01.10 5G不行拼6G!美國的戰略算盤能否兌現?

導讀

美國一方面被信息經濟的時代大勢往前拽,另一方面又被工業經濟的霸權意識、投機意識往後拖,為了與中國爭奪下一時代的主導權不得已與“故事大王”馬斯克捆綁。

5G才冒出來,通訊領域的競爭就“打”到了6G。


面對中國的5G“攻勢”,去年特朗普就宣佈直接研發6G,超越中國。


隨後,中國也宣佈正式開啟6G技術研發工作。

有關企業在技術上似也有新的進展。

近日,日本NTT集團旗下的設備技術實驗室成功研發出一款6G超高速芯片,採用磷化錮(InP)化合物,並在300GHz超高頻段進行了無線傳輸實驗,使用16QAM調製時,獲得了100Gbps的超高速度,相當於10萬兆有線網絡。

無獨有偶,此前,美國加州大學Irvine分校的NCIC實驗室也開發了一款據說是超越5G的收發器芯片,55nm SiGe BiCMOS工藝製造,工作在115-135GHz頻段,成功實現了36Gbps的無線傳輸速度,但傳輸距離只有30釐米。


然而,國際上關於6G技術還存在爭議。事實上,目前為止,世界上並沒有一項6G技術得到認可,也沒有一項技術肯定會成為6G的技術。


日本這家企業研發的芯片嚴格意義上說是太赫茲頻段的通信芯片,國際上很多專家對於6G討論時也提到了太赫茲頻段,認為它提供大量的頻譜為高速通信提供了可能,但6G是否肯定用到太赫茲還難以預計。

那麼,6G技術究竟能否兌現?


6G的現實難題

事實上,單是要滿足搭建6G通信的基礎條件都是一項浩大的工程!因為以太赫茲為基礎的6G無線通信,傳輸速率至少將是5G的100倍左右,若要實現這樣的速率:


一來,需要更“緻密化”的基站與Wifi迭代。


6G信號的頻率已經在太赫茲級別,而這個頻率已經進入分子轉動能級的光譜了,很容易被空氣中的水分子吸收掉,而且頻率越高、傳播損耗越大,為了保證信號和通訊體驗,6G基站覆蓋的密集度將無以復加。


與此同時,6G要實現全息全維通訊覆蓋,就得做到即便遭遇沙塵暴、地震等自然災害都能通訊無阻,這就意味著要對當下不穩定的Wifi進行升級迭代。

二則,得搭建一張全維的複合網。


既然6G旨在實現全球犄角旮旯的覆蓋,光有地面基站還不行,還需要在太空或半空中懸浮的氣球、無人機、直升飛機或衛星等通力配合,新一代無所不在的藍牙也必不可少。如此,方能實現遠中近、各個角落的6G全覆蓋。

三,6G至少需要15年左右的技術積累。

事實上,5G的毫米波技術並不是在4G顯示出侷限性才開始研究的,其理論基礎早在18年前(即2000年)就已經完成了,但工業界實現毫米波技術的成熟卻是在10—15年之後。


到現在,毫米波5G的大規模商用部署仍然是一個難題。5G的毫米波尚且如此,更何況是6G使用的太赫茲頻段呢?

5G不行拼6G!美國的戰略算盤能否兌現?


“6G衛星”還只是“鏡花水月”


對此,美國指望藉著馬斯克SpaceX的12000顆衛星捆綁,超前發展6G,從而彎道超車,但是單是實現6G的基本條件都不成熟,更何況是以衛星做基站、捆綁式構建6G還存在著天然的侷限性。


首當其衝的是,衛星的微型核動力尚無重大突破。

一般衛星都是依靠太陽能帆板提供能量,不單無法保障能量充分供給、壽命也十分有限,倘若衛星在微型核動力上有突破就意味著“6G衛星”將擁有更多的能量、更強的適應能力、更長的壽命,還能搭載更多的通信設備,很大程度上也能延緩報廢而帶來的太空垃圾危機。

然而,目前的技術根本做不到,也無法承受因核動力衛星墜毀而帶來的不可預估的輻射傷害。


就算是核動力突破了,無線電通信技術還包羅著各種概念下的應用突破,諸如頻率、頻道、信道、帶寬差值、高頻、短波、微波等,唯有所有突破均完成方能真正實現“6G衛星”落地。

然則,就“6G衛星”的技術可行性來看,單是從終端的發射頻率角度來看,太大功耗吃不消,太小了衛星也收不到。

目前手機與基站的距離僅有幾百米,最低發射功率只有毫瓦級別,若是與3萬多公里的衛星保持100Mbps的通信速率,發射功率要非常強,除非把手機做成微波爐(加大功率),可這樣腦袋不就要被電磁輻射烤焦了麼?

再者說,馬斯克星鏈計劃中,下行發射信號頻率是11—12GHz,上行頻率是13GHz,而平常智能手機連接的Wifi頻段分別是2.4GHz和5GHz,二者根本不在一個頻道上,又如何接收衛星信號?


還有一點值得注意,當初馬斯克提出建6G衛星關鍵是因為拼不過中國“舉國體制”下的大批量5G基站建設(詳見《從空白到領先,中國憑什麼佔據了5G的話語權?》),才轉戰6G的。可問題是星鏈衛星的使用頻率太高,繞過障礙物的能力更差,信號不好必然會影響用戶體驗感,沒人用還如何圈錢?


對此,馬斯克想出了一招,即採用衛星地面基站輔助,並計劃從2020年開始在美國本土、阿拉斯加、夏威夷等地樹立100萬個地面站,繞來繞去,這不又繞回到美國最頭疼的基建問題上了麼?


再者說,5G數據傳輸速率可達1千兆比特/s,6G要實現全息全維,傳輸速率就要達到4.62太比特每秒,相當於5G網速的成百上千倍,然而一顆衛星的總信道容量頂多也才20Gbps,平均到每平方公里才0.47兆比特/秒,還不及5G的體驗。


此外,就“6G衛星”的負效應來看,一般GEO地球靜止軌道衛星遠在36000公里的高軌區域;LEO低軌道衛星則位於2000公里外,可以大幅度降低網絡延遲、優化網絡體驗;然而,膽大心大的馬斯克竟然要進一步降低衛星發射軌道,計劃將衛星發射進340km高的超低軌道,以完成全球全空間無死角的Wifi覆蓋。

姑且不論他的發射能否完成,如此密集的衛星發射,從廢棄衛星到大量的軌道碎片等將累積大量太空垃圾,它們極可能形成惡循環,導致“凱斯勒綜合症”。


要知道,才剛發射1個多月,馬斯克的SpaceX就已經與三顆星鏈衛星失聯。

即便如馬斯克所言,星鏈衛星在設計和材料上都是清潔的,一旦進入大氣層就會很快解體,但問題是,大多數失控後的報廢衛星需要數千年才能重新進入地球大氣層,燃燒成灰燼,而在此期間,除了馬斯克的星鏈衛星,還有成千上萬顆其它企業、其它國家、其它材料的人造衛星發射昇天,會製造海量的太空碎片,彼時最浪漫的事恐怕就會由“陪你去看流星雨”變成“陪你去看太空垃圾雨”了。

就此來看,“6G衛星”還只是“鏡花水月”,無論是基礎常識,還是技術手段都不足以支撐“6G衛星”落地。

5G不行拼6G!美國的戰略算盤能否兌現?


美國的戰略制高點


既然“6G衛星”彎道超車不可行,為何此前美國宇航局NASA還要與馬斯克合作?


要探究事情原委還得從美國官方與馬斯克的SpaceX二者的關係說起。

眾所周知,SpaceX是一家民間企業,為何敢大張旗鼓又是發射獵鷹這樣的重型火箭,又是牽頭搞“6G衛星”?深究之後會發現,原來美國國家宇航局NASA才是背後的大Boss,對SpaceX基本上是有求必應,人財物缺啥給啥。

箇中緣由除了美國政府從未停止對航空商業化的引領,讓諸如馬斯克之類的民企能夠得到政府支持外,更關鍵的恐怕是,在信息經濟時代馬斯克太會講故事、抓眼球了。

對比美國傳統航空航天公司洛克希德馬丁和波音,在新經濟、新科技概念火熱的當下,反倒是馬斯克一再創造令人震驚的“奇蹟”,太空技術、電動汽車、超級火車、光伏發電、儲能牆、三軸無人機等不勝枚舉,去年還搞出一款腦機接口系統,故事一個接著一個。


即便其新能源汽車遠未達到盈虧平衡點,也依然能憑藉個人魅力圈錢無數,8年時間讓特斯拉股價漲了17倍,市值一度超越福特和通用,成為美國市值最大的汽車公司;


甚至他還燒錢用火箭將自己的一輛特斯拉敞篷電動跑車送上天,可謂是全球最會炒概念的“故事大王”。

這恰好對上了財政債務高企、迫切需要到資本市場上圈錢的美國政府的胃口。要知道,美國財政赤字不得了,截至目前其國債高達22.48萬億美金,總額創243年來最高記錄,每年還債就佔財政支出的20%。


奈何航空航天產業又是個燒錢無限的無底洞,國家財政無力支撐必然要到資本市場上圈錢,要會講故事、玩概念,馬斯克便成了美國政府的最佳人選,站上了檯面。

再者說,航空航天業持續巨大的資金投入誰也無法保證一定盈利,若是“打水漂”必然會引爆社會輿論,此次在“6G衛星”技術和產品研發上由SpaceX而非NASA進行試驗,即便出問題也可以把馬斯克拉出來“頂包”,NASA則可以不直接承擔失敗的責任,從而規避輿論上的壓力。


更關鍵的一點,太空軌道資源是有限的,根據國際電信聯盟“先佔先得”的規定,哪一個國家能夠先把衛星發射上去,並且衛星向下發射這個頻率的信號,以後這個頻率資源就是他的了,這就不可避免地會產生衛星軌道和頻率爭奪的問題。

美國政府支持馬斯克實施12000顆星鏈衛星計劃,若是能成功佔領太空,那就意味著SpaceX乃至美國將壟斷整個衛星高速互聯網,待到信息經濟時代到來,以太空互聯網為代表的太空商業發展成熟後,自然有人會出高價從SpaceX那裡購買相應軌道波段資源的使用權。

以此來看,當普通人還在仰望星空時,美國正試圖集聚一批企業、資金來佔領信息經濟時代的戰略制高點。

美國一方面被信息經濟的時代大勢往前拽,另一方面又被工業經濟的霸權意識、投機意識往後拖,為了與中國爭奪下一時代的主導權不得已與“故事大王”馬斯克捆綁,但就6G的基本條件、當下現狀乃至美國的意圖來看顯然功力還達不到。

那麼,國與國之間競爭究竟是以經濟效益為準、概念為首,還是科學、政治面子為本?信息經濟的商業模式、國家模式究竟是什麼樣的?


欲知詳情,敬請關注後續文章。


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