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“星链”计划给国际通信运营商带来的挑战和机遇

华雅泰信息
2023-02-14 / 0 评论 / 1 点赞 / 1,010 阅读 / 6,047 字

摘要:传统国际通信领域面临着以 SpaceX 公司为代表提供的卫星宽带服务带来的挑战。SpaceX公司预计在 2027 年完成星链卫星的部署,届时将覆盖各大洲陆地、广袤的海洋和天空。卫星宽带的不对称优势有可能动摇国际通信运营商现有的客户基础本文研究了星链产品的技术优势以及可能给运营商造成的巨大冲击,从国家信息主权、运营商生态等方面做了分析,为国际通信运营商提供了应对策略,包括从战略高度做好数字化转型,加快互联网数据中心等基础设施的建设,针对企业个性化需求定制相关服务等,通过多种措施保持企业的竞争力和业务持续发展。

内容目录:
1 星链计划总体情况
1.1 星链卫星部署计划
1.2 星链推出的产品和服务
1.3 星链对国家信息主权和信息监管的影响
2 星链对国际通信运营商的挑战
2.1 星链对国际通信运营商的跨国企业通信业务的挑战
2.2 星链对国际通信运营商的金融企业专线业务的挑战
3 运营商的应对措施与机遇
3.1 提升自身能力,做好数字化转型,加快建设数据中心的步伐
3.2 主动应对挑战,与星链构建战略伙伴关系
3.3 优化网络路由策略,针对企业需求定制超低时延产品
4 结  语
2015 年,SpaceX 首席执行官 Elon Reeve Musk在西雅图宣布推出一项太空高速互联网计划——星链计划。借由远远超过传统卫星互联网的性能,以及不受地面基础设施限制的全球网络,星链可以为网络服务不可靠、费用昂贵或完全没有网络的位置提供高速互联网服务 。在全球各个地区的人民,不论身处何方,只要能看到天空就可以通过卫星接收器接入卫星宽带网络中。星链计划开发出的全球卫星互联网系统,能复制应用在例如火星等类似环境中,甚至可以在太阳系内部署通信基础设施。卫星宽带在时延、基础设施搭建方面与传统设施相比具备不对称优势,有可能会动摇国际通信运营商现有客户基础,对现有运营商的生存带来重大冲击。因此,运营商需及早制定应对策略,从战略高度做好数字化转型,加快互联网数据中心等基础设施的建设,保障企业在未来具备竞争力。

1 星链计划总体情况

1.1 星链卫星部署计划

星链计划(Starlink)由 SpaceX 公司开发,是提供互联网接入服务的卫星群,这些卫星部署在近地轨道上,通过连接在不同轨道球面上部署的卫星群,可以提供覆盖全球的宽带网络能力。2018 年 2月 22 日在美国加州范登堡空军基地,由 SpaceX 通过猎鹰 9 号运载火箭同时运载了两颗小型实验卫星,并按计划送入预定轨道,该次发射行动,宣告了星链计划正式开始实施。在 2019 年底,星链计划已可以提供卫星互联网联网服务。SpaceX 首席执行官Elon Reeve Musk 在 2019 年 10 月 22 日通过星链的卫星宽带服务发送了一条消息,标志着星链已正式进入运营状态。截至 2022 年 1 月,星链工程已发射 2 042 颗卫星,其中在轨卫星数量为 1 495 颗。同时,SpaceX 还提出了第二代星链计划,该计划将依托 Starship 发射并构成卫星数量达 29 988 颗的卫星星座,部署完成后,如图 1 所示,将从低、中、高三个球面覆盖地球。根据卫星部署的进度,星链计划预期首先在北美地区包括美国和加拿大提供服务,其次在 2022 年底宽带服务范围会扩大到全球,预计总体时延会低于 50 ms。从理论上看,在 550 km高度轨道的卫星,如果天线在接近垂直仰角的角度下进行测试,星链的网络时延至少在 16 ms 左右,这是精选用户进行测试才能达到的结果。

1.2 星链推出的产品和服务

星链产品经过几年发展完善,于 2022 年 7 月11 日公开了提供海上联机服务的海域范围,包括北美、欧洲、大洋洲及南美地区的海岸及海域。用户即使处于最遥远的海域也可以连接上网络,且比大多数家庭网络的速度还要快。SpaceX 公司短短几年间就从一家名不见经传的公司一跃成为拥有在全球部署卫星网络服务的能力的互联网公司。而其构建的星链星座,除了可以在民生领域为全球提供高带宽、低延迟的网络,同时还可以应用到科研、军事等领域 。

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图 1 星链卫星群

星链服务的定价体系完全不同于传统通信运营商,starlink.com 官网公布了以下 4 种产品。

1.2.1 星链住户版(Starlink Residential)

该服务普通版本的月租费用为 99 美元,硬件费用为 499 美元。星链在全球范围内提供高速、低延迟的宽带互联网。在每个覆盖区域内,订单以先到先得的方式完成。

1.2.2 星链商业版(Starlink Business)

Starlink Business 可提供全天候、恶劣气象环境下的通信保障,下行速度为 150~350 Mbit/s,延迟为 20~40 ms。该服务的月租为 499 美元,配套的硬件费用为 2 500 美元,天线容量是 Starlink Residential的两倍多,可提供更快的互联网速度和更高的吞吐量。

1.2.3 星链旅行版(Starlink RV)

2022 年 5 月,星链为经常外出旅行或露营的用户设计了 Starlink RV 服务,该服务的月租为 135 美元,配套的硬件费用为 599 美元。目前该服务的覆盖范围为美国南部、澳大利亚南部、欧洲南部等地区,并预计于 2023 年一季度覆盖全球大部分国家和地区,该服务的下行速度为 5~100 Mbit/s。

1.2.4 星链海事版(Starlink Maritime)

2022 年 7 月,SpaceX 开始推广星链的海上应用场景和配套的 Starlink Maritime 服务。该服务的月租为 5 000 美元,配套的硬件费用为 1 万美元,该服务的流量不受限制,下行速度为 100~350 Mbit/s,上行速度为 20~40 Mbit/s,但该服务的网络延迟较普通星链服务高,为 99 ms。邮轮、船舶运输从业者如果需要星链宽带服务,可以直接在官网上订购卫星接收器,安装在邮轮或船上。

1.3 星链对国家信息主权和信息监管的影响

星链是由美国公司运营的卫星互联网,将按计划于 2027 年形成完整的全球空天网络,届时可覆盖全球各个角落。星链一旦部署完毕,将冲击现有信息网络管理机制,给我国的信息主权和信息监管带来巨大挑战。国际电信联盟对各国上空他国运营商的卫星网络在当地开通业务资格方面的监管要求比较缺乏,非常有利于星链这样的网络对外扩张。对于一些没有潜在能力构建卫星宽带网络的国家来说,星链可能会成为有利的网络接入补充。而对于中国等具备卫星网络构建能力的国家来说,可能会面临被星链卫星抢占轨道、抢占频段的问题。星链可能会凭借先入为主的优势获得领先地位,从而妨碍中国未来构建自主卫星宽带网络。

另外,星链宽带理论上可以定向开放、关闭所在区域上空的卫星网络,可以有针对性地构建路由通道,形成一个对外界完全封闭的信息网络,还可以随意拦截、篡改、窃取网络数据,可能会对中国的国家信息安全产生潜在重大威胁。因此,中国需要尽早规划,从而守住自己的一片天空。

2 星链对国际通信运营商的挑战

目前星链卫星宽带服务瞄准的市场避开了传统通信运营商的主战场,可以迅速地将传统运营商无法覆盖的客户或场景纳入囊中。星链的客户场景包括人烟稀少、网络信号覆盖差的陆地、茫茫大海上漂泊的邮轮、天空中翱翔的飞机等 [6]。然而,这只是星链为了生存并在市场中站稳脚跟而实施的第一步计划。针对跨国企业的通信业务和针对金融企业的专线业务等为国际运营商带来丰厚利润的业务领域,将不可避免成为星链将来重点进攻的方向。

2.1 星链对国际通信运营商的跨国企业通信业务的挑战

跨国企业往往在不同地区和国家设有分支机构,分支机构之间存在紧密的网络通信,如通过客户供应链管理系统、业务运营支撑系统等信息技术(Information Technology,IT)系统共享客户、订单、库存、财务收支等信息,通过数据中心在当地存储重要的数据,通过异地客服中心调配全球后端服务能力等。跨国企业往往在各个区域中心设立区域总部,通过国际互联网专线将区域中心与分支机构连接起来。跨国企业往往也需要在区域中心设置相应的大数据中心,将重要的数据存储在当地。跨国企业类型覆盖广泛,包括金融业、制造业、科技行业、运营商行业等,其中金融业无论在规模还是在消费需求方面都占据了较重要的地位。

以香港为例,作为与纽约、伦敦等金融中心并列的全球领先金融中心之一,并背靠祖国,是中国内地企业走出去的枢纽,也是外部企业进入中国内地的桥梁,因此许多金融机构在香港设立办公场所。全球百大银行的四分之三、全球所有二十大资产管理公司、全球百大资产管理公司的七成均有在香港设立据点。因此,通达便捷高效的网络、拥有充分算力和存储的数据中心等数字基础设施是香港维持国际金融中心地位的关键保障之一。

国际通信运营商通过欧亚陆缆、跨太平洋海缆等传统设施为跨国企业提供电路专线或者互联网专线业务。在底层往往通过光传送网(Optical Transport Network,OTN)、同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy,SDH)等方式提供通信能力。组网产品多从技术的角度出发,结合用户需求和网络协议等情况来定制 。从目前运营商提供的网络测试情况来看,香港到伦敦的时延大概为 180 ms,专线电路月租大概 5 万美元 /200 MB;香港到纽约的时延大概 220 ms,专线电路月租大概 1.2 万美元 /200 MB。另外还有一万美元左右的一次性工程安装费。这个专线与星链的宽带接入服务尚有技术与应用场景方面的不同,这里仅用来比较大致的时延和费用。在未来星链推出类似应用场景后才有可能直接来对比。

2.2  星链对国际通信运营商的金融企业专线业务的挑战

从技术指标来看,星链提供的 Business 服务的下行速度为 150~350 Mbit/s,网络时延为 20~40 ms,服务覆盖的地区包括北美、欧洲、大洋洲等地区,尚不包含亚洲地区。目前 SpaceX 公司在 550 km 轨道部署了 1 400 多颗卫星,预计到 2024 年可以完成1 600 多颗 550 km 轨道卫星的部署,以及 4 000 多颗 350 km 左右的极低轨道卫星的部署,服务覆盖的范围和服务质量均会有大幅提升。星链的 Wi-Fi路由器形状类似矩形长方形,它作为卫星接收器与卫星开展天基通信,将该装置接通电源并安装在无遮蔽的地方,就可以接入星链的卫星宽带网络。

从低时延这个技术指标来看,与传统的以光缆为主的运营商网络相比,星链将具备突出的、不对称的优势。星链完成组网后,预计时延可以进一步降低到 20 ms 以内。企业通过星链的 Wi-Fi 路由器接入卫星宽带网络时,相当于直接进入了卫星网络的骨干网,每一个 Wi-Fi 路由器就相当于一个 POP点,从而在上海、香港、纽约、伦敦等金融中心之间完全可以实现无缝、几乎无时延的网络对接。

对于金融企业来说,网络时延对交易产生的影响是巨大的。高频交易市场错综复杂,行情瞬息万变,盈亏只在瞬息之间,时间比黄金更为宝贵。高频交易的报价、成交速度都以毫秒为单位,而几十毫秒的时延,可能会对期货、股票的高频交易行为和盈亏产生重大甚至致命的影响。星链将信息从地球向阳面传输到地球背阳面以及跨洋传输的网络时延在 20 ms 左右,相比传统运营商几百毫秒的时延来说有巨大的时间优势,未来可能吸引金融企业将业务大量迁移到星链网络上,以获得相较于继续使用传统网络的交易对手的不对称优势,这又将进一步迫使其他金融企业将业务迁移到星链宽带网络上。由此可见,在可预见的未来,具备超低时延的优势以及价格优势的星链网络,将有可能动摇传统地基国际运营商的客户基础。

3 运营商的应对措施与机遇

按计划 SpaceX 公司需要部署 3 个球面轨道的卫星群,包括在 550 km 球面轨道上部署 1 600 多颗卫星,在超低轨道 350 km 左右上部署 V 波段卫星,预计数量为 7 500 颗,另外在 1 150 km 球面轨道上部署 Ku 波段和 Ka 波段的卫星,数量预计为 2 800 颗。总体计划在 2020 年代中后期完成,预计 2024 年能提供计划中一半的全球卫星宽带网络服务能力,2027 年将完成全部网络服务能力的部署。随着星链在网卫星数量的增多,从最开始时为人烟稀少网络信号差的地区的普通住户提供接入,到为豪华邮轮、海上运输船舶提供稳定的高带宽接入服务,其下一个目标将会拓展到传统通信运营商的跨国企业网络服务,并利用不对称、无竞争对手的网络能力赢取金融企业等优质客户以获取丰厚的利润,必将对国际通信运营商的业务带来较大的冲击。

面对星链的快速发展,国际通信运营商需要及早部署,做好规划和应对,以保障业务的持续稳健经营,可以从以下几方面着手。

3.1 提升自身能力,做好数字化转型,加快建设数据中心的步伐

具有竞争力的运营商,往往会提供宽带接入、专线以及互联网数据中心(Internet Data Center,IDC)等产品,为客户提供一站式的互联网托管服务。在数字化新时代,运营商需要实现商业模式的转型,注重用户端的个性化需求和服务,聚焦用户体验,以协同开放的心态共创双赢。

进入数字时代后,用户数量和交易频率大幅增加,推动了金融业务的快速增长,进而金融业对数据的计算、传输和存储的要求越来越高。数据中心行业是重资产行业且项目回款周期较长,并非每个企业都有能力构建自用的数据中心。而运营商在这方面有着独特的优势,可以将数据中心、网络接入、主机托管、IT 系统维护等服务为金融企业量身定做集成打包,让金融企业专注于自身的业务发展。运营商提供的强大的数据中心能力也有助于金融企业竞争力的提升,这可以形成一个具备品牌和行业壁垒的高端服务。

星链在取得属地运营资格后,需要通过类似卫星接收器的 Wi-Fi 路由器来接入卫星网络,该设备需要安装在无遮蔽的地方,很多企业都不具备安装这个设备的合适条件。另外,由于跨国企业尤其金融企业本身并没有数据中心,企业的服务器、存储等设备往往托管在运营商的 IDC 机房,因此跨国企业也往往难以独立使用星链服务,这就让传统运营商在卫星宽带接入的关键准入环节上具备独特的话语权。

3.2 主动应对挑战,与星链构建战略伙伴关系

长期以来运营商持续在基础设施尤其是数据中心的建设方面不断投资,已积累了较深的行业壁垒和优势。SpaceX 公司专注于航空航天领域,通过星链提供卫星宽带接入服务,而宽带接入服务仅仅是企业众多 IT 需求中比较重要的一个服务而已,跨国企业往往还需要专线互联、虚拟专用网络(Virtual Private Network,VPN)组网、主机托管等数据中心的服务,这些设施均存在一定的地域特点,在某些地区有实力强大的运营商在激烈的竞争中取得了优势,而 SpaceX 公司不太可能在全球各个地区进入与当地运营商必将发生激烈冲突的数据中心领域,这就决定了 SpaceX 公司也需要在各个地区与当地的运营商进行合作,甚至给予运营商当地的代理权,以促进星链服务的推广。因此,国际通信运营商可以利用自己的优势地位,与 SpaceX 保持沟通,尽力获取当地星链服务的准入代理权,利用规模优势取得市场地位。

3.3 优化网络路由策略,针对企业需求定制超低时延产品

运营商可以在数据中心做好网络布置,开通星链服务,对数据中心的路由进行优化,将跨区跨海等链路路由到星链卫星网络中,以取得时延的显著降低。而对于当地的网络访问或者其他时延不大的地区的网络访问可以维持原有路由。运营商也可以为不同的企业定制相关产品,包括上网、VPN 组网、主机托管等综合集成服务,并根据客户的需求和特点,充分利用好包含星链、传统光纤数字网络在内的网络服务,和数据中心相结合,最大化地为客户提供优质的综合数字服务。

4 结 语

星链计划通过在低轨道 3 个球面部署数万颗卫星组成卫星群的方式,为全球七大洲五大洋的各个角落提供卫星宽带服务,突破了几十年来卫星通信的应用场景,推动了人类科技的发展,也不可避免地对当前国际通信的商业模式产生了重大的影响,尤其是对传统通信运营商的服务对象,如跨国企业、金融行业的客户会产生巨大的吸引力。面对挑战,国际通信运营商需要提早布局,在提升关键设施筑高行业壁垒的同时,也需要利用自身优势与 SpaceX公司开展战略合作,优化网络结构,为高端客户提供定制化的产品和服务,不断提升产品的竞争力和品牌形象,从而保持企业的优势和行业地位。
引用格式:傅海波 .“星链”计划给国际通信运营商带来的挑战和机遇 [J]. 通信技术 ,2022,55(10):1363-1367.

作者简介 >>>
傅海波, 男, 硕 士, 高级工程师,主要研究方向为通信、人工智能、大数据挖掘。
选自《通信技术》2022年第10期(为便于排版,已省去原文参考文献)

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