下行速率超过100Mbps，Starlink真的能取代5G吗？

2022-03-22 11:19

C114讯 3月21日评论(九九)据Mobile World Live报道,Ookla最新网速测试显示,2021年第四季度,太空探索技术公司(SpaceX)的近地轨道(LEO)卫星宽带服务星链(Starlink)在美国的平均数据下行速率从第三季度的87．25Mbps提高到104．97Mbps,高于美国5G的平均下行速率93．73Mbps。

2020年,“钢铁侠”埃隆·马斯克提出“星链计划”:利用猎鹰9号可回收火箭重复使用,一箭60星低成本将12000颗卫星送上轨道平面,实现星间组网,服务空间、海洋、森林和荒漠及偏远地区的移动宽带通信。彼时业界即有观点认为星链等低轨道卫星星座将颠覆5G;亦有观点称“星链计划”是摩托罗拉“铱星计划”的2．0版本,难逃失败的命运。

时隔两年,星链下行速率超过100Mbps并快于美国5G这一消息,使得StarLink会否取代5G的争论再次甚嚣尘上。

对此,中国信息通信科技集团副总经理、专家委主任,无线移动通信国家重点实验室主任、IEEE Fellow陈山枝博士此前在接受C114专访时表示:“低轨卫星将覆盖5G因技术或经济因素无法建设运行的偏远地区:空中、海洋、沙漠、山区、森林等,但从需求、应用、技术等多个维度判断,‘星链计划’虽然取得了长足进步却并非完美无缺,其与5G的关系只能是互补而非替代。”

简言之,在5G方兴未艾、6G引发广泛关注的当下,“星链计划”的逐步推进赚足了眼球,但喧宾不能夺主,StarLink注定只能是5G/6G的有益补充和最佳配角。

StarLink Vs 5G:速率相对可观,但不具备绝对优势

据了解,目前地球上空的星链卫星已经超过2200颗,并且这一数字仅占整个星链计划总数的5%,马斯克计划要发射42000颗卫星。可以预见,随着卫星数量的增加,其传输速率会进一步提升。但资料显示,StarLink目前只在全球29个国家拥有25万多名用户,如果用户规模持续扩大,又将不可避免地影响传输速率。

与地面蜂窝通信类似,提升系统容量意味着卫星数量的指数级增长。如果依赖StarLink为全球网民提供高速宽带服务,甚至颠覆5G,需要实现与5G大体相当的通信容量,因此可能需要几百万颗低轨卫星。因为地面移动通信的基站大多建设在人口密集的城市,但仅覆盖约20%的陆地面积。如果这部分区域全部采用卫星通信密集覆盖,其最终结果就是城市上空近地轨道密布低轨卫星星座,由此将造成大量太空垃圾,干扰光学观测、模糊宇宙视野等环保问题。

据Speedtest Intelligence数据,2021年第三季度全球5G平均下载速度为166．13Mbps,平均上传速度为21．08Mbps。其中,韩国以492．48Mbps的平均下载速率夺得第一,中国以299．04Mbps的平均下载速度排名第八。由此可见,104．97Mbps仅仅是超越了美国的5G下行速率,距离全球5G平均下载速率仍有很大距离,与中国、韩国相比更是相差甚远。

另外,Ookla网速测试也显示,虽然StarLink的下行速率在第四季度有所提高,但上行速率却从第三季度的13．54Mbps下降到了12．02Mbps,不足全球5G平均上传速度的60%。

从需求和应用出发:卫星与地面通信相互补充,相得益彰

据了解,卫星和地面移动通信都是资源受限系统,频率资源都像城市的商业土地一样稀缺。StarLink使用的是Ku、Ka以及V波段卫星信号,需要专门的接收终端,其天线尺寸约是Pad大小;资费预计是50-60美元每月,2025年将服务超过4000万用户。相比之下,目前全球有80多亿手机用户,4G宽带用户超过50亿,预计2020年5G用户将达到17．7亿。由此可见,其服务的目标并非主流5G市场。

并且,5G时代,移动通信的服务范围已从传统的人际通话走向宽带互联网和万物互联的行业应用,成为数字经济的新引擎。与此同时,StarLink相对于“铱星计划”也取得了长足的进步。那么,从需求和应用的角度出发,StarLink与5G相比又具有哪些优势和不足呢?

以3GPP定义的5G三大应用场景eMBB、mMTC、uRLLC为例:在eMBB增强型移动宽带方面,StarLink首先服务的是地广人稀地区的住户,空中的飞机、海洋的轮船、野外科考者和“驴友”,对于普通城市用户而言,由于手机终端体积以及资费、室内通信等因素,5G的大带宽仍具有绝对优势;在mMTC万物互联方面,针对沙漠与森林等野外作业与环境监测特殊应用场景,卫星具备一定的覆盖和成本优势;而在uRLLC低时延高可靠方面,卫星通信却处于绝对的劣势,5G的空口时延是1ms,而卫星的空口时延为40ms,车联网、实时工业互联网等应用场景是其无法满足的。

并且,5G还在持续演进,2021年4月,在3GPP第46次PCG(项目合作组)会议上,5G演进的名称正式确定为5G-Advanced。与此同时,其网络应用场景在原有基础上加入UCBC(上行超带宽)、RTBC(宽带实时交互)、HCS(通信感知融合)三大应用场景,5G网络的应用架构由此从“三角形”向“六边形”演进。而StarLink的场景是比较受限的,只在广域覆盖领域纠结没有太多意义。

短期来看,地面基站,包括4G和5G,仍然是主流,将承担绝大部分宽带互联网流量。展望下一代移动通信,6G将真正向空、天、海、地的覆盖扩展,也将向高频段扩展,争取更多频谱实现更高速率。在6G时代,以StarLink为代表的中低轨卫星将与地面移动通信系统有机融合、相得益彰,实现任何人、任何物在任何时间和地点无缝覆盖和接入。