成为首富从吐槽开始 240 沟通连接万物，全球永不失联（大章）

曹深从来没有忘记，自己要做教育。

显然，自己要做的肯定是“在线”教育。

那么，先决条件，必须有网络。

即便是系统有超强压缩能力，没网络那就是无米之炊。

做教育，终端设备曹深可以自己贴钱送。

但，网络这种基础设施，自己还真的搞不了。

一来钱不够，二来也没政策许可。

指望运营商去建设，那基本是不可能的。

运营商毕竟是企业，讲究的收益和成本。

让他们在广大偏远山区建站铺网、长期维护，这种事情，随便搞几个点的面子工程可以做一下，但要实现全覆盖并且好用，他们绝对不干！

而且毕竟是市场经济，国家在这方面也不可能按着运营商的头来干。

国家是可以补贴建站，但后期大量的维护成本，对于偏远地区来说，那是远远高于初始投入的。

长期补贴，那也不现实。

在当下，优质教育本来就是稀缺资源，有钱人家能花钱获得。

而越是偏远，越是贫穷的地方，教育资源越是贫瘠。

由此又形成恶性循环，人穷，不能接受好的教育，更穷，代代穷！

曹深做教育，不是给有钱人锦上添花。

他要让所有人，都能拥有平等的优质教育资源！

这事儿从运营商那边推不动，那就只能从更高的层面入手。

在现在这个“局”里，所有人关注的都是更高层面的战略，不会跟曹深斤斤计较经济上的投入产出比。

问他网络铺在偏远贫困地方，怎么收得上来钱。

他们关注的是更有长远价值的事情，更国际化的高度。

因此，也用不着提教育问题，一来教育这事儿敏感，二来曹深自己也还没准备充分。

只需要抓住一件事情叩击就可以了：

国际化，“圈地”！

组建低轨道卫星通信网络，实现全球互联网无缝覆盖……

于老头和蘑菇云互看了一眼。

两人一个领导信息产业，一个覆盖航天航空。

显然，他们同时想到了低轨道卫星通信网络最著名的案例，“铱星计划”！

“铱星计划”是米国通信巨头摩托罗拉于1987年提出的一种利用低轨道卫星群实现全球卫星移动通信的方案。

该系统包括77颗近地通信卫星，均匀有序地分布于离地面785km上空的7个轨道平面上，组成星群，通过微波链路形成全球连接网络。

目标是直接解决当时基站覆盖技术难题，让人类通信进入卫星时代：

“在世界任何一个能看到天空的角落，都能实现无线通信。”

由于金属元素铱原子有77个电子，这项计划得名“铱星计划”。

后来，摩托罗拉为了减少投资规模、简化结构以及增强与其他近地卫星通信系统的竞争力，将卫星数量缩减为66颗。

轨道平面降至6个圆形极地轨道，每条极地轨道上的卫星仍为11颗，轨道高度改为765km。

卫星直径为1.2米，高度为2.3米，重量为386.2公斤，寿命为5到8年。

1998年5月，布星任务全部完成。

11月1日正式开通全球通信业务。

然而，“铱星计划”很快遭遇到了全球快速崛起的G**等蜂窝通信系统的竞争。

“铱星计划”过于超前，设计也过于理想化。

当时的卫星通信技术，一方面受设备性能的制约，系统切换掉话率高达15%，严重影响通话质量。

并且，在实际应用中，数据传输的速率仅有2.4bk每秒，不能很好的满足需求。

再加上与G**等系统终端相比，卫星通讯的手机终端体积难以小型化、价格高，而且业务收费因为成本高与G**很难打价格战。

最终，“铱星计划”因为市场渗透率不足引发巨额亏损，快速落败。

1999年3月，铱星公司宣布破产。

离正式开通全球业务不过五个月时间。

整个铱星系统耗资约50亿美元，却最终被“IridiumSatelliteLLC”以2500万美元收购。

并于2001年3月28日由新的“铱卫星”公司重新提供服务。

这真的是一个“血亏”的教训。

蘑菇云首先对众人开口道：

“按照卫星轨道高度的不同，通信卫星可以分为低轨通信卫星LEO、中轨通信卫星MEO和高轨地球同步通信卫星GEO。

LEO卫星轨道高度500千米到2000千米，

MEO卫星轨道高度2000到36000千米，

GEO卫星轨道高度为36000千米。

现有成熟商用通信卫星，主要是MEO和GEO这样的中高轨道卫星。

因为轨道位置高，单颗卫星覆盖面就广，少量的卫星就基本解决全球覆盖的问题。

但，中高轨道卫星也是因为距离高，所以在设计的时候要求穿透性强、信号覆盖面积大，所以一般采用低频波段。

低频波段带宽就比较小，可容纳的数据量就小，无法满足全球海量用户的互联网访问需求。

因此，这种中高轨道的卫星信息主要用于特定用户的信息互联和电视转播。

在通信能力上相当于移动通信的2G网络，极少量能达到3G，仅提供基本语音和低容量的数据业务。

高轨道地球同步轨道卫星在简单通信、电视转播等方面的应用已经趋于成熟。

但它的缺点也是很明显的，体积大、重量大、需要大型助推火箭、发射准备时间长。

而且，这种卫星只有一个轨道面，可容纳卫星数量有限，也不能覆盖极地地区。

另外，因为距离地球遥远，所以通信延迟长、波束覆盖区大、频谱利用率低、数据容量小、终端发射功率大、不易实现终端小型化等等。

小曹所说，利用低轨道卫星做全球覆盖，从性能上来说确实是比中高轨道卫星更适合于互联网应用。

低轨道卫星，一方面由于轨道高度低，使得传输距离短，所以可以采用高频波段。

这是因为，在发射功率给定的情况下，频率越高，传输距离越小。

而频率的高低，决定了通信传输带宽的大小。

单位时间传输的数据量上限跟着频率的提高而提高。

因此，高通量的卫星运行轨道主要集中于低轨道。

而小曹所说的互联网应用，因为数据量大，对通信带宽要求就高，确实需要采用低轨道高通量卫星才能满足。

而且，低轨道卫星因为距离近，传输延时短，路径损耗也小，频率复用也更有效率。

另一方面，这种卫星体积小、重量轻，利用现在的发射技术，已经可以实现一箭双星甚至是多星同时发射入轨。

对于用户来说，接收这种低轨道卫星的信号，因为发射功率与普通陆地移动通信终端相差无几，所以终端的重量、体积也小。”

蘑菇云说的正是，中国的北斗卫星属于中高轨道卫星，造价在10亿左右一颗。

而中低轨道的小型卫星，到2019年已经能做到50万美元一颗的造价。

传统卫星种类多而数量少，主要原因是有效载荷种类繁多、要求各异，难以实现批量生产。

而原世界后期的小型卫星，已经尽可能实现标准化和模组化。

在制造流程上，借鉴了飞机制造的“流水线”方式。

OneWeb依靠这种方式，其“卫星工厂”已经实现每周生产16颗卫星的能力。

“一箭多星”即用一枚运载火箭同时将多颗卫星送入轨道，大幅度提高卫星商业发射的效率。

这项技术在原世界已经比较成熟了。

2020年1月，SpaceX公司一箭60发。并且该公司的下一代重型火箭，计划实现一箭400发。

中国也已经掌握了分离释放、多星入轨等多项核心技术，2015年长征六号火箭成功发射，一箭20星。

另外，火箭可回收技术也能进一步降低卫星组网的成本。

以SpaceX为例，第一次使用全新的火箭进行发射，报价为6198万美元，到第10次发射时报价为2990万美。

若是折中，以第四次发射的报价来计算，一颗卫星的发射成本在60万美金左右。

当然卫星的发射报价是按照重量来的，约5000美元一公斤，若是能将卫星做到更轻，未来的发射成本能够进一步降低。

中国目前也已经掌握了部分火箭回收技术，中国航天科学技术公司于2020年发射的长征8号，第一阶段利用剩余燃料垂直降落，可重复使用。

曹深看着蘑菇云，点点头道：

“低轨道卫星组网，最出名的案例便是‘铱星计划’了。

虽然当初的铱星计划失败了，但铱星系统开启了个人卫星移动通信的先河。

也验证了近地轨道星群作为移动通信的可能性。

现在已经过去十三年，随着发射成本的降低以及通信技术的进步，高带宽、低延时的基于低轨道的卫星通信成为可能。

低轨道卫星，由于单颗覆盖的面积比较小，所以需要卫星的数量多。

由此带来地面控制、系统维护比较复杂。

这种多颗卫星的系统，对于通信而言，影响较大的问题是波束切换和星间切换。

低轨卫星相对地球高速运动，使得终端在通信过程中需要频繁切换到其他波束或者卫星上才能继续通话。

以当时的初铱星系统为例，其最小切换时间间隔为10.3秒，平均切换时间间隔为277.7秒。

实现切换需要一系列信令操作过程，频繁的切换更是加重了系统的信令负荷。

这导致切换越频繁，切换失败的概率越大，最终铱星系统当初的切换成功率只有85%，与陆地移动通信系统的切换掉话率相距甚远。

再仔细分析切换掉线的主要原因，那是因为当时低轨卫星通信系统的带宽资源不能满足切换呼叫最低的带宽要求。

但已经过去十三年了，这期间通信技术、微电子技术飞速发展。

通信系统信号处理能力、通信带宽也在不断提升。

从现在仍然在运行的“铱星二代”、“全球星”等低轨道卫星通信系统的使用情况来看，这些早期的技术问题已经被有效的解决掉了。

所以，我认为，以现在的技术建设低轨道卫星通信网络是完全可行的。”

蘑菇云也缓缓点头：

“是了，如果只是从技术的角度来说，十三年过去了，确实具备更高的可行性。

但，当初铱星计划失败，除了技术上的原因，还有商业上的原因。”

说着，蘑菇云看了于老头一眼：

“现在，我们假设在技术上已经没有问题。

按照小曹你所说的，这里有30亿人口还没有接入互联网，算是一个‘下沉’市场。

但，若是低轨卫星组网成功，那就是全球覆盖。

我们当然也希望，能有更高的利用率。

但地面通信网络的技术已经很成熟，而且用户也已经有了深度的使用习惯。

要用卫星通信代替地面通信，怕是非常不现实。”

这里的意思是，若是我们花了大力气组网，只是那30亿偏远贫困人口，不够胃口。

曹深道：

“低轨道卫星通信，若是利用27GHz到40GHz的Ka波段，卫星通信带宽能从百Mbps提升至Gbps。

这个带宽大小已经超过4G，跟规划中的5G也能比一比。

虽然如此，但地面网络始终是4G或者将来的5G为主体。

咱们国家规划中的4G基站要建立500万座左右。

一颗高通量通信卫星，假定性能相当于一个4G基站。

那么要实现与4G同样的使用体验，得有500万颗卫星。

这显然是不现实的。”

当然，这是在正常情况下。

实际上，曹深有系统在，只要你有网络覆盖我就能用起来！

曹深继续道：

“所以，我认为未来卫星网络会是地面网络的一个补充。

除了覆盖那30亿人口之外，更关键的场景是使用在‘物联网’服务上。

卫星通信不受地域限制，有更广泛的覆盖能力。

具备高稳定性，对物理攻击和自然灾害的抵抗能力强，几乎不受局部的自然灾害和突发事件的影响。

另外，在成本上，边际成本极低。不依赖地面基础设施，直接实现天际中继传输。

这就不像地面运营商，每开拓一片区域都必须铺设新的基站群。

这些优势，都更加适合对可靠性要求更高，地域分布更广的物联网来使用。

比如远洋船舶、荒漠、野外、飞机这些场景，是地面通信无法覆盖的。

而且很多场景将来反而是人少，但机器多。

比如风电、太阳能发电、石油开采这种能源建设场景。

比如野外的电网线路监控，林场监控、防火预警等等。

而且，物联网将来的链接数量将会远远超过人类的网络连接数量。

我预计十年后，物联网的链接数量将达到700亿个。

而由此产生的通信需求是强烈的。

就如咱们今天提到的自动驾驶，这就是物联网的一个案例。

未来人和机器的连接，机器和机器的连接会占据更大的网络资源。

一旦我们国家的低轨道卫星网络建成，有机会建设出一个全球天地融合的大规模物联网。

这个时候，传统的地面通信，将成为整个网络的一个补充。”

看着蘑菇云开始激动得面色绯红，曹深并不打算就此打住，继续道：

“况且，您也知道，轨道和频谱是通信卫星能够正常运行的先决条件。

单颗低轨卫星因为覆盖范围小，必须增加数量以实现全球覆盖。

这就会让本来就有限的轨道和频谱资源更加紧张，将来世界各国肯定会在这个问题上有激烈的竞争。

而主管通信技术事务的联合国机构ITU国际电联，对于分配和管理全球无线频谱和卫星轨道资源，选择的是先到先得的原则。

而且，占有时间是有时效性的，若是不如期发射卫星，原有轨道和频谱将失效。

所以，低轨卫星网络迟早将会成为重要的国际竞争领域，毕竟除了商业，这也是空间轨道战略价值之争。

咱们东国，建议尽早布局。

毕竟，在航空航天技术上，我们还是有优势的……”

这可不是曹深耸人听闻，在原世界低空轨道竞争可谓是非常激烈。

截至2019年1月9月，全球在轨正常运行卫星数量为2062颗。

而2019年初国外已经公布的低轨通信卫星方案中，卫星总数量约为23892颗。

甚至SpaceX这家公司在2019年10月又向ITU申请了一次，总计下来，这一家公司就申请了4.2万个轨位。

这些低轨道卫星轨道高度主要集中在1000到1500千米之间，频段主要集中在Ka、Ku和V频段。

轨道高度范围十分有限，频段又高度集中，竞争十分激烈。

先到先得，后来没有！

另外，Oneweb、SpaceX、亚马逊等行业巨头，以及Google、Facebook等互联网企业均加入了低轨通信卫星竞争阵营，纷纷推出自己的低轨通信卫星建造计划。

2010年初，谷歌就联合汇丰银行与欧洲有线电视运营商LibertyGlobal发起“O3b计划”。

O3b的原意是“Other3billion”，指的就是仍旧不能够上网的30亿人。这个项目后来成立了大名鼎鼎的OneWeb，也是SpaceX最大的竞争对手。

2015年谷歌又向SpaceX公司投资10亿美元，其目的之一便是打造太空互联网。

同年SpaceX推出Starlink项目，计划发射约4.2万颗卫星组建低轨卫星通信系统。

2017年Facebook成立子公司PointViewTechLLC，投入数百万美元研发实验卫星，该卫星名为Athena，将比Starlink卫星网络传输数据速度快10倍。

2019年4月，亚马逊推出Kuiper项目，计划发射3236颗低轨通信卫星，从而在全球范围内提供快速且低延迟的互联网接入服务。

除了互联网巨头，包括波音、空客、三星等公司都正积极地开展低轨通信卫星系统的研发工作。

对于低轨道卫星组网，中国的航天科技和航天科工集团分别提出了“鸿雁”和“虹云”两个星座计划。

将分别发射300颗和156颗低轨通信卫星组建太空通信网，两个系统计划将于2023年建设完成。

目前两个系统的首颗实验星都已于2018年底试射成功。

“鸿雁”和“虹云”系统首期组网建设投资估计约为300亿元。我国亦将进入低轨卫星通信时代。

目前SpaceX已经在轨的卫星组成星座“星链”，理论带宽能够达到1到2Gbps以上。

给用户提供最高下行速度达到60Mbps，上行速度波动较大，也基本能保证在10Mbps上下。

联通4G网络制式为TD-LTE、FDD-LTE。

TD-LTE下行理论速度为100Mbps，上行理论速度为50Mbps，。

实际联通4G的下行速度为50Mbps左右，上行速度10到20Mbps。

所以，“星链”的用户已经可以流畅的观看超高清视频和玩网络对战游戏了。

蘑菇云手握成全，用力的锤了一下桌面：

“曹深，你说得很对！

部署低轨道卫星网络已经远远不是商业上的意义，更是轨道空间的战略价值。

此外，物联网将会是比互联网数据价值更高的网络。

互联是信息网络，上面确实有大量的内容，人与人之间的交互信息。

但物联网，它是机器与人，机器与机器，机器与控制之间的数据。

它更构成了整个世界运转的脉络。

物联网价值很大，全球物联网的数据十分之关键！”

主管信息产业的于老头也长叹一声道：

“要使用地面通信，在别国建立基站并进行运营，获得别国物联网的数据，不能说完全不可能，但非常非常难。

互联网其实是有边界，也是有国界的。

但，卫星网络，能够真正实现全球化，实现全球的数据交互与流动。

曹深，你今天提出的这个建议，已经完全不是商业层面的问题了。

这是国家战略！

我代表国家感谢你，通过你对技术、对产品、对市场、对竞争格局的理解，给我们提了如此重要的，如此有价值的想法。

真的是，太好了！”

矍铄大爷撑着椅子缓缓站了起来，目光看向众人，继而郑重其事对曹深道：

“曹深，我也感谢你。

同时，我郑重向你承诺，咱们东国一定会尽全力，尽快建设出能满足需求的低轨道卫星通信系统！”

伸出双手，紧紧握住曹深的手：

“这是一个大国的承诺。

沟通连接万物，全球永不失联！”

炙热的温度和颤抖的力气从手中传来，曹深看到了这位老者眼中的光……

国之重器，当如是！

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“沟通连接万物，全球永不失联”，

来自我国正在建设中的低轨道卫星通信网络――“鸿雁”星座。

自星际，鸿雁传信。

这一章写了很多科普，目的是让大家了解这个世界在做什么，我们国家在做什么，将来能做什么。