卫星“上车”,车联网如何向“天”突围?
很难想象,在网络通信已经非常便捷的今天,全球仍有约26亿人无法接入互联网,占全球总人口的32%。
这一数据出自国际电信联盟(ITU)2024年发布的报告,联盟秘书长多琳·波格丹-马丁指出,目前,地面网络只覆盖了全球约10%的面积。
以上提及的网络,主要指传统公众移动通信网络,也即我们日常使用的手机网络。
回到面向汽车的车联网,车辆需要实时获取周围环境信息,与云端、其他车辆以及道路基础设施进行高速、稳定的数据交互。
同时,在任何情况下都不能出现信号中断或数据丢失,车联网必须达到规模商用目的,确保汽车实现“永不失联”的安全出行。
现有的移动通信网络,在城市等人口密集区域实现了较为广泛的覆盖,但在偏远地区、海洋、沙漠等特殊环境下,其覆盖能力却十分有限,撑不起车联网的未来。
面向智能汽车等新型移动智能体,亟需探索一套全新的网络解决方案,用更低成本提高覆盖能力。
而科技发展的历史经验证明,颠覆性的应用突破往往来自跨界,当某一领域的发展出现瓶颈,技术迁移比技术本身更重要。
业界共识认为,需突破从前手机网络形成的路径依赖,并已在实践摸索中明晰方向:向“天”突围,借助卫星通信的力量来构建汽车网络。
实测验证:从车路云,到车路“星”云
近期,银河航天与香港应用科技研究院智慧出行团队合作,在香港首次应用低轨卫星互联网成功验证了网联自动驾驶系统。在无地面网络覆盖的环境下,该系统实现了网联自动驾驶与低轨卫星通信的深度融合,通过低轨卫星为智能网联汽车提供持续、稳定的实时通信服务。
这一突破不仅是卫星通信赋能汽车自动驾驶的里程碑,更开创了从“车路云”向“车路星云”一体化演进的新范式。
卫星互联网是以卫星为接入手段的互联网宽带网络架构,目前多指利用地球低轨道卫星实现的低轨宽带卫星互联网。
与地面网络依靠基站进行通信不同,卫星互联网将基站搬到了外太空,每一颗卫星就相当于一个移动的基站。
受地理条件和建设成本限制,地面基站无法在偏远地区、海洋、荒漠、山区以及运行中的飞机等场景形成有效覆盖。
而卫星平台的天基优势可完美解决上述地区的互联网接入问题,甚至实现全球网络覆盖。
在此次香港的应用案例中,研究团队将银河航天的卫星移动终端安装在自动驾驶汽车上,通过低轨卫星连接到团队研发的自动驾驶云端管理平台,依托银河航天自研低轨宽带通信卫星组建的“小蜘蛛网”星座,进行自动驾驶相关数据传输及导航信息接收与执行。
(银河航天在香港完成建设的低轨宽带卫星演示站)
通过这种连接,当汽车前方有施工或道路改道时,云端管理平台可根据自动驾驶汽车当前位置实时下发更新的导航信息,提升行驶效率。测试过程中,共有3颗低轨卫星先后经过测试区域并提供卫星网络覆盖。
香港拥有众多岛屿及大量山地环境,部分地区通信网络覆盖存在盲区,是卫星互联网的典型应用场景。
同时,卫星通信低时延的特性在此案例中也得到了充分体现。测试结果表明,低轨卫星通信能够满足自动驾驶汽车的低时延数据传输需求,数据传输端到端时延小于100毫秒。
关于卫星通信支持自动驾驶,天兵科技创始人康永来就曾明确指出,就通信效率而言,低轨卫星低时延、高可靠、全球无死角覆盖,是世界上继5G之后新的通信卫星研究体系的核心优势。自动驾驶、无人驾驶需要实现厘米级的定位精度,低轨卫星可以解决这一问题,同时还能破解目前自动驾驶过程中的种种难题。
卫星互联网作为下一代网络通信方案,还具有链路损耗低、发射灵活、应用场景丰富、整体制造成本低等优势,具备增强通信、侦查监视、防御预警、定位导航、应急救援等诸多关键且实用的功能。
技术演进:“天地一体化”网络革命,卫星通信是重要选项
卫星互联网是颠覆传统网络发展路径的技术,亦是全球通信网络技术演进的重要趋势。
在人们对网络通信要求持续提高的背景下,移动互联网从2G时代,发展到5G时代,网速从早期的100kbps提升至数十Gbps。
在万物互联的新时代,以自动驾驶、物联网、远程医疗、工业互联网等为代表的应用场景不断拓展和深化,对网络性能提出更高要求,5G 局限性显现。
中国在推进5G通信发展初期,基于国际电信联盟(ITU)定义的5G三大应用场景,规划了三个核心方向:
增强移动宽带,旨在提供更快的数据传输速率和更大的网络容量;超大规模机器通信,即超大规模接入,支持海量设备的低功耗广域连接;超高可靠低时延通信,确保关键任务型应用的实时性与可靠性。
从实际商业化进展来看,由于电信运营商的核心资源与业务重点集中于公众移动通信网络,当前5G技术规模化落地的重点仍为增强移动宽带。原本规划中面向汽车、工业控制等领域的超高可靠低时延通信,尽管在技术层面取得部分突破,但尚未形成规模化商业应用,实际发展进度滞后于预期。
卫星互联网的融合,可以让5G突破局限,凭借卫星互联网全球覆盖、传输时延小、更低成本、更高性能的优势,与地面网络形成有效补充。
6G时代正迎面走来。在5G通信技术的三大应用场景基础上,6G进一步扩展至六大核心应用场景:沉浸式通信、超大规模连接、超高可靠低时延通信、泛在连接、通信AI一体化、通信感知一体化。
其中,“泛在连接”旨在实现全球立体覆盖,支持地面网络和非地面网络深度融合,使通信服务真正实现无处不在。卫星互联网正是6G“泛在连接”场景的核心支撑。
中国信通院《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》指出,实现星地一体融合组网是6G时代中的关键技术。
即,地面网络与卫星网相结合,利用地面网络实现城市热点常态化覆盖,天基、空基网络实现偏远地区、海上和空中按需覆盖,最终达到空基、天基、地基网络的深度融合。
从5G向6G的演进,绝非传统网络路径的简单线性升级,而是一场涉及整个通信网络结构的颠覆性变革。
在此进程中,卫星互联网将与地面通信网络深度融合,共同构建起天地一体化网络。
卫星互联网作为体系中的关键基础设施,不仅是突破5G局限的关键力量,更是6G开启“星辰大海”征程不可或缺的核心拼图。
它将在全球通信、物联网、智能交通等诸多领域发挥至关重要的作用,成为推动人类社会迈向全域互联时代的战略支点,为未来网络的发展赋予无限可能。
成本重构:“5G+卫星+PC5”融合组网,规模经济的更优解
五部委公布车路云试点城市名单,车路云正加速从试点示范向大规模商用跨越。
过去很长一段时间,车路云一体化系统高度依赖PC5链路构建通信基础,PC5是基于终端间的直联通信方式,负责近程数据交互。
但实践证明,单纯依靠PC5,并非最优解。PC5具备低时延、高可靠性的技术优势,却存在难以克服的系统性缺陷。
其一,路侧需大规模铺设路侧单元(RSU)设备,承担道路与车辆、平台之间通信的重任,导致建设成本居高不下。
国联证券报告显示,北京亦庄智能网联示范区1.0和2.0项目在60平方公里范围内部署256个RSU,覆盖329个智能路口,按单价5万元估算,RSU设备成本超千万元。工信微报统计显示,全国已部署RSU超8700套,按同等单价测算,RSU 成本超4亿元。
但此前部署的RSU设备主要集中于示范区内,若面向车路云未来规模商用的目标,在全国范围内铺设,所需资金投入更加巨大,显然违背了通信基础设施建设的经济性原则。
其二,PC5作为广播网的经济价值和使用场景相对有限,缺少全国性统筹,缺少持续规模的规律维优。
在“车路云50人论坛——车云5G专网建设研讨会”上,来自华为的无线车联网产品管理专家指出,在缺少路侧覆盖和网络应用的情况下,车端搭载意愿低,PC5车端渗透率小于1%。
该专家进一步强调,"车联网的核心在于车,应用的关键在于解决车端渗透率问题。当前5G网络与5G-A技术演进已能充分满足车联网业务需求——5G已实现全国规模化覆盖,这将大幅降低产业部署门槛,为规模化落地提供可行性支撑。"
其三,车路云系统也需要中心化网络支撑,而单纯PC5链路,无法提供完整的系统级解决方案。
正因如此,产业界逐渐意识到,过去仅仅聚焦在PC5链路上投入,开始制约车路云一体化系统的发展进程,是时候引入系统性的解决方案,采取融合组网模式。
当前,产业主流网络建设思路是,依赖5G 网络基础实现广覆盖,在关键/复杂路口场景采用5G Uu与PC5融合组网,按需叠加RSU。
该模式利用5G Uu 的大带宽、广覆盖 特性以及PC5 低时延、高可靠性优势,从而解决规模化部署、连续覆盖及成本控制难题,并提升整体通信性能。
同时,复用PC5在示范区积累的路侧对接经验,助力运营商突破数据授权与基础设施互联瓶颈。
但5G 宏基站全面铺设成本极高,短期内,基本只能满足城市区域的覆盖。
据比科奇微电子数据显示,若要实现全球覆盖,5G室外宏基站至少需要建设1000万台。运营商采购并部署单台5G宏基站的成本约为16万元,整体投资将超过1.6万亿元。
若部署1000万台5G宏基站,年耗电量对应的电费将高达1500亿元。
若具备全球覆盖优势的卫星互联网参与组网,现有的车联网将实现从区域网络(即城市车联网),向全域网(即实现全部陆地联网)的跨越式升级,从而构建起真正意义上的车联网。
低轨卫星星座最少仅需数百颗卫星就可实现全球覆盖。美国星链计划单颗卫星成本约为50 万美元,我国银河航天单颗卫星研制成本已降至千万量级。综合产业研判及实践情况,未来民用卫星单价有望降至百万级。
此外,卫星部署无需支付地租,建成后除设备折旧外基本无持续运营成本,随着用户规模扩大,单位成本将持续下降,规模经济优势将更加突出。
产业发展进程始终与技术迭代、政策导向及资源禀赋紧密结合,在不同阶段面临着不同的发展路线选择。
未来,在天地一体化的网络架构下,车联网融合组网将整合“5G/6G移动通信网+卫星互联网+PC5直连通信”三重技术底座,构建覆盖更广、效能更优的新型基础通信设施体系,实现成本结构重构,达到规模经济更优。
战略卡位:国家必争制高点,车企角力新战场
在全球通信网络向“天地一体”架构加速演进变革的背景下,卫星互联网已成为各国抢占未来通信制高点的战略必争之地。
“若缺乏自主可控的产业生态,我们在国际电信组织的标准制定中将失去话语权。”某通信行业专家对“车路云50人”强调,“通过卫星网络的前瞻性布局,我们实际上是在为下一代通信标准制定抢占战略制高点,这种卡位对未来产业竞争至关重要。”
自2020年4月国家发改委将卫星互联网纳入"新基建"范畴以来,我国卫星互联网发展进入快车道。
2025年初,国家发改委、国家数据局、工信部联合发布《国家数据基础设施建设指引》,明确提出构建"天地一体"卫星互联网体系,相关部署在上海、深圳、西安、武汉等地加速推进。
由国家发改委批准的两大国家级星座项目亦取得突破性进展。
2021年,经国务院批准,国资委组建了中国卫星网络集团有限公司(简称“中国星网”),作为国家级战略举措,旨在统筹规划我国卫星互联网产业。
中国星网于2024年底完成"国网"星座首次批量组网,标志着我国低轨互联网星座建设进入实质阶段。国家发改委核准批复G60星座由垣信卫星主导,也于2024年8月发射首批18颗组网卫星。
卫星通信网络加速形成,其应用领域也将不断扩展,从广播电视、手机等向汽车、智慧城市、低空、应急救灾等领域渗透。汽车天线尺寸比手机更大,汽车天线仰角范围比手机更广,接收卫星信号的有效面积更大,是卫星通信更理想的载体。
专家预测,卫星通信在汽车领域的应用前景将远超手机端,2025-2030年或成为车企竞争新战场。特斯拉、吉利、比亚迪等明星车企已率先布局。
马斯克的SpaceX发射的“星链”星座低轨卫星,已部署超6600颗。2024年5月,星链软件开发师Julien Villa-Massone透露,SpaceX正着手开启特斯拉汽车直连卫星计划。预计2025年底,所有配备4G功能的特斯拉汽车有望获得基础性网络接入。
吉利汽车正加速推进"未来出行星座"建设,构建覆盖全球的卫星网络,为自动驾驶与智能网联汽车提供实时通信与高精度定位支持。
在2024年世界智能网联汽车大会上,吉利董事长李书福透露,星座在轨卫星已达30颗,通过三个轨道面部署实现全球90%以上区域24小时覆盖。他进一步强调:“未来,吉利汽车将实现‘永远在线’——无论城市、乡村,还是高山、海洋、沙漠、草原,卫星通信将保障车辆永不失联。”
比亚迪仰望U8越野玩家版搭载了卫星通信终端,由比亚迪通信信号携手中国电信共同研发,在地面移动网络和固定网络覆盖不到的地方,卫星通信提供可靠的双向语音通话、双向短信通信,保障汽车可按需接入卫星网络。
......
车联网演进过程中,汽车、通信、卫星、算力四大领域深度融合将成为技术发展的必然走向。
由导航卫星提供厘米级高精度定位服务,通信卫星实现全球无盲区数据传输,地面基站覆盖城市区域提供高速率低时延通信,边缘计算节点实现车辆数据实时处理。
这种协同架构将延展卫星通信在汽车的应用场景,从应急通信向自动驾驶、远程操控、智慧交通等不断延伸,最终形成“天地一体”的智能出行网络。
写在最后
技术演进史反复验证了同一个真理:规模经济是技术生存的关键,无法实现规模化落地的方案终将被市场淘汰。
车联网通信技术的演进,本质亦是“成本与规模”的博弈。谁能以更低成本解决相同问题,谁就是赢家。
从PC5到5G再到卫星,最后实现多种通信方式的融合组网,每一次技术和方案演进都在追寻更低的单位成本与更大的覆盖范围。
卫星互联网凭借“全球一枚棋盘”的先天优势,彻底打破了地面网络的物理束缚,为车联网规模商用铺就了“星辰大海”之路。
本文来自微信公众号“车路云50人”,作者:胡小凤,36氪经授权发布。