廉价“天网”降临

　　“天网恢恢，疏而不漏”。这个中国成语，在现代网络通信领域，有了新的解释。

　　2015年4月初，由谷歌卫星计划原负责人创办的OneWeb公司，与两家航空电子巨头霍尼韦尔公司、罗克韦尔·柯林斯公司签署协议，他们将利用即将发射的600多颗低轨卫星，为全球客户提供网络服务。

　　2015年年初，谷歌向马斯克公司旗下的太空技术公司SpaceX投资10亿美元的消息也震撼业界。据美国媒体报道，谷歌与马斯克联手，两家顶级硅谷公司将发射700颗近地卫星，打造覆盖全球的“天网”，为全球提供高速、低廉的网络连接。

　　与地面网络宽带信号对应，人类将迎来来自天空的更多网络信号。“天网”将进入寻常百姓家，中国也有公司欲在“天网”时代分一杯羹。

　　据财新记者了解，来自深圳光启研究院的“旅行者号”气球，近期也即将在新西兰开始试验。

　　“天网”新闻让全球网民为之兴奋，中国网民也不例外。不少中国网友认为，这种覆盖全球的高速卫星网络，将终结中国几大电信运营商的垄断经营，翻墙也将会成为历史。

　　事情不会这么简单。接受财新记者采访的多名业内专家认为，不管是卫星通信还是气球上网，其更大的作用，是解决网络有无的问题，解决偏远地区的信号覆盖问题，其容量难以与地面光纤网络相比。

　　那么，“天网”的作用会是什么？其市场前景如何？

卫星宽带

　　卫星宽带是卫星通信与互联网相结合的产物，通过卫星进行语音、数据、图像和视像的处理和传送。最早的卫星宽带通信，始于美国的休斯公司。

　　1994年，他们首先开发出能与个人计算机互联的DirecPC接收系统，使PC机用户可利用电视直播卫星的小口径接收天线，用来高速下载网上的大容量信息。这相当于在拥挤不堪的地面互联网线路之外另辟了一条高速的空中下载通道。

　　随着地面光纤网络的大面积铺设，卫星宽带更多是为满足海上或者偏远地区对互联网的需要。当然在2000年后的一些航班上，也推出了一些利用卫星宽带而实现的空中上网服务，这种方式目前与地面对空基站一起，成为飞机空中上网的两种实现方向。

　　位于地球静止转移轨道（GTO）上的AMOS系列就是比较著名的宽带服务卫星，它们由以色列开发和控制。AMOS-1发射于1996年，而AMOS-2随后于2003年发射。两颗卫星分别有14个和22个36MHz带宽的C频段转发器。

　　AMOS卫星主要为中东、欧洲、非洲和美洲部分地区的用户提供通信、广播和宽带服务，并为中东和美国东部架起通信的桥梁。

　　和过去使用欧盟的阿丽亚娜火箭或者俄罗斯的联盟火箭不同，AMOS系列的第六颗卫星，签约的就是马斯克旗下的SpaceX公司。根据他们2013年初签订的发射合同，SpaceX将使用猎鹰-九号火箭在2015年从卡纳维拉尔角发射Amos 6。Amos 6将替换Amos 2，向澳大利亚、欧洲和中东等地区传送宽带网络服务，在轨运行寿命16年。

　　传统上，卫星宽带通信主要使用C波段和Ku波段，C波段是指4-8GHz的无线电频段。中国央视的信号一般就是用中星6号进行C波段传输，因为频率越低，波长越长，传输特性也就越好，但是信号强度弱，需要的接收器——“锅”比较大。

　　Ku波段则是12-18GHz的频段，Ku的意思就是K-under，也就是K波段以下，信号强，但是覆盖面比较小，且容易受到雨雪的干扰。

　　东软集团通信与企业互联事业部IFE（机载娱乐系统）产品负责人杨海昕对财新记者说，ku、ka卫星体积比较大，一般在同步轨道上，寿命可达10年。低轨卫星发射成本低，以数量制胜，但都存在云层影响问题，都需要专门接收器。

　　而随着C波段和Ku波段的日渐拥挤，Ka波段（20GHz-40GHz，Ka代表K-above）成为全球各地，特别是欧美地区高清电视及宽带多媒体双向业务的首选频段。Ka波段最重要的一个特点是频带较宽，C频段的可用带宽为500MHz-800MHz，而Ku频段的可用带宽为500MHz-1000MHz，而Ka频段的可用带宽可达到3500MHz。

　　但Ka波段在降雨时的信号衰减较大，为确保通信与业务的高可靠性和高利用率。设计上对器件和工艺的要求也较高，从而造成通信成本的上升。而元器件以及工艺水平的提高，也对Ka波段的发展起到了一定的加速作用。

　　现在全世界已经发射了超过50颗携带Ka波段有效载荷的商用通信卫星，其中美国有多颗全Ka波段高清电视直播卫星和宽带通信卫星。

　　Wild Blue-1卫星，就是美国Wild Blue通信公司2006年发射的，专门为缺少或没有地面网络设施的农村及小城镇提供卫星高速双向宽带互联网接入的Ka波段卫星，能够覆盖美国及邻近地区。

　　此外欧盟、俄罗斯、日本、韩国、印度，都开发了自己的Ka波段卫星通信服务。由于美国将Ka波段卫星及其关键部件出口列入与武器出口同样严格控制的类别中，中国现在难以从国外获得这种技术。但是根据中国的规划，中星16号将是中国首个自主研发的提供Ka频段宽带通信卫星，预计2017年发射。

　　北京邮电大学教授、无线电专家宋俊德对财新记者说，卫星上网成本还是比较高，资源价格跟地面上的光纤没法相比，国际上这样做的目的，更重要的是增加客户，增加使用体验。速率差很多，这跟同时使用的人数有关，多了就慢，终端的价格也肯定贵得多。

　　西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室教授李文铎告诉财新记者，目前，卫星宽带只能说是地面宽带的一种补充，性能比地面宽带差很多，针对的也是地面宽带覆盖不到的海上和偏远地区。

　　当然，使用更为稀缺的L波段的海事卫星（Inmarsat），是最为普遍的一种卫星通信方式，但是这种方式的终端价格比较高，带宽较窄。近来海事卫星组织也开始商业化运作，组建了Global Xpress移动宽带网络，包括位于地球同步轨道（3.6万公里）上的四颗Ka波段卫星，在2015年第二季度完成第三颗卫星的发射后，就可以实现全球的覆盖。

　　已经在国内通过地对空基站实现飞机上网的中国国航，也将成为首家与国际海事卫星及霍尼韦尔合作测试Global Xpress Ka波段连接方案的航空公司。中国国航宣传部长朱梅告诉财新记者，测试工作预计将于2015年二季度展开。

太空竞赛

　　关于谷歌的卫星上网计划，实际上早在2010年初，谷歌就联合汇丰银行与欧洲有线电视运营商Liberty Global发起“O3b计划”，O3b的原意是“Other3billion（另外30亿）”，亦指全球人口中目前仍旧不能够上网的人口。目的就是为非洲以及其它发展中国家的30亿人口提供高速上网服务。

　　在2013年6月和2014年7月，谷歌各发射了四颗Ka波段卫星，构成基本的网络框架。和之前欧美发射的覆盖面积更大、轨道高度达到地球静止轨道的通信卫星相比，谷歌的卫星采用中低轨道，成本要低很多。他们希望利用相对廉价的MEO卫星提供10Gbps的数据传输服务，覆盖非洲、中东、亚洲、拉丁美洲等150多个发展中国家。

　　2013年，谷歌还启动了气球上网项目“ProjectLoon”，谷歌将把充满氦气的气球发送到2万米高空，通过借助卫星等手段，向广阔的乡村偏远地区提供互联网覆盖。每个热气球上携带着无线网络信号的收发器，信号覆盖的面积可以达到两个纽约城那么大。

　　截至去年，谷歌放飞的气球已经在大气平流层中飞行了300万公里，相当于绕地球75圈，往返月球四回。2014年4月，谷歌还收购了专门研发太阳能驱动的无人飞机的“Titan太空公司”。这种无人飞机，可以作为大气层中的“上网卫星”，由太阳提供能源，与传统的轨道卫星相比，运营成本更低。

　　谷歌的卫星上网计划进展实际上并不顺利，在去年，几位高管相继离职。谷歌卫星上网项目的负责人格里格·怀勒（Greg Wyler）离开谷歌后，重新组建了自己的公司OneWeb，这家公司获得了英国维珍集团和美国高通公司的资金支持，计划向太空发射648颗卫星。　

　　维勒估计每颗卫星的造价约35万美元，整个计划需要15亿至20亿美元的成本。他表示，维珍集团创始人理查德·布兰森（Richard Branson）和高通执行董事长保罗·雅各布（Paul Jacobs）将加盟OneWeb董事会。

　　“我们有着共同的愿景，希望为世界各地服务欠佳的地区提供上网服务。”雅各布说。

　　今年3月，航电设备制造商罗克韦尔·柯林斯公司与OneWeb公司签署了一份谅解备忘录，成为其全球宽带服务机载卫星通信终端的独家开发商和提供商。OneWeb公司已计划从2017年开始发射卫星，并希望在2019年激活网络，将为全球数十亿人提供约10Tbps的高速网络连接服务。

　　也是在3月，OneWeb还与霍尼韦尔签署谅解备忘录，霍尼韦尔将提供飞机设备和空中通话服务。OneWeb有限公司首席执行官格里格·怀勒表示，他们的使命是为所有人提供价廉物美的互联网接入服务。

　　和覆盖面积可以达到40%地球面积的地球同步轨道卫星相比，低轨卫星通信的难题在于卫星过顶时间很短。机载终端必须迅速捕获和跟踪视线内的卫星，并且每数分钟在卫星之间无缝切换，以保持连续性。

　　谷歌在卫星上网计划受挫后，转而与SpaceX联手，正是看重了这家公司的可复用火箭、低成本卫星、卫星上网等业务，尤其是马斯克所提出的利用卫星提供廉价上网的服务与他们之前的计划一脉相承。

　　马斯克曾经表示，他希望创建一个全球性的卫星通信系统，“比人类曾经设想的所有通信系统规模都要大”。马斯克计划投入100亿美元的资金，在未来五年之内部署这个通信系统。但是谷歌和马斯克也都面临一个重要的困难，他们都没有获得无线电波的频谱控制权。

　　离开谷歌的格里格·怀勒，他的公司却持有一些无线电频率资源，但是随着他从谷歌离职自我创业，谷歌已经无法利用这些频率。能否获得国际通信协会的无线电波段许可权，目前是谷歌和Space X面临的难题。此外，Space X正在研发一种用激光通信的方法，但这种方式可能被云层遮挡，影响传输效果。

　　加入这场“天网”太空竞赛的还包括Facebook，他们就准备使用激光通信的方案。今年3月底，他们刚刚公布了一项新计划，希望使用1000多架“天鹰座”V型太阳能激光无人机，在2万米左右的高空为全球50亿人提供上网服务。

中国“天网”

　　与全球知名的谷歌卫星、谷歌气球、Facebook无人机相比，中国一家新近崭露头角的研究机构也正在进行自己的气球上网计划。

　　今年2月6日，深圳光启研究院（光启科学，00439.HK）宣布其临近空间飞行器“云端号”试飞及商用测试取得成功。结果表明，“云端号”可以在4000米高空向8000平方公里面积提供WiFi信号。在此前他们还曾经公告称，已与刚果（金）签署了战略合作协议，将在地广人稀处展开商业化实践。

　　光启科学的临近空间项目，将覆盖刚果（金）234.5万平方公里的国土，为其提供互联网、通信、广播、资源监控服务。而且由于气球高度只是普通卫星的1/18, 且能随意控制方位，精准度和可控度大大提高，然价格只有同样功能卫星的1/10。

　　光启科学品牌经理许毓钦告诉财新记者，“云端号”商测的时候，距离放飞中心点5公里的范围内，可以实现每秒117兆；40公里范围内，可以实现每秒26兆的数据传输。除刚果（金）外，他们还在与乌兹别克斯坦、南非等国家商谈合作的可能性。

　　当然，目前云端号所到达的高度只有4000米，和2万米以上的临近空间还有很大距离。临近空间的范畴从海拔20公里到100公里，此范畴内大气稀薄，固定翼飞机和地空导弹无法到达，其高度远低于人造卫星，有利于遥测、遥感、通讯、广播电视、气象观测及情报侦察，具有极其重要的经济和军事意义。

　　许毓钦透露，目前他们放飞临近空间测试气球“旅行者号”的先期团队已经到达新西兰进行准备工作。之所以在新西兰测试，是因为这里的空域申请比较容易，谷歌的很多次放飞气球试验也是在新西兰完成。

　　通信业有一句话，“有线的资源是无限的，无线的资源是有限的”。实际上，不管是卫星上网还是气球上网，起到的都是消除网络盲区的作用。

　　资深通信专家侯自强对财新记者说，谷歌气球、光启的气球，都是用于覆盖不发达地区，但是覆盖面积大了以后，能够提供的容量就不够，它的作用一个是可以给一些不发达地区解决上网困难，一个是在网络管控的地区可以渗透过去。

　　虽然谷歌宣传称气球WiFi覆盖面积可以达到两个纽约市，但其实是针对两个纽约市大的面积，而不是指能让两个纽约城的居民都用它来连接互联网。气球使用的信号带宽是有限的，分配到每个用户的带宽更加有限，而且上百万上千万的使用者发出的无线通信信号还会相互干扰。

　　“只能起到覆盖的作用。不可能打破运营商的垄断，带宽再怎么宽，人多也快不了。”侯自强说，现在的趋势是基站越做越小，大面积覆盖都是以前没有办法的办法，能有链接，不可能提供宽带。更不可能满足移动宽带的需求。

　　对此光启科学的许毓钦也表示认同，即便是每秒数百兆的容量，如果在上千平方公里的范围内共享，分配到每个用户头上的带宽极为有限。

　　“气球上网是针对比较偏远的地区，提供一个基础上网服务，”他说，全球没有基站覆盖的地区还很大，运营商都不会去做，他们提供了一种廉价的解决方案。

　　当然不管是通过卫星还是气球上网，普通手机和笔记本电脑也无法把信号发送到万米高空，而需要安装一个专门的终端来收发无线信号。李文铎对财新记者说，收发信号不是手持的终端可以做到的，谷歌等国外巨头的规划非常大，确实能够占据很大的市场，但是在民用卫星通信领域，其实很多公司都做过，最后都没有盈利。

　　杨海昕指出，国内还存在一些落地政策问题，不可能让国外的上网方式随便落地，包括对领空的限制、国外提供上网的航班在国内需要关掉等。“谷歌、Facebook根本上还是基于自己的商业目的，抢占入口，抢夺用户。把所有用户吸引到自己的入口，但其商业模式还不是很清楚。”■