這些年陸地上的互聯(lián)網(wǎng)非�；穑瑥幕ヂ�(lián)網(wǎng)的普及，到現(xiàn)在的移動互聯(lián)網(wǎng)，到3G-4G，以及馬上要到來的5G，就前兩天日本軟銀正式宣布5G商用。陸地通信和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度真的是太快了。

但是，大家可能很多人都忽略了海洋上的通信，忽略了海洋上的互聯(lián)網(wǎng)，那里其實真的是一片藍海。下面就讓我們一起來聊聊衛(wèi)星通信在海洋產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。

其實海洋上對通信的需求量是非常大的，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，海洋上有70萬條各類船舶和鉆井平臺，66G的衛(wèi)星帶寬平均分配給每條船，帶寬不足100K，只相當于陸地上20年前的水平，那時候陸地上用固定電話來撥號上網(wǎng)，速度是56Kbps。

我用龐大的海洋產(chǎn)業(yè)，弱小的通信能力來形容，是毫不夸張的。

船員一上船，一出海就是十個月，過了十個月才能回家休息一下。這十個月與世隔絕�，F(xiàn)在在船上雖然有還是衛(wèi)星電話，但是跟家里打個電話都是很奢侈的，因為很貴，一分鐘幾十塊人民幣。

船上空間很封閉，待一周兩周不覺得，時間久了身心都會感到壓抑。

船上還沒有女性，現(xiàn)在歐美的一些船公司開始試行女船員，不過很多年了也沒有推廣開。人們在陸地上不覺得，在船上如果長期連異性都看不到，心理會有一些問題。

海洋上的自然環(huán)境也很惡劣，大風大浪，高溫低溫，對茫茫大海中的船和人都造成了很大的威脅。前幾天還看了個視頻監(jiān)控，水手去甲板查看，結(jié)果被大浪卷走了。

除了天災(zāi)，現(xiàn)在還有人禍，索馬里海盜很猖獗，抓到船就劫持人質(zhì)，索要贖金。現(xiàn)在防海盜的安保公司生意很好，英國清水公司有5000條船專門做護航。由于通信不暢，我們對海盜的預(yù)警、監(jiān)控、打擊的力度都不夠，成本也很高。

船員的工作也很危險，很辛苦，經(jīng)常爬上爬下，摔下來的，掉海里的，撞船的等等各種事故時不時都有發(fā)生。

當然，最重要的是不能上微信。微信的廣告詞說的真好“微信，是一個生活方式”，只要能上微信，距離不是大的問題，無論距離遠近，都可以享受到跟陸地類似的生活。當然，這一切的一切，是你得能上網(wǎng)。可惜的是，現(xiàn)在世界上這70萬條船，船員能上網(wǎng)的幾乎沒有，也就是不到1%的船能做到。

茫茫大海上不能上網(wǎng)，注定了是孤獨的生活。

• 第一個問題，就是貨損貨差或者偷油的問題，比如一艘化學品船，它裝載的貨物是液態(tài)的化學品，易揮發(fā)，而且存在熱脹冷縮。所以貨主在收貨時，允許有千分之一的誤差。船上的人就利用這個機制，監(jiān)守自盜，把貨物拿出一部分去賣，公司也發(fā)現(xiàn)不了。其實有了通信手段之后，加裝視頻監(jiān)控或液位傳感器，完全可以杜絕此類問題。

• 第二個問題，維修昂貴的問題，一艘船每年花在維修商的成本高達幾百萬元人民幣，配件很貴，工時費也很高。其實是因為信息不對稱，經(jīng)過層層代理才找到真正的維修隊，層層加價自然就很貴了。像咱們陸地上有了淘寶、京東、滴滴打車，各類產(chǎn)品和服務(wù)都非常實惠。

• 第三個問題，是船東與貨主或保險公司的各種糾紛，由于責任認定不清楚，雙方容易發(fā)生爭議。責任認定不清楚的主要原因還是通信不暢，缺少各種傳感器把證據(jù)保存下來并傳遞到岸上。通信和傳感器其實是相互促進的。

• 第四個問題，則是由于海上惡劣的氣象條件導致的船期延誤甚至生命財產(chǎn)損失�，F(xiàn)在由于通信不暢，船上都是靠原始的氣象傳真來研判天氣并作出決策。其實現(xiàn)在陸地上各種氣象數(shù)據(jù)圖表已經(jīng)非常完善了，只要通信條件滿足，完全可以直接調(diào)取，讓船長做準確的決策。

我們看看，現(xiàn)在海洋生態(tài)的惡化已經(jīng)到了非常嚴重的地步。

• 首先，魚類的數(shù)量大幅度的下降。90%的魚類被過度捕撈，深圳滅絕式的完全捕撈。比如太平洋藍鰭金槍魚的數(shù)量已經(jīng)下降了96%，瀕臨滅絕。
  

• 其次，自從1970年以來，已經(jīng)有39%的海洋物種滅絕了。
  

• 最后，還有各種動物棲息地的破壞，比如紅樹林的砍伐速度超過了森林砍伐速度的3~5倍。世界上50%的珊瑚也已經(jīng)消失了。還有將近三分之一的海草消失了�？梢院敛豢鋸埖恼f，海洋生態(tài)是我們?nèi)祟惷媾R的嚴峻問題之一。

一方面我們要建立海洋的監(jiān)管和治理的機制，另一方面我們也需要低成本大容量的衛(wèi)星通信手段來滿足海上浮標、海洋執(zhí)法船等相關(guān)的通信需求。因為生產(chǎn)力最終決定了生產(chǎn)關(guān)系。

• 首先就是要是寬帶，要能高速接入互聯(lián)網(wǎng)，像在家里一樣沖浪；

• 其次是要便宜，總體擁有成本（TCO）在可接受的范圍，就是買設(shè)備和買服務(wù)加起來不能太貴。

• 第三就是要實現(xiàn)全球覆蓋，盲區(qū)要少，甚至沒有盲區(qū)，整個航區(qū)都在衛(wèi)星波束下面，這樣就不會耽誤工作和生活。

• 第四就是要實現(xiàn)動中通，因為船一直在海上跑，不能拐了個彎就無法通信了。咱們在陸地上體會不到這個問題，我們使用3G/4G都是全向天線通信，不存在方向的問題。但是海上通信的大趨勢是Ku/Ka波段，存在方向性的問題，天線的鍋面必須精確的對準衛(wèi)星，否則無法通信。船又在動，所以就需要天線不斷的自動調(diào)整自己的姿態(tài)，這樣才能確保移動中通信，永不掉線。

• 最后一個，實時通信也很重要，要想船上的工作和生活跟陸地上一樣，就需要低延遲，不能慢半拍。

這幾點，就是整個海洋產(chǎn)業(yè)對衛(wèi)星通信的迫切需求。

早在1945年，英國的物理學克拉克家在《無線電世界》雜志上發(fā)表了一篇文章叫《地球外的中繼》，提出了利用地球同步軌道上的人造地球衛(wèi)星作為中繼站進行地球上通信的設(shè)想。卡拉克除了是一個物理學家，還是一個科幻小說作家。想象力對于科學技術(shù)發(fā)展也是非常重要的。

到了1957年，蘇聯(lián)發(fā)**第一個人造衛(wèi)星。1960年美國就發(fā)**首個通信試驗衛(wèi)星。1962年美國發(fā)射的“中繼1號”，這顆星在1963年轉(zhuǎn)播了肯尼迪遇刺的新聞。

1963年，美國發(fā)**首顆地球同步軌道衛(wèi)星，1964年 IntelSat成立，也就是國際通信衛(wèi)星組織，IntelSat直到目前為止還是世界上最大的衛(wèi)星公司，衛(wèi)星圈的巨頭。只不過2001年的時候IntelSat成為一個私有化的公司。

1965年的時候，美國發(fā)**首顆商用的地球同步衛(wèi)星，實現(xiàn)了歐洲和美國之間的電話通信。從此以后，通信衛(wèi)星就開始蓬勃發(fā)展。

1976年，對于海事衛(wèi)星通信來說，是個里程碑，這一年連續(xù)發(fā)**三顆用于海事通信的衛(wèi)星MariSat F1/F2/F3，后來到1979年各國政府聯(lián)合成立了Inmarsat，統(tǒng)一對海事衛(wèi)星進行運營管理。自此以后Inmarsat就成為了海事衛(wèi)星的巨頭。

此后的很多年里面，陸地上是IntelSat一家獨大，海洋上是Inmarsat一家獨大。

直到1997年，銥星發(fā)射，給人耳目一新的感覺，66顆低軌衛(wèi)星覆蓋全球，可惜投資50億美金，根本無法收回投資，銥星與2000年3月正式宣布破產(chǎn)。同年12月，銥星公司重組，并于2001年重新開始運營。知道目前銥星仍然廣泛用于海洋衛(wèi)星通信，成為Inmarsat的補充，畢竟Inmarsat的地球同步軌道衛(wèi)星是無法覆蓋南北緯70度以上地區(qū)的。2007年，銥星宣布啟動下一代銥星計劃，要對目前的星座進行優(yōu)化。回頭再看，銥星開創(chuàng)了低軌衛(wèi)星通信的新時代，雖然從商業(yè)測算的角度存在缺陷，但是卻給人類衛(wèi)星通信模式帶來了巨大的創(chuàng)新。

2000年以前，衛(wèi)星通信的更新?lián)Q代非常的緩慢，通常10年以上才有一些技術(shù)上的革新，不像陸地上3G/4G/5G，幾年一代。

但是2000年以后，尤其是2010年以后，衛(wèi)星通信大有快速更新?lián)Q代之勢。甚至互聯(lián)網(wǎng)巨頭Google和Facebook也準備進軍衛(wèi)星通信市場。傳統(tǒng)的衛(wèi)星巨頭也紛紛推出新技術(shù)和新產(chǎn)品。

主要的新技術(shù)包括：高通量衛(wèi)星，這種技術(shù)使得單顆衛(wèi)星的通信帶寬**增大。其次是低軌衛(wèi)星，這種技術(shù)雖然誕生于90年代，但是在O3B/OneWeb等公司的優(yōu)化下，大有全面替代傳統(tǒng)衛(wèi)星通信技術(shù)之勢，甚至在未來可能會威脅到現(xiàn)有的陸地移動通信市場。其他新技術(shù)主要是通過熱氣球或無人機作為中繼，這兩種方式不太成熟。下面我們就看看各大巨頭在這些新技術(shù)上的投入情況。

• Inmarsat主要投入的是高通量衛(wèi)星，叫Inmarsat GX, Ka波段，4顆星覆蓋全球（陸地+海洋）。

• IntelSat同時投資了高通量衛(wèi)星和低軌衛(wèi)星，其高通量衛(wèi)星星座叫IntelSat Epic，Ku波段，兩顆星覆蓋全球主要的陸地，未覆蓋海洋。同時IntelSat也參股OneWeb，準備通過高軌衛(wèi)星和低軌衛(wèi)星互為補充的戰(zhàn)略來占領(lǐng)市場。

• 衛(wèi)星巨頭SES也是投資了高通量衛(wèi)星和低軌衛(wèi)星，其高通量衛(wèi)星有三顆SES 12/14/15，Ku&Ka波段，陸地+海洋。同時SES參股了O3B，接Google的盤。Google最早持有O3B的股票，后來推出了。

• 傳統(tǒng)衛(wèi)星公司EutelSat和ViaSat也都投資了高通量衛(wèi)星，但是并未涉足低軌衛(wèi)星。

• 銥星公司，我們剛才說過了，他們制定了下一代銥星計劃，會對現(xiàn)有星座進行優(yōu)化。但是新的星座仍然是L波段通信，帶寬有限。無法有革命性的突破。

• OneWeb公司是低軌衛(wèi)星技術(shù)的集大成者和革新者，準備發(fā)射640顆衛(wèi)星覆蓋全球，Ku波段。這個對傳統(tǒng)的地球同步軌道衛(wèi)星通信方式威脅是非常大的。

• O3B公司已經(jīng)發(fā)**20可低軌衛(wèi)星，組成了實驗性的低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。但是其CEO Gerg Wyler離開對其打擊很大。Gerg Wyler后來創(chuàng)立了OneWeb

• Google和Facebook分別推出了熱氣球網(wǎng)絡(luò)計劃和互聯(lián)網(wǎng)無人機計劃，但是這兩個項目都在實驗階段，距離商用還遙遙無期。

以上是這些年以及未來10年衛(wèi)星通信發(fā)展的基本走向。

傳統(tǒng)的通信衛(wèi)星都是采用賦形波束，一個波束的覆蓋范圍長達幾千公里，一顆衛(wèi)星也就2~3個波束。但缺點是一個波束只能使用一個波段，帶寬（或者叫通量）上不去。高通量衛(wèi)星就是為了解決這個問題，它不采用賦形波束，而是采用點波束，每個點波束的覆蓋范圍只有兩三百公里，點波束之間可以使用不同的波段，頻譜復用度高。帶寬可以做到很大。高通量衛(wèi)星有這些特征：

• 高通量（Throughput），以MHz來衡量。高通量衛(wèi)星的通量通常是傳統(tǒng)衛(wèi)星的數(shù)倍以上。

• 高效率（Efficiency），以Mbps/MHz來衡量。高通量衛(wèi)星的多點波束設(shè)計類似于陸地上的移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)，會提高每個點波束的效率，但是注意波束邊緣會出現(xiàn)滾降。

• 大覆蓋（Coverage），高通量衛(wèi)星的覆蓋是通過多個點波束來完成的，但是受制于衛(wèi)星的功率和有效載荷，點波束的數(shù)量也是有限的。可以通過傳統(tǒng)波束來彌補點波束覆蓋的不足。

• 柔性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（Flexible），高通量衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以是開放架構(gòu)，兼容常見的星狀網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)等，也可以是封閉架構(gòu)。高頻譜復用，高通量衛(wèi)星通常為Ku或Ka波段，也可以是其他波段，波段的選擇考慮因素很多，包括波束大小、覆蓋范圍、空氣狀況（雨衰）、地面設(shè)備技術(shù)等等。

這是他們的發(fā)展歷程：

• OneWeb一開始由Google和O3b星座創(chuàng)始人Greg Wyler發(fā)起參與的大型寬帶星座計劃；

• 2014年6月，WorldVu公司從破產(chǎn)的SkyBridge公司手中獲得有關(guān)衛(wèi)星頻譜；

• 2014年8月，Greg Wyler的團隊離開了谷歌，開始與SpaceX洽談共同運營衛(wèi)星星座的合作；

• 2015年1月，Greg Wyler將WorldVu改名ONEWEB，并宣布獲得英國維珍集團和美國高通的投資，SpaceX沒有成為該公司的投資人；

• 2015年6月，ONEWEB宣布獲得7家公司共5億美元投資，星座項目正式啟動。

每一顆衛(wèi)星的通信吞吐量為6Gbps, 全星座總吞吐量約為：3.84Tbps，是現(xiàn)有全球在軌同步軌道衛(wèi)星、中低軌道通信衛(wèi)星總?cè)萘康募s4倍。

它們均可以為每一用戶終端提供50Mbps的寬帶接入服務(wù)。

即使按照1:50的帶寬復用率計算，整個星座可以支撐約400萬個寬帶衛(wèi)星+4G/WiFi基站一體化用戶終端，同時服務(wù)地球每個角落的2億人口。

• 2015年完成系統(tǒng)設(shè)計；

• 2016年開始衛(wèi)星和火箭制造；

• 2018年開始發(fā)射；

• 2019年，星座投入運營服務(wù)；

• 目前已經(jīng)初步落實在50個國家和地區(qū)的商業(yè)運營。

每一小衛(wèi)星重150公斤，可在軌運行5年左右。

小衛(wèi)星采用相控陣天線，可以靈活地對地面特定區(qū)域進行連續(xù)覆蓋。

小衛(wèi)星MDA公司負責小衛(wèi)星天線和載荷的研發(fā)和制造。

• 2017年起，歐洲阿里亞娜公司將使用俄羅斯的聯(lián)盟號火箭進行21次多衛(wèi)星運載火箭發(fā)射；

• 2019年，阿里亞娜公司還可能增加5次聯(lián)盟號和3次Ariane 6號火箭的發(fā)射。