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“星鏈”計劃給國際通訊運營商帶來的挑戰和機遇

由 資訊保安與通訊保密 發表于 美食2023-01-04

摘 要

傳統國際通訊領域面臨著以 SpaceX 公司為代表提供的衛星寬頻服務帶來的挑戰。SpaceX公司預計在 2027 年完成星鏈衛星的部署,屆時將覆蓋各大洲陸地、廣袤的海洋和天空。衛星寬頻的不對稱優勢有可能動搖國際通訊運營商現有的客戶基礎本文研究了星鏈產品的技術優勢以及可能給運營商造成的巨大沖擊,從國家資訊主權、運營商生態等方面做了分析,為國際通訊運營商提供了應對策略,包括從戰略高度做好數字化轉型,加快網際網路資料中心等基礎設施的建設,針對企業個性化需求定製相關服務等,透過多種措施保持企業的競爭力和業務持續發展。

內容目錄:

1 星鏈計劃總體情況

1。1 星鏈衛星部署計劃

1。2 星鏈推出的產品和服務

1。2。1 星鏈住戶版(Starlink Residential)

1。2。2 星鏈商業版(Starlink Business)

1。2。3 星鏈旅行版(Starlink RV)

1。2。4 星鏈海事版(Starlink Maritime)

1。3 星鏈對國家資訊主權和資訊監管的影響

2 星鏈對國際通訊運營商的挑戰

2。1 星鏈對國際通訊運營商的跨國企業通訊業務的挑戰

2。2 星鏈對國際通訊運營商的金融企業專線業務的挑戰

3 運營商的應對措施與機遇

3。1 提升自身能力,做好數字化轉型,加快建設資料中心的步伐

3。2 主動應對挑戰,與星鏈構建戰略伙伴關係

3。3 最佳化網路路由策略,針對企業需求定製超低時延產品

4 結  語

2015 年,SpaceX 執行長 Elon Reeve Musk在西雅圖宣佈推出一項太空高速網際網路計劃——星鏈計劃。藉由遠遠超過傳統衛星網際網路的效能,以及不受地面基礎設施限制的全球網路,星鏈可以為網路服務不可靠、費用昂貴或完全沒有網路的位置提供高速網際網路服務 。在全球各個地區的人民,不論身處何方,只要能看到天空就可以透過衛星接收器接入衛星寬頻網路中。星鏈計劃開發出的全球衛星網際網路系統,能複製應用在例如火星等類似環境中,甚至可以在太陽系內部署通訊基礎設施。衛星寬頻在時延、基礎設施搭建方面與傳統設施相比具備不對稱優勢,有可能會動搖國際通訊運營商現有客戶基礎,對現有運營商的生存帶來重大沖擊。因此,運營商需及早制定應對策略,從戰略高度做好數字化轉型,加快網際網路資料中心等基礎設施的建設,保障企業在未來具備競爭力。

1星鏈計劃總體情況

1.1 星鏈衛星部署計劃

星鏈計劃(Starlink)由 SpaceX 公司開發,是提供網際網路接入服務的衛星群,這些衛星部署在近地軌道上,透過連線在不同軌道球面上部署的衛星群,可以提供覆蓋全球的寬頻網路能力。2018 年 2月 22 日在美國加州范登堡空軍基地,由 SpaceX 透過獵鷹 9 號運載火箭同時運載了兩顆小型實驗衛星,並按計劃送入預定軌道,該次發射行動,宣告了星鏈計劃正式開始實施。在 2019 年底,星鏈計劃已可以提供衛星網際網路聯網服務。SpaceX 執行長Elon Reeve Musk 在 2019 年 10 月 22 日透過星鏈的衛星寬頻服務傳送了一條訊息,標誌著星鏈已正式進入運營狀態。截至 2022 年 1 月,星鏈工程已發射 2 042 顆衛星,其中在軌衛星數量為 1 495 顆。同時,SpaceX 還提出了第二代星鏈計劃,該計劃將依託 Starship 發射並構成衛星數量達 29 988 顆的衛星星座,部署完成後,如圖 1 所示,將從低、中、高三個球面覆蓋地球。根據衛星部署的進度,星鏈計劃預期首先在北美地區包括美國和加拿大提供服務,其次在 2022 年底寬頻服務範圍會擴大到全球,預計總體時延會低於 50 ms[3]。從理論上看,在 550 km高度軌道的衛星,如果天線在接近垂直仰角的角度下進行測試,星鏈的網路時延至少在 16 ms 左右,這是精選使用者進行測試才能達到的結果。

1.2 星鏈推出的產品和服務

星鏈產品經過幾年發展完善,於 2022 年 7 月11 日公開了提供海上聯機服務的海域範圍,包括北美、歐洲、大洋洲及南美地區的海岸及海域。使用者即使處於最遙遠的海域也可以連線上網路,且比大多數家庭網路的速度還要快。SpaceX 公司短短几年間就從一家名不見經傳的公司一躍成為擁有在全球部署衛星網路服務的能力的網際網路公司。而其構建的星鏈星座,除了可以在民生領域為全球提供高頻寬、低延遲的網路,同時還可以應用到科研、軍事等領域 。

圖 1 星鏈衛星群

星鏈服務的定價體系完全不同於傳統通訊運營商,starlink。com 官網公佈了以下 4 種產品。

1。2。1星鏈住戶版(Starlink Residential)

該服務普通版本的月租費用為 99 美元,硬體費用為 499 美元。星鏈在全球範圍內提供高速、低延遲的寬頻網際網路。在每個覆蓋區域內,訂單以先到先得的方式完成。

1。2。2星鏈商業版(Starlink Business)

Starlink Business 可提供全天候、惡劣氣象環境下的通訊保障,下行速度為 150~350 Mbit/s,延遲為 20~40 ms。該服務的月租為 499 美元,配套的硬體費用為 2 500 美元,天線容量是 Starlink Residential的兩倍多,可提供更快的網際網路速度和更高的吞吐量。

1。2。3星鏈旅行版(Starlink RV)

2022 年 5 月,星鏈為經常外出旅行或露營的使用者設計了 Starlink RV 服務,該服務的月租為 135 美元,配套的硬體費用為 599 美元。目前該服務的覆蓋範圍為美國南部、澳大利亞南部、歐洲南部等地區,並預計於 2023 年一季度覆蓋全球大部分國家和地區,該服務的下行速度為 5~100 Mbit/s。

1。2。4星鏈海事版(Starlink Maritime)

2022 年 7 月,SpaceX 開始推廣星鏈的海上應用場景和配套的 Starlink Maritime 服務。該服務的月租為 5 000 美元,配套的硬體費用為 1 萬美元,該服務的流量不受限制,下行速度為 100~350 Mbit/s,上行速度為 20~40 Mbit/s,但該服務的網路延遲較普通星鏈服務高,為 99 ms。郵輪、船舶運輸從業者如果需要星鏈寬頻服務,可以直接在官網上訂購衛星接收器,安裝在郵輪或船上。

1.3 星鏈對國家資訊主權和資訊監管的影響

星鏈是由美國公司運營的衛星網際網路,將按計劃於 2027 年形成完整的全球空天網路,屆時可覆蓋全球各個角落。星鏈一旦部署完畢,將衝擊現有資訊網路管理機制,給我國的資訊主權和資訊監管帶來巨大挑戰。國際電信聯盟對各國上空他國運營商的衛星網路在當地開通業務資格方面的監管要求比較缺乏,非常有利於星鏈這樣的網路對外擴張。對於一些沒有潛在能力構建衛星寬頻網路的國家來說,星鏈可能會成為有利的網路接入補充。而對於中國等具備衛星網路構建能力的國家來說,可能會面臨被星鏈衛星搶佔軌道、搶佔頻段的問題。星鏈可能會憑藉先入為主的優勢獲得領先地位,從而妨礙中國未來構建自主衛星寬頻網路。

另外,星鏈寬頻理論上可以定向開放、關閉所在區域上空的衛星網路,可以有針對性地構建路由通道,形成一個對外界完全封閉的資訊網路,還可以隨意攔截、篡改、竊取網路資料,可能會對中國的國家資訊保安產生潛在重大威脅。因此,中國需要儘早規劃,從而守住自己的一片天空。

2 星鏈對國際通訊運營商的挑戰

目前星鏈衛星寬頻服務瞄準的市場避開了傳統通訊運營商的主戰場,可以迅速地將傳統運營商無法覆蓋的客戶或場景納入囊中。星鏈的客戶場景包括人煙稀少、網路訊號覆蓋差的陸地、茫茫大海上漂泊的郵輪、天空中翱翔的飛機等 [6]。然而,這只是星鏈為了生存並在市場中站穩腳跟而實施的第一步計劃。針對跨國企業的通訊業務和針對金融企業的專線業務等為國際運營商帶來豐厚利潤的業務領域,將不可避免成為星鏈將來重點進攻的方向。

2.1 星鏈對國際通訊運營商的跨國企業通訊業務的挑戰

跨國企業往往在不同地區和國家設有分支機構,分支機構之間存在緊密的網路通訊,如透過客戶供應鏈管理系統、業務運營支撐系統等資訊科技(Information Technology,IT)系統共享客戶、訂單、庫存、財務收支等資訊,透過資料中心在當地儲存重要的資料,透過異地客服中心調配全球后端服務能力等。跨國企業往往在各個區域中心設立區域總部,透過國際網際網路專線將區域中心與分支機構連線起來。跨國企業往往也需要在區域中心設定相應的大資料中心,將重要的資料儲存在當地。跨國企業型別覆蓋廣泛,包括金融業、製造業、科技行業、運營商行業等,其中金融業無論在規模還是在消費需求方面都佔據了較重要的地位。

以香港為例,作為與紐約、倫敦等金融中心並列的全球領先金融中心之一,並背靠祖國,是中國內地企業走出去的樞紐,也是外部企業進入中國內地的橋樑,因此許多金融機構在香港設立辦公場所。全球百大銀行的四分之三、全球所有二十大資產管理公司、全球百大資產管理公司的七成均有在香港設立據點。因此,通達便捷高效的網路、擁有充分算力和儲存的資料中心等數字基礎設施是香港維持國際金融中心地位的關鍵保障之一。

國際通訊運營商透過歐亞陸纜、跨太平洋海纜等傳統設施為跨國企業提供電路專線或者網際網路專線業務。在底層往往透過光傳送網(Optical Transport Network,OTN)、同步數字體系(Synchronous Digital Hierarchy,SDH)等方式提供通訊能力。組網產品多從技術的角度出發,結合使用者需求和網路協議等情況來定製 。從目前運營商提供的網路測試情況來看,香港到倫敦的時延大概為 180 ms,專線電路月租大概 5 萬美元 /200 MB;香港到紐約的時延大概 220 ms,專線電路月租大概 1。2 萬美元 /200 MB。另外還有一萬美元左右的一次性工程安裝費。這個專線與星鏈的寬頻接入服務尚有技術與應用場景方面的不同,這裡僅用來比較大致的時延和費用。在未來星鏈推出類似應用場景後才有可能直接來對比。

2.2  星鏈對國際通訊運營商的金融企業專線業務的挑戰

從技術指標來看,星鏈提供的 Business 服務的下行速度為 150~350 Mbit/s,網路時延為 20~40 ms,服務覆蓋的地區包括北美、歐洲、大洋洲等地區,尚不包含亞洲地區。目前 SpaceX 公司在 550 km 軌道部署了 1 400 多顆衛星,預計到 2024 年可以完成1 600 多顆 550 km 軌道衛星的部署,以及 4 000 多顆 350 km 左右的極低軌道衛星的部署,服務覆蓋的範圍和服務質量均會有大幅提升。星鏈的 Wi-Fi路由器形狀類似矩形長方形,它作為衛星接收器與衛星開展天基通訊,將該裝置接通電源並安裝在無遮蔽的地方,就可以接入星鏈的衛星寬頻網路。

從低時延這個技術指標來看,與傳統的以光纜為主的運營商網路相比,星鏈將具備突出的、不對稱的優勢。星鏈完成組網後,預計時延可以進一步降低到 20 ms 以內。企業透過星鏈的 Wi-Fi 路由器接入衛星寬頻網路時,相當於直接進入了衛星網路的骨幹網,每一個 Wi-Fi 路由器就相當於一個 POP點,從而在上海、香港、紐約、倫敦等金融中心之間完全可以實現無縫、幾乎無時延的網路對接。

對於金融企業來說,網路時延對交易產生的影響是巨大的。高頻交易市場錯綜複雜,行情瞬息萬變,盈虧只在瞬息之間,時間比黃金更為寶貴。高頻交易的報價、成交速度都以毫秒為單位,而幾十毫秒的時延,可能會對期貨、股票的高頻交易行為和盈虧產生重大甚至致命的影響。星鏈將資訊從地球向陽面傳輸到地球背陽面以及跨洋傳輸的網路時延在 20 ms 左右,相比傳統運營商幾百毫秒的時延來說有巨大的時間優勢,未來可能吸引金融企業將業務大量遷移到星鏈網路上,以獲得相較於繼續使用傳統網路的交易對手的不對稱優勢,這又將進一步迫使其他金融企業將業務遷移到星鏈寬頻網路上。由此可見,在可預見的未來,具備超低時延的優勢以及價格優勢的星鏈網路,將有可能動搖傳統地基國際運營商的客戶基礎。

3 運營商的應對措施與機遇

按計劃 SpaceX 公司需要部署 3 個球面軌道的衛星群,包括在 550 km 球面軌道上部署 1 600 多顆衛星,在超低軌道 350 km 左右上部署 V 波段衛星,預計數量為 7 500 顆,另外在 1 150 km 球面軌道上部署 Ku 波段和 Ka 波段的衛星,數量預計為 2 800 顆。總體計劃在 2020 年代中後期完成,預計 2024 年能提供計劃中一半的全球衛星寬頻網路服務能力,2027 年將完成全部網路服務能力的部署。隨著星鏈在網衛星數量的增多,從最開始時為人煙稀少網路訊號差的地區的普通住戶提供接入,到為豪華郵輪、海上運輸船舶提供穩定的高頻寬接入服務,其下一個目標將會拓展到傳統通訊運營商的跨國企業網路服務,並利用不對稱、無競爭對手的網路能力贏取金融企業等優質客戶以獲取豐厚的利潤,必將對國際通訊運營商的業務帶來較大的衝擊。

面對星鏈的快速發展,國際通訊運營商需要及早部署,做好規劃和應對,以保障業務的持續穩健經營,可以從以下幾方面著手。

3.1 提升自身能力,做好數字化轉型,加快建設資料中心的步伐

具有競爭力的運營商,往往會提供寬頻接入、專線以及網際網路資料中心(Internet Data Center,IDC)等產品,為客戶提供一站式的網際網路託管服務。在數字化新時代,運營商需要實現商業模式的轉型,注重使用者端的個性化需求和服務,聚焦使用者體驗,以協同開放的心態共創雙贏。

進入數字時代後,使用者數量和交易頻率大幅增加,推動了金融業務的快速增長,進而金融業對資料的計算、傳輸和儲存的要求越來越高。資料中心行業是重資產行業且專案回款週期較長,並非每個企業都有能力構建自用的資料中心。而運營商在這方面有著獨特的優勢,可以將資料中心、網路接入、主機託管、IT 系統維護等服務為金融企業量身定做整合打包,讓金融企業專注於自身的業務發展。運營商提供的強大的資料中心能力也有助於金融企業競爭力的提升,這可以形成一個具備品牌和行業壁壘的高階服務。

星鏈在取得屬地運營資格後,需要透過類似衛星接收器的 Wi-Fi 路由器來接入衛星網路,該裝置需要安裝在無遮蔽的地方,很多企業都不具備安裝這個裝置的合適條件。另外,由於跨國企業尤其金融企業本身並沒有資料中心,企業的伺服器、儲存等裝置往往託管在運營商的 IDC 機房,因此跨國企業也往往難以獨立使用星鏈服務,這就讓傳統運營商在衛星寬頻接入的關鍵准入環節上具備獨特的話語權。

3.2 主動應對挑戰,與星鏈構建戰略伙伴關係

長期以來運營商持續在基礎設施尤其是資料中心的建設方面不斷投資,已積累了較深的行業壁壘和優勢。SpaceX 公司專注於航空航天領域,透過星鏈提供衛星寬頻接入服務,而寬頻接入服務僅僅是企業眾多 IT 需求中比較重要的一個服務而已,跨國企業往往還需要專線互聯、虛擬專用網路(Virtual Private Network,VPN)組網、主機託管等資料中心的服務,這些設施均存在一定的地域特點,在某些地區有實力強大的運營商在激烈的競爭中取得了優勢,而 SpaceX 公司不太可能在全球各個地區進入與當地運營商必將發生激烈衝突的資料中心領域,這就決定了 SpaceX 公司也需要在各個地區與當地的運營商進行合作,甚至給予運營商當地的代理權,以促進星鏈服務的推廣。因此,國際通訊運營商可以利用自己的優勢地位,與 SpaceX 保持溝通,盡力獲取當地星鏈服務的准入代理權,利用規模優勢取得市場地位。

3.3 最佳化網路路由策略,針對企業需求定製超低時延產品

運營商可以在資料中心做好網路佈置,開通星鏈服務,對資料中心的路由進行最佳化,將跨區跨海等鏈路路由到星鏈衛星網路中,以取得時延的顯著降低。而對於當地的網路訪問或者其他時延不大的地區的網路訪問可以維持原有路由。運營商也可以為不同的企業定製相關產品,包括上網、VPN 組網、主機託管等綜合整合服務,並根據客戶的需求和特點,充分利用好包含星鏈、傳統光纖數字網路在內的網路服務,和資料中心相結合,最大化地為客戶提供優質的綜合數字服務。

4 結 語

星鏈計劃透過在低軌道 3 個球面部署數萬顆衛星組成衛星群的方式,為全球七大洲五大洋的各個角落提供衛星寬頻服務,突破了幾十年來衛星通訊的應用場景,推動了人類科技的發展,也不可避免地對當前國際通訊的商業模式產生了重大的影響,尤其是對傳統通訊運營商的服務物件,如跨國企業、金融行業的客戶會產生巨大的吸引力。面對挑戰,國際通訊運營商需要提早佈局,在提升關鍵設施築高行業壁壘的同時,也需要利用自身優勢與 SpaceX公司開展戰略合作,最佳化網路結構,為高階客戶提供定製化的產品和服務,不斷提升產品的競爭力和品牌形象,從而保持企業的優勢和行業地位。

引用格式:

傅海波 。“星鏈”計劃給國際通訊運營商帶來的挑戰和機遇 [J]。 通訊技術 ,2022,55(10):1363-1367。

作者簡介 >>>

傅海波

, 男, 碩 士, 高階工程師,主要研究方向為通訊、人工智慧、大資料探勘。

選自《通訊技術》2022年第10期

(為便於排版,已省去原文參考文獻)

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