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“新基建”时代,卫星互联网普惠民生力可行、当有为

近期,中央密集部署加快新型基础设施建设,这不仅将会极大加快卫星互联网和5G网络等新一代信息基础设施建设进程,同时也为弥合数字鸿沟和普惠民生带来了新的机会。本文分析了全球和我国的数字鸿沟及电信普遍服务演进历程和阶段性问题,根据卫星通信和地面网络两种通达手段的成本距离规律,运用经济学择优分配原理,提出了“在边远地区和光纤难以通达区域,以卫星通信方式为主建设网络,是实现有限资源择优分配、网络整体经济性最佳的解决办法”的观点,研究了卫星互联网普惠民生在技术、成本和政策三个维度的可行性,并就大力发展卫星互联网弥合类似“数字鸿沟”问题及在普惠民生中发挥更大价值提出了展望。

关键词:新基建,卫星互联网,普惠民生

 

近一段时间以来,“新基建”无疑是最火的网络热搜词汇,同时也备受资本市场追捧。2018年12月,中央经济工作会议首次提出“新基建”的概念,将5G、人工智能、工业互联网、物联网定义为新型基础设施建设。2019年,“新基建”成为国家投资领域的重中之重。进入2020年,在统筹推进疫情防控和经济社会发展的背景下,中央密集部署加快新型基础设施建设,发展改革委新闻发布会明确了我国新型基础设施建设的三大领域,这不仅将会极大加快卫星互联网和5G网络等新一代信息基础设施建设进程,孕育难以估量的数字经济空间;而且有利于深度运用新一代信息通信技术,赋能工业、交通、医疗、教育、旅游、能源、金融等垂直领域,推动传统制造业向数字化、网络化、智能化加快发展;同时也为加速卫星互联网建设与发展,弥合数字鸿沟和普惠民生带来了新的机会。

01 数字鸿沟和电信普遍服务问题由来已

数字鸿沟(DigitalDivide)的概念,最早由美国学者托夫勒于1990年出版的《权力的转移》书中提出。美国国家电信和信息管理局(NTIA)于1999年发布《在网络中落伍:定义数字鸿沟》报告中明确:数字鸿沟指在信息时代工具拥有者和未曾拥有者之间存在的鸿沟。

数字鸿沟所体现的差距现象,不仅存在于信息技术的开发领域,也广泛存在于信息技术的应用领域,并且不着痕迹地渗透在人们的经济、政治、教育和社会生活的方方面面。由于对信息和网络技术的拥有程度、应用程度以及创新能力的差别,处于鸿沟不幸的一边成为“信息穷人”,就意味着很少有机会参与到以信息化为基础的新经济当中,也很少有条件体验到在线的教育、培训、购物、娱乐和交往,其与“信息富人”之间的信息落差,将导致贫富两极分化趋势的不断加深。

普遍服务(UniversalService)是消除数字鸿沟、缩小贫富差距的关键环节,这一术语最早由美国AT&T公司总裁威尔在1907年的公司发展理念中提出,虽然其目的是为了给垄断经营找到合理借口,但直到1984年最终被分拆前的垄断时期,AT&T采用了大规模的交叉补贴方式向公众提供普遍服务,包括长话补贴市话,国际电话补贴国内电话,低成本地区补贴高成本地区,办公用户补贴居民用户等等。AT&T解体后,FCC花了10年时间解决普遍服务补贴的政策问题,并成立了专门的普遍服务管理公司(USAC),负责从所有的电信服务公司,以业务收入为基数征收普遍服务基金,对提供普遍服务的电信公司进行补偿。

而今,普遍服务不仅已经成为世界电信产业发展的最高宗旨,也一直被看作是各国政府对公民应尽的义务,能够产生巨大的社会效益。电信普遍服务既体现了公民的基本权利,为公众提供了有效的社会联系工具,又体现了对特殊人群的关怀,帮助政府对国民财富进行再分配,此外还能显著降低社会成本,并产生间接的经济效益。


02 卫星通信是弥合数字鸿沟的重要手段

承认数字鸿沟的存在,履行电信普遍服务义务,是全世界共同的观点。面对全球范围内的宽带服务发展需求,ITU提议“Goal20-20 by 2020”,即到2020年,全球100%的用户都能以20美元/月的价格使用20Mbps的宽带速率。多个国家和地区实施了宽带战略或行动计划并给予国家财政补贴支持。美国推出“连接美国基金(CAF)”,旨在到2020年让1亿家庭和每个社区都享有支付得起的宽带服务;欧盟提出2020年全部宽带接入速率不低于30Mbps,其中50%家庭超过100Mbps;卢森堡提出2020年为100%的家庭提供1Gbps带宽网络;瑞典提出2020年为98%的家庭和企业提供1Gbps带宽网络;法国提出2020年高速宽带家庭覆盖率达到70%;比利时提出2020年为50%的家庭提供1Gbps带宽网络。而此前,也有德国提出2018年高速宽带覆盖率达到100%;英国提出2018年固定超高速宽带覆盖率达到99%;韩国提出2017年实现90%的城市地区1Gbps的宽带覆盖;日本提出2015年高速宽带家庭覆盖率100%;。

在我国,数字鸿沟造成的差别一度成为继工农差别、城乡差别、脑体差别之后的“第四差别”,为了弥补和消除数字鸿沟,我国积极推行“宽带中国”和“互联网+”战略,并取得很大成绩。

自2013年“宽带中国”战略实施以来,我国的宽带普及程度快速提升。截至2019年6月,我国固定宽带用户达4.35亿,家庭普及率86.1%,人口普及率31.1%,其中光纤宽带用户占比超过91%,远高于OECD国家26%的平均水平。移动宽带人口普及率达到98%,远高于全球平均水平的48%,其中4G用户渗透率77.6%,在全球222个国家和地区中排名第13,远高于47.4%的全球平均水平。固定宽带平均速率35.46Mbps;4G平均速率23.58Mbps,处于全球中上水平。固定宽带用户月均支出35.9元,中小企业宽带和专线的平均资费分别为525元/Gbps和13291元/Gbps,资费和产品价格在PointTopic统计的全球71个国家中处于较低水平。尤其是2015年以来,在城市地区宽带网络普遍覆盖的基础上,借助先后五批电信普遍服务试点支持的13万个行政村光纤网络建设和3.7万个4G基站建设,我国实现了行政村通光纤和通4G比例均超过98%,贫困村通宽带比例达到99%,农村城市基本“同网同速”,不仅提前完成国家“十三五”规划目标,而且建成了全球领先的农村网络覆盖。

这一大串闪亮的数字,彰显了国家在宽带网络深度覆盖、提速降费、普遍服务和网络扶贫方面所取得的巨大成绩,而数字的背后,是巨大的建设投入和经济投入。

从世界范围看,卫星通信和地面网络,是解决电信普遍服务问题的两种主要通达手段。由于两种通达手段的“成本距离”规律存在明显差异,我们在考虑选择建设卫星网络、地面网络,又或者选择这两者组合这类规划问题时,首先要按照经济学“择优分配原理”,来评估如何让效率高、成本低的通达方式发挥最大效能,从而保证通信网络的总体经济性,并且达到质量效益最佳。从统计学分布特点看,地面网络建设成本与人口分布高度正相关,并且随着通信距离增加而呈现非线性式的增长,除了适用于城市地区以外,也适用于网络建设总成本目标能够覆盖住的距离城市较近的农村地区。而卫星网络建设成本不会随着地理距离的增长而增加,这种成本距离特点就决定了,在边远地区和光纤难以通达区域,以卫星通信方式为主建设网络,是实现有限资源择优分配、网络整体经济性最佳的解决办法。

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图1 卫星通信和地面网络两种通达手段的“成本距离”规律

03 卫星互联网普惠民生力可行

3.1技术上可行

当然,网络建设属于多目标、非线性规划问题,不能仅仅从成本这个单一维度来进行简单考量。卫星网络覆盖范围广,广播特性好,抗灾能力强,部署联络快,信源可控度高,在通信质量上也有可靠保证。在光纤通信还不成熟的90年代初,我国利用卫星网络建设了IDR干线网,实现了北京、上海、广州、武汉、成都五个大区域的干线通信;实施“西藏卫星农话网”和卫星通信“村通工程”,结束了10多万藏族农牧民不通电话的历史。目前,通过中星9号和中星9A直播卫星“村村通”、“户户通”工程,解决了边远地区累计超过1.4亿户家庭看不到电视的难题,在助力电信普遍服务和网络扶贫上发挥了关键作用。

3.2成本上可行

最近10年来,由于卫星、火箭及地面设备制造技术水平的提高,国际上高通量卫星系统单位通信容量的造价呈现显著下降趋势,卫星互联网提供商在获得更多通信容量的同时,并没有付出过多的系统建造成本,换而言之高通量卫星系统的通信容量增幅大于(甚至远大于)建设成本增幅,这在一定程度上促进了卫星互联网的建设与发展。

根据有关资料,Avanti在2018年发射的Hylas-4卫星带宽成本3仅为2012年发射的Hylas-2卫星的约四分之一;Hughes的Jupiter-3卫星也比Jupiter-1/-2卫星的带宽成本分别降低了一半和七成以上;Viasat的甚高通量卫星Viasat-3将有机会创造高轨卫星互联网系统TB级的最佳带宽经济范式,并有可能取得与Hughes相当甚至更佳的资本支出效率,两者带宽成本均在5美元/Mbps/月左右;Starlink目前已转入在轨批量部署的发展新阶段,而早在其研发试验期就提出了极具挑战性和竞争力的2美元/Mbps/月的带宽成本目标。

带宽成本的不断降低,不仅极大增强了卫星互联网的生存能力和竞争能力,其相对更加亲民的带宽资费和产品价格,也给电信普遍服务和网络扶贫提供了新的有利条件。

3.3政策上可行

ITU在其《2019宽带行业报告》中提出倡议:到2025年,所有国家都应制定一项可提供资金支持的国家宽带计划或策略,或将宽带纳入其普遍接入服务定义中。

在美国政府普遍服务补贴支持下,通过Viasat和Hughes两家公司为近600万家庭提供了卫星互联网接入服务。澳大利亚推出国家宽带计划,由政府投资建设两颗卫星并提供免费的设备安装和维护服务,解决了40万家庭的上网问题。在欧盟、英国和印度尼西亚,政府正在推行由财政支持政策主导下的卫星宽带普遍服务建设。西班牙Hispasat为政府发起的Avanza1和Avanzall计划部署了4000个VSAT终端;Eutelsat依托英国农村资助链接计划,为德文郡等地区1千个家庭提供宽带接入服务;Avanti在英国政府普遍服务义务计划的支持下,与英国电信达成合作将卫星通信纳入消费宽带服务的一部分,约30万个家庭将有资格获得政府的卫星宽带服务补贴。我国也将在现有政策基础上,扩展技术方式,鼓励因地制宜,采用光纤、4G、卫星、微波等多种技术手段,实现偏远地区的网络覆盖。

除了高轨卫星通信手段之外,中低轨星座的建设发展,势必将为全球范围内的电信普遍服务提供更多选择,而中轨星座O3b(Other3 billion)的核心理念,就是为无地面网络接入的“另外30亿人”提供宽带网络服务,这与普遍服务的精神高度契合。


04 卫星互联网弥合数字鸿沟当有为

当前,宽带网络已成为国家战略性公共基础设施,对推动经济高质量发展、全面建成小康社会起到了重要支撑作用。随着我国行政村通光纤、通4G以及贫困村通宽带进入最后的攻坚阶段,卫星互联网的有效参与更显得尤为必要。

一方面,我国虽已建成了全球领先的城市和农村网络基础设施,但地面运营商的收益来源仍主要集中在城市和人口密集地区,普遍服务成本支出水平过高的公益性困局在有的区域仍显突出。另一方面,在海上和空中等地面网络无法通达区域,生产作业和旅途之中的类似“数字鸿沟”问题也亟待解决。此外,联合国宽带数字发展委员会对日益加剧的宽带接入不平等现象仍表示担忧,在全球广大农村地区,其中包括我国周边和“一带一路”区域,尚有数十亿人没有条件接入宽带互联网,为友好睦邻提供电信普遍服务的需求空间很大。

卫星互联网属于“新基建”新一代信息通信基础设施,在弥合数字鸿沟和普惠民生方面,既有能力技术基础,又有持续发展空间。以目前在轨运行的中星16号卫星为例,在容量覆盖方面,该星通信总容量为20Gbps,主要覆盖中国的东南沿海、东部中部地区和西藏自治区首府;在融合组网方面,目前已经利用Ka宽带卫星实现了2G/3G/4G地面移动通信的基站回传,以及WIFI热点覆盖、LoRa物联网等组网验证和业务应用;在网速资费方面,最大下行速率超过百Mbps,接近地面网络水平,卫星终端轻便,组网简易快捷,资费价格亲民,比较贴近百姓;在应用能力方面,能够为全国数千个贫困区教学点、十数万名学生提供网络教学基础条件,并可为陆地、海上和空中的卫星互联网接入场景提供集“终端设备—卫星网络—应用平台—信息服务”的一体化综合解决方案。

根据技术经济可行性和建设周期规律预测,到2022年前后,我国高轨高通量卫星互联网系统总容量将得到极大提升,覆盖范围扩展至中国全疆域、周边和“一带一路”区域,可以支持数百万个宽带用户接入互联网,能够支撑数十万个4G基站连接,并且可以将边远地区单个村镇宽带通达的建设总成本降低约10的2次方数量级,这些都给卫星互联网走进千家万户创造了非常好的基础。未来我国低轨互联网星座部署后,支撑电信普遍服务和网络扶贫的手段和能力还将进一步得到丰富和夯实,宽带网络服务范围也将扩展至全球。

2020年,是我国打赢脱贫攻坚战,全面建成小康社会的决胜之年,又值全球性疫情爆发,网络对于普惠民生的意义更加凸显。电信普遍服务和网络扶贫对网络的需求,是更广阔、无差别的网络覆盖。在“新基建”时代,卫星互联网无疑将在普惠民生中发挥更大的价值。


参考文献

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[2]Nathan de Ruiter, Brent Prokosh, Sunil Manjunath, Noubar Tedjirian.4thHigh Throughput Satelliet Vertical Market Analysis & Forecasts -A vertical market analysis of major drivers, strategic issues anddemand take up [R]. Euroconsult, 2017.6.

[3]中国信息通信研究院.中国宽带发展白皮书(2019年[EB/OL]http://www.caict.ac.cn/kxyj/qwfb/bps/201912/t20191230_272898.htm,2019-10.

[4]工业和信息化部成功举办2019年网络扶贫论坛[EB/OL]http://www.miit.gov.cn/n973401/n6394828/n6394843/c7467766/content.html,2019-10-16.

[5]茅于轼.择优分配原理:经济学和它的数理基础[M].商务印书馆,1998-2.



                      

本文转自 卫星与网络

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