马斯克星链上天，5G这么快就要被颠覆了吗？
王鹏
当地时间2020年4月22日下午12:30，猎鹰9号火箭从佛罗里达州的肯尼迪航天中心基地发射，将第七批的60颗卫星送上了太空。Starlink(星链)发射卫星总数已达到422颗，而最终将达到42000颗!
4月23日，马斯克在推特上公布了计划的最新目标：“Starlink内测差不多三个月后开始，公测在六个月以后。”最初的测试将适用于高纬度地区。星链服务最初将在2020年提供给加拿大和北美客户，并在2021年进一步扩大服务范围至世界其他地区。
同样是4月23日，我国商业航天企业银河航天首发星首次实现3分钟以上的视频通话，中国商业公司自主研发的首颗低轨卫星验证了其通讯能力。这不仅是中国首颗通信能力达10Gbps的低轨宽带通信卫星，也是全球首颗低轨高频毫米波卫星。
这意味着，尽管曾面临了无数的质疑和争议，今年之内，真正的太空互联网就会成为现实。有趣的是，4月20日，我国发改委初步研究明确新基建范围，卫星互联网被纳入。从这几件事可以看到，低轨卫星互联网已经不再是铱星时代的鸡肋，很快将成为一种成熟且并不昂贵的技术产品进入我们的生活。
马斯克的“星链”将取代5G?
马斯克曾表示，星链计划将实现个人用户带宽超过1Gbps，时延满足在线游戏需求，也就是可以达到50毫秒以内。高带宽、低时延，这两大特征不得不让人联想到作为国内新基建顶梁柱的5G技术。
很多人也在探讨，是否美国可以通过星链代替昂贵的5G实现无线网络的全面升级。
但实际上，SpaceX已经明确表示，星链将为那些接入不可靠、价格昂贵或完全无法使用的地区，提供高速宽带网络。也就是说，其目标并不是取代城市里的电信网络。
星链所省去的光纤成本，在人口密集的大城市并不是什么问题。以城市高密度的设备接入需求，在香农定律的限制下，也不可能实现广泛的高带宽接入。
网络信号检测企业网站OpenSignal在2018年底的统计，全球4G人口覆盖率最高的前20个国家和地区中，相当多的发达国家并未在列。事实上，到2018年底，意大利、法国和德国的覆盖都不超过70%。而在全球范围内，覆盖率超过50%的国家和地区只有83个。
所以，仅为地广人稀的地区、航空器、远洋船只、科考探险等场景提供价格可负担的通话和宽带接入服务一项，一般认为每年的市场规模就在300亿美元以上，收益足以覆盖星链的成本。这种场景几乎不可能以常规的光纤接入解决。
随着低成本小卫星技术和火箭回收等技术发展带来的发射价格降低，星链这种收割长尾市场的商业模式终于得以成立。所以从这个意义上说，星链与现在的高轨卫星通讯网一样，是3GPP体系蜂窝无线通讯标准的补充而非挑战。
但既然说到3GPP，与星链的关系倒也并非一定永远井水不犯河水。
从1G到5G的过程，虽然我国从跟跑变成了领跑，但其实一直在一个别人设定的路径上狂奔。
更大的带宽、更低的时延、更多的连接数，似乎成了不需要讨论的指标，尽管不惜代价同步提升就好。根据香农定律，频率越高，能使用的频率资源越丰富，能实现的传输速率就越高。
但实际上，越来越高的频段，越来越小的蜂窝，带来的除了带宽和连接数的红利，也带来了复杂度、成本和能耗的代价。
当前的5G标准，试图用一个网络以所谓“切片”的方式满足假想的各种需求，结果反而成就了一个似乎没有合适的应用场景的尴尬局面。
迄今为止，除了远程驾驶(不是无人驾驶)等少量场景以外，似乎还并没有出现什么真的需要5G解决的问题。只能寄希望于技术有了，应用自然会出现，如同修了路就会有车。
虽然5G号称包含了eMBB(增强移动宽带)、URLLC(超高可靠超低时延通信)、mMTC(大连接物联网)三大场景，但目前仍然主要聚焦在增强移动宽带(eMBB)，以及部分低时延的场景，暂时并不支持大规模机器连接(mMTC)。
4G时代关心的是人与人之间按需发起的连接，更关注管道的带宽，而目前4G手机基带芯片最高支持的LTECat16/18载波聚合标准(也称为4G+)，理论下行速率也可达1Gbps，中期看来可谓绰绰有余，以非独立组网(NSA)为主的早期5G，真未必有什么飞跃。
如此说来，其实对于eMBB和URLLC场景，“4G+”+“星链”如果能很好地结合，同时解决城乡带宽和覆盖问题，可能至少对北美的需求来说，短期内是一个不错的务实方案。
物联网：星链的星辰大海
5G时代更关注物联网，大家似乎已经有这个共识，只是同样不知如何做起。从这个角度来说，可能星链的想象空间会更大些，也真正会挑战5G的未来。
物联网的逻辑与人际连接的真正差异还并未引起重视。万物互联只是第一步，基于连接的“万物运营”才是重点。
物的连接实际是物体运行状态与数字孪生平台和CPS控制逻辑的通道，需要城乡一体广域无缝覆盖、全天候实时响应、自主运行、智能调控、快速扩展。
而现在的5G逻辑，为了满足宽带需求，倾向于城市的高密度部署、关注QoS、高频段、地基，而对于广域覆盖、高可靠低时延方面优先级并不高，或者说可能存在天然的缺陷。
对于星链来说，在窄带、广域、低时延需求下工作，完成窄带物联网的时空连续高效覆盖，也许还真的是更理性的思路。
从应用需求而言，物联网用户大都不需要实时的宽带服务。类似资产跟踪、设备监控类型的用户可以接受低速、存储转发式的通信服务，例如部署在荒野、高原等恶劣环境中的气象观测站、基础设施监测仪表和地质变化监控设备等。
这些分散的需求汇聚在一起，同样是百亿级终端、万亿级产值的庞大市场，也是5G和低轨星链可能最终争夺的星辰大海。
结语
总的来说，以Starlink为代表的低轨星链作为一种新兴的技术，在满足移动宽带和语音需求方面，与蜂窝网络有很好的互补性，可以共同完成对城乡的覆盖。
但以目前的应用场景需求来看，比起星链，反而是5G似乎有点过于超前了。然而在窄带物联网方面，5G的进展则明显落后，星链目前的优势在很多方面更为突出。
对我国来说，刚刚在新基建战略中加入的卫星互联网，将与5G并重发展，缩小与美国的差距，这是一项很重要的战略决策。
物联网是未来智慧城市最重要的基础设施体系，也是无线通讯技术发展和商业模式创新的重点领域，需要我们跳出移动宽带和语音需求的惯性思维，以场景而非技术驱动，重新思考通讯技术的顶层设计，设计更符合我国现实需求的技术体系。
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