马斯克的卫星互联网终于能用了，颠覆 5G 的「全球 WiFi 」要来了？
最近马斯克又上了热搜，这次他成了「宣誓火星主权第一人」。
一位网友晒出 SpaceX 星链（ Starlink ）卫星互联网服务的条款，称马斯克已经开始为火星殖民地制定法律框架。
移民火星或许还很遥远，但马斯克另一个宏大计划已经开始落地。筹划多年的卫星互联网计划星链（ Starlink ）也正式向用户提供服务了。
按照马斯克的计划，星链将由 4.2 万颗卫星组成，让网络信号覆盖全球每一个角落，无论你在北极还是亚马逊丛林里都能连上 WiFi。
现在，用户终于可以连接星链的信号上网了，体验到底如何？而它未来会不会成为主流通信网络，甚至像一些人说的「颠覆 5G 」呢？
马斯克的卫星互联网可以用了，体验怎么样？
简单回顾一下星链计划，马斯克在 2015 年就透露了这个想法，并在2016 年正式向美国联邦通信委员会（FCC）提出了申请。
最开始 SpaceX 计划在 2020 年前发射 4425 颗卫星，后来又将发射卫星的数量增加到 11943 颗，现在星链卫星数量的规划已经增加到了 4.2 万颗。
这是什么概念？
要知道在 2016 年，人类史上发射的卫星总数也才约 4025 颗，星链要发射的卫星是这个数字的 10 倍。
按照 SpaceX 此前的计划，那近 1.2 万颗卫星将分三个阶段发射：
- 第⼀批 1600 颗卫星位于 1150 公⾥的轨道高度，其中首批 800 颗卫星用于覆盖北美地区；
- 第二批 2825 颗卫星分为 4 组，分布在 4 个不同高度的轨道上，完成全球组网；
- 第三批 7518 颗卫星位于 340 公里高度的轨道。
目前 SpaceX 已经成功发射了 15 批星链卫星，入轨卫星数量达到 893 颗，SpaceX 也成为了全球最大的卫星运营商。
▲ SpaceX 火箭发射轨迹.
虽然这个卫星数量连星链计划的第一阶段都还没达成，但已经可以为北美部分地区提供网络服务了，最近星链也正式面向用户进行公测了。
一位收到内测邀请的用户在 Reddit 上展示了收到的邮件，有意思的是，SpaceX 把这项服务叫做「总比没有强（Better Than Nothing）」，似乎是在告诉用户不要抱有太高的期待。
SpaceX 在邮件中表示，目前星链可以提供 50Mb/s 到 150Mb/s 的下载速度，网络延迟在 20ms 到 40ms 之间，预计 在 2021 年上半年可以将延迟降到 20ms 以下。
而网络测速平台 Ookla 的最新数据显示，星链卫星互联网服务的下载速度最高突破 160Mbps，超过美国 95% 的宽带水平。蒙大拿州农村一位用户甚至测到了 174Mbps 的下载速度。
单看网速，星链的表现已经比 4G 网络要好。不过在便携性和信号稳定性上，星链的表现只能说差强人意。
因为要用上星链提供的网络服务，首先需要安装一个平板锅大小的终端和配套的路由器。如果你要在移动中联网，也必须将这些设备带上。
一位叫做 Wandering-coder 的 Reddit 用户，在距离服务地址约 24 公里的国家森林对星链进行了测试，这是个没有任何运营商覆盖网络的地区。
▲图片来自：Wandering-coder
测试结果显示，虽然下载速度也达到 135Mbps，很容易被树木、房屋遮挡信号，一次只能连接 5 秒钟。不过在不受遮挡时，星链的网络可以流传访问流媒体、低延迟视频会议和游戏。
最后是价格，星链公测的服务价格为 99 美元/ 每月，同时必须购买 499 美元的配套终端才可以使用。
▲图片来自：Wandering-coder
这个价格比起现在的手机上网套餐显然没有优势，不过在传统的卫星互联网运营商面前还是很有竞争力的，能以相同的价格提供数倍的网速。
目前 SpaceX 正在以每天 6 颗的速度制造星链卫星，以每月 2～3批的速度部署星链卫星互联网，并表示到 2021 年将能够向全球几乎所有角落提供高速宽带互联网。
▲ 肉眼可见的星链卫星. 图片来自：Medium
那这是不是意味着，最快明年全世界都可以用上星链提供的「全球 WiFi」呢？
颠覆 5G，全球 WiFi？真的想多了
自从马斯克宣布星链计划以来，舆论就开始将这个号称要覆盖全球的卫星互联网和 5G 相提并论，甚至有人表示星链可能对 5G 网络进行降维打击。
实际上这种说法根本站不住脚，而马斯克本人其实也没有表达过类似的观点。
首先星链采用的是 Ku 和 Ka 波段，和手机上使用的不是一个频段，不能和手机直连，因此需要像上文提到的那些终端来接受和转换信号。
另外因为卫星互联网所用的是高频毫米波段，信号衰减也十分严重，难以穿透混凝土等障碍物，在室内基本无法使用。
▲图片来自：触电新闻
即便是上述这些问题彻底解决了，要让卫星互联网像 4G、5G 基站一样提供网络服务也不太现实。
每颗星链卫星相当于太空中的一个基站，目前单颗星链卫星带宽是 20Gbps，与一个 5G 基站相当，然而目前全球 80 多万个 5G 基站的覆盖范围也很有限，因此就算星链完成 4.2 万颗卫星的部署，也无法和地面基站相提并论。
这里需要提到一个「通量密度」的概念，指的是单位面积的总数据流量，比如 5G 的通量密度是10万Gbps/平方公里，同样的带宽下，服务面积越大，通量密度就越低，分配给每个用户的带宽也就越少。
以星链卫星 20Gbps 的带宽和 4.2 万颗的数量，是不足以给全球用户提供高速互联网服务的。中国信息通信科技集团副总经陈山枝指出，若星链要替代 5G，实现与 5G 相当的通信容量，至少要提供相当于 5G 基站数量的卫星。
我们看到目前星链公测的下载速度可以达到 160Mbps，但却很少有人提到接入星链的用户数量。如果以 5G 最低网速标准 1Gbps 计算，4.2 万颗卫星的总带宽只能为 84 万名用户提供服务。
综上所述，星链的确可以提供和 5G 相当的网速，前提是要限制接入的用户数量，这也意味着无法为海量用户提供高速网络服务，当然也不可能取代 5G 了，只能作为 5G 基站的补充。
那么星链卫星互联网有什么用？
既然星链只能为少数人提供高速网络服务，那么 SpaceX 为什么要投入数百亿美元在这个项目上，谁会为星链买单呢？
实际上马斯克一开始也没打算要用星链和蜂窝网络运营商竞争，而是要为那些「接入不可靠、价格昂贵或完全无法使用的地区，提供高速宽带互联网业务」。
虽然用户规模相对较小，这同样是一个前（钱）景广阔的市场。
互联网现在被称为水电煤般的基础设施，但地球上仍有超过 70% 的地理空间，约 30 亿人口未能实现互联网覆盖。这些地区可能无法接入光纤，或者人口密度太低，建设基站无法收回成本。
▲第57届世界新闻摄影比赛(荷赛)年度图片大奖获奖作品《信号》.
而在美国也有 2000 多万人的网络接入速度不高于 25Mbps，为此美国联邦通信委员会(FCC)计划在 10 年内拨款 204 亿美元，用于支持美国农村地区千兆网速宽带接入服务，而 SpaceX 目前也在努力争取这个订单。
此外飞机和远洋船只向乘客提供的 WiFi 服务，也基本来自卫星互联网。这些 WiFi 服务收费动辄超过 10美元/小时，而且网速慢延迟高，星链能对传统的卫星互联网服务形成降维打击。
另外一个容易被忽略的应用场景在金融领域，收到光纤传输距离和速度的限制，全球各大金融交易所，交易会存在一定延时，虽然可能只是 100 ms，但对于高频的金融交易来说就是数以百万计的金额浮动。
虽然卫星互联网带宽不如光纤，但在真空中光速传播的传播速度也比光纤快一些，能有效降低交易所的交易延时。
除了民用，星链另一个重要的市场在军事领域。
早在 2018 年，SpaceX 就获得了美国空军一份价值 2870 万美元的合同，用以「使⽤商⽤太空互联⽹防御实验」，让空军使用卫星互联⽹服务进行通信。
而在今年 5 月美国陆军又和 SpaceX 签署了一项协议，测试用星链在军事网络中传输数据，这项协议一签就是三年。
同时美国五角大楼最近的一份报告还指出，星链即将是 GPS 理想的替代品。星链的通信速度已经是 GPS 卫星的 100 万倍，微波频率天线定向性是 GPS 的10倍，延迟和精度都优于 GPS。
这样一来，军队的战机、航母、潜艇就能在海外战场实现高速通信，从而打造一个连接海陆空的高速军用互联网系统，这对于信息化水平越来越高的现代战场十分重要。
这可能也是马斯克预计星链未来每年能带来 300 亿美元收入的底气。而投行瑞银预测全球卫星互联网产值在 2030 年到达 8050亿美元，摩根士丹利分析师 Adam Jonas 则预计到 2040 年将达到 1.1 万亿美元。
虽然你我可能都不是星链的目标用户，但星链的确在很多领域有着用武之地，北京邮电大学经济管理学院博士生导师吕廷杰教授表示：
空天互联网会成为地面基站的一个非常有效的补充，而且大概率会用在 5G 的后半期。当万物互联的时代真正到来的时候，他会成为一个非常经济有效的，真正能实现连接万物的网络连接解决方案。
过去的低轨星座网络都失败了，星链会是例外吗？
要讨论星链能不能成功，就要先看看过去的那些卫星互联网计划是怎么失败的。
马斯克并不是第一个要以卫星互联网提供通信网络服务的人，早在上世纪 80 年代，摩托罗拉就启动了铱星计划，要用 77 颗卫星覆盖全球，让用户可以在全球任何一个地方打电话，这也是第一个低轨道卫星星座。
然而铱星 3 美元/分钟～8 美元/分钟的价格，在更低成本的光纤和地面基站普及后变得不堪一击。铱星公司投入 50 多亿美元，只收获 5.5 万用户，在上线 15 个月宣告破产。
随着在卫星制作和发射成本逐渐降低，近年来卫星互联网又进入了人们的视线。其中 OneWeb 被称为 SpaceX 最大的竞争对手。
OneWeb 在 2017 年宣布要发射 648 颗卫星组建卫星互联网，并和美国、俄罗斯和欧洲多个国际签订合同，累计获得了来自高通、软银、可口可乐等企业的近 35 亿美元的融资。软银集团首席运营 Marcelo Claure 还曾表示：
OneWeb 有望成就世界上最大、也是第一个真正的全球通信网络 。
然而在今年 3 月， OneWeb 却突然宣布申请破产。原计划发射的 648 颗卫星，最终只发射了74 颗，而软银在疫情来袭的背景下，决定不再向 OneWeb 注资，失去资金来源的 OneWeb也难以为继。
从雄心勃勃到破产倒闭，这在卫星互联网这个赛道上是常态。马斯克还曾在世界卫星大会调侃道：
猜猜有多少个低轨星座网络最终没有破产？零。
回顾过去这些失败的的卫星互联网项目，正如经纬创投在一份报告总结的，主要有三个重要原因:
- 火箭发射的成本和运力；
- 卫星的成本和寿命；
- 市场需求。
而在火箭发射节约成本这件事，目前在航天领域没有谁比 SpaceX 做的更好。
SpaceX 利用可重复回收的火箭，已经将发射成本降低了近 90%，加上一箭可发射 60 星，平摊到每颗卫星上的发射成本仅 35.6万美元，短时间内都没有其他机构能达到这样的水平。
至于市场需求，前文已经提到过。绝大部分很多卫星互联网项目均以失败告终，但也有人已经证明了在商业市场上的可行性。
还记得上面那个申请破产的铱星项目吗？它并没有因此销声匿迹，而是在重组后调整定位，作为地面通信的补充继续存活了下去。铱星二代（Iridium NEXT）还在去年完成部署，拥有 130 万个可计费用户。
这并不是说星链一定能成功，但确实是目前看来最有可能达成目标的一个低轨卫星互联网项目。
目前越来越多国家和企业投入到卫星互联网领域，全球至少有 16 家公司对外公布了覆盖全球低轨星座计划，当中包括三星、波音和亚马逊这样的大型科技公司。
中国也有自己的的卫星互联网项目——鸿雁星座和虹云工程。今年 4 月 20 日，在国家发改委首次明确的「新基建」范围内，就包含了低轨卫星互联网。
对于马斯克来说，星链将成为 SpaceX 未来重要的收入来源，用以支撑火星移民等烧钱的航天项目，可以说马斯克的星辰大海，很可能将取决于星链计划的成败。
参考资料:
《小火箭对 SpaceX 星链计划低轨巨型星座的分析》[M/OL]，小火箭微信公众号（ixiaohuojian）
