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卫星通信
2019/9/12 15:44

低轨物联网星座,想说爱你不再难——低轨星座的铱星阴影

厂商供稿  

随着“一网星座”和“星链星座”的你追我赶,低轨道星座已经逐渐从务虚的PPT,进入到实际部署阶段。如果不出意外,1-2年内,世界上大多数地方就可以享受到部分低轨星座的服务了。其中除了上述两个超级巨型星座外,也会包括一些规模“只有”几百颗的“小型”星座。当我们在感叹小卫星给世界航天产业带来巨大变化的同时,人们对其商业逻辑上的合理性仍然心存疑虑,从铱星时代就困扰业界的话题并未消失——低轨星座能实现盈亏平衡乃至盈利吗?

然而这一次,答案或许和铱星时代有所不同了。

在《低轨宽带星座是一场有进无退的冒险》等文章中,我们曾经对铱星的商业模式进行了讨论和反思。铱星破产的一个根本症结在于,设想中的高收入群体市场并不存在,因此高定价策略不可避免陷入失败。而低轨宽带星座则把自己的市场定位明确地界定在普通消费群体上。低成本小卫星技术和新型火箭发展带来的发射价格的降低,为这一市场定位提供了有力的支撑。因为这意味着卫星宽带服务的价格,可以降低到普通消费者承受范围之内。实际上,Viasat的静止轨道卫星服务已经初步证明了这一点。

那么,普通消费者为什么要购买卫星服务?难道地面网络服务不能满足他们的需求吗?答案是肯定的。

网络接入的盲区与蓝海

宽带互联网和物联网的统计结果告诉我们,在世界范围内,低轨星座的市场空间还是很广阔的。

我们来看网络信号检测企业网站OpenSignal在2018年底的统计,全球4G人口覆盖率最高的前20个国家和地区如下所示。

韩国 — 95.71%

日本 — 92.03%

立陶宛 — 84.73%

中国香港 — 84.52%

荷兰 — 84.1%

新加坡 — 82.61%

挪威 — 82.42%

科威特 — 81.77%

瑞典 — 81.37%

美国 — 81.3%

卡塔尔 — 81.29%

匈牙利 — 79.77%

澳大利亚 — 79.34%

中国台湾 — 78.05%

芬兰 — 76.36%

阿联酋 — 75.92%

加拿大 — 75.42%

爱沙尼亚 — 75.11%

中国大陆 — 73.83%

巴林 — 73.82%

在这个榜单中,相当多的发达国家并未在列,事实上,到2018年底,意大利、法国和德国都不超过70%,而在全球范围内,覆盖率超过50%的国家和地区只有83个。

考虑到地基物联网设备需要依托移动通信基础设施安装和运行。上述数据也可以认为是地基物联网覆盖率所能达到的极限。显然,很多市场不可能用地面手段来解决网络接入问题。这就给卫星网络留出了市场机会。

市场契合度、性价比确立竞争优势

用来解决网络接入的卫星有几种不同的方案选择,大致可以分为静止轨道卫星、中轨道卫星和低轨道卫星。

静止轨道卫星的发展由来已久,近年来的高通量卫星也起到了市场颠覆者的作用。但它存在着南坡效应(高轨卫星在赤道上空,用户天线必须朝南,而且不能有遮挡)、轨道位置稀缺、时间延迟长、终端体积和功耗大、不能覆盖高纬度地区等缺点,显然不适合作为全球性的解决方案。

低轨道星座没有上述缺点,但它们并不是货架产品,需要从头研制和部署。而且,实现全球覆盖需要部署足够数量的卫星。制造周期短、发射时效要求高,成为星座发起者必须面对的挑战。

这个问题对于宽带星座来说,尤为严峻。在合理的商业模式下,一家企业或者一个产业群体要筹集到足够的资金来覆盖宽带星座的成本,包括星座设计、卫星研发、频率协调、发射、保险、终端研制和交付,同时还要准备足够的资金来应对发射失败和卫星故障带来的意外成本,压力是巨大的。根据加拿大北方天空咨询公司的测算,一网星座可能需要50亿美元才能坚持到盈亏平衡点;而太空探索技术公司自己估算的星链星座建设资金高达100亿美元,是“重型猎鹰”研制费用的20倍。可以发现,低轨宽带星座将是有史以来商业航天规模最大的投资活动。前景广阔,风险同样巨大。

然而,这样的风险并非无法规避。从应用需求而言,不是所有用户都需要实时的宽带服务。类似资产跟踪、SCADA类型的用户可以接受低速、存储转发式的通信服务。例如部署在荒野中的油气管道及其附属的加压站、仪器仪表,就是这样的用户。一些设置在恶劣环境中的气象观测站和地质变化监控设备同样不需要宽带实时连接。这些基础,构成了早期物联网的用户基础。

从单个用户的体量来说,这些都是小客户,也是很多大型星座公司“看不上的”的市场,但汇集在一起,就是一个相当庞大的市场。“到2021年前,全球将有超过200亿台物联网终端,仅硬件市场的产值就会达到3.4万亿美元。”北京国电高科科技有限公司董事长吕强对市场的认知相当清晰。

基于此,吕强认为:“高轨移动通信卫星尽管也可以用于物联网,比如海事卫星和我国的天通一号,但是代价太高,从性价比和技术难度来看并不适合做物联网。如果综合考虑技术难度、投资、部署进程等因素,类似于天启星座这样的低轨窄带星座更接地气,可以更快提供服务,靠时间差就可以打出一片市场基础。”

此外,相比高轨通信终端,低轨窄带终端的采购费用和使用费始终占有优势,对那些规模很大的用户来说,单价上的细小差别会对总成本造成相当大的影响。

自然生态和环保领域就是非常典型的例子。生态监控和环境监测需要运用种类繁多的传感器。中国幅员辽阔、自然环境丰富多样,要想在全国范围内实现有效的监控,需要在森林、湿地、草原、海洋、湖泊等环境中部署海量的传感器,然后用卫星终端实现数据传输,如此一来,需要的终端数量非常庞大。如果窄带卫星终端比宽带终端单价低100元,一百万个终端就会存在1亿的差额;如果每月服务费相差10元,就是每月1千万、每年1.2亿元的差额。这样的差距,会对企业的采购决策产生决定性影响。这也同样是窄带物联网星座的竞争力所在。而百万终端,在物联网的未来市场上不过沧海一粟。

除了价格因素外,应用上的优势也十分突出。体积大、定向性的宽带终端就很难用于环保领域。在很多场景下,传感器和终端要部署在山岭的北坡,甚至直接部署在森林当中。宽带终端天线可能因为树木的遮挡完全无法看到卫星,也很难用太阳能电池供电。这种时候,只能采用窄带物联网星座的全向天线,而精心选择的频段也可以绕过林木遮挡,与卫星通联。

对此,吕强解释说,有些频段的电磁波可以绕过障碍物,从狭小的缝隙里把信息传输出去,被称为特高频(UHF)的频段就有这种功能。不过这个频段上的很多资源是军用的。在军民协同的大背景下,国电高科获得了一部分UHF资源用于天启星座,使之具备了为相关行业提供全球服务的能力。

与铱星时代相比,随着应用场景的开发,物联网的兴起,价格瓶颈的突破,以及地基网络接入市场广大盲区的存在,为低轨星座提供了前所未有的应用机会和发展机遇。因此,即便铱星失败阴影犹在,也难以阻挡星座物联网带来的全球化连接革命的到来。

低轨物联网星座,想说爱你不再难。

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