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马斯克的星链计划Starlink在6G时代成主导?看看

卫星通信并不是什么新事物,不过最近马斯克的星链计划比较火,甚至有人说这个技术会对5G产生很大的冲击,到了6G时代,将会是以卫星通信的时代,星链计划将大显神威会成为主角,那么这个事情可能吗?在讨论这个事情之前,我们先看看什么是星链计划(Starlink),该计划是马斯克的SpaceX公司提出来的,其计划2020年在美国北部和加拿大提供服务,到2021年将其服务范围扩大到接近全球的水平。

根据维基百科的介绍,SpaceX计划将在三个轨道上部署大约12000颗卫星,首先在550公里轨道部署约1600颗卫星,然后是在1150公里轨道部署约2800颗Ku波段(频率范围12-18GHz)和Ka波段(频率范围27-40GHz)卫星,最后是在340公里轨道部署约7500颗V波段(频率范围50-75GHz)卫星。

6G时代,马斯克的星链计划会是主角吗?5G都搞不赢,还6G?

 

至于能否对5G带来严重的威胁,可以肯定的说,不会,既然5G都搞不赢,那6G时代星链计划更不可能了。目前5G的目标是增强移动宽带(eMBB)、海量机器类型通信(mMTC)与超高可靠低时延(uRLLC),而这几点上面,目前的卫星通信显然和地面的基站无法相比。先说网速问题,根据相关消息星链的单颗卫星名义上带宽达到了17Gbps,而5G毫米波的速率可以达到20Gbps,5G Sub-6GHz的速率达到3Gbps问题不大。

不过上面那些速率是共享的,不是说每个用户都可以达到17Gbps或者20Gbps,每个用户可以分到的带宽是总带宽除以下面的用户数,而卫星的覆盖范围既是它的优势,可以覆盖的很广,但是这也意味着覆盖的人数更多,相比5G的小区覆盖范围不知道大了多少倍,所以星链最终到用户终端上的速度肯定远不如5G,从实际测试情况来看,星链的实际速度没有超过4G。

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再说广连接的问题,根据5G的标准,每平方公里100万个以上的设备接入,而且一些设备要具有省电和特别便宜的要求。卫星覆盖范围广,理论上来说可以容纳很多设备,但是卫星采用的频段都是比较高的频段,这类频段的特点就是绕射能力差,不容易绕过障碍物,所以设备室内等场景是无法接收到信号的,5G网络的毫米波也有这个问题,但是还有厘米波进行广覆盖,而且还可以把毫米波的基站装在房子里面,所以在室内覆盖方面,卫星无法直接和设备通信,必须通过设备转接才行。

而且卫星距离用户终端的距离比5G基站距离手机的距离远得多,所以卫星电话必须加强信号发射功率,而且往往还要采用高增益的天线,所以大家看到的卫星电话往往都会比较厚重,而且还有一个很大的天线,而且5G广连接主要就是物联网应用,而物联网应用中,就涉及到前面的省电和便宜的要求,而这方面卫星显然又要吃亏了。

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最后就是时延问题,根据5G的标准,时延要达到1ms的水平,而这个时间对于卫星通信来说是不可能的,因为卫星距离地面几百公里,1ms的时间,电磁波还发射不了那么远,我们就按照星链最低的340KM的卫星来计算,就算是直射,根据距离除以光速来计算时延,单向时间也需要1.1ms以上,而通信是双向的,时延至少是单向时间乘以2,所以就时延这一点,卫星通信是达不到5G的水平的。

所以从5G的3个目标来看,卫星通信在速率和时延上面是无法和5G媲美的,5G的主要优势是覆盖范围广,但是这并不意味着其在广接入方面有绝对的优势,因为室内无法直接覆盖,而且很多物联网设备对续航要求很高,而卫星通信设备因为距离卫星远,必须需要较高的发射功率,带来能耗的提升,不符合一些物联网设备的需求。

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最后还有一个成本问题,通讯卫星因为在外太空,如果出了问题,维修将会很困难,一般都是直接换新的,而且卫星有使用寿命限制,低轨道微型卫星携带燃料较少,围绕地球的环绕速度较快,因此寿命也比较短,一般来说大约3至5年,虽然Space X发射卫星的成本比过去降低了很多,但是相比地面基站换个部件,那还是贵了很多。

所以综合来说,星链不会对5G带来冲击,无论是5G通信还是6G通信,地面移动通信系统是主角,卫星通信在6G会被引入,但也主要是一个补充,其主要是用于覆盖深山老林,沙漠海洋,这些人烟稀少或者不适合建设地面基站的地方,或者是用于救灾等特殊场景。

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如果单纯的从商业意义上面来看,星链计划其实就是利用Space X发射卫星的成本优势去抢夺其他公司的卫星通信市场而已,不过如果从某些方面来看,卫星轨道其实也是资源,目前中轨道的卫星已经比较拥挤了,而低轨道还有很大的空间,在外太空领域还没有所谓的领空一说,都是先抢先得,Space X可以通过大量的发射卫星去获得相关轨道,从这个角度来看,星链计划的那点钱真的不算钱。

当然前面的分析只是在现有的条件下的一些看法,是有一定的时效性的,遥远的未来会怎么样?我们肯定还不清楚,就像马车时代,人们不会想到汽车的普及,更不会想到飞机出行的普及。而我们现在对于通信的想象也被局限在目前的生活场景,谁说未来人类就一定会在地球上生活呢?当人类星际航行的时代开启后,通信体系自然也需要相应的进行改变,不过到那个时候,星链计划估计也属于博物馆的东西了吧。

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