C114訊 11月4日消息（趙婷婷）近年來，在國家政策加持下，我國衛(wèi)星互聯(lián)網產業(yè)持續(xù)向好發(fā)展。在衛(wèi)星互聯(lián)網國際標準、關鍵技術等方面取得了諸多成就，如星上處理、一箭多星、低軌星座等領域均實現(xiàn)了標志性技術突破，為產業(yè)跨越式發(fā)展提供了堅實基礎。據(jù)中信證券預測，我國衛(wèi)星互聯(lián)網產業(yè)有望迎來萬億元市場規(guī)模。
作為地面移動通信產業(yè)生態(tài)的引領者，我們?yōu)槭裁催�要高度關注衛(wèi)星互聯(lián)網發(fā)展？應該如何構建多層次的星座體系，實現(xiàn)立體組網？面向6G時代的美好愿景，我們該如何實現(xiàn)星地協(xié)同發(fā)展？面對海外的行業(yè)先行者，我們又應該如何實現(xiàn)“跨越式發(fā)展”？
帶著這些問題，C114采訪了中國信科集團副總經理、總工程師、科技委主任，無線移動通信全國重點實驗室主任、IEEE Fellow陳山枝博士。
構建全域立體網絡：衛(wèi)星互聯(lián)網“時不我待”
陳山枝指出，衛(wèi)星互聯(lián)網是衛(wèi)星通信和移動通信的結合，是以衛(wèi)星為主要節(jié)點的通信網絡，是要在衛(wèi)星通信上進行基于大帶寬移動通信的升級，是真正解決全球全域互聯(lián)網業(yè)務的核心，可實現(xiàn)全球通信無縫覆蓋，為用戶帶來語音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務服務能力。
他類比道，“地面移動通信3G和4G，開始了移動互聯(lián)網時代�，F(xiàn)有的衛(wèi)星通信，大部分只提供話音業(yè)務和低速數(shù)據(jù)業(yè)務，相當于地面移動通信的2G時代。”
至于為什么需要衛(wèi)星互聯(lián)網，陳山枝指出，目前全球移動用戶數(shù)已超過80億，估計服務的人口覆蓋率約為80%。但受制于技術和經濟成本等因素，傳統(tǒng)的地面移動通信系統(tǒng)，只覆蓋了約20%的陸地面積，小于6%的地表面積。
衛(wèi)星互聯(lián)網具有廣覆蓋、抗自然災害能力強等特點。一方面可以解決地廣人稀下蜂窩移動網絡部署成本高的問題，另一方面可以解決海洋等地面網絡無法部署的特殊場景，使移動通信從傳統(tǒng)的地面網絡拓展成全域立體網絡，實現(xiàn)空天地海泛在通信；并且可有效彌補信息數(shù)字鴻溝，為國家為社會提供更加穩(wěn)定可靠的信息保障。
“衛(wèi)星互聯(lián)網使得任何時間，任何地方都有信號覆蓋成為可能，真正做到‘時時在、處處在、人人通、物物通’。目前，基于3GPP R17 5G NTN (非地面網絡)標準，業(yè)界已論證5G NR NTN技術的可行性和系統(tǒng)的可用性，手機直連衛(wèi)星成為行業(yè)的熱點，衛(wèi)星互聯(lián)網的發(fā)展將進一步擴展人類活動空間，在現(xiàn)在很多地面網絡無覆蓋或弱覆蓋的區(qū)域依然能夠享受到網絡服務。”
高低軌協(xié)同組網：打造多層次星座體系
與地面移動網絡分層組網的理念相似，衛(wèi)星互聯(lián)網也同樣如此。陳山枝指出，根據(jù)軌道高度，衛(wèi)星可以分為典型高度為500~2000km的低地球軌道（LEO）衛(wèi)星、典型高度為8 000~20000km的中地球軌道（MEO）衛(wèi)星和高度約35786km的對地靜止軌道（GEO）衛(wèi)星等。
具體來說，高軌道衛(wèi)星具有覆蓋優(yōu)勢，單顆GEO衛(wèi)星可覆蓋近1/3地球表面積。高軌衛(wèi)星既可以作為用戶鏈路提供接入，也可以作為骨干鏈路為低軌衛(wèi)星提供中繼服務。但是，由于距離地球距離比較遠，導致數(shù)據(jù)傳輸時延較大，單向在250ms左右。同時，對于衛(wèi)星發(fā)射功率和星載天線面積要求都大，衛(wèi)星更復雜、成本更高，終端也相對成本高。
低軌衛(wèi)星主要指衛(wèi)星部署在近地低軌道，衛(wèi)星環(huán)繞地球運動，一般需要成百上千數(shù)量的衛(wèi)星才能構成全球服務能力。但相比之下，低軌衛(wèi)星具有發(fā)射成本低、距離地面近、傳輸時延短、路徑損耗小、數(shù)據(jù)傳輸率高等優(yōu)點。有利于地面終端的小型化、低成本，能以更小的信號功率被低軌衛(wèi)星接收。但由于低軌衛(wèi)星相對于地表的移動速度超過7km/s，一顆低軌衛(wèi)星的可視時間約10min，而用戶在一個波束的駐留時間會更短，取決于波束的服務方式，在移動波束情況下可能少于1min，導致發(fā)生波束切換和星間切換的頻度較高，其移動性管理與控制更為復雜。
“高軌星座打底，低軌星座高質量服務，兩者相輔相成，相互補充，構成多層次的衛(wèi)星互聯(lián)網星座體系，共同構建空中立體網絡，共同為我國提供全方位的信息通信服務。目前這兩種衛(wèi)星的發(fā)送，代表我國在衛(wèi)星互聯(lián)網領域具備較強的技術競爭力。”
從5G兼容到6G融合：星地融合路徑清晰
衛(wèi)星互聯(lián)網與當前的5G網絡，以及未來的6G網絡，到底是個什么關系？陳山枝指出，他在2018年就提出并倡導“5G體制兼容 6G系統(tǒng)融合”。目前的衛(wèi)星互聯(lián)網（衛(wèi)星通信網）與地面5G網絡是各自獨立組網和運營，兩者之間通過互聯(lián)互通提供不同的服務能力，滿足不同的應用場景，互為補充。
“我們主張5G和衛(wèi)星通信深度融合，實現(xiàn)基于5G技術體制的衛(wèi)星互聯(lián)網系統(tǒng)，發(fā)揮我國5G的技術優(yōu)勢和成熟的產業(yè)優(yōu)勢，借助5G的規(guī)模經濟效應，快速推動衛(wèi)星互聯(lián)網生態(tài)形成。同樣在以5G為基礎的條件下，推動衛(wèi)星通信體制和地面通信體制的融合，在標準體制的兼容下更易實現(xiàn) 5G 和衛(wèi)星通信雙模終端。”
未來的6G網絡將會是有機融合地面和衛(wèi)星的通信網絡，因此在6G時代，衛(wèi)星互聯(lián)網從技術上是6G系統(tǒng)的一個組成部分；從物理建設上，存在6G衛(wèi)星設備和地面6G基站，但是從技術體制、組網部署和運營維護等角度，可以實現(xiàn)星地深度協(xié)同和一體化運營。
“體制兼容主要是指星地網絡采用相同標準體制，在技術、架構和服務能力等方面采用相似或相同設計，實現(xiàn)產業(yè)鏈的復用。系統(tǒng)融合是指標準設計一開始，系統(tǒng)設計、架構和網絡部署、終端、運營服務等方面進行統(tǒng)一，形成一個有機整體，統(tǒng)一管理和服務。”陳山枝說道。
與5G體制兼容的星地融合相比，6G系統(tǒng)融合是指未來6G從一開始設計時就考慮系統(tǒng)融合，包括七個方面：一是體制融合，統(tǒng)一空口體制；在空口分層結構上，采用相同的設計方案，采用相同的無線傳輸技術，只是空口參數(shù)配置不同。二是網絡融合，全網統(tǒng)一網絡架構。三是管理融合，統(tǒng)一資源調度與管理。四是頻譜融合，頻率共享共用，協(xié)調管理。五是業(yè)務融合，統(tǒng)一業(yè)務支持和調度。六是平臺融合，網絡平臺采用一體化設計。七是終端融合，統(tǒng)一終端標識與接入方式，用戶終端、關口站或者衛(wèi)星載荷可大量采用地面網絡技術成果。
陳山枝指出，聚焦5G增強技術和衛(wèi)星網絡融合，當前階段需做好基于5G NTN體制的手機直連衛(wèi)星應用，促進更多的通信廠家和衛(wèi)星廠家不斷融合，以通信規(guī)模牽引商業(yè)航天發(fā)展，提升運載能力。中長期則需要逐步引入6G的關鍵技術，實現(xiàn)6G星地融合網絡的全面部署，同時降本的難題必須要解決。
中國信科集團以及無線移動通信全國重點實驗室，從2018年開展衛(wèi)星互聯(lián)網標準制定和技術研究，以及關鍵技術驗證。在衛(wèi)星互聯(lián)網領域投入較多的資源，從核心技術突破、國際標準體制、產品研制創(chuàng)新，到產業(yè)實踐，到產品創(chuàng)新對衛(wèi)星互聯(lián)網的發(fā)展提供了巨大的支撐。
充分利用5G優(yōu)勢：直面五大挑戰(zhàn)，把握五大機會點
陳山枝坦言，雖然我國初步形成了包括火箭制造和發(fā)射、衛(wèi)星平臺、星載通信、終端、芯片和測試儀表的衛(wèi)星互聯(lián)網完整產業(yè)鏈，但當前產業(yè)還處于發(fā)展初期。
對標海外的一些先行者，陳山枝指出，國內衛(wèi)星互聯(lián)網產業(yè)發(fā)展主要面臨五大挑戰(zhàn)：火箭（一箭多星，火箭回收）、衛(wèi)星（批量制造、低成本）、通信載荷（空間電磁環(huán)境適應性、低成本）、大規(guī)模衛(wèi)星動態(tài)組網（成千上萬顆衛(wèi)星）、大規(guī)模衛(wèi)星網絡的運營維護及測控。除此之外，還面臨一些非技術因素，例如在國際電信聯(lián)盟（ITU）中爭取更多有利頻率和軌道資源、資金投入與回報周期、國際競爭與合作（頻率協(xié)調、海外通信服務落地與跨境數(shù)據(jù)流動）等。
陳山枝建議，要充分利用我國在地面移動通信的優(yōu)勢，特別是5G的技術與標準優(yōu)勢、產業(yè)規(guī)模優(yōu)勢和成本優(yōu)勢（網絡設備和手機），采用5G兼容的衛(wèi)星通信體制，即5G NTN，并為6G星地融地打下基礎。“目前，黨中央、國務院和各部委都非常重視發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網的技術與產業(yè)，商業(yè)航天快速發(fā)展，通過衛(wèi)星通信與5G和6G結合，充分發(fā)揮地面技術積累和產業(yè)優(yōu)勢。但仍需要多行業(yè)共同努力，尤其是需要央企牽頭排難，民營企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，盡快摸索出一條從制造生產到運營服務的具有中國特色的衛(wèi)星互聯(lián)網商業(yè)模式。”
具體來說，需要立足自主設計，加強技術創(chuàng)新，投資研發(fā)關鍵技術，組建聯(lián)合攻關團隊，鼓勵先行先試，鼓勵產學研合作，推動國際合作，培養(yǎng)專業(yè)人才；加大政策支持，制定支持性產業(yè)政策，支持衛(wèi)星互聯(lián)網產業(yè)化，簡化審批流程，包容失敗，快速迭代進步；優(yōu)化頻譜資源管理，合理分配頻譜資源，參與國際頻譜協(xié)調；推動衛(wèi)星通信與地面移動網絡融合，降低成本，發(fā)展可重復使用火箭技術，優(yōu)化衛(wèi)星制造流程，拓展應用場景，推動商業(yè)化發(fā)展。
采訪最后，陳山枝表示，“標準體系設計、產業(yè)鏈融合創(chuàng)新、規(guī)模制造成本控制、星地網絡協(xié)同發(fā)展，一帶一路業(yè)務拓展，這些都是我們跨越式發(fā)展的機會點。”要充分利用我國在地面移動通信的優(yōu)勢，來反哺我國在衛(wèi)星通信領域相對于歐美的傳統(tǒng)落后局面，堅持星地融合移動通信技術路線，用技術標準的領先來帶動產業(yè)的升級和快速發(fā)展。 
