卫星工厂与全球共建星座——专访九天微星副总裁李源

2019年5月份，埃隆·马斯克(Elon Musk)旗下太空公司SpaceX发射了其新卫星网络Starlink的首批卫星。

中国的民营企业九天微星也于2018年12月发射“瓢虫系列”7颗卫星，进行物联网系统级验证，并提供在娱乐及教育应用场景方面的服务。

“星链”网络一旦建设完成，将真正实现覆盖全球的自组网络，这能否使人们摆脱对光纤和基站的区域限制？与此同时，全自动化、标准化、批量化生产的“卫星工厂”正在出现，这对于一些地广人稀、尚未接入地面网络以及通信服务过于昂贵的区域来说，会间接产生哪些影响？就这些问题，本刊记者采访了九天微星副总裁李源。

“天地一体”的通信网

《中国投资》：对于由低轨卫星组成星座或者星链来提供互联网服务，您是怎么看的？

李源：现有的主流的通信方式有几个方式：

首先,是地面组网。通常大家了解最多是地面运营商，通过地面蜂窝网为客户提供通讯服务，之前是2G、3G、4G，现在是5G，每一代通信系统都有比较大的革新，尤其是从物理层的革新。但地面网是蜂窝组网法，就是用一个小蜂窝对区域性客户进行覆盖，这是地面网的特点:区域性覆盖。

第二个方式，是连接各个大陆之间的海底光缆，这是90年代的技术，当时是由美国和欧洲一起推进，跟当时铱星的节奏差不多，海底光缆是起到大距离传输作用，而不是“最后一公里”的无线通信。

地面网做不到全球覆盖，是因为它的基因和特性决定。地面网包括系统级蜂窝组网或者非系统级组网，比如像WIFI、LoRa、bluetooth等组网方式，都是地面网的方式，传输距离大多数在在20公里以内，接下来5G一个基站的覆盖半径仅仅是15米，这是地面网的特点。

目前来说，全球只有20%的地表是有地面网，剩下80%都没有网络覆盖。这是我们看到的第一个所谓“万物互联”的空白。通信卫星最核心一个的特点是“广域”，是它可以做到全球覆盖的特点。

我们说到卫星，大家想的肯定不是低轨卫星，因为之前的主流全都是高轨卫星，距离我们非常遥远。卫星包括三种轨道，GEO高轨卫星，36000公里；MEO中轨卫星，18000到22000公里；LEO低轨卫星，200到2000公里。

高轨卫星的那波浪潮是在美国和前苏联核争霸期间推动起来的。高轨卫星的特点在于它距离地球远，功率大，一颗星重量为吨级，造价是20-30亿人民币左右，整个服役周期在15年左右。它的终端也需要做得特别大，因为距离远，需要很大的天线接收信号，比如在飞机、轮船上用的天线，最便宜是一万多块钱，带机械结构的价格能在一百万左右，非常昂贵。而且通信资费也较贵，如海事卫星服务一艘大船的通信资费在140万人民币/年的水平。所以高轨卫星的特点总结起来就是：高、大、贵、慢，而且整个成本回收比较慢。技术层面，高轨卫星也不能做到全球实时覆盖，高轨卫星天线为点覆盖，并不是广覆盖，也覆盖不到南北极区域。
低轨卫星融合了高轨卫星和地面网的优点，是非常高效的全球实时覆盖、双向宽带通信的组网模式。

《中国投资》：在这波低轨卫星浪潮之前，也曾经有一波低轨浪潮。

李源：就是90年代由美国的铱星、ORBCOMM和Globalstar牵引的一波浪潮，那个时候大家不是奔宽带卫星去的，而是全球电话语音以及SBD（Short Burst data）数据服务，类似于现在的物联网，也就是窄带数据服务。

当时铱星做的铱星电话，通信速率只有2.4kbps，但是它做了一张也是目前唯一一张全球实时通信的网络。当时卫星造价整个系统是60亿美金，定位是全球商务旅行人士。但同期随着GSM整个地面网的兴起，跨国打电话可以用很小的数字手机、很便宜的GSM网络就可以通话，没有必要用到铱星又大又贵、在室内还无法通话的这种通信方式，所以铱星市场定位出现问题，业务远远低于预期。但是现在铱星调整了业务架构，以政府和军队为主要服务客户，还是做窄带系统，2018年5.25亿美金营收，并发射了铱星NEXT，是一家非常健康的公司。

所以上一波浪潮，可以说是由窄带低轨卫星牵引的低轨卫星星座浪潮。而现在这波浪潮是宽窄一体的低轨卫星星座浪潮。

2015年OneWeb一网公司先发布了自己的星座计划，在1100公里左右的轨位发射第一批2460颗卫星，然后SpaceX的Elon Musk在华盛顿提出Starlink计划。到2019年5月份，Starlink发了60颗插拔刀片式的卫星惊艳全球。这60颗卫星主要做的是宽带卫星星座第一批初始验证星，发的轨道位置是440公里，用氪元素离子电推器到550公里，给用户提供网络服务。通信数据通过军方实测高达610Mbps，而且马斯克也用自己的卫星提供的服务发了一个推特。

《中国投资》：低轨卫星提供的服务可以取代高轨卫星吗？

李源：是的，在我看来高轨卫星很有可能被低轨卫星取代。因为高轨卫星具备广域特点，但是它覆盖不到南北极，这是它的一个缺点。低轨卫星可以覆盖南北极，并且有广域的特点。但是低轨卫星和地面网一定是强融合的，因为地面网和低轨卫星比起来，它的迟延是微秒级甚至是纳秒级的迟延。卫星距我们一千公里，整个延时到几十毫秒级，没有办法到纳秒级服务，地面网因为距离终端近，有不可或缺的优势。

现在从整个趋势来看高轨高通量的通信卫星的投资是锐减的，因为高轨卫星投入大，技术迭代慢，回报周期长等劣势，不符合现有商业资本的节奏。有了低轨卫星这种替代方式，单颗卫星成本低，又可以逐步投入，所以低轨卫星有替代高轨高通量卫星的机会和趋势。

接下来肯定是天地一体、宽窄结合的融合组网方式，地网和卫星都是不可或缺的。把两者结合起来用统一的标准、终端，为客户提供永不失联的网络是一个趋势。
接下来卫星星座里面一定会包括Starlink等宽带星座，以及铱星及九天微星的窄带星座。窄带星座针对的客户主要是物联网的客户，包括海上运输、地面运输，飞机监控，一带一路上的石油石化、管道监控以及钻井监控等领域。

用宽带低轨卫星给客户提供高通量的全球数据接入服务，用窄带低轨卫星给客户提供长待机、低功耗的全球物联网服务，所以两类服务是不一样的定位，针对市场也不一样，接下来宽窄一体的组网方式一定是主流。

批量化生产的“卫星工厂”

《中国投资》：低轨卫星主要解决什么问题？

李源：低轨卫星、高轨卫星和地面网这三种类型的组网方式，低轨卫星一颗星可以做到全球覆盖，因为低轨卫星物理特性是围着地球不断转圈，90分钟一圈。同时地球自转，像削苹果一样，自然而然把所有的苹果皮削掉，一颗低轨星可以一天对全球扫两次。

一颗卫星就可以全覆盖，为什么需要一直发卫星？一颗卫星对单点的采集，因为自转原因有一个回归期，一天只能对单点进行两到四次采集。九天自己设定的星座是72颗，通过不断的发星缩短采集间隔，逐渐实现实时的全球无缝覆盖。

在选择不同网络的时候，评估标准要看投入产出比，这里有几个核心的因素，第一，服务面积。低轨卫星网络到底能够落地服务多少面积，用户分布在什么样的地方；第二，信息密度，即单用户的通讯量到底有多大，是宽带还是窄带类型。针对这两个点，我们做了一张笛卡尔坐标，针对于覆盖的广域和窄域、通信的窄带和宽带。举个例子，低轨宽带卫星通信最典型的客户应该就是全球没有被连接的剩下的30亿人，也就是没有地面网(包括农村和现有服务过于昂贵或不可靠的地区)的这些人。

《中国投资》：全球没有被连接的30亿人，也就是没有地面网的这些人，包括哪些？比如非洲部分地区？

李源：是的。之前我们也跟非洲国家沟通过，如某个国家只有8%人口有智能手机，通信资费高达是54美金/500M，奇贵无比。地广人稀的澳大利亚、加拿大的很多地方，包括美国的中部和南部，也是没有地面网，全部用高轨卫星进行互联网接入，2017年的高轨宽带卫星用户数为190万左右。

《中国投资》：低轨卫星的优势是价格便宜？

李源：低轨卫星有一个特点，它是批量化研制和生产的，而高轨卫星是定制化研发。人类总共发了4000多颗卫星，高轨卫星基本是单独定制化的制做，非常昂贵。如果采用低轨卫星，首先单颗低轨卫星的容量是高轨卫星1/10，高轨卫星国外最厉害的高通量卫星可以做到100G以上，低轨一颗卫星是10-20G，是1/10到1/5的关系，但是单星成本可以降到1%，由20亿降到2000万，假设全球通信是均匀分布的，简单来看单个比特的传输成本降低了500倍-1000倍。我们能给用户提供的服务价格有1000倍的空间，肯定可以更便宜。低轨卫星之所以能降到2000万一颗，也就是因为它由单一定制化到批量生产化的转型。
目前国际上已经发布的卫星星座计划，都是成百上千甚至上万颗的部署，卫星制造正在向全自动化、标准化、批量化的生产的“卫星工厂”发展。通过生产水平的提升和供应链的发展，卫星将会变得非常便宜。

全球共建共享的星座

《中国投资》：在非洲可以怎么使用这个星座？

李源：在2017年的时候，我们发布了全球共建共享星座的模式。卫星是全球网络，在经过中国的时候连接中国的客户，在经过别的国家的时候就可以服务当地客户。从商业角度思考，如果在非洲没有客户，在非洲空着也是空着，为什么不能给非洲便宜的使用？因此我们提出建设全球第一个共建共享的卫星通信网络，如果72颗星由72个国家合建，每个国家都只需要出一颗星的钱，但可以享受72颗星实时的服务，把共享经济做到太空中去。在中国的运营商收中国客户的钱，海外运营商收海外客户的钱，非洲运营商收非洲客户的钱，这是我们当时提出来的商业模式。

基于这个商业模式，九天已经跟两个国家已经签署了两份战略合作协议，共建共享一张民营的低轨卫星窄带星座计划稳步推进中。

它们主要的用途从连接的角度来讲，让那些没有网络的人和物能尽快被连接，迅速完成信息化布局。信息化是所有领域的事情，而不是单一领域的事情。但是市场推广和应用会有一个顺序，比如跟非洲合作，肯定先从当地政府的角度考虑安全。第二从民生角度考虑，会在用救援物资监控、人员安全的监控以及牲畜位置和安全的监控。第三是用在农业上、能源上。第四是教育。

最重要的一点就是安全，在这种共享经济、共享太空大背景下如何做到信息的安全，也是可以通过星站端做到的，九天的星座可以保证信息安全，不用担心。

《中国投资》：之前您与一些国家沟通的时候，您觉得他们之所以对低轨商业卫星感兴趣，是看中哪一点？

李源：第一个肯定是品牌和国力。对于一些欠缺航天基础的非洲国家，如果能够把自己的卫星发上去，这是非常大的跨越。第二，本国的信息化建设。其中最重要一点是军事的辐射力，不论做遥感、导航和通信。如何具备这种能力，卫星是非常重要的一个手段和工具。第三，促进本国经济。卫星在在非洲农业、能源、动物保护方面是非常有应用点。最后还有教育、民生，比如之前有一个公司在非洲做做远程直播、远程教育类似的东西，是高轨卫星广播电视做的，诸如此类。

《中国投资》：在未来通信技术发展路线和趋势未定的情况下，巨大投资是否会形成浪费？

李源：我自己亲身经历了2G、3G、4G、5G的建设，当年2G是欧洲主导，3G美国主导，4G是中美欧基本持平，到了5G是中国占据领先地位，符合跟跑、并跑、超跑的战略布局。3G时代中国TD-SCDMA第一次占到标准的1/3。4G时，LTE一统天下，而中国是最大的运营商。到了5G，中国引领了。

接下来整个发展趋势不是空中楼宇，一定需要一个很坚实的应用基础，所以从2G到5G是逐步发展的趋势，很难从4G直接跃到6G。而且确实我们能感觉到卫星组网是未来网络重要组成部分。

首先，地面网现在投资遇到瓶颈，增量不增价，新的用户没有起来，尤其是宽带服务，看视频已经足够了，手机上看1080P就可以了，不需要看8K高清甚至更高分辨率，没有必要。手机这么大，视网膜分辨率就这么高。在新的应用起来之前，5G的超宽带服务目前没有规模化应用市场。

第二，物联网的发展是很重要的趋势。物联网接下来会呈直线性的上升，这是大概率的事情，所以对于卫星通信服务来讲，物联网的智能终端会大批量的在全球遍布，怎么有效的采集这些遍布全球的广域终端，在80%没有地面网的区域低轨卫星是最高效的方式，而不是基站。

第三，最重要的方向是全球互联问题。全球互联问题是基于90年代全球化的逻辑，一定有一张全球互联网络，在全球任何一个角落，都能被我们的网络连接。