通信技术|当云计算飞向深空_当云计算飞向深空|

【通信技术|当云计算飞向深空】我们多次说起过，当下的 “上云”浪潮，源自无数来自于扎实产业土地的真实需求：工厂需要 AI ，机器人需要算力，城市需要智慧，流媒体需要高清低时延的体验……照此逻辑，有着大量数据传输、智能计算、AI 应用需求的空间站及太空产业，自然也应该是头部云厂商的必争之地。
不过放眼整个云市场，真正将业务开展到了云层之上的，只有亚马逊、微软及谷歌等等非常少数的企业。解锁 “太空场景” ，有现实意义吗，又要跨越怎样的八千里路云和月？
谁在深空盼云来
与地面上千姿百态、生机勃勃的众生相不同，提起深空，我们的第一反应是酷寒、失重、冷寂，除了少数人类宇航员，就是无边际的器械与卫星。
这样的地方，也需要云吗？
或许，可以换一个角度，把深空的云服务想象成和智慧城市、智慧工厂、智慧园区等并行的落地产业之一。
首先，深空中存在不少数字化及智能应用的计算需求，而人类短时期内都不可能在太空建一座实体数据中心，云，就成了 “指挥太空”这张白纸的首选载体。
在空间站与地面的数据中，包含了大量的语音、视频等富媒体数据，近年来还有人开始尝试将 VR 应用于太空。同时，有大量智能机器人被设计出来并送往太空，它们有的替代人类在太空中进行科学实验、空间探测等活动，有的负责陪伴并帮助人类宇航员承担一部分工作。比如 IBM 在 2018 年送往国际空间站的 AI 系统 CIMON ，就集成了语音、人脸识别、情感分析、NLP 等等算法能力，能检测空间站异常并进行预警。
AI、VR、4K 视频等等新功能的日趋增多，让原来只能处理单一类型数据的计算系统和通信网络，无法满足太空作业的现实需求，从长远考虑，部署云计算将是各国空间实力的一个赛点。

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此外，正是因为太空遥远、神秘又无处不在，也成为地面上众多服务生活不可或缺的信息源头。
科研需求就不提了，比如平时导航软件都会用到的卫星雷达图像，公共服务涉及的气象数据，海面、高山等偏远地区作业依赖的卫星通讯。就连卫星拍摄到的太空图片以及空间站生活，都能作为科普和创意素材，在社交平台上吸引来自全球好奇星人的目光。
大量新业务和初创公司开始进入太空领域，直接带来了大量数据集合以及分析传输的压力，上云显然就成了极具性价比的选择。
有海外分析师认为， 2030 年左右，与太空相关的云服务产业总收入可能会达到 150 亿美元。这么一瞧，潜在客户不仅数量多还是刚需，舍得花钱。
云厂商们平时总说要追寻科技的星辰大海，怎么真到了进击太空的时候，就只剩亚马逊 AWS、微软，难道这就是传说中的叶公好龙吗？
解锁太空三步曲
2020 年，亚马逊将太空业务作为细分市场，成立了新的航空航天和卫星解决方案部门，由退役美国少将克罗西尔领导。
同样在去年，微软与马斯克的星链达成合作，希望通过 “Azure Space 计划”把云服务带到太空，为客户管理来自太空卫星的大量数据。
从中，我们也就不难发现，虽然太空场景下的云业务逻辑与其他产业差不多，需求基本都涵盖在：1. 模拟并支持太空任务；2. 从卫星数据中发掘有用信息；3. 支撑地面和近地轨道服务创新。
但太空的特殊环境，又对云厂商的基础设施建设提出了全然不同的新挑战。具体表现在：

第一步，卫星。

我们知道，传统的太空网络系统要承载的任务很多，包括空间站内的数字通信、空间站与其他卫星、轨道飞行器、航天飞机的通信，与地面的通讯和实时交互等等。
这些任务都要将关键数据传递给地面机构和科学家，要将云服务的战火烧到太空中，自然离不开高速低延迟的卫星宽带。
在一份美国的监管文件中，就提到对微软 Azure 云服务能力在太空环境中的测试，包括支持 O3B 中轨道星座，提升数据中心和边缘设备之间的连通性等等。

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而亚马逊创始人贝索斯旗下更是自有太空公司蓝色起源（Blue Origin），计划在 2021 年首次发射自己的 New Glenn 火箭，并准备投入 100 亿美元部署 3236 颗卫星，发展卫星互联网业务 Project Kuiper ，与微软太空云服务的盟友星链竞争。
所以说，没有低成本的小型卫星系统和可重复使用的运载火箭方案支撑，云厂商巧妇也难为无米炊。云计算的竞争，也在于商业航空之间的竞争。

第二步，地面。

除了部分边缘计算需求要在太空处理，绝大多数工作还是要在地面完成。因此，微软和亚马逊的第一步，都是先发力地面基础设施。
早在 2018 年，亚马逊 AWS 就与多家卫星公司合作，采用其提供的地面基础设施来存储、分析和传输卫星数据。在一次与 NASA 合作的国际空间站实时视频演示中，宇航员翻身的 4K 高清画面没有延迟、没有卡顿地被地球观众所看到，正是得益于地面云基础设施的庞大投入。

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而微软则打造了模块化数据中心（Modular Datacenter, MDC），为美国国防部创新机构 (DIU)部署了一个具备高速云计算能力的解决方案，以便更好地利用太空数据来支持美国空军的 CASINO（Commercially Augmented Space Inter Networked Operation）项目。

第三步，商业。

太空场景不仅需要最好的云计算技术和数据处理能力，而且应用领域也比较复杂，要成功将云服务和解决方案售卖出去，也没有想象中简单。
有的分析需要立刻在边缘侧进行，比如 Hewlett-Packard Enterprise（惠与公司）就曾与 NASA 合作，为国际空间站送去了一个能够本地处理边缘计算的超级计算机，无需先将数据传输到地球，在通信不好的恶劣太空环境下也能支持科学研究，让机器人照常工作。
而一些相对复杂的数据分析则需要传输到超大规模的公有云处理，像是探索如何利用人工智能在太空进行医疗诊断，地球直播公司全天候 24 小时直播的 “实时地球观测服务”等等。

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▲ 从国际空间站接收和使用云计算处理视频信号
不难发现，受限于成本顾虑，基于卫星通讯的云服务最初的客户大多会来自国防、油气、航空等重型行业，既有传输、存储和处理大量太空数据的现实需求，也有较强的付费能力，也就十分考验云厂商在 B 端和 G 端的口碑与影响力。
事实上，亚马逊 AWS 和微软常年就政府大单撕得脸红脖子粗。去年底亚马逊 AWS 更是直接起诉，声称微软拿下的 “联合企业国防基础设施”(JEDI)云服务合同是 “腐败的产物” 。
太空这朵云，可以说是 “步步惊心” 。与其说是商业竞赛，不如说是与国家太空战略同步的 “抢船票”行动——为了先占一个属于自己的好位置。
建好营垒等风来
相信看完当下的太空云竞赛之后，一定会有人问，中国产业也有类似的需求怎么办呢？
克罗西尔认为，人类正处在自阿波罗登月任务之后最激动人心的太空时刻。
在等待商业航空繁荣发展的同时，中国云厂商其实还有很多工作可做。
比如说，基础系统和软件，不能重蹈半导体的覆辙吧。太空云服务还涉及到视频编解码、流媒体数据传输、卫星轨道模拟器等多种技术的协调与配合。只有在核心底层技术上都有足够丰沛的自主积累，才能将这朵云洒遍山河、送入太空。

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此外，全面的太空及卫星互联解决方案依赖大量合作伙伴来共同完成。真正拿下赛点，靠的还是产业的强劲需求、市场的规模潜力，以及生态营垒的密布。目前看来，大家都还在扩大自身轨道覆盖面的助跑期。
编织一条直达太空的云梯，将是云市场的新篇与终章。大幕的拉开，还要让子弹再飞一会儿。
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