吴明曦：马斯克的天基互联网与未来6G地基互联网优劣比较分析

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马斯克的天基互联网与未来6G

地基互联网优劣比较分析

吴明曦，远望智库特约专家

马斯克的“天基互联网”与华为6G为代表的“地基互联网”，未来谁更有优势？这是大家比较关心的问题，下面做一个简要分析。

马斯克在2017年提出了由11943颗小卫星组成的 “星链计划”，去年10月又追加了30000颗，最终形成42000个小卫星组成的 “天基互联网”。笔者以为，原先提出的11943的“星链计划”目标是解决骨干网，代替现有的海底光缆和电信运营商，不一定面向用户终端，但42000颗小卫星成网后，预计还包括直接用卫星天线实现端到端通信服务内容。其前期通信频率选择Ku波段（频率为12～18GHz）和Ka波段（频率为27～40GHz），后期选择在V波段（频率为46～56GHz），其频率多数在毫米波段（30G～300GHz），典型下行通信速率计划达到17～23 Gbps（吉比特/秒）。以华为6G为代表的未来地基互联网，也在毫米波段，虽然还未公布具体频段，但是与马斯克存在交叉的可能性比较大。两个未来互联网相比较，马斯克的“天基互联网”优势有三个，劣势有六个。

三个优点：一是全球覆盖，包括南北极、人烟稀少地区都能接收使用，而6G地面互联网主要是根据人口密度来设置网络覆盖；二是天上卫星数量比地面基站数量相对少，信号传输比地面跨海、跨洋远距离传输更为直接；地面近距离端到端传输优势明显，但新增基站数量肯定巨大；三是抢占了轨道和频谱资源，国际电联ITU规则规定，遵循先登先占的原则，因此马斯克抢占了资源先机。

马斯克天基互联网的劣势主要有六个方面：

一是难度大。4万多颗小卫星的研究制造及其发射、运控、维护、维修、补发和能源风险，比地面6G互联网大得多，庞大的卫星群容易造成空域堵塞，回收成为马斯克无法回避的难题。星上能源也是一个突出问题，存在较大风险，目前天上只能用太阳能，同位素核电源存在核泄漏风险不敢用。而地面基站和电信运营中心，能源选择余地大得多，可以选择传统的电力能源，也可选择新能源。

二是寿命短。目前“星链计划”公布的卫星寿命是5～7年，如要延长寿命，在轨维修和器件更换极其困难；而地面基站的寿命肯定比它高，且便于维护。

三是时延长。从技术上分析和专家估计，天基互联网的时延超过15毫秒以上。星链计划高轨在1200公里，低轨在340公里，收发双向距离在680公里～2400公里，远距离收发信号传输空间距离就超过8ms，加上天上信息处理、地面转发到终端接受，至少在15毫秒以上，甚至与目前4G的时延（50 ms～100 ms）差不多。而地面5G端到端通信时延可以控制在1毫秒以内（典型端到端平均5～10毫秒），而6G时延可能会更短。两相比较，天基互联网时延高出一个数量级甚至更多。

四是兼容性差。由于天基互联网整个系统是另起炉灶，与传统的基站、电信运营商、用户终端系统不存在继承性和兼容性，与相关利益方共享困难。而6G地基互联网是依托原有4G、5G的基础上延长、跨越和提升，与原有产业链存在“共享、共建、共赢”的关系。马斯克发射、测控、卫星研制、运营服务都自己干“一家独大”的做法，会面临整个产业界的阻力。

五是风险大。天基互联网是从零开始，今年计划发射1000多颗卫星，在北美做高轨试验，然后再向全球推广，需要解决可靠性、稳定性、安全性、保障性、抗干扰性等一系列工程化、实用化问题，结果好坏目前还不得而知，有待验证和评估。天上中低轨卫星塞得满满的，自身相互碰撞、与其他系统碰撞的几率大大增强，未来怎么避免，这也是马斯克面临的一大难题，而且还不是他能够完全控制的问题。再加上天上卫星过多，电磁频谱信号过密，可能会影响地面对宇宙、天文的观测，存在空间碎片增多的风险。尤其是用户使用时，还须通过地面站中转或者在室外安装一个0.48米的卫星天线锅转发，给终端用户带来了很大不便。而6G地基互联网相关问题解决就容易得多，有些问题根本就不存在，风险比较小。

六是成本费用高。即使每次成功发射60颗卫星，平摊下来每颗卫星发射成本也在300万人民币以上，加上卫星本身的研制费用（50～80万美元），预计在100～200万美元，即每颗卫星平均在1000万人民币左右。42000个卫星，加起来约4200亿人民币。前期计划建设地面转发站100万个（北美地区），全球地面站建设可能会接近1000万个，即使每个站按10万人民币计算，也在10000亿人民币以上。总计，天基互联网的建设总费用约在1万5千亿人民币左右。这还不包括发射失败和后期维护、维修、回收的成本。马斯克表示，天基互联网最终用户每年费用在100～300美元，真要把全成本费用分摊进去，把折旧也算上，估计这个指标很难实现。

马斯克现在是快马加鞭，想用五年左右的时间全部建完。也就是说，赶到全球6G在2030年成熟之前就投入使用，大概有五年的时间差。但这是一切都很顺利的情况下的计划安排，一旦中间遇到问题（如建设资金筹措不利）或发射失败，有可能还得往后推。

最后，两个互联网谁能胜出，最终体现在综合成本上，谁的成本低、用户交钱少，谁就能赢。据工信部公布的数据，截止2019年5月，我国建成437万4G地面基站，占全球一半以上，有230多万个2G、3G基站，新建5G基站35万个，5G基站总数占全球70%。据悉，美国4G基站有20多万个，依托现有基站向5G、6G拓展，差距实在太大，成本很高。如果以华为为代表的6G地基互联网，全球新增基站或者通信杆数量不超过1000万个，平均每个基站或者通信杆新建或改造费用，平均控制在10万人民币计算，寿命以15年计算（卫星寿命的两倍），总建设费用控制在1万5千亿人民币以内，后期服务运营费控制在150美元，就比马斯克的天基互联网有成本优势，加之地基互联网还有很多其他优点，最终就能打败“天基互联网”。

总之，马斯克的天基互联网创新性强，但风险很高，搞不好就会成为第二个“铱星”系统，最终成本费用得不到用户认可而破产，最后再次被美国军方接管！不过，马斯克的天基互联网在军事上的应用意义十分重大，这是另外一个我们必须高度关注的重大问题！

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