大话商业化：卫星互联网应用场景全解析
无论在当前还是未来，从基础设施亟待完善的非洲等地，到网络高度发达的中国，星地融合都将是全球通信升级的必然选择。卫星互联网在中国的商业化落地，可能才是决定其未来地位的关键。前面我们分析在国内网络基础设施全球领先的情况下，建设卫星互联网的必要性和战略意义，主要是基于三个方面：卫星互联网、商业航天是天然全球化的，不能以国内市场空间作为评估标准；低轨卫星互联网作为目前最重要的“航天+”市场，是驱动商业航天全产业链加速发展的核心动力；卫星互联网是6G的重要组成部分，对于争夺6G时代全球网络入口地位有着至关重要的意义。尽管如此，但商业航天、卫星互联网作为新事物，只有在国内找到合适的场景，积累商业化应用的经验，才能有效探索面向全球市场大规模落地的路径。此外，在当下，我国相对更靠近5G发展的终极形态，对于网络基础设施建设落后的国家和地区而言，我们代表的是他们的未来形态。当前卫星互联网虽然是解决海外无互联网人群“数字鸿沟”问题的最佳方案，但站在“人类命运共同体”角度，我们在国际合作上秉持的价值观，是谋求本国发展的同时推动全球各国共同向前发展，人类能够共享科技进步的成果。地面网络与卫星网络终归是各有利弊，无论当前处于什么发展阶段、通过什么方式解决基础网络覆盖，未来都将走向星地结合。因此，分析卫星互联网在我国的落地方向，有其特殊重要的意义。在类似中国这样网络基础设施发达的市场，卫星互联网的规模化应用场景不仅是验证其普遍适用性的试金石，更是决定其未来市场地位的关键因素。我们先从网络性能和建设成本角度做个对比。在网络性能指标上，需要分清楚设计标准（理论值）与实际数据的区别。据信通院《2024全球数字经济白皮书》，截至2024年3月，全球已有112个国家和地区实现5G商用。但各国基站部署密度、组网建设技术能力、用户规模等各有差异，使得终端网络表现也大不相同。卫星网络信号要往返于地面和太空，长距离传输以及多跳星间链路带来的信号处理复杂性，使得低轨卫星互联网传输延迟偏高，普遍在20～50ms区间，与4G相当，远远落后于5G的标准。由于太空发射卫星受轨道资源、卫星制造发射成本及组网技术瓶颈制约，卫星网络不可能像地面基站一样密集部署。尽管单颗低轨卫星带宽已接近5G基站（如SpaceX星链单星容量达20Gbps），但用户端实际下载速率仅能实现百兆级，远低于5G的千兆级表现。卫星互联网网络架构复杂度远超地面网络，星间链路协调、太空环境抗干扰等问题尚未完全攻克，网络稳定性与4G、5G存在代际差距。综合来讲，用户端网络体验的核心矛盾主要是两个方面：一是技术天花板，也就是地面或太空“基站”的物理极限，包括地面基站设备或太空星上载荷的能力禀赋，以及卫星轨道高度、频谱效率等因素对数据处理和传输能力的制约。二是实际运行环境，包括地面或太空“基站”部署密度、用户分布情况、“基站”和用户端环境等现实因素对网络性能的损耗。而“基站”部署密度、用户规模则主要是经济因素决定的。从投入产出视角，网络的经济性主要体现在能否以最低成本实现目标性能（比如下载速度），同时平衡覆盖规模和长期可持续性。其中产出部分由用户规模和“基站”网络能力决定。“基站”密度越高，可供分配的带宽资源越充足；同时在线用户数量越多，每个用户能获取的带宽资源就越有限。所以经济层面需要综合考虑“基站”的用户覆盖能力、建设成本、使用寿命等多重因素。其中用户覆盖能力由总带宽（决定人均带宽）和物理半径（决定可覆盖用户数）决定。所以尽管目前在“基站”建设成本和使用寿命上，地面网络优于卫星网络，但卫星网络在物理上的广覆盖能力，以及高通量卫星技术的发展，使得单颗卫星能够支持的用户规模远超地面基站。一个地区电力等配套基础设施条件不同，地面网络建设所需的初期投资也大不相同，国内偏远地区单基站建设成本可能达到城市区域的10倍以上。这也是为什么天基卫星互联网在欠发达地区较有优势的原因，因为不依赖地面设施，所以在对网络性能要求不高的情况下，边际成本可以做到比较低。另外，考虑当前世界局势，自然灾害频繁，战争威胁持续加剧，抗毁能力也是一个重要的指标。天基卫星网络不受地面灾害等因素影响，但一旦出现故障，影响范围广，修复难度也高，因此，星座设计建设上需要加大对安全性的投入。我们在前面卫星互联网系列文章里设置了三个用于评估卫星互联网技术和经济效率的指标，其中单位成本所能实现的通信容量被认为是最能反应卫星互联网综合效率的：卫星部署成本主要是卫星的制造和发射成本。随着航空工业全链路标准化、规模化、智能化改造的推进，卫星、火箭制造和发射服务成本有望大幅降低。在一些对实时性等要求不高的场景，以及地面网络无法覆盖的区域，卫星网络有望成为地面网络的有力补充。当然，评估地面网络和卫星网络的经济性，最终还得看具体有哪些应用场景和区域。这些场景和区域的服务规模，才是决定卫星互联网“钱景”的根本因素。从连接对象划分，包括互联网（人与人的信息交流）和物联网（设备之间的数据交互）。从地理覆盖范围划分，主要是城市人口密集区域（5G，光纤，智慧城市）、农村及偏远地区（基础通信，远程医疗，在线教育）、海洋与航空（船舶通信，航空互联网，海上油气平台监控）、无人区（极地、沙漠、冰川等科考监测与环境数据采集）。从需求层级划分，包括消费级（家庭宽带，移动互联网，流媒体）、企业级（工业互联网，远程办公，云计算）、zf与军事（应急通信，军事侦察，边境监控）。从行业垂直领域划分，包括通信与传媒（卫星广播，实时新闻）、能源与交通（智能电网，车联网，物流追踪）、农业与环境（精准农业，气象监测，野生动物保护）、应急与公共安全（灾害救援，森林防火监测，疫情追踪）。从前面对地面网络和卫星网络的对比分析，我们已经可以推论出，除了应急通信是卫星互联网应用的重要领域以外，农村及偏远地区是卫星互联网的核心市场，海洋、航空领域及无人区是刚需市场。同时，凭借广覆盖、不依赖地面设施的特征，卫星互联网在包括物联网、采矿勘探类偏远工业、农业与气象、军事通信、智慧城市等多个领域都发挥着不可或缺的作用。我们一一展开。物联网是互联网的延伸，以万物互联为特征，是未来网络的最大增量，也是数字经济的基石之一。由于使用场景的差异，互联网和物联网对网络性能的要求也不尽相同。物联网一般对带宽需求不高，但对稳定性和安全性有极高要求，不同应用对实时性的需求差异较大。这就使得在一些对延迟要求不高、地面网络无法覆盖或覆盖成本较高的领域，卫星互联网相比地面网络有独特优势。在偏远地区环境监测、海洋与航空物联网、跨境物流追踪等领域，卫星互联网能够解决地面覆盖不足的问题，智能交通、自动驾驶领域，卫星导航、遥感提供实时路况、高精度定位等信息服务，通导遥一体化也是空天智能服务的重要基础。此外，在低空监管与无人机通信领域，也依赖低轨卫星实现300米以上空域监控。飞机出行在国内及全球都已经很普遍了，尤其对于跨国或跨海出行而言，飞机几乎是唯一的选择。现代化的工作和生活方式，“随时在线”已经变成刚需。这就催生了对航空宽带越来越旺盛的需求。航空宽带服务也成为各航旅公司提升乘客体验的重要组成部分。据英国市场研究咨询公司Omdia报告预测，2025年全球航空宽带市场规模将达到360亿美元。我国航空宽带目前处于起步阶段，既有免费体验也有收费服务，标准不一，但发展潜力巨大。2024年,中国民航全年完成运输飞行1381万小时、539万架次、旅客运输量7.3亿人次。据中国民航网的调查，超过73%的旅客在旅途中的第一意愿是上网，尤其是当飞行时间超过4小时后，这一意愿接近100%。此外，超过70%的旅客愿意付费享受空中Wi-Fi服务，当飞行时间超过4小时，这一意愿更是高达88.8%。
在技术解决方案上，目前主要是卫星通信、ATG（空地通信）和混合通信。其中ATG需要沿着飞行航路或特定空域在地面设置基站，部署成本高，且在跨国、跨海航路上存在天然弊端。通过卫星通信解决航空宽带需求有较强优势，但这受到卫星互联网产业发展进度的制约。从联通航美公司副总裁谢鹰的访谈《卫星互联网如何“商业成功”？》看，目前的问题主要是商业模式不成熟，一旦商业模式跑通，卫星互联网在航空宽带领域将有望加速发展。随着海洋经济的快速发展，海上船舶数量不断增加，对海上通信服务的需求日益旺盛。据相关数据显示，截至2022年底中国海上运输船舶数量超过12万艘，其中远洋船舶占比61%；根据中国海事局的数据，我国注册海员数量超过160万人，其中长期在海上生活的船员数量每年大约在50～60万。多家机构给出的我国海上宽带市场总规模数据差了几个数量级，从几十亿到数千亿不等，暂无法参考，我们看一下国外服务商的情况：SpaceX“星链”2024年报告显示，为超过75,000艘船只提供服务，每月海上使用数据量达50PB；为全球300多艘邮轮提供服务，每年为每艘邮轮提供3Gbps的连接能力。相比微波通信和Mesh自组网，卫星通信在覆盖范围上有显著优势，尤其在远洋区域几乎是唯一选择，随着高通量卫星技术进一步发展、成本进一步下降，卫星通信在海上宽带市场的应用有望快速增长。在偏远地区工业、海上作业等场景，比如矿山、油田、风电场等行业设备状态与环境数据监测。智能交通和物流领域，自动驾驶车辆、无人机物流、车联网的高精度定位和实时通信需求。农业与林业物联网领域，农田、森林需要实时监测土壤湿度、作物生长和火险预警等场景。现代军事活动的空间范围持续在扩大，作战单位的机动性、作战方式的复杂性日益升级，军事活动产生的信息量大幅增加，对于军事通信网络的依赖也越来越强。21世纪以来，军事通信进入海陆空天一体化发展阶段，形成了多维、多网系、多手段、宽频带、多模式的综合通信保障体系。其中卫星通信是远程军事通信最常用的重要手段。在美国，以SpaceX“星链”及其升级版、通导遥一体化的“星盾”为代表的卫星互联网正在成为“马赛克战”作战体系的重要基础设施。美国国防部每年支付给SpaceX的“星链”“星盾”服务费用在数亿美元到数十亿美元不等，具体取决于服务的规模和需求。2023年9月的合同价值为7000万美元，而2024年6月，国防部将相关服务的合同上限提高到130亿美元。“星链”在俄乌和叙利亚战场的实际表现，也已经向世界展现了卫星互联网在军事通信领域的巨大潜力。与美国不同的是，我国卫星互联网从规划到建设，尚未看到军事相关部门的决策参与。从光明网2022年的消息，5G技术在军事领域的作用也没有充分发挥出来。我国军事通信似乎存在与前沿技术发展趋势脱节的问题，我国也缺少应对美国太空战的系统性规划。要打开这块市场，可能需要我国军事战略部门，能够首先意识到“星链”“星盾”的现实威胁并快速作出反应。以“通导遥一体化+AI”为基础的时空智能，在城市规划、环境监测以及自然资源管理等领域起着不可或缺的作用，是未来智慧城市的基础底座。以时空共性服务系统为支撑，卫星互联网在包括但不限于如下场景中能够得到广泛应用：智能交通：通过卫星互联网+地面网络实现车联网全域覆盖，优化交通管理，建设拥堵。能源管理：通过卫星互联网+地面网络实现智慧电网全域覆盖，整合和分析能源使用的时空信息，协助实现零碳能源生产，提高能源利用效率。环境监测：利用卫星遥感技术，实时监测城市空气质量、水质和生态变化，为城市环境管理提供数据支持。国土空间规划：整合多模态地理大数据，帮助城市规划者进行科学合理的城市规划，优化城市功能空间布局。城市基础设施管理：通过卫星互联网实现对城市基础设施（如桥梁、道路、建筑物）的实时监测和维护。应急响应：灾害或紧急情况下，卫星网络可以快速恢复通信，支持应急指挥和救援行动。精准农业：通过卫星遥感技术，实时监测土壤湿度、肥力、作物生长状况等，为精准施肥、灌溉提供数据支持；结合卫星数据和AI算法，提前预测病虫害发生概率，减少农业损失。农业物联网：利用卫星互联网连接农田中的传感器、无人机和灌溉设备，实现远程控制和自动化管理。农业保险与金融服务：卫星遥感数据用于评估自然灾害（如洪水、干旱）对农田的影响，为农业保险理赔提供依据；通过卫星监测农田产量和经营状况，为农户提供精准的金融服务支持。这块包含了卫星通信和卫星遥感技术的综合应用。在气象监测与服务领域也是一样：一方面是遥感卫星提供气象数据监测服务，一方面是通信卫星提供数据传输服务，以及利用该数据实现的科学决策和自动化精准控制。从技术发展上看，通信与遥感一体，卫星互联网与AI、大数据技术的深度结合是必然趋势。关于全球及我国精准农业、气象服务市场规模，各来源数据差异巨大，国内市场规模基本都显示在百亿人民币以上。卫星互联网作为推动农业现代化和气象服务升级的重要力量，应用前景广阔。目前看，几大刚需市场是卫星互联网发展需要重点覆盖的。由于我国有“村村通”政策，互联网普及率较高，区域上对卫星互联网的需求主要产生于无人区科考、探险等特殊需求。而海洋宽带和航空宽带服务，是两块具有一定规模的市场，应该重点关注，可能需要首先以这些领域的刚性需求来推动商业闭环。其次在工业互联网、物联网的全域连接上，卫星互联网产业服务商应积极参与相关体系建设和标准推进。另外，像应急通信、农业与气象、军事通信、智慧城市等领域，存量市场规模大，增长潜力更大。这些领域都与通导遥一体化息息相关，随着技术进一步发展，将产生巨大的增长机会。整体看，目前卫星互联网服务的典型场景，都涉及如何与地面5G网络结合、整体提升网络服务能力的问题。因此，卫星互联网在我国落地的过程，必然伴随星地融合这个关键课题的攻克。前面系列场景主要影响当前或近几年卫星互联网的发展规模。对于6G时代，卫星互联网将如何发挥作用、什么时候开始能落地，是决定卫星互联网未来在我国长期发展前景的关键因素。也就是，第一也是看规模，第二还要看时间。以天地融合、泛在连接为标志的6G时代，凡是地面网络无法覆盖的区域或场景，都可能对卫星互联网产生需求。此外，还要看地面网络能够支撑的场景或应用的增量需求，未来被卫星互联网替代的可能性。这个可能性取决于三个方面：一是该场景或应用对网络性能的增量需求，卫星互联网是否能满足。二是针对服务于该场景或应用的增量需求，卫星互联网的综合边际成本是否能够低于地面网络。时间上，6G商业部署预计在2030年左右开始，距离现在不到5年。这5年内，我们必须要完成的任务包括：技术验证和标准化、大规模星座部署、商业化、多场景应用、星地融合。我们6G或卫星互联网产业发展的规划（如果有的话）就必须具体到这些关键步骤的完成时间。《星空争夺战，我们还有多少时间？》由于卫星互联网相比地面网络更容易切进6G时代全网网络入口这个赛道，卫星互联网在6G时代的落地模式，还伴随着入口统一模式。这同样涉及到星地融合的课题。所以，不管在当前还是未来，卫星互联网的商业化，星地融合都是一个必须要破解的课题。那么，星地融合需要解决哪些问题呢？欢迎留下您的思考。
