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Alphabet公司的高空氣球項(xiàng)目曾打算將農(nóng)村地區(qū)連接起來(lái)，開啟一個(gè)子衛(wèi)星通信新時(shí)代。不幸的是，這個(gè)項(xiàng)目終止了，它的終止會(huì)關(guān)閉整個(gè)行業(yè)的大門嗎？ 
地球上有近一半的地方還沒有完全接入互聯(lián)網(wǎng)。要實(shí)現(xiàn)通網(wǎng)目標(biāo)就意味著要在偏遠(yuǎn)和人煙稀少的地區(qū)安裝光纖和手機(jī)發(fā)射塔，而這些地區(qū)的地形往往比較復(fù)雜，這是一項(xiàng)代價(jià)高昂卻回報(bào)甚微的博弈。使用衛(wèi)星通信是一個(gè)解決方案，但需要專門的設(shè)備接收信號(hào)，所以這個(gè)方案不適用于大眾市場(chǎng)，尤其是對(duì)那些希望從4G和5G等技術(shù)中賺錢的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)。高空偽衛(wèi)星平臺(tái)（HAPS），無(wú)論是飛艇、氣球還是固定翼無(wú)人機(jī)，都能為農(nóng)村和未聯(lián)網(wǎng)地區(qū)提供一種聯(lián)網(wǎng)方式，而用戶無(wú)需支付建手機(jī)發(fā)射塔或發(fā)射衛(wèi)星的前期成本，也不需要專門的信號(hào)接收器。作為Alphabet的子公司，Loon最初是skunkworks X 實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)“登月”項(xiàng)目，旨在使用高空氣球提供空中寬帶連接。Loon在Kenya和Mozambique進(jìn)行了首次商業(yè)HAPS部署，但經(jīng)過10年的開發(fā)，項(xiàng)目于2021年初終止。從工程角度看，Loon的這項(xiàng)技術(shù)是可行的，但由于它無(wú)法讓一個(gè)自給自足的企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以它結(jié)束了。雖然Loon項(xiàng)目本身可能只是另一個(gè)被放棄的谷歌試驗(yàn)項(xiàng)目，但該項(xiàng)目的成功和失敗說(shuō)明了HAPS在市場(chǎng)中的持續(xù)斗爭(zhēng)。多年來(lái)，高空無(wú)人機(jī)、氣球和飛艇一直停留在研發(fā)階段。他們的自主平臺(tái)可以提供類似手機(jī)信號(hào)塔的網(wǎng)絡(luò)連接，而不需要花費(fèi)高昂的成本，這些平臺(tái)總是即將可以投入使用，但也僅僅是近在眼前，無(wú)法真正使用。現(xiàn)在，雖然確保這些平臺(tái)能夠飛行和傳遞信號(hào)的技術(shù)越來(lái)越先近，但對(duì)于平臺(tái)是否會(huì)有一個(gè)可行的商業(yè)模式，這點(diǎn)仍然存在疑問。Loon的結(jié)束是一個(gè)新興行業(yè)的又一個(gè)早期失誤，是該行業(yè)注定要失敗的最后一口棺材，還是新一天黎明到來(lái)前的黑暗時(shí)刻？Loon項(xiàng)目始于2011年的“登月計(jì)劃”，2018年在母公司Alphabet旗下成立了一個(gè)獨(dú)立的子公司。該公司建議在平流層使用可以升空18-25公里(11-16英里)的氣球，建立一個(gè)空中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過“漂浮的手機(jī)發(fā)射塔”將網(wǎng)絡(luò)傳送到偏遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)。項(xiàng)目進(jìn)展緩慢，但看上去很成功。這些氣球不僅在新西蘭、斯里蘭卡和巴西開展了試點(diǎn)項(xiàng)目，還在2017年波多黎各和2019年秘魯發(fā)生自然災(zāi)害后提供了網(wǎng)絡(luò)連接。
Loon成功創(chuàng)造了單只氣球312天的飛行時(shí)間記錄，并籌集到了資金。2019年，SoftBank公司對(duì)其投入1.25億美元，而這只是這家日本企業(yè)集團(tuán)在HAPS領(lǐng)域的眾多投資之一。2020年7月，Loon似乎取得了商業(yè)上的成功，宣布與肯尼亞電信(Telkom Kenya)建立了合作伙伴關(guān)系，Loon氣球?yàn)榘↖ten、Eldoret、Baringo、Nakuru、Kakamega、Kisumu、Kisii、Bomet、Kericho和Narok等城鎮(zhèn)在內(nèi)的5萬(wàn)平方公里(1.9300平方英里)地區(qū)的用戶提供服務(wù)。與此同時(shí)，該公司還宣布與Vodacom建立類似的合作伙伴關(guān)系，在莫桑比克開展業(yè)務(wù)。然而，盡管這項(xiàng)技術(shù)顯然是按照預(yù)期進(jìn)行的，但這些商業(yè)案例卻從未真正盈利。2021年1月，Alphabet宣布將關(guān)閉該項(xiàng)目，該項(xiàng)目經(jīng)過了9年的開發(fā)，自稱沒有找到一種方法來(lái)降低成本，從而建立一個(gè)長(zhǎng)期、可持續(xù)發(fā)展的業(yè)務(wù)。Loon首席執(zhí)行官Alastair Westgarth表示：“開發(fā)激進(jìn)的新技術(shù)本質(zhì)上是有風(fēng)險(xiǎn)的，但這并沒有讓宣布這一消息變得更容易。今天，我很難過地告訴大家，Loon項(xiàng)目將會(huì)逐漸停止。”Westgarth后來(lái)成為機(jī)器人快遞初創(chuàng)公司Starship Technologies的首席執(zhí)行官。隨著Loon項(xiàng)目的停止，該公司在肯尼亞和莫桑比克的業(yè)務(wù)也結(jié)束了。電信公司沒有說(shuō)這將對(duì)他們的覆蓋范圍或服務(wù)產(chǎn)生什么影響。DCD為這篇文章聯(lián)系了Alphabet公司和肯尼亞電信，但采訪請(qǐng)求被拒絕。Cambridge Consultants公司電信和移動(dòng)業(yè)務(wù)主管Derek Long表示：“在我看來(lái)，谷歌的Loon從一開始就不可能成功。他們幾乎無(wú)法控制自己的氣球，想要提供持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，就需要連續(xù)不斷的氣球飛過該區(qū)域。此外，他們的氣球的外形尺寸也不是特別適合推廣應(yīng)用，通信有效載荷相對(duì)簡(jiǎn)單。我不知道他們能提供多少容量，但如果他們能提供一個(gè)地面基站的容量，又能利用太陽(yáng)能，那將是一項(xiàng)成就?！?/span>無(wú)人機(jī)也沒有成功：Titan and Aquila項(xiàng)目Loon是HAPS項(xiàng)目中最引人注目的一個(gè)，但這絕不是大公司進(jìn)入并離開該領(lǐng)域的唯一原因。Facebook的Aquila項(xiàng)目是使用一款固定翼太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)，承諾在農(nóng)村和網(wǎng)絡(luò)不發(fā)達(dá)地區(qū)提供免費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)覆蓋，并為Facebook的房產(chǎn)提供新客戶。2014年，F(xiàn)acebook收購(gòu)了太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)制造商Ascenta，并推出了巨大但脆弱的Aquila飛翼。它長(zhǎng)43米，翼展與波音737一樣大，但重量只有880磅(400公斤)。
Aquila只進(jìn)行了兩次試飛，第一次是在2016年墜毀的。盡管與Airbus有合作，但該項(xiàng)目在2018年被取消。Facebook的保密協(xié)議要求任何參與該項(xiàng)目的人都不能與DCD溝通。自那以后，F(xiàn)acebook一直專注于更容易進(jìn)行的地面項(xiàng)目，與Nayatel在巴基斯坦投資光纖部署，開發(fā)可以將光纖快速部署到架空電線桿上的設(shè)備，并安裝自己的海底電纜。這家社交網(wǎng)絡(luò)公司還與歐洲通信衛(wèi)星公司合作，在非洲提供寬帶服務(wù)，盡管這一努力也遭遇了挫折，特別是當(dāng)SpaceX公司準(zhǔn)備將衛(wèi)星送入軌道的火箭在發(fā)射臺(tái)爆炸時(shí)。2008年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局資助了一款更雄心勃勃的無(wú)人機(jī)。波音公司的“太陽(yáng)鷹”無(wú)人機(jī)擁有120米巨大翼展，壯志酬籌地想一次在空中停留5年。然而該項(xiàng)目于2012年被取消。在英國(guó)，地形測(cè)量制圖機(jī)構(gòu)在HAPS項(xiàng)目中有自己的Astigan固定翼無(wú)人機(jī)，專注于地球觀測(cè)和制圖，而不是通信。它長(zhǎng)38米，重149公斤，比Aquila無(wú)人機(jī)更小更輕，但由于無(wú)法找到合適的戰(zhàn)略合作伙伴，該計(jì)劃于2021年初被取消。谷歌還涉足太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)，在2014年收購(gòu)了Titan航空公司，并計(jì)劃用它來(lái)為農(nóng)村和未聯(lián)網(wǎng)地區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)連接。Titan計(jì)劃是使用一個(gè)太陽(yáng)能固定翼平臺(tái)，比Aquila無(wú)人機(jī)更大，其有50米的翼展，預(yù)計(jì)能連接100個(gè)手機(jī)發(fā)射塔。像Aquila一樣，該項(xiàng)目在2015年的一次試飛中失敗了，并于2017年被取消。盡管有缺陷，Loon可能是HAPS行業(yè)最成功的例子。Loon氣球一次可以在空中停留數(shù)月，為目標(biāo)區(qū)域提供所需的網(wǎng)絡(luò)連接。最重要的是，這是HAPS第一次嘗試商業(yè)部署。盡管該項(xiàng)目已經(jīng)終止，但為L(zhǎng)oon開發(fā)的某些技術(shù)仍將繼續(xù)使用，包括基于光的高速寬帶項(xiàng)目Taara。Loon還與Telesat合作開發(fā)了一個(gè)時(shí)空軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)操作系統(tǒng)。它將部署在Telesat的近地軌道(LEO)衛(wèi)星星座上，以提供寬帶連接。Northern Sky Research公司分析師Shivaprakash Muruganandham表示：“Loon是許多開發(fā)研究的先鋒，給該行業(yè)帶來(lái)了很多目光，但這些終止對(duì)整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)都是挫折。他們不得不關(guān)門歇業(yè)，因?yàn)樗麄兏靖悴欢虡I(yè)模式?！?/span>雖然Loon的終止是HAPS歷史上的另一個(gè)污點(diǎn)，但它的成功留下了一個(gè)不斷壯大的領(lǐng)域，他們認(rèn)為HAPS即將迎來(lái)商業(yè)生存能力的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。BAE（英國(guó)航空航天系統(tǒng)公司）工業(yè)戰(zhàn)略經(jīng)理Phil Varty補(bǔ)充稱：“盡管(Loon等公司)遭遇了所有這些失敗，但市場(chǎng)渴望看到有人能取得成功。如果衡量的是市場(chǎng)興趣，我認(rèn)為它仍然存在。顯然，要謹(jǐn)慎一些是因?yàn)檫@些項(xiàng)目真的很難。要讓這項(xiàng)服務(wù)成為現(xiàn)實(shí)，我們還有很多工作要做?！?/span>
Loon在創(chuàng)新方面取得了突破，如將平流層的通信有效載荷與地面設(shè)備連接起來(lái)，管理通信星座的軟件，以及開發(fā)的導(dǎo)航技術(shù)，使氣球能夠到達(dá)并在一個(gè)區(qū)域持續(xù)駐空。許多公司仍在HAPS領(lǐng)域開展業(yè)務(wù)，并希望以Loon的成功為基礎(chǔ)，為商業(yè)連接提供無(wú)人機(jī)、飛艇和氣球。NSR的Muruganandham說(shuō)：“世界各地有各種不同的項(xiàng)目，每個(gè)部分都處于不同的完成階段。HAPS有著悠久的歷史，在過去的幾十年里，人們對(duì)它的興趣時(shí)多時(shí)少?，F(xiàn)在，我們正處于這樣的浪潮中，我們有很多不同的工具或平臺(tái)在開發(fā)中，有很多政府類型的用戶或其他投資者也在努力推動(dòng)這個(gè)領(lǐng)域向前發(fā)展。Loon在商業(yè)領(lǐng)域掀起了一波新的浪潮，但我認(rèn)為，只有財(cái)力雄厚的實(shí)體或?qū)嶓w集團(tuán)愿意等待很長(zhǎng)一段時(shí)間，才能真正找到自己的利基市場(chǎng)?！?/span>盡管許多項(xiàng)目都停止了，但仍有許多公司打賭，HAPS將成為提供網(wǎng)絡(luò)連接的可行手段。HAPSMobile是SoftBank公司的子公司，由美國(guó)軍用無(wú)人機(jī)公司AeroVironment持有部分股權(quán)。HAPSMobile成立于2017年，目標(biāo)是在2023年左右通過固定翼SunGlider平臺(tái)提供商業(yè)服務(wù)，最有可能的方式是向運(yùn)營(yíng)商批發(fā)服務(wù)，而不是直接提供給客戶或消費(fèi)者。該公司已經(jīng)成功進(jìn)行了5次78米翼展無(wú)人機(jī)的試飛，包括平流層試飛和通過HAPS平臺(tái)演示LTE服務(wù)。該平臺(tái)的部分通信有效載荷是與Loon合作開發(fā)的，并改版自搜索巨頭谷歌的Loon項(xiàng)目。SoftBank公司和HAPSMobile公司的企業(yè)通信經(jīng)理Matthew Nicholson表示，面對(duì)自然災(zāi)害時(shí)的網(wǎng)絡(luò)彈性是電信公司對(duì)非地面通信技術(shù)感興趣的主要原因之一。該公司也是HAPS聯(lián)盟的一部分。一些公司希望在全球加速HAPS的開發(fā)和推廣，其中包括Loon，還包括Intelsat、KDDI、Radisys、Nokia和Ericsson等公司，以及幾家國(guó)防和航空航天公司。Nicholson說(shuō)：“我們與Loon在許多領(lǐng)域進(jìn)行了非常密切的合作，Alphabet做出了終止Loon項(xiàng)目決定，但我們的計(jì)劃沒有任何改變，我們?nèi)匀幌嘈臜APS的巨大潛力。我們還有很多工作要做，但SoftBank的長(zhǎng)處之一就是它有非常長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光。我們將繼續(xù)推進(jìn)，并在Loon留下的技術(shù)上繼續(xù)發(fā)展?！?/span>另一家電信公司Deutsche Telekom與SPL（平流層平臺(tái)有限公司）和Cambridge Consultants公司合作，在固定翼平臺(tái)上進(jìn)行LTE/4G語(yǔ)音和數(shù)據(jù)連接測(cè)試。去年10月，兩家公司在德國(guó)Bavaria地區(qū)進(jìn)行了測(cè)試，在標(biāo)準(zhǔn)智能手機(jī)上實(shí)現(xiàn)了LTE(VoLTE)通話、視頻通話、數(shù)據(jù)下載和網(wǎng)頁(yè)瀏覽。與大多數(shù)其他固定翼平臺(tái)不同，SPL使用的是氫燃料電池而不是太陽(yáng)能技術(shù)。考慮到一次飛行數(shù)周的高空無(wú)人機(jī)的軍事潛力，國(guó)防公司在HAPS領(lǐng)域的活躍應(yīng)該不足為奇。英國(guó)國(guó)防承包Qinetiq從2003年開始開發(fā)Zephyr平臺(tái)，并于2013年將其出售給Airbus。2018年，Zephyr S從Arizona起飛，在空中停留了25天23小時(shí)57分。該公司最近還進(jìn)行了其他成功的試飛，有三架飛機(jī)在服務(wù)中，而且即將投入商用。2017年，俄羅斯公司Lavochkin對(duì)其高空LA-252無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)試，該無(wú)人機(jī)的運(yùn)行速度為9英里，可以作為中繼器、WiFi發(fā)射器和通用通信設(shè)備。另一個(gè)固定翼設(shè)計(jì)，BAE的持續(xù)高空太陽(yáng)能飛機(jī)(Phasa-35)在2020年2月首次試飛。今年夏天在美國(guó)進(jìn)行了進(jìn)一步的測(cè)試，該公司告訴DCD，它希望在三到四年內(nèi)擁有一個(gè)準(zhǔn)備好投入市場(chǎng)的產(chǎn)品。
除了固定翼的設(shè)計(jì)，一些人正在轉(zhuǎn)向飛艇。這項(xiàng)技術(shù)可以追溯到Victorian時(shí)代，但機(jī)動(dòng)化的飛艇可能是HAPS中最不成熟的類別。然而，從理論上講，它們攜帶重物和長(zhǎng)時(shí)間保持靜止?fàn)顟B(tài)的能力可能使它們?cè)陂L(zhǎng)期內(nèi)成為最具吸引力的選擇。Thales Alenia航天公司正在研究平流層飛艇平臺(tái)，并于去年開始與法國(guó)國(guó)防采購(gòu)機(jī)構(gòu)DGA進(jìn)行概念研究。Lockheed Martin公司、美國(guó)初創(chuàng)公司Sceye、以色列公司Atlas LTA、法國(guó)公司Flying Whales和捷克公司Stratosyst也在研究飛艇的設(shè)計(jì)，中國(guó)此前已經(jīng)進(jìn)行了“圓夢(mèng)”飛艇的測(cè)試。NSR的Muruganandham說(shuō)：“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，飛艇可能會(huì)比氣球或偽衛(wèi)星更劃算，但它們目前處于非常早期的開發(fā)階段，仍有許多研發(fā)需求需要確立?！?/span>BAE的Varty說(shuō)：“推進(jìn)飛艇一直都有點(diǎn)困難。沒有任何一種飛艇是可行的，也沒有任何跡象表明飛艇實(shí)際上是可行的。如果你能做到，那就太好了，但還沒有人能做到?！?/span>值得一提的是，盡管Loon的氣球項(xiàng)目中止，但它的技術(shù)仍然可以使用。開發(fā)它們的谷歌合作伙伴Raven Aerostar提供了許多基于氣球的平臺(tái)。氣球可能是最成熟的技術(shù)，但Loon展示了他們面臨的實(shí)際障礙。它們有限的有效載荷、功率限制和飛行路徑控制的相對(duì)缺乏，都增加了在給定區(qū)域提供不間斷覆蓋所需的平臺(tái)數(shù)量，提高了部署成本和技術(shù)復(fù)雜性。Varty說(shuō)，平流層有一個(gè)明顯的贏家：“就目前的生存能力而言，固定翼偽衛(wèi)星將是一個(gè)更好的選擇?！?/span>固定翼平臺(tái)技術(shù)正處于穩(wěn)定的成熟階段，DCD的一些人士認(rèn)為，在未來(lái)幾年內(nèi)，固定翼平臺(tái)的商業(yè)部署可能會(huì)被投入使用。“這是一個(gè)非常大的市場(chǎng)，”BAE的Varty說(shuō)，“有很多不同的解決方案可供選擇。如果你說(shuō)的是5G和互聯(lián)網(wǎng)，那么我認(rèn)為這是一個(gè)非常大的市場(chǎng)?，F(xiàn)在世界上有很多國(guó)家沒有很好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋?！痹赑hasa項(xiàng)目的早期階段，Varty說(shuō)BAE不確定市場(chǎng)是否會(huì)對(duì)4G/5G類型的連接用例有很大興趣，但現(xiàn)在他說(shuō)他“確信”這是可能的。“我們看到的是，這些市場(chǎng)上的一些重要參與者希望探索HAPS如何在地面發(fā)射塔無(wú)法覆蓋他們希望覆蓋的地區(qū)提供服務(wù)。那里仍然有大量人口，但只有少量地面基礎(chǔ)設(shè)施。在全球許多地區(qū)，由于潛在問題，衛(wèi)星覆蓋不夠全面，而且這些地區(qū)的地理位置不適合建造更多的發(fā)射塔，因此人們肯定對(duì)HAPS類型的網(wǎng)絡(luò)有興趣。”在德國(guó)電信公司試驗(yàn)期間，Cambridge Consultants公司幫助開發(fā)了一種天線，以應(yīng)對(duì)距離和潛在的信號(hào)干擾。Long說(shuō)：“為了克服這種自由空間路徑損耗和其他可能影響信號(hào)強(qiáng)度的大氣效應(yīng)，你確實(shí)需要提高通信有效載荷。在HAPS上，你可以有一個(gè)相當(dāng)先進(jìn)的天線，而由于你在如此高的海拔，你可以給相當(dāng)大的區(qū)域提供覆蓋?！?/span>Long表示，如果移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商需要大約13000個(gè)基站(2G、3G、4G等)才能在英國(guó)實(shí)現(xiàn)90%的覆蓋，那么它可以通過大約100個(gè)HAPS平臺(tái)獲得同等的覆蓋。然而，要確保平臺(tái)能夠處理整個(gè)城市或地區(qū)的流量，還需要做更多的工作。他說(shuō)：“例如，從一個(gè)單一的平臺(tái)，你可能可以覆蓋East Anglia，或倫敦最好的地方。然而，很明顯，如果你覆蓋了倫敦的一半，你將在任何特定的時(shí)刻產(chǎn)生千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。”來(lái)自空中的競(jìng)爭(zhēng)：HAPS與LEO衛(wèi)星在過去十年中，無(wú)人機(jī)行業(yè)迅速發(fā)展成熟。雖然天空中并沒有像一些人預(yù)測(cè)的那樣到處都是投遞包裹的無(wú)人機(jī)，但他們已經(jīng)在電影和基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控等領(lǐng)域中如魚得水。與此同時(shí)，SpaceX的Starlink等公司已經(jīng)在大型LEO（低軌道）衛(wèi)星星座中掀起了一股浪潮，這些衛(wèi)星為農(nóng)村和網(wǎng)絡(luò)連接不足的地區(qū)提供高速、低成本的互聯(lián)網(wǎng)連接，與HAPS的愿景非常相似。低軌道衛(wèi)星的到來(lái)是否在HAPS真正起飛之前就損害了它們的生存能力？有些人可能會(huì)認(rèn)為這兩者之間存在明顯的交叉，但HAPS相對(duì)于衛(wèi)星部署而言，經(jīng)常被引用的優(yōu)點(diǎn)包括連續(xù)覆蓋、部署速度、延遲以及可用于提供4G/5G/寬帶連接，而不需要衛(wèi)星接收器。不出所料，DCD采訪的大多數(shù)人都認(rèn)為低軌道衛(wèi)星不會(huì)損害HAPS市場(chǎng)，而是與其相互補(bǔ)充。BAE公司的Varty說(shuō)：“有了衛(wèi)星，你不得不經(jīng)歷把新衛(wèi)星送上太空的所有難題。有了HAPS，將其中一個(gè)降下來(lái)并更換傳感器并不是什么大不了的事情。移動(dòng)它們要比移動(dòng)衛(wèi)星容易得多。HAPS星座有很大靈活性，衛(wèi)星有自己的位置，但我們做的事情需要有一定的靈活性，這是衛(wèi)星無(wú)法做到的，因?yàn)槟悴荒芤苿?dòng)它們，改變它們，并隨著技術(shù)的變化在幾個(gè)月而不是幾年的時(shí)間內(nèi)更新它們。所有這些都給了HAPS優(yōu)勢(shì)。我認(rèn)為，HAPS系統(tǒng)的價(jià)格也會(huì)比大多數(shù)衛(wèi)星系統(tǒng)低一些?！?/span>NSR的Muruganandham說(shuō)：“在移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商等待LEO衛(wèi)星星座發(fā)射并大規(guī)模上線的同時(shí)，HAPS有一個(gè)臨時(shí)機(jī)會(huì)為那些偏遠(yuǎn)或連接不足的地區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)連接。到那時(shí)，這些平臺(tái)本身是否真的能夠部署，并找到正確的市場(chǎng)目標(biāo)，這是一個(gè)難題?！?/span>國(guó)防部對(duì)HAPS和LEO衛(wèi)星都有濃厚的興趣，因?yàn)樗鼈兛梢詾榈孛娌筷?duì)提供覆蓋和情報(bào)。近地軌道衛(wèi)星公司OneWeb已經(jīng)與美國(guó)和加拿大國(guó)防部達(dá)成了一系列協(xié)議，為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供覆蓋。商業(yè)運(yùn)營(yíng)商也有可能追隨國(guó)防部，聯(lián)合使用HAPS與低軌道衛(wèi)星。使用這兩種方式來(lái)確保完全覆蓋，或者使用其中一種方式進(jìn)行另一種方式的回程傳輸。除了對(duì)Loon和HAPSMobile無(wú)人機(jī)的投資，SoftBank還全面投資了LEO和地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星，甚至還投資了系留氣球。該公司開始提供所謂的非地面網(wǎng)絡(luò)(NTN)解決方案，提供從太空到平流層的連接。SoftBank的產(chǎn)品將包括Skylo提供的GEO衛(wèi)星NB物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，通過OneWeb提供的LEO衛(wèi)星通信，以及通過HAPSMobile提供的基于HAPS的電信。
無(wú)論是通信還是情報(bào)收集，國(guó)防部門和政府都可能在HAPS的成功中發(fā)揮重要作用。BAE的印度分部負(fù)責(zé)人和Phasa-35項(xiàng)目的項(xiàng)目總監(jiān)Dave Corfield說(shuō)他希望軍方比商業(yè)市場(chǎng)稍微領(lǐng)先一步地掌握這項(xiàng)技術(shù)，而Varty補(bǔ)充說(shuō)，與軍事領(lǐng)域相比，商業(yè)方面的監(jiān)管環(huán)境需要更多的改變，這可能意味著軍事部署將更早發(fā)生。SoftBank的Nicholson補(bǔ)充說(shuō)，政府可能有興趣投資HAPS，以確保在災(zāi)難期間有備份選項(xiàng)。他說(shuō)，雖然該公司可能會(huì)先瞄準(zhǔn)海外市場(chǎng)，然后再在日本進(jìn)行商業(yè)部署，但日本政府已經(jīng)對(duì)該技術(shù)表現(xiàn)出了興趣。分析公司Northern Sky Research預(yù)測(cè)，到2029年，HAPS市場(chǎng)將達(dá)到40億美元，大約有40個(gè)項(xiàng)目處于不同的發(fā)展階段，氣球是最成熟的市場(chǎng)，飛艇和偽衛(wèi)星仍處于初步發(fā)展階段。NSR的Muruganandham說(shuō)：“我認(rèn)為這是一個(gè)非常新興的市場(chǎng)，過去有很多遠(yuǎn)景，這些公司仍需要克服許多監(jiān)管和技術(shù)挑戰(zhàn)。我不知道這是否是一個(gè)增長(zhǎng)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。我認(rèn)為，至少在通信領(lǐng)域，它仍將是衛(wèi)星通信和地面通信市場(chǎng)的鄰接市場(chǎng)。”HAPS面臨無(wú)數(shù)挑戰(zhàn)。在航空方面，公司需要開發(fā)的平臺(tái)不僅要進(jìn)入平流層并在那里停留很長(zhǎng)一段時(shí)間，而且還要保持在一個(gè)相對(duì)狹窄的飛行路徑內(nèi)(最好是自主飛行)。在通信方面，創(chuàng)造能夠在大范圍內(nèi)使用最小功率提供大規(guī)模、高帶寬和快速覆蓋的有效負(fù)載是一個(gè)不小的壯舉。但技術(shù)發(fā)展很快。Loon表明，只要有足夠的工程技術(shù)，通信方面的挑戰(zhàn)是可以克服的，太陽(yáng)能利用率和材料科學(xué)的進(jìn)步也在減輕平臺(tái)重量。與此同時(shí)，為汽車工業(yè)開發(fā)的電池技術(shù)改進(jìn)在過去幾年中也極大地推動(dòng)了HAPS行業(yè)的發(fā)展。BAE的Corfield解釋說(shuō)：“我們已經(jīng)能夠利用超輕太陽(yáng)能電池陣列，并將其納入車輛設(shè)計(jì)中，還進(jìn)行了大量的研發(fā)，將商用電池或普通電池轉(zhuǎn)化為電池組。此外，我們?cè)谄脚_(tái)上有非常創(chuàng)新的建造技術(shù)，現(xiàn)在正在進(jìn)行進(jìn)一步的研發(fā)，試圖進(jìn)一步減輕平臺(tái)的重量，因?yàn)槠脚_(tái)重量每減少一點(diǎn)，我們就可以多增加一點(diǎn)有效載荷?！?/span>衛(wèi)星等鄰近行業(yè)正在為適合HAPS平臺(tái)的輕量化、小型化有效載荷做出貢獻(xiàn)，但在將其固定在平臺(tái)上并使用之前，幾乎所有載荷都需要進(jìn)行修改。Corfield說(shuō)：“目前，我們正在把有效載荷應(yīng)用到飛機(jī)上。我認(rèn)為，隨著這項(xiàng)技術(shù)被證明已經(jīng)足夠成熟，人們將開始設(shè)計(jì)和開發(fā)針對(duì)HAPS平臺(tái)的有效載荷，這將使HAPS變得更好?！?/span>除了有效載荷，太陽(yáng)能電池板和電池也在改進(jìn)，但如果我們想要看到大規(guī)模的自動(dòng)化部署，HAPS仍需要在管理和控制方面取得進(jìn)展。Corfield表示，星座管理和超越視線(BLOS)控制是該公司正在密切合作的兩個(gè)領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。Varty補(bǔ)充說(shuō)，BAE正在開發(fā)一種流程，以便在每次部署時(shí)生成數(shù)百個(gè)的平臺(tái)，這對(duì)商業(yè)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)可能是必需的。監(jiān)管也是一個(gè)需要努力的領(lǐng)域，我們對(duì)衛(wèi)星的需求是確定的。雖然在一些國(guó)家，小型民用和商用無(wú)人機(jī)已經(jīng)慢慢進(jìn)入國(guó)家領(lǐng)空，但幾乎沒有跡象表明，國(guó)家對(duì)在平流層飛行的大型無(wú)人平臺(tái)有監(jiān)管，也沒有可以證明它們是安全和適宜飛行的證書。Corfield說(shuō)：“我們與監(jiān)管機(jī)構(gòu)密切合作，了解如何對(duì)HAPS系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)證。我們需要手拉手，一起走完這段旅程，因?yàn)橹皼]有人這樣做過?！?/span>頻譜分配也存在問題。Loon使用與其移動(dòng)運(yùn)營(yíng)合作伙伴相同的頻譜，HAPS專用的帶寬有限。但SoftBank的Nicholson表示，該公司希望在2023年的下一屆世界無(wú)線電通信大會(huì)(WRC)上，將更多頻譜用于HAPS。”Corfield說(shuō)：“我們一直在游說(shuō)為HAPS分配頻譜。一些已經(jīng)使用，但我們需要為HAPS提供更多頻譜，使其可行。沒有這些關(guān)鍵的監(jiān)管批準(zhǔn)，你就無(wú)法開展商業(yè)業(yè)務(wù)?！?/span>Nicholson沒有說(shuō)明為什么更多專用頻譜對(duì)SoftBank的商業(yè)化計(jì)劃如此重要，但它可能有助于降低部署成本，并減少公司需要部署的平臺(tái)數(shù)量，以覆蓋目標(biāo)領(lǐng)域。頻譜研究公司Policy Tracker的研究分析師Toby Youell解釋說(shuō)：“在電信行業(yè)，通常需要在頻譜帶寬和部署成本之間進(jìn)行權(quán)衡。一個(gè)具有無(wú)限頻譜的HAPS可能足以滿足所有需求，而1Hz的分配則需要許多HAPS來(lái)提供相同的服務(wù)。這種權(quán)衡促使運(yùn)營(yíng)商在拍賣中花費(fèi)數(shù)十億美元購(gòu)買頻譜，因?yàn)檫@最終為運(yùn)營(yíng)商節(jié)省了建設(shè)成本。自1997年以來(lái)，包括WRC-19在內(nèi)的幾個(gè)WRC已經(jīng)為HAPS爭(zhēng)取到了更多這些寶貴的頻譜。但正如谷歌Loon所顯示的，迄今為止，平臺(tái)部署還沒有實(shí)現(xiàn)其在平流層的承諾。”The shape of commercial HAPSCambridge Consultant公司的Long相信，我們可以在未來(lái)五年內(nèi)看到首個(gè)商業(yè)HAPS部署，可能在亞洲或非洲。在平臺(tái)方面，如果運(yùn)營(yíng)商愿意接受尚有改進(jìn)空間的第一代產(chǎn)品，那么技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟了。然而，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這是否會(huì)是一項(xiàng)可行的業(yè)務(wù)，仍然是一個(gè)懸而未決的問題。
他說(shuō)：“我們真的快成功了。在提高通信有效載荷和HAPS電源供應(yīng)方面，仍需要許多創(chuàng)新，但問題是把所有不同的部分放在一起，并確保提供有效經(jīng)濟(jì)。還需要證明這項(xiàng)工程能否讓經(jīng)濟(jì)運(yùn)作起來(lái)。”雖然建立發(fā)射塔或衛(wèi)星需要較高的前期資本支出，但它們的持續(xù)運(yùn)營(yíng)成本相當(dāng)?shù)?。然而，有了HAPS，資本支出/運(yùn)營(yíng)支出的等式就顛倒過來(lái)了。將HAPS送入空中所需的時(shí)間和成本都比發(fā)射衛(wèi)星進(jìn)入軌道或建造200英尺高的發(fā)射塔要低。但是，一個(gè)定期降落和起飛的HAPS機(jī)群，需要管理和與民用空域的融合，將需要更多的持續(xù)投資和管理。在我們看到移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商持續(xù)的商業(yè)部署或至少是試點(diǎn)項(xiàng)目部署之前，還不清楚使用HAPS成功的商業(yè)模式到底是什么樣的。我們?nèi)匀徊恢佬枰嗌倨脚_(tái)才能提供持續(xù)的覆蓋。Long建議，如果一個(gè)運(yùn)營(yíng)在空中有100個(gè)HAPS服務(wù)，它們可能需要每?jī)傻饺苎a(bǔ)充一次燃料，包括支持從地面到平流層的一天左右的往返飛行，這意味著運(yùn)營(yíng)商可能需要另外10-15個(gè)備用平臺(tái)，以便在需要時(shí)啟動(dòng)。與軍方不同，商業(yè)市場(chǎng)不希望擁有或控制HAPS平臺(tái)。就像許多電信公司現(xiàn)在正在出售他們的發(fā)射塔并在租賃的基礎(chǔ)設(shè)施上提供連接一樣，他們更有可能希望使用托管的HAPS部署來(lái)提供空中連接。去年，SPL的首席執(zhí)行官理Richard Deakin表示，他所在的德國(guó)電信支持的公司和Cambridge Consultants公司可能會(huì)考慮“成立一家小型航空公司”來(lái)運(yùn)營(yíng)這群機(jī)隊(duì)，每架飛機(jī)的設(shè)計(jì)壽命為10年，并向運(yùn)營(yíng)商提供批發(fā)服務(wù)。然而，根據(jù)目前的規(guī)定，每架無(wú)人飛機(jī)都必須有一名全職控制人員，這意味著每個(gè)平臺(tái)每天需要2-3名人員才能進(jìn)行持續(xù)覆蓋。HAPS可以作為地面發(fā)射塔安裝前，或在災(zāi)難或緊急情況下的臨時(shí)部署，或作為遠(yuǎn)程基礎(chǔ)設(shè)施（如礦山或海上石油鉆井平臺(tái)）的單點(diǎn)解決方案，從而找到它們的舒適區(qū)。
除了物聯(lián)網(wǎng)連接、災(zāi)難和偏遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋，SoftBank的Nicholson表示，HAPS的另一個(gè)潛在用途是連接天空本身。他說(shuō)：“我們?cè)O(shè)想這種技術(shù)將應(yīng)用于天空，因此HAPS肯定會(huì)在那里發(fā)揮作用。隨著無(wú)人機(jī)送貨和無(wú)人機(jī)出租車的出現(xiàn)，我們相信空中互聯(lián)的需求將會(huì)增加?！?/span>在地面上的一個(gè)基站很難增強(qiáng)信號(hào)發(fā)射范圍。但如果你有一架飛機(jī)在平流層，那它的覆蓋范圍很廣，而無(wú)人機(jī)也很容易升空。當(dāng)Long被問及以后是否有一家只提供HAPS服務(wù)的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商時(shí)，Long表示這是有可能的，但電信行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避本質(zhì)意味著它可能需要一家大型科技公司來(lái)改變現(xiàn)狀。Long表示：“我可以看到一家云供應(yīng)商，AWS，谷歌等，啟動(dòng)一個(gè)相對(duì)較小的HAPS機(jī)隊(duì)，建立對(duì)AWS的訪問，并繞過所有地面基礎(chǔ)設(shè)施。我還可能看到Disney這樣的公司說(shuō)，'我受夠了與這些運(yùn)營(yíng)商打交道，我們只做自己的網(wǎng)絡(luò)。’電信公司本身就有點(diǎn)保守。這可能需要英國(guó)通信管理局出面，向大型非英國(guó)運(yùn)營(yíng)商頒發(fā)新的非地面網(wǎng)絡(luò)許可證。HAPS可能需要這樣的順序和主動(dòng)性來(lái)引起人們的興趣?！?/span>NSR的Muruganandham警告說(shuō)：“我不知道在HAPS平臺(tái)下，這種商業(yè)模式是否行得通，因?yàn)楣局幌Ｍㄟ^使用高空平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)連接，從而獲得利潤(rùn)。這些國(guó)家在技術(shù)和監(jiān)管方面需要'大量進(jìn)步’”。他說(shuō)：“這將是非常邊緣的?！彼A(yù)測(cè)，在地面通信和衛(wèi)星通信迎頭趕上時(shí)，HAPS可以作為一個(gè)中間平臺(tái)，直到它們被建成。他補(bǔ)充說(shuō)：“比如在災(zāi)難中，電信塔被拆除，以及類似的場(chǎng)景中，HAPS可能是一個(gè)很好的選擇?！?/span>BAE的Varty將HAPS市場(chǎng)類比于當(dāng)前爆炸式增長(zhǎng)的衛(wèi)星，市場(chǎng)需要迅速變化，并在短時(shí)間內(nèi)接受大量新平臺(tái)進(jìn)入軌道。他說(shuō)：“一開始，只有一顆衛(wèi)星，然后幾個(gè)衛(wèi)星組成了星座，現(xiàn)在在軌道上的星座中有數(shù)千顆衛(wèi)星。在10年內(nèi)，你將看到大規(guī)模的HAPS星座?！?/span>
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