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华为、苹果“捅破天”技术,事关一场隐秘的战略资源争夺战

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 黄琨 • 2022-09-09 18:30:42 来源:前瞻网 E32133G7
100大行业全景图谱

前不久,余承东在微博上喊出了“捅破天”的响亮口号,为新手机的新功能预热。

9月6日下午,华为率先在Mate50系列新机上,发布了号称是“卫星通信”的新功能,吸引了不少眼球。

一款大众消费级别的手机,能够突破地心引力的限制,把信号送到万米之外的卫星上去,这在手机诞生的半个世纪以来还是头一回。

不到2天后,苹果又在年度“科技春晚”上,宣布新发布的iPhone14系列也配备了类似技术。

华为带头冲锋,苹果紧随其后,霎时间,“捅破天”3个字成为全网最热的字眼之一。

上古大神女娲用九九八十一天才补好的天空,不到1天半的时间内,被2家公司捅破了2次,这就是科技的力量吗?

1、噱头大于实际

首先明确一点,华为和苹果推出的,都不是大家理解的“卫星通信”概念。

大众概念上的通讯包含哪些具体内容?

发短信,打电话,聊微信,看图片,看视频,这些都是现在地面通讯可以做到的。

但是华为和苹果推出的“卫星通信”,可以做到的是以下内容:

发短信,打电话,聊微信,看图片,看视频

没错!只有“发短信”这1种功能。

而且可以预见的是,在未来10年、20年,甚至50年,想要通过手机连接卫星来实现上述其他功能,都是不太可能的事。

原因很简单。

首先是电磁波频段问题。

为了避免信息互相干扰,全球无线电通讯依照不同用途,通过国际电信联盟进行了严格的划分和管理。

比如说,我们平时用手机接打电话、上网冲浪时使用的蜂窝网络,从2G到5G,都分配了固定的频段。

如果你上网买过手机,一般都能在介绍页面上看到下面这些内容,

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这些就是各种网络分配到的频段。手机如果想使用这些网络,就必须在硬件和软件上同时支持。

当然,5G频段并不只图上那些。根据3GPP组织的定义,5G共有29个频段可用。只不过,支持的频段越多,对设备的技术要求就越高,所以根据够用的原则,大多数国家和运营商只会使用其中一部分。

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上面那张图中的频段覆盖了国内三大运营商的5G网络,足以保证手机信号在国内畅通无阻,但也只能保证在国内畅通无阻。

一旦去到网络频段不同的国家,手机就连不上网络了。

同样的道理,平时用来连接蜂窝网络的手机,是无法在卫星网络上实现通讯功能的。

当然,厂商也可以花费心思和精力,给手机配备支持卫星通信频段的基带,但这依然不足以支持手机通过卫星进行大众意义上的“通讯”。

因为在频段问题之上,还有一个更大的问题,那就是功率。

为了防止辐射对人体造成伤害,3GPP组织对手机的发射功率进行了严格限定:

在FDD(频分复用)模式下,手机最大发射功率不能超过在23dBm,也就是200毫瓦;

在TDD(时分复用)模式夏,由于手机并不一直发射电磁波,因此最大发射功率放宽到了26dBm,也就是400毫瓦;

我们日常使用的Wi-Fi设备,最大发射功率也被Wi-Fi技术标准限制在了200毫瓦。

然而,这个功率只是针对于现有的地面通讯网络场景,也就是手机离基站顶多300米、500米的情况下设置的。

如果要连接数百千米高空的卫星,这样的功率能提供的联网能力,几乎没有。

著名的摩托罗拉“铱星”星座,就曾想过利用距地面700多公里的低地球轨道卫星网络来提供全球通讯能力。

然而,仅仅是为了实现通话功能,“铱星”电话的发射功率就要2瓦起步,已经是当前手机功率上限的10倍。

即便在这个功率下,其提供的编码速率也只有2.4kbps。这个速度,加载文字网页估计都要等半天。想要通过卫星看剧、刷视频,你不怕因为辐射秃头吗?

所以,通过手机直连卫星实现高级别的通讯功能,不太可能。

事实上,2家厂商也没有想实现高级别的通讯功能。

华为所谓的“卫星通信”,实质上就是通过北斗卫星的短报文功能,在高山、荒林、野外之类没有地面通讯网络的地方,提供最低程度的短信发送能力,而且只能发送,不能接收。

如果非要说是“通信”,倒也符合定义。但明眼人都能看出来,这实质上只是提供了极端情况下的紧急联系功能。

苹果则更加坦率一点,直接将该功能命名为“SOS卫星紧急联络”(Emergency SOS via satellite),同样只能发短信,但是可以和救急人员保持双向的文本对话。

这种功能有没有用?当然不能说没用,毕竟到关键时刻,有没有这个功能,就是生和死的差别。

但是,运气好的,一辈子用不上1次;运气不好的,可能一辈子也就只能用1次。

总的来说,这次华为和苹果共同推出的新功能,噱头大于实质。

但是,反过来想一想,2家全球头部科技企业共同关注的项目,真的只是噱头吗?

2、落后一个身位

在短时间内,用手机直连卫星,实现随时随地上网的想法不太实际。

然而,“智能手机+卫星通信”的噱头能够被厂商和媒体共同热炒,反过来也说明了,其需求确实存在着。

同时,让卫星和地面通信网络充分融合,构建天、空、地一体化的通信网络,几乎已经可以认定是未来6G通信的特征之一。

尤其是在马斯克身体力行,从发射火箭,到发射卫星,到提供网络服务,全流程验证了卫星互联网可行性之后,相关概念在业内可以说是爆火。

这倒不奇怪。

毕竟到了21世纪的今天,地球上仍有超过70%的地理空间、将近30亿人口未能实现互联网覆盖。

这里说的可不只是印象中贫穷落后的蛮荒大陆,即便是发达国家,也不是人人有网上。根据浙商证券的数据,美国现在仍有约4640万人没有用上互联网,这个数字占其总人口10%以上。

还有一些场景是地面网络天然无法覆盖的,比如飞机。

根据罗兰贝格数据,在北美以外,各地区航班的卫星网络覆盖率均低于30%,其中亚太地区最寒酸,网络渗透率仅12%。

还要考虑到,在国家层面,卫星通信还具有极其重要的战略意义。

在突发灾难下,地面通信时常被破坏,例如四川泸定刚刚发生的6.8级地震,导致当地389个移动通信站址中的211个停电,灾区难以对外联系,大大增加了抗震救灾的难度。

同样,军事冲突也会导致地面通信被摧毁。在俄乌冲突中,俄罗斯从一开始就摧毁中断了乌克兰地面通信服务。

但卫星通信不受相关因素影响,能够持续提供通信服务。SpaceX很快就为乌克兰开通了星链网络服务,帮助乌克兰实现对外联系。

这些,都是卫星通信未来意义所在。

4年前,全球卫星通信行业规模为1265亿美元,其中8成收入源于卫星消费通信,卫星宽带(互联网)业务仅占2%。计算下来,卫星互联网的规模只有20亿美元左右。

但摩根士丹利认为,到2030年,全球卫星互联网市场规模将达到454.26亿美元,增长20倍以上,年复合增长率几乎达到30%。

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作为行业领头羊,SpaceX处于绝对领先位置。目前其星链网络在轨卫星数量约2800颗,而最大竞争对手Oneweb的星座数量不到400颗。

早在2020年10月,SpaceX就向公众推出了“Better than Nothing Beta”服务,用户可以花499美元开通卫星连接,然后以每个月99美元的价格享受服务。与之相比,其他卫星互联网厂商都还没有进入大规模商业化阶段。

更重要的是,SpaceX的实践证明了其商业模式的可行性,为产业发展趟出了明路。

根据现有数据,猎鹰9号火箭单次发射60颗卫星,单颗卫星发射成本约61.5万美元,单颗卫星造价约50万美元,卫星系统总成本132.97亿美元;

按照地面网络设备与卫星制造及发射占产业链的比重计算,地面系统总成本为109.34亿美元;

天基按5年折旧,地面设备按10年折旧,其他运维成本6.25亿美元/年,则星链网络每年的总成本为43.77亿美元。

在每月套餐价格为99美元的情况下,只需要368万用户,就能达到盈亏平衡。而区区300多万用户,对马斯克来说应该是轻而易举。

但是需要警惕的是,在这个兼具商业意义和战略意义的领域,马斯克或者其他巨头越成功,中国的警钟就鸣得越响。

不得不说,中国在这方面,动作稍稍有些落后。

在之前遥感卫星的文章中,我们提到过低轨空间争夺战。

虽然宇宙空间无穷无尽,但是并非所有空间都能用来放置卫星,毕竟如果离地球太远了,无论是观测、导航还是通讯,其意义都小很多,甚至可能脱离地球引力,因此只有在一定高度内的空间才能放置卫星。

所以,地球周围空间对卫星的容量是有限的,轨道资源本质上是一种不可再生资源。

而根据国际电信联盟(ITU)的“先登先占”规则,谁先申报,谁就能优先使用这种资源。

在诸多轨道中,距离地球200-2000千米高度的近地轨道,既摆脱了地球大气和强大引力,又不会离地球太远,是最宝贵的空间资源,竞争也最为激烈。

尤其是对于卫星互联网来说,近地轨道资源是基础中的基础,因为轨道太高、离地面太远的卫星,从物理法则上就不可能实现低时延的网络。

这将导致,低轨通信卫星将成为未来卫星领域增长最快,竞争最激烈的领域。

截至2020年,全球低轨通信卫星在轨数量为710 颗,但5年后,全球低轨通信卫星在轨数将突破22000颗,低轨道卫星承载量将达到当前水平的30倍。

在这方面,美国领先优势较大。前面说到,SpaceX已经发射超过2800颗卫星,并且开启大规模商用,初步摸索出了可行的商业模式。

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在国内,卫星互联网以航天科技和航天科工分别在2015年提出的“鸿雁”星座、“虹云工程”为代表。根据目前能查到的公开消息,二者最后一次发射卫星,均是在2018年底发射“首星”,之后再无动静。

这样的动作,显然比马斯克慢了太多。

其造成的影响,在这次华为和苹果的新功能上已然显现出来。

3、现在与未来

虽然2家公司推出的卫星通信功能,在使用上大同小异,但细究其实现方式,却完全不同。

苹果合作的卫星服务商是Globalstar,是一家美国20多年前就成立了的,专注于低轨卫星通信的服务商。苹果连接的是其已有的48颗低轨卫星。

更重要的是,在2020年,Globalstar成功游说3GPP,将其拥有的卫星通信频段band53纳入5G频段,称之为n53频段。这意味着其卫星通信服务可以直接使用5G标准,进行5G通信。

相较而言,华为利用的是北斗系统附带的短报文服务,连接的是3颗同步静止轨道卫星,走的也是北斗系统导航信号传输的频段。

北斗系统实际上并不是一个专业的通讯网络,静止轨道卫星虽然可以规避多普勒频移、多卫星之间链路算法等问题,在传输简单信息上有天然优势,但其高轨道也导致地面设备与卫星之间连接更困难,无法进行更高级别的信息传输。

从长远来看,苹果模式更有扩张和更新的空间。

在国家北斗系统背书下,华为或许能马上就提供更稳定的紧急通信功能,但总的来看还是在缺少低轨卫星网络下的权宜之计。

而从华为的动向来看,其本身也留了后手。

据《证券日报》报道,华为工程师透露,“除了手机,华为未来将把卫星通信相关技术与VR终端、智能汽车等进一步融合,实现车机、智能家居的联动”。

要用卫星“实现车机、智能家居的联动”,这自然就不是简单地通过卫星定位系统发几条短信能办到的了。

从这个意义上看,华为这次大张旗鼓发布新功能,表面上是投智能手机的石,客观上却是在问卫星通信产业的路。

但是要实现这个目标,中国加快低轨卫星产业发展刻不容缓。

据赛迪发布的《“新基建”之中国卫星互联网产业发展研究白皮书》指出,近地轨道可容纳总共约6万颗卫星,根据规划,仅马斯克的SpaceX公司就已获得了12000颗卫星的发射许可,且终极目标是发射42000颗。

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再加上OneWeb、Telesat和Amazon申报的近地轨道卫星项目,美国卫星企业将占去46100颗的指标,占据总容量的7成以上。

白皮书预计,到2029年,地球近地轨道将部署总计约57000颗低轨卫星,接近饱和。即便考虑到OneWeb等公司近年来航天计划进展不顺,火箭发射、卫星组网多次跳票,但留给中国的追赶窗口期,也没剩下太多了。

前瞻经济学人APP 产业观察组

更多行业研究分析详见:

[1]《2022-2027年中国智能手机行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》,前瞻产业研究院

[2]《2022-2027年中国卫星通信行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》,前瞻产业研究院

同时前瞻产业研究院还提供产业大数据、产业研究、政策研究、产业链咨询、产业图谱、产业规划、园区规划、产业招商指南、IPO募投可研、IPO业务与技术撰写、IPO工作底稿咨询等解决方案。

参考资料:

[1]《卫星互联网走向产业化 数千亿规模市场开启》,通信信息报

[2]《华为抢发,苹果落地,手机卫星通信来了?》,金融界

[3]《手机+卫星,到底有多难?》,创业邦

[4]《手机直连卫星时代来临?技术颠覆还是噱头》,第一财经资讯

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