洞悉——物联网发展1000问之14为什么要发展卫星物联网？是6G

今天我们谈谈卫星物联网的话题吧。如果说探月工程和北斗系统是国家级的战略工程，接下来的卫星物联网将是对我们未来的业务带来想不到的发展空间。

笔者认为真正的6G应该就是卫星物联网组成的时空物联网系统。而并非现在提出来的所谓6G体系，因为下一步在5G的基础上应该说初步实现了人联网与物联网的基本区分，未来的业务方向更多将会转向物联网，那么对于“物”的联网就将是人类面临的挑战。

我们生存的空间包括城市和乡村周边仅仅是地球的十分之一不到。现有的无线网络是远远无法满足要求的。看看卫星物联网有怎样的发展历程！

1.铱星失败，精神永存

说到卫星通讯网络，第一个想到的就是摩托罗拉在80年代提出并执行的“铱星计划”。当年如日中天的摩托罗拉希望通过77颗卫星，让信号覆盖地球每一个角落，只要肉眼可见的地方，都可以通过星群向世界各地传递信息，并且信息的渠道是双向的！

由于金属元素铱有 77 个电子，这项计划就被命名为铱星计划，这个名称可以说是来自于极客的极致浪漫。（后来出于技术方面的考量，卫星总数降低到66个）计划总投资高达60亿美元，由于运营成本太高，不得不将卫星电话卖到3000美元，通话资费高达7美元/分钟……

后来，由于手机通讯技术发展迅猛，和新一代的蜂窝网络普及，全球大多数地区已经能够获取成本低廉的通信服务。

由于铱星计划只可以使用20hz这一个频段进行信息传输，可承载的通讯量非常有限，普通民众难以负担。最终，铱星计划最终以2亿美元的价格被收购，仅作为特殊通讯手段被美国军队使用。

2.孙正义联合盖茨10亿美元投资新卫星项目 ，拟发射500颗卫星直播地球！

2018年4月，美国财经网站CNBC报道，卫星影像公司EarthNow发起了一项通过卫星实时录制地球影像的项目。该公司刚刚从一些科技公司的顶级投资者那里获得了大量资金，其中包括软银、空中客车以及微软联合创始人比尔·盖茨（Bill Gates）。

EarthNow表示，它计划发射约500颗卫星，对几乎整个地球表面进行“实时的、未经修改的”的直播拍摄。人们可通过智能手机和平板电脑访问这些视频，而且应用开发者也能使用这些视频。

从目前的系统来看，这是一个“巨大的飞跃”。目前的系统只能以较慢的速度传输视频片段。EarthNow计划最初向政府和企业提供“商业视频和智能视觉服务”。

该公司列出了其地球监测星座的一些使用案例，例如“捕捉非法捕鱼行为，观察台风和台风随着它们的变化，检测森林火灾的的发生，观察火山瞬间爆发，协助媒体在讲述来自世界各地的故事，跟踪大型鲸鱼迁徙过程中，帮助“智慧城市”变得更加高效，提供有关作物健康的按需数据，并观察世界各地的冲突地带。

“EarthNow成立于2017年，其前身是以拥有庞大专利组合而闻名的Intellectual Ventures公司。EarthNow还计划为普通公众创建一个“实时地球视频”，该视频可通过智能手机和平板电脑访问 - 类似Google Earth，但具有实时图像。

这个项目比尔盖茨与软银董事长孙正义谈好将投资十亿美元，在太空中安装一个'星座'照相机，全天候监测整个地球表面。未来将有500颗覆盖地球上的视频监控型卫星，这既让人兴奋又会很恐惧吧。

从2016年投资OneWeb开始，卫星已成为软银旗下愿景基金的基石。OneWeb也是EarthNow的投资者之一。

去年，OneWeb的首席执行官格里格·维勒（Greg Wyler）表示，软银首席执行官孙正义在这个行业中有着广泛的人脉关系。孙正义投资的OneWeb“星座互联网”计划，获美官方批准，预计2019年逐步取代光纤。

2017年美国联邦通讯委员会（Federal Communications Commission）的董事长Ajit Pai对外发布了一份声明，宣布正式批准OneWeb公司进入美国宽带服务市场。他们的目标是构建一个覆盖全球的高速宽带网络，为包括美国在内的任何地方提供高速宽带服务，并借此弥补存在于不同地区之间的数字鸿沟。

OneWeb 计划总共发射720颗近地轨道卫星，它们的运行高度大约为1200公里。据OneWeb公司介绍，该公司计划在2018年初发射最初10颗卫星，待测试完成之后，将在2019年之后全面启动该项目，考虑会率先在阿拉斯加提供服务。

到2022年，预计所有的学校都将会受益于卫星互联网而接入网络，到 2027 年将会彻底解决全球的宽带上网问题。

实际上，在OneWeb公司试图通过卫星解决全球联网问题之前，卫星互联网的概念已经出现了很久。但由于当时技术的限制，造成整个宽带网络速度较慢，甚至都无法做到支持在线视频播放。

不仅如此，相应的收费也是十分高昂，每位用户的日均花费可以达到200美元，这就使得它不仅无法得到大范围的普及，甚至连整个项目的运营都面临着严重亏损的状况。前面我们讲过当年名噪一时的“铱星计划”最后就是这样夭折了。

但OneWeb的做法略有不同，它们并没有选择36000公里高的地球同步静止轨道，而是替代以“卫星群+近地轨道”的解决方案，这样做的好处是大大减少了卫星与地表的距离，使得数据的传输可以更快。

OneWeb公司的创始人兼CEO Greg Wyler也表示，“这是一个重要的里程碑。”他于2012年成立了OneWeb公司，在2015年5月份和2016年12月份获得来自孙正义掌管的软银集团的两轮投资，融资额分别为5亿美元和8.5亿美元。

而著名维珍集团的创始人理查德·布兰森（Richard Branson）也是其董事会的一员，后者除了对OneWeb有投资行为之外，还将会为OneWeb提供卫星发射服务。

与此同时，OneWeb也不是唯一要寻求建立近地轨道卫星宽带网络的公司。包括波音、ViaSat、Telesat和SpaceX也都在规划类似的“太空互联网”卫星计划。而这些方案的卫星数量从最少的两颗卫星到最多的高达4000颗卫星，形式多种多样。

3.最为知名、也最为大胆的卫星计划当属马斯克旗下的SpaceX。

他们打算总共发射4425颗通信卫星来覆盖全球，这一数字已经超过了人类到现在所发射的所有的卫星的总和。

不过，自从去年11月15日向美国联邦通讯委员会提交了申请之后，几个月过去了，他们至今没有获得批复，这也就让竞争对手OneWeb捷足先登了。

对于为什么投资OneWeb和其计划的功能和愿景，孙正义就给出过这么一段描述：

我们以前向人们提供连接，是通过信号塔和设备，人们在地上彼此连接。这个公司很有意思，从空中、从太空中提供连接。

在过去，卫星离地很远，36000千米，所以有延迟，连接就变慢。我们要提供1200千米的卫星，离我们近30倍，距离更近了，延迟更低了。我们要在今后几年发射800枚卫星，最终达到2000枚。

这些卫星起到空中基站的作用。传统地上的基站传输信号，信号水平走，会撞上树、建筑、屋顶很多次，速度和性能越来越差。你可以想象，新卫星信号就像直接从空中下来的光纤，连接到我们的用户。它的传输速度可以达到上行50Mbps、下行200Mbps。更近延迟更低，这就是我们提供的。

乡村、屋顶上的设备，还有移动的汽车，所有的东西都要连起来。今天边远地区的汽车因为信号问题连不起来，明天的汽车都要连起来，街上的不在街上的都可以。所以通过这种卫星，我们会有10亿付费用户。

卫星物联网支持的场景：

1、应急网络连接，全球通讯保障

2、高空高速低延迟宽带网络

3、偏远地区家庭、学校，解决了光纤成本过高的问题

国内很多专家认为，即使卫星互联网已有承受数十GBps带宽的能力，但短期内依然无法取代动辄联通数十亿人口的地面网络抗衡。但是，卫星互联网的低成本实现，将对国内的电信基础设施建设产生巨大影响。

业内人士预判，低轨卫星提供了一种可行的补充方案。一些偏远地区的基站、光纤架设，甚至飞机Wi-Fi的建设，可以低轨卫星建设成本作为参照，一旦卫星互联网具有更高性价比，将无需建设和利用地基网络。

更关键的是，卫星互联网还能跟上更高网速、更高容量的5G建设步伐。也就是说，一旦天网比地网更具性价比，某些农村和偏远山区可以直接跑步进入5G时代。

4.盘点国内卫星物联网

有统计显示，2017年全球约120家风投机构，为商业航天企业投资了近40亿美元，在资本的推动之下，在国内外也涌现了一批代表性的低轨卫星项目，我们略微盘点下代表性的几家：

1、备受关注的就是中国航天科技集团的鸿雁星座计划。中国鸿雁星座由300颗低轨道小卫星及全球数据业务处理中心组成，具有全天候、全时段及在复杂地形条件下的实时双向通信能力，可为用户提供全球实时数据通信和综合信息服务。

2、中国航天科工集团的虹云工程计划，中国虹云工程计划发射156颗小卫星，在距离地面1000公里的轨道上组网运行，构建一个星载天基宽带全球移动互联网络，以满足中国及国际互联网欠发达地区、规模化用户单元同时共享宽带接入互联网的需求。虹云工程预计在2022年完成部署，并在2018年发射首颗卫星。

3、九天微星成立于2015年6月，主要研发小卫星总体设计、关键载荷研发和组网等技术，主做微小卫星创新应用与星座组网运营，按照计划，2018下半年九天微星将发射“一箭七星”的“瓢虫系列”，未来近百颗物联网卫星将发射升空。

4、天启物联网星座由北京国电高科科技有限公司部署和运营，该公司在2018年10月底发射首颗卫星，计划到2021年前部署完成有38颗低轨卫星组成的覆盖的全球的物联网数据通信星座，天启物联网星座除能有效解决地面网络覆盖盲区的物联网应用，广泛应用于地质灾害、水利、环保、气象、交通运输、海事和航空等行业部门的监测通信需求，服务国家军民融合战略，还能有效解决制约智能集装箱产业发展的关键通信问题，从而极大加速这个百亿级市场的产业化进程。

当然，作为天启星座的运营方国电高科也是我们联盟的重点企业，这个项目获得了2017年全球物联网大赛的冠军，也算是实至名归！

总之，为什么需要卫星网络？概括起来我们发现，目前地面布设基站及连接基站的通信网却受到诸多的限制：

1)占地球表面大部分面积的海洋、沙漠等区域无法建立基站;

2) 用户稀少或人员难以到达的边远地区建立基站的成本将会很高;

3) 发生自然灾害时(如洪涝、地震、海啸等)地面网络容易被损坏。因此，地面物联网的覆盖范围是有限的。

如果将基站搬到“天上”，即建立卫星物联网，使之成为地面物联网的补充和延伸，则能够有效克服地面物联网的前述不足，并具有下列优势：

1）覆盖地域广，可实现全球覆盖，传感器的布设几乎不受空间限制;

2）几乎不受天气、地理条件影响，可全天时全天候工作;

3）系统抗毁性强，自然灾害、突发事件等紧急情况下依旧能够正常工作;

4）易于向大范围运动目标(飞机、舰船等)提供无间断的网络连接等。

在卫星轨道的选择上，相比于采用对地静止轨道(GEO)卫星，采用低轨道(LEO)卫星实现物联网，将能够降低传播时延，提高消息的时效性;减小传输损耗，有助于终端的小型化;通过多颗低轨卫星构成星座实现全球无缝覆盖(含两极)，提高物联网的覆盖范围;实现见天通，解决特定地形内(如到 GEO 卫星视线受限的城市、峡谷、山区、丛林等区域)通信效果不佳问题;缓解 GEO 卫星轨道位置和频率协调难度大的问题。因此，近年来低轨卫星物联网得到了研究者的广泛关注。

今天花了这么多篇幅仔细盘点和梳理未来的太空上的竞争，相信这也是我们行业需要关注的领域，资本方应该提前布局的战略方向。国内外实际上都已经展开了新一轮的争夺战。

卫星物联网是一个全新的产业方向，需要有坚定而执着的追求，懂得借助别人的智慧，懂得等待和抓住历史的机遇，这其中不但需要智慧，也需要从实践中得来的经验，但唯独不需要空谈。

——————文章完——————

声明：本文系《洞悉——物联网发展1000问》系列文章，旨在希望通过系统性与行业专业视角就物联网产业当前发展现状与经济潜力予以分析和分享。IOT物联网，万物互联，互联万物。作者：王正伟，中关村物联网产业联盟秘书长 全球物联网大会主席