论文低轨卫星互联网的梦想和挑战，该文是互联网本科论文范文和互联网和卫星和梦想有关论文范例.
文 / 王政霄
近年来,低轨卫星领域风起云涌,国外资本巨头纷纷进入,以 SpaceX、OneWeb 为代表的一批创新企业狂飙突进,牢牢抢占了发展的主动权,短短两三年时间,彻底颠覆人们对卫星互联网的固有观念,对国内产业发展和安全监管势必产生巨大影响.
富有争议的项目
知乎上有一个问题：如何评价 SpaceX的星链（Starlink）计划？有近 20 万次的浏览量,数百人在讨论.有人觉得技术方案完美,但是落地有困难；有人认为卫星互联网成本太高,很难有市场竞争力；有人非常看好星链的前景,也有人觉得马斯克在忽悠投资人.总而言之,这是一个富有争议的项目计划.
地球卫星轨道分低轨、中轨、高轨.低轨一般是指位于地球表面 500-2000 公里的范围.轨道越低,一颗卫星覆盖的范围越小,通常需要由几十颗至几千颗不等的低轨卫星进行组网,才能实现全球实时、无缝的宽带服务,这种低轨卫星系统被称为星座.相比较高轨卫星系统、地面光纤系统,低轨卫星星座具有全球覆盖、部署简便、高速传输等优势,最近两年发展势头非常迅猛.美国硅谷科技狂人马斯克创立的 SpaceX 是其中的佼佼者,他推出的星链计划,想法十分超前大胆.
星链计划将在未来几年内发射 1.2 万颗低轨卫星,为地球上任何位置的用户提供高达 1Gbps 的无线宽带上网服务.什么概念？按马斯克的说法,这个前所未有的卫星通信网络将“使宽带网络的速度达到目前全球平均水平的 180 倍”.作为比较,目前我国 4G 移动网络的下载速度大约是100Mbps.如果马斯克能实现这一网络速度,加上全球覆盖的绝对优势,将对我们的生产生活产生颠覆性的影响.鉴于马斯克以往创造的商业奇迹,让业界对这个星链计划充满期待.
很多人认为,低轨卫星互联网一旦实现,将迅速蚕食当前移动卫星通信的企业和个人业务,并抢占当前由地面通信运营商垄断的移动电话和互联网运营市场.更进一步来看,这种覆盖全球的新业务,在救灾、航海等民用领域将发挥巨大的作用,势必创造出更多新业态和新价值.
当然,也有人看衰,认为在马斯克之前,也有很多人设想过、实践过这样的卫星星座计划,但至今没有人成功.由于卫星研制发射周期长、成本高,前期投资太大,通信费用高昂,根本无法与地面通信竞争.
先驱者以失败告终
卫星互联网并不是什么新鲜话题.上个世纪九十年代,很多企业都提出了这样的计划.如果更进一步,将范围扩大到语音通信业务,先驱者应该是摩托罗拉的铱星计划.
现在流行找“痛点”,有“痛点”的地方就有机会.铱星计划的缘起也是一个偶然发现的“痛点”.一位在海边度假的摩托罗拉工程师,偶然听到妻子抱怨说,海滩太偏,电话信号难以覆盖.工程师就想,如果环绕全球用卫星组建一个星座,不就解决了全球覆盖的问题了吗？这个想法得到摩托罗拉高层的高度认可,很快启动了铱星计划.之所以叫铱星计划,是因为该系统由 77 颗低轨道通信卫星组成,与金属元素“铱”的原子序数一样.1996年,第一颗铱星卫星上天,运行在 780 公里的低轨道上,两年后,铱星项目最终发射 66 颗卫星,开始组网运行.遗憾的是,一直到 2000 年,铱星系统只卖出 5.5 万部卫星电话,用户寥寥无几,项目严重亏损,摩托罗拉公司不得不以 2 亿美元的极低将整个铱星系统卖给了美国军方.
铱星计划是低轨卫星通信的先驱,也是 20 世纪最悲壮的科技项目之一.除了铱星计划外,同期的还有全球星系统、轨道通信系统、天空之桥系统、泰利迪斯系统等,这些项目无一不以失败告终.
这些项目失败的原因主要有三个：一是卫星星座研发部署周期太长、成本太高.以铱星项目为例,它从开始论证,到最终部署完毕,足足花费了十年时间,投资超过 30 亿美元.由于技术能力限制,单颗卫星的容量有限,根本满足不了大量用户的通话和网络接入需求.二是对地面通信发展的错误估计.在卫星系统研制和部署的十年间,蜂窝电话迅猛发展,G 系统已经成熟,地面基站已经覆盖了大部分移动通信用户,待到卫星上天具备服务能力之时,无论是通话质量、通信费用,还是手机终端、覆盖范围,都已经无法与地面通信相抗衡.三是市场运营模式并不成熟.从铱星来看,一开始他就定位服务于高端用户,只为少数“高层次的国际商务旅行者”用户提供服务.用户数量太少就意味着资金回笼太慢,运营成本抵不过收益,最终失败的命运就不可避免.
后来者面临突破
随着技术的发展,特别是互联网的普及,广大用户的消费、生活习惯发生了翻天覆地的变化.覆盖更广、速度更快、延时更低的网络成为广大消费者的迫切需求.地面通信发展速度非常迅速,一定程度上满足了用户的需求,但是在更为广大区域内还没有可靠的网络接入服务.这部分需求,引起了一部分人的关注,他们依然希望通过卫星组网来解决问题,只不过技术能力和成本控制,早已经不可跟十几年前的铱星系统同日而语.2012 年OneWeb 应运而生.相较于公众对 SpaceX的关注,OneWeb 的知名度稍微不如,但是在业内却是实打实的明星创业公司.
回顾铱星系统的失败经验,可以预知OneWeb 面临的困难.如何控制高昂的卫星研制发射成本？如何处理卫星与地面的关系？他们还面临新的难题,如何获得有限的轨位和频率资源？这三个问题,都是制约卫星互联网业务开展的重要因素,是所有低轨卫星星座面临的共同难题.
如何控制高昂的卫星研制发射成本？
按照 OneWeb 的星座计划,他们在未来几年内要将 1980 颗卫星布置在 1200 公里的轨道上.要知道,目前所有的在轨卫星也不过 2000 多颗,单单卫星的研制成本,就是一个天文数字,而且传统卫星的研制都是以年为单位的,研发生产周期过长.过去 5 年,全球每年大概只发射了200 颗卫星,但是单单 OneWeb 一家,每年发射的数量就将达到 300-400 颗.现有的卫星发射能力,远远不能满足未来几年卫星互联网星座的发射需求.
技术的进步为 OneWeb 控制成本提供了解决之道：产品向小型化、量产发展.它通过与空客集团合作建设卫星工厂,将航空飞机的批量制造经验融合到卫星研制当中,批量化生产卫星,进而达到大幅度降低生产成本的目的.卫星工厂正在研制高度自动化的机器人生产线,并且利用人工智能对生产流程进行优化,预计每天可以生产 2 颗卫星,每颗卫星重量仅 150 公斤,单颗成本只有惊人的 50 万美元,比传统卫星造价降低了一个数量级.2015 年OneWeb 与阿里安航天公司签署了用联盟火箭共 21 次发射卫星的合同,发射成本下降到传统发射的 1/5.
如何处理卫星与地面的关系？
铱星失败的一个重要教训,就是商业模式不成熟.OneWeb 吸取铱星的失败教训,充分吸收 O3b 的成功经验,将个人消费者作为目标客户,不出手类似铱星电话那样的专用卫星终端设备,不与发展较快的智能手机和平板电脑争夺用户,相反,用户可以继续使用现有的智能手机和平板电脑访问卫星网络.OneWeb 还选择与休斯网络公司合作,利用其完善的销售渠道和丰富的销售经验,主攻传统行业用户,同时还创造性地与可口可乐公司合作,利用可口可乐遍布全球的销售网点,更加贴近大众消费市场.
资本在 OneWeb 的发展中扮演了关键角色,为 OneWeb 打通了产业链的上下游.无论是卫星制造、卫星发射、标准与芯片研发,还是终端研制、地面系统、信关站建设、产品分销等,OneWeb 都和传统领域具备深厚经验的公司建立了成熟的商业合作模式,进而形成了完备、协同的低轨卫星互联网产业生态.截至 2017 年 12 月,OneWeb 已经完成四轮融资,共计 22 亿美元,融资额已经足够支持其首期 882 颗卫星的制造发射.
如何获得有限的轨位和频率资源？
频率和轨位资源是卫星互联网项目的命门,它就好比盖房子,什么都齐备了,却没空地开工.轨位和频率资源就是盖房子用的土地资源.
卫星频率和轨道资源是国际性资源,必须按照国际电信联盟的规定依法使用.一般认为,两颗低轨卫星之间要相差 50公里的高度,才能保证安全.一个轨道高度上部署了卫星,其他公司就不能再用这个高度. 这样一来, 轨位资源就相当稀缺.频率资源也是一样,国际电联的规则是“先登先得”,后面登记的人要跟前面的协调.常规的 C 和 Ku 频段资源已经被瓜分殆尽,在卫星技术成熟的 L、S、扩展C、扩展 Ku 以及 Ka 频段的使用也逐渐接近饱和.2015 年以来全球掀起卫星互联网热潮,很多企业都向国际电信联盟提出频率轨位申请,OneWeb 在这件事上又抢先一步,获得了 Ku 频段的使用权,抢占了发展的先机.
按照 OneWeb 的计划,今年 5 月他们将发射首批 10 颗卫星,明年为阿拉斯加全境提供服务,2020 年覆盖美国.目前来看,项目成功的可能性极大.一旦其取得成功,占据了市场的主动权,在轨位和频率资源十分有限,技术能力相差甚远的情况下,势必对我国卫星互联网产业发展造成极大的影响.
是不是风口？
站在台风口,猪都能飞上天.互联网时代的风口论,让一批又一批的人不遗余力地寻找着下一个风口.低轨卫星互联网是不是风口？就世界范围内来看,低轨卫星互联网无疑是风口,是潮流,是趋势.
技术的进步是低轨卫星互联网发展的内在动力,特别是卫星制造技术和卫星发射技术的进步.现在卫星设计不仅重量轻而且容量大,OneWeb 单颗卫星的容量大于 8Gbps,SpaceX 单颗卫星的容量据说可以达到 TB 级别,完全可以满足高速的互联网接入.
社会资本已经疯狂涌入这一领域.软银、高通、谷歌、空客、波音等多家巨头已经布局低轨卫星互联网,甚至可口可乐、脸书等企业都参与了投资,资本的力量将助推卫星互联网的迅速发展.
用户需求的变化才是风口最大的成因.随着移动互联网、 物联网、 人工智能的发展,用户对网络的全覆盖、 低延时等要求更高,以智能汽车为例,如果要实现无人驾驶,不可避免地就是要解决网络延迟问题,当前的 4G 技术存在一定的信息延迟问题,随着 5G 技术的发展,信号延迟问题有望得到解决,但是覆盖范围又有限,难以满足用户需求,提供媲美 5G 速度的低轨卫星互联网可以完美解决这一问题.
最近两年,低轨卫星互联网爆炸式的发展,也印证了这一判断.据不完全统计,全世界已经公布的低轨星座计划有 13 个,总规划卫星数超过 2.4 万颗,是目前全球在轨卫星的近 15 倍.
马云曾对“风口论”有一番评论：猪碰上风也会飞,但是风过去摔死的还是猪,因为你还是猪,每个人要思考怎么把控这个风,怎么提升自己,不应该去寻找风口,而是真正把自己变得一点点风就能够飞起来.
我们几乎可以肯定,在低轨卫星互联网上,马云的论断一样会成真.如此多的星座计划,最终能成功的肯定寥寥无几.频率轨位资源的限制、技术能力的限制、前期巨大的投入、发展的不确定性,相互之间以及与5G 技术发展普及之间的竞争,都可能让这些星座计划最终以失败收场,重演当年铱星的惨剧.所不同的是,在激烈的竞争中,总有人会胜出,区别只在于谁会胜出罢了.
何去何从？
在十几家星座计划里,我们看到国内有三家,其中鸿雁、虹云都是国有航天企业开展的项目,拥有雄厚的技术能力和资本实力；九天微星是一家民营企业,其创始人在航天系统工作十年,而且已经成功发射了一颗试验卫星,发展势头很好,它避开了风头正劲的卫星互联网业务,转而从提供卫星物联网业务做起,避免直接与国际巨头正面竞争,为其发展壮大提供了潜在可能性.
毋庸置疑,国内卫星互联网项目必定面临更大的压力.一方面,技术能力与国外同类公司有明显的差距,同样研制 300公斤级别的卫星,我们的研发周期和制造成本都要高出很多,发射成本也相对更加高昂.由于政策、技术门槛、资金需求量等方面的限制,国内社会资本对卫星互联网项目热度并不高,很难形成技术、资本的堆积效应.另一方面,我国在轨道和频率资源协调方面,也落后于主要竞争对手 美 国, 比 如 OneWeb 已 经 取 得 了 Ku 频段的使用权,其他企业想要使用就必须跟OneWeb 进行协调,这样协调难度就非常大,因为彼此之间是竞争关系,OneWeb势必百般阻拦.这将成为制约我国低轨卫星互联网发展的最重要因素.
国内的低轨卫星互联网势头,远远谈不上火热.我们谈得比较多的是共享单车、互联网金融、人工智能,很少有听到资本大规模涌入低轨卫星互联网领域.九天微星近期完成了 2 亿元的 A 轮融资,相较于国外动辄数亿、数十亿美元的融资来看,相对于卫星项目巨大的前期投入来看,聊胜于无.在国有企业拥有垄断地位的产业领域,社会资本很难有所贡献,在国内低轨卫星互联网的发展问题上,需要有更加深远的考虑.面对国外巨头的强势冲击,如果我们不把握机遇,迅速谋求发展,一旦被国外公司牢牢占据有限的频率轨位资源,我们再想发展就不太可能了.
站在十字路口,何去何从,我们拭目以待.
综上所述，此文是关于互联网和卫星和梦想方面的互联网论文题目、论文提纲、互联网论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文.
参考文献：
1、 赵梦菲：让梦想在挑战中绽放 从2015年6月正式运营到日单突破1000单,它用了一个月；从成立到拿到天使轮融资,它用了不到半年；如今创立不到2年,它A轮融资拿到9600万元 作为河南本土互联网同城跑腿平台,UU跑腿创造了太多令同.
2、 中国航天科工拟发射156颗低轨小卫星覆盖全球宽带 3月3日,中国航天科工集团公司自主研制的首颗卫星天鲲一号发射成功 如同火箭之名,这次发射渴望收获“鲲鹏之变”的效果,不单单指向某项技术验证,而是成为航天科工虹云工程乃至整个商业.
3、 论互联网时代法律传播的挑战与其 互联网的迅猛发展,对人们的生产生活产生了全方位的渗透,法律传播的主体、内容、方式、流程……诸多因素都发生了根本性的变革 这种变革和影响是动态的、发展的、深远的,随着网络技术的深入发展及其对社会生活的全.
4、 低轨卫星互联网的梦想和挑战 文 王政霄近年来,低轨卫星领域风起云涌,国外资本巨头纷纷进入,以 SpaceX、OneWeb 为代表的一批创新企业狂飙突进,牢牢抢占了发展的主动权,短短两三年时间,彻底颠覆人们对卫星互联网的固有观念.
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