的，你必須以100公里/小時的速度跟著無人機跑才能持續(xù)上網。
或者每隔200公里就安排一架無人機，讓它們排著隊依次飛行。顯然，這種接力工作模式很不靠譜。
二是用“激光”作為通信手段，大氣干擾太大。
報道中提到用“激光”作為通信手段，曾讓很多人感到興奮，其實很不靠譜。
衛(wèi)星之間通過激光進行通信確實可行，這叫作“星際激光鏈路”，但那是在沒有大氣擾動的太空。
對這種方式而言，距地面上萬米距離的大氣干擾是個嚴重的問題。
三是激光還具有極強的方向性。
如果你手持激光筆對著墻上照就會發(fā)現(xiàn)：如果10米遠，即便手腕抖動很輕微，墻上光斑的跳動距離也會很遠；如果對著20米遠的墻上照，光斑就跳動得更遠。
激光具有方向性好的特點（圖源網絡）
飛行中的無人機抖動很厲害，距離地面成千上萬米，那么，激光在地面上來回跳動的尺度得有多大？
地面站給飛機中的無人機發(fā)射激光，必須連續(xù)精準地調整激光發(fā)射器的角度，以跟上不斷變化位置的無人機。這個難度不是一般的大，商業(yè)應用恐怕很難成功。
由上可見，無論是衛(wèi)星、熱氣球還是無人機，其宣傳思路都是位置足夠高，覆蓋面積大，服務用戶多，往往打出為貧窮人群提供信息自由的情懷牌，然后給出眾籌鏈接。
但由于總速率資源有限，用戶的平均速率資源會極其微薄，這一點他們絕口不提。
后來，“外聯(lián)網”衛(wèi)星計劃沒有圈到錢，黃了；谷歌熱氣球和FaceBook公司無人機計劃也沒了下文。
現(xiàn)在，馬斯克的“星鏈”計劃又開始火了......
3
要讓人人都上網，還得學中國
理論上，一個站點的帶寬資源基本固定，所服務的用戶數(shù)越多，單個用戶分得的速率就越少。
那么，如何才能讓每個人都能高速上網？
正確的操作方式是縮小站點范圍，把站點資源分配給更少的人群，每個人得到的資源就更多。
站點服務范圍越來越小，這也是未來5G的發(fā)展趨勢。
現(xiàn)在，全球共有約600萬座4G基站，中國就占據(jù)了400多萬座，其他的基站被美國等190多個國家共同擁有。
在大國中，中國的電信覆蓋率是第一，遙遙領先于美國、俄羅斯、澳大利亞等國。
為什么中國能取得這樣的成就？
這源于中國的“村村通”政策——政府要求95%以上的偏遠山區(qū)必須有電信信號，而且資費不得高于城鎮(zhèn)地區(qū)。
自2003年開始，工信部每年都會給三大運營商下達偏遠山區(qū)電信建設任務，經過十多年的建設，已經完成了目標。
2017年12月份，筆者曾去貴州貧困山區(qū)考察扶貧，來到六盤水市淤泥鄉(xiāng)巖博村，處于海拔2000米的山地丘陵地帶。
一下車，筆者掏出手機測速，發(fā)現(xiàn)網速竟然高達30兆。
村干部介紹了當?shù)氐木W絡情況：4G網早就建成了，鄉(xiāng)里曾經要求他安排村民去山溝里尋找信號盲區(qū)。
這個村干部不知道的是，他們村的網速已經超過了澳大利亞首都堪培拉！
遵義市平正葛哥佬族鄉(xiāng)草王壩村，有很多家坐落在一座山頭兩側的洼地里。為了這幾十戶人，相關單位在這里安裝了兩座鐵塔，保證所有人享受到現(xiàn)代通訊帶來的便捷。
實際上，這些村民一個月交的話費還不到800塊錢，連兩座鐵塔的電費都不夠。
在保證廣大偏遠貧困地區(qū)的電信覆蓋率方面，中國走在了全球最前列。在中國，幾乎所有偏遠山村、鐵路沿線、國道兩邊都有信號。
美國的電信覆蓋率遠低于中國，就是因為他們走的是完全商業(yè)化的道路——運營商更樂意在經濟發(fā)達的人口密集區(qū)建設基站，那里賺錢多，不樂意在人口稀疏的偏遠地區(qū)建站，因為賺不到錢。
所以，著名的黃石公園居然沒有信號，這在中國是無法想象的。
說到底，美國人大喊“給全世界人民提供互聯(lián)網服務”的口號沒有多大實際意義，先搞掂本國的電信覆蓋率才是要務。
現(xiàn)在，很多人對我國電信業(yè)建設的巨大成就缺乏認識，反而把在美國存在巨大爭議的馬斯克當神一樣崇拜。
在電視訪談節(jié)目中，馬斯克自己也公開承認，他心目中的航天英雄阿姆斯特朗和尤金賽爾南都公開反對他。
其實，不僅這兩位，很多美國專家都很清楚馬斯克計劃存在著大量技術問題。
當然，我們不能說馬斯克的這個計劃一無是處，但確實也應該冷靜分析、客觀看待，沒有必要一味熱捧，更沒必要妄自菲薄。
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