大家想想，5G之後下一代移動通信會是什麼樣的？
一些人說，會不會是馬斯克搞的那個第二代銥星系統啊，也就是由11000顆小衛星組成的全球星。除了馬斯克，中國也有個別人在鼓吹甚至在融資要做類似的東西。那麼新的通信到底會是什麼樣？我們來一起剖析一下馬斯克的星鏈計劃和Google通信氣球到底是不是靠譜。
今天我想告訴大家的是，一個由上萬顆衛星組成的通信系統不能說沒有用，但是至多隻是輔助作用，而且作用非常小。
我們知道，無線通信的信號要想接收得到，需要保證信號的能量和噪音能量之比，也就是所謂的信噪比足夠高。而信號能量是和傳輸距離的平方成反比的，而噪音卻是恆定的。
你可能有過這樣的體會，當你的手機遠離家裡的Wi-Fi路由器時，就會經常斷網，或者網速特別慢，那是因為距離遠了以後信噪比太低，噪音太大的原因。
那麼馬斯克的衛星和我們的4G基站相比，距離差多遠呢？我們知道根據4G的標準，基站之間的距離是2～3公里，也就是說手機和基站之間最遠的距離大約是1～1.5公里，在大城市裡可能還會密集一些。
目前馬斯克等人發射的近地距離衛星的飛行高度大約是200公里以上，也就是說，大約是手機和基站距離的100倍左右，這樣遠的距離，即使不考慮雲層對信號的阻礙，到地面上的信號，強度也只有同樣發射功率的萬分之一左右。因此，衛星和手機之間的傳輸率高不了。
要想增加設備和衛星之間通信的傳輸率怎麼辦？首先要增加發射的功率，這樣才能保證200公里後，信噪比足夠高。當你要增加下載速度時，就要增加衛星的發射功率，而這件事是做不到的，因為衛星不可能像基站那樣有線供電，所以它的發射功率很有限。
當你要增加上傳的速度，就要提高你的手機的發射功率，今天一般的手機都達不到要求。如果你見過銥星手機，你會發現它和大哥大一樣蠢笨，那時只是傳輸一路語音數據，數據量極小。
如果你想上傳視頻怎麼辦？你只要看看今天在演唱會現場外的轉播車的體積就可以知道了，它們巨大無比，那也只是一路電視信號。即便你想傳遞的視頻清晰度沒有電視轉播高，恐怕也要騎一個三輪車上街，至少也要推一個嬰兒車上街。
在整個移動通信的過程中，我們的手機和基站或者衛星實現了通信，才只是其中的第一步。基站之間或者衛星之間還需要建立通信聯繫，才能讓我們連接遠方的朋友。
你給你朋友打電話或者微信聊天時，手機到基站之間是無線通信，但是基站到基站之間是光纖通信。基站之間光纖通信的帶寬要比它和我們手機通信高得多，因為成百上千路的通信，都彙集到基站，然後從一個基站傳送到另一個基站，或者是上一級通信的樞紐。
但是，如果用衛星取代基站，這就極其麻煩了，因為各路手機的通信流量匯聚到衛星那裡，衛星還需要想辦法傳到地面的基站上，或者在衛星之間傳輸，不論是哪一種，都要再額外耗費一倍無線電帶寬，這比基於基站的做法，至少浪費了一倍的帶寬。要知道空間的帶寬是很貴的。
2008年，Google參與了美國大約60MHz帶寬的競標拍賣，最後沒有中標，中標的是AT&T，花了200億美元。任何電信公司都不會浪費空中的帶寬。
如果我們不採用上述的通信方式，使用衛星取代連有光纖的基站，通信的效率就要大打折扣。就算每個小小的衛星總的功率能達到連有電源和光纖的基站的水平。這樣的衛星在和我們的手機通信時，傳輸率的總和只有基站的百分之一到萬分之一左右。
要知道全中國有將近500萬個基站，馬斯克那一點點衛星（一萬個），只能提供4G時代中國移動通信量的幾百萬分之一左右。當然，如果非要說他的計劃有用的話，在塔克拉瑪干沙漠中央可能有用。
未來科技發展的總趨勢是，用更少的能量傳輸、處理和存儲更多的信息。5G取代4G，符合這個規律，用衛星取代4G，違背這個規律，所以它不可能代替5G。
更關鍵的是，未來無論是互聯網還是移動通信的發展，都是朝著融合方向前進的，而不是另搞出一套獨立的通信系統。我們講到5G發展步驟時說，要經歷一個依託於現有的4G基站過渡性發展的時代，這是最大化地利用現有資源，這才符合商業規律。
否定了馬斯克的這個計劃，就不得不說說Google在2013年前後搞的平流層氣球通信，看看它是否符合規律呢？它的原理是這樣的：
首先，將一大批熱氣球送入大氣平流層，也就是離地面約20公里的地方，這是飛機飛行高度的兩倍。平流層的風通常比較穩定，在每小時5到20英里之間。坐過熱氣球的人會有這樣的體會，大氣層中不同的高度風速和風向不同，因此通過上升下降到特定高度，可以決定氣球的位置，這樣很多氣球就構成一個巨大的通信網絡。
Google通信氣球的材質是非常輕的聚乙烯泡沫，完全充氣後高12米，寬15米，非常大，因此上面的太陽能面板可以完全提供通信用電。這樣氣球就成了飄在天上的基站。相比衛星到地面的距離，氣球離地面的距離只有1/10，因此和手機通信信噪比要高很多。
Google在南緯40度的太平洋上空用了300個氣球試驗了通信，從南美洲連到了澳大利亞。氣球之間的距離大約是20公里，網速可以達到3G網絡的水平。
Google做這件事的初衷是，全世界當時還有2/3的地方沒有被無線網絡覆蓋，Google希望通過這種方式讓世界各地都能上網。這個腦洞大開的嘗試，當年被《MIT科技評論》評為了年度10大科技成就。
但是，Google隨後就打了《MIT科技評論》的臉，因為它很快放棄了這個計劃。根據我從Google內部對這件事情深入的瞭解，Google放棄的原因有這樣四個：
1，天上的氣球非常難控制，一開始能夠控制得很好，從南美洲一直排到澳洲，但是不多久位置就亂了，而調整過來非常難，唯一的解決方案是發射四倍的氣球，這樣才能保證基站的密度足夠高。,
2，氣球壞得很快，不是氣球有了問題，就是上面的太陽能板有了問題，或者是通信系統出了問題。氣球一旦壞了，就要開啟上面的降落傘將它落到地面，但是它掉到哪裡，完全沒有控制，在方圓幾十公里的範圍內，什麼地形都有可能出現，雖然有GPS定位，但是真掉到溝裡、森林裡，回收很難。
3，由於氣球基站的發射功率不夠大（100瓦左右），就要求地面上接收天線特別大，在接收信號時，要在氣球下方的用戶的房屋上安裝一個特殊的網絡天線，收到信號後，再通過類似Wi-Fi的設備和移動設備相連。即使這樣，最高只能保證3G的速度。今天瀏覽網頁還可以，但是看不了視頻。因此，沒有什麼用。
全世界基站建設的速度遠比想象的快，而且成本比搞這種氣球低。所以這是一件吃力不討好的事。
可以講，相比建基站，Google氣球的方案不符合更少能量傳遞更多信息的要求，因此Google放棄它，是非常理性的決定。順帶說一句，亞馬遜和Facebook也曾經有類似Google的想法，但是都放棄了。
最後我希望你牢牢記住，用更少的能量傳遞更多的信息，永遠是來判斷一種移動通信方案乃至新技術是否靠譜的標準。以及，在目前我們所知道的各種有效的移動通信方案中，老老實實建基站是最靠譜的行為。
你可能對沒有給出6G的暢想感到失望，但是在5G還沒有真正來臨之前，在它還需要建設10年這樣一個前提下，我們先考慮好5G時代的生活更有意義。