專訪陳山枝：我國(guó)發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)“直面五大挑戰(zhàn)，把握五大機(jī)會(huì)”

11月4日消息（趙婷婷）近年來(lái)，在國(guó)家政策加持下，我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)向好發(fā)展。在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)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(lǐng)域均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)志性技術(shù)突破，為產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。據(jù)中信證券預(yù)測(cè)，我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)有望迎來(lái)萬(wàn)億元市場(chǎng)規(guī)模。

作為地面移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)生態(tài)的引領(lǐng)者，我們?yōu)槭裁催€要高度關(guān)注衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展？應(yīng)該如何構(gòu)建多層次的星座體系，實(shí)現(xiàn)立體組網(wǎng)？面向6G時(shí)代的美好愿景，我們?cè)撊绾螌?shí)現(xiàn)星地協(xié)同發(fā)展？面對(duì)海外的行業(yè)先行者，我們又應(yīng)該如何“跨越式發(fā)展“，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展？

帶著這些問(wèn)題，C114采訪了中國(guó)信科集團(tuán)副總經(jīng)理、總工程師、科技委主任，無(wú)線移動(dòng)通信全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、IEEE Fellow陳山枝博士。

構(gòu)建全域立體網(wǎng)絡(luò)：衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)“時(shí)不我待”

陳山枝指出，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信的結(jié)合，是以衛(wèi)星為主要節(jié)點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)，是要在衛(wèi)星通信上進(jìn)行基于大帶寬移動(dòng)通信的升級(jí)，是真正解決全球全域互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的核心，可實(shí)現(xiàn)全球通信無(wú)縫覆蓋，為用戶帶來(lái)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)服務(wù)能力。

他類比道，“地面移動(dòng)通信3G和4G，開(kāi)始了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代?，F(xiàn)有的衛(wèi)星通信，大部分只提供話音業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，相當(dāng)于地面移動(dòng)通信的2G時(shí)代?！?/p>

至于為什么需要衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，陳山枝指出，目前全球移動(dòng)用戶數(shù)已超過(guò)80億，估計(jì)服務(wù)的人口覆蓋率約為80%。但受制于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)成本等因素，傳統(tǒng)的地面移動(dòng)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(wǎng)具有廣覆蓋、抗自然災(zāi)害能力強(qiáng)等特點(diǎn)。一方面可以解決地廣人稀下蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)部署成本高的問(wèn)題，另一方面可以解決海洋等地面網(wǎng)絡(luò)無(wú)法部署的特殊場(chǎng)景，使移動(dòng)通信從傳統(tǒng)的地面網(wǎng)絡(luò)拓展成全域立體網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)空天地海泛在通信；并且可有效彌補(bǔ)信息數(shù)字鴻溝，為國(guó)家為社會(huì)提供更加穩(wěn)定可靠的信息保障。

“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)使得任何時(shí)間，任何地方都有信號(hào)覆蓋成為可能，真正做到‘時(shí)時(shí)在、處處在、人人通、物物通’。目前，基于3GPP R17 5G NTN (非地面網(wǎng)絡(luò))標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)界已論證5G NR NTN技術(shù)的可行性和系統(tǒng)的可用性，手機(jī)直連衛(wèi)星成為行業(yè)的熱點(diǎn)，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將進(jìn)一步擴(kuò)展人類活動(dòng)空間，在現(xiàn)在很多地面網(wǎng)絡(luò)無(wú)覆蓋或弱覆蓋的區(qū)域依然能夠享受到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。”

高低軌協(xié)同組網(wǎng)：打造多層次星座體系

與地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分層組網(wǎng)的理念相似，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)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(duì)地靜止軌道（GEO）衛(wèi)星等。

具體來(lái)說(shuō)，高軌道衛(wèi)星具有覆蓋優(yōu)勢(shì)，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(wù)。但是，由于距離地球距離比較遠(yuǎn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延較大，單向在250ms左右。同時(shí)，對(duì)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(fù)雜、成本更高，終端也相對(duì)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(yùn)動(dòng)，一般需要成百上千數(shù)量的衛(wèi)星才能構(gòu)成全球服務(wù)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(shí)延短、路徑損耗小、數(shù)據(jù)傳輸率高等優(yōu)點(diǎn)。有利于地面終端的小型化、低成本，能以更小的信號(hào)功率被低軌衛(wèi)星接收。但由于低軌衛(wèi)星相對(duì)于地表的移動(dòng)速度超過(guò)7km/s，一顆低軌衛(wèi)星的可視時(shí)間約10min，而用戶在一個(gè)波束的駐留時(shí)間會(huì)更短，取決于波束的服務(wù)方式，在移動(dòng)波束情況下可能少于1min，導(dǎo)致發(fā)生波束切換和星間切換的頻度較高，其移動(dòng)性管理與控制更為復(fù)雜。

“高軌星座打底，低軌星座高質(zhì)量服務(wù)，兩者相輔相成，相互補(bǔ)充，構(gòu)成多層次的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座體系，共同構(gòu)建空中立體網(wǎng)絡(luò)，共同為我國(guó)提供全方位的信息通信服務(wù)。目前這兩種衛(wèi)星的發(fā)送，代表我國(guó)在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具備較強(qiáng)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力?！?/p>

從5G兼容到6G融合：星地融合路徑清晰

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與當(dāng)前的5G網(wǎng)絡(luò)，以及未來(lái)的6G網(wǎng)絡(luò)，到底是個(gè)什么關(guān)系？陳山枝指出，他在2018年就提出并倡導(dǎo)“5G體制兼容 6G系統(tǒng)融合”。目前的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)（衛(wèi)星通信網(wǎng)）與地面5G網(wǎng)絡(luò)是各自獨(dú)立組網(wǎng)和運(yùn)營(yíng)，兩者之間通過(guò)互聯(lián)互通提供不同的服務(wù)能力，滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景，互為補(bǔ)充。

“我們主張5G和衛(wèi)星通信深度融合，實(shí)現(xiàn)基于5G技術(shù)體制的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，發(fā)揮我國(guó)5G的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成熟的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，借助5G的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，快速推動(dòng)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)形成。同樣在以5G為基礎(chǔ)的條件下，推動(dòng)衛(wèi)星通信體制和地面通信體制的融合，在標(biāo)準(zhǔn)體制的兼容下更易實(shí)現(xiàn) 5G 和衛(wèi)星通信雙模終端。”

未來(lái)的6G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)是有機(jī)融合地面和衛(wèi)星的通信網(wǎng)絡(luò)，因此在6G時(shí)代，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)從技術(shù)上是6G系統(tǒng)的一個(gè)組成部分；從物理建設(shè)上，存在6G衛(wèi)星設(shè)備和地面6G基站，但是從技術(shù)體制、組網(wǎng)部署和運(yùn)營(yíng)維護(hù)等角度，可以實(shí)現(xiàn)星地深度協(xié)同和一體化運(yùn)營(yíng)。

“體制兼容主要是指星地網(wǎng)絡(luò)采用相同標(biāo)準(zhǔn)體制，在技術(shù)、架構(gòu)和服務(wù)能力等方面采用相似或相同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的復(fù)用。系統(tǒng)融合是指標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)一開(kāi)始，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)部署、終端、運(yùn)營(yíng)服務(wù)等方面進(jìn)行統(tǒng)一，形成一個(gè)有機(jī)整體，統(tǒng)一管理和服務(wù)?！标惿街φf(shuō)道。

與5G體制兼容的星地融合相比，6G系統(tǒng)融合是指未來(lái)6G從一開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)就考慮系統(tǒng)融合，包括七個(gè)方面：一是體制融合，統(tǒng)一空口體制；在空口分層結(jié)構(gòu)上，采用相同的設(shè)計(jì)方案，采用相同的無(wú)線傳輸技術(shù)，只是空口參數(shù)配置不同。二是網(wǎng)絡(luò)融合，全網(wǎng)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。三是管理融合，統(tǒng)一資源調(diào)度與管理。四是頻譜融合，頻率共享共用，協(xié)調(diào)管理。五是業(yè)務(wù)融合，統(tǒng)一業(yè)務(wù)支持和調(diào)度。六是平臺(tái)融合，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)采用一體化設(shè)計(jì)。七是終端融合，統(tǒng)一終端標(biāo)識(shí)與接入方式，用戶終端、關(guān)口站或者衛(wèi)星載荷可大量采用地面網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成果。

陳山枝指出，聚焦5G增強(qiáng)技術(shù)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融合，當(dāng)前階段需做好基于5G NTN體制的手機(jī)直連衛(wèi)星應(yīng)用，促進(jìn)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(yùn)載能力。中長(zhǎng)期則需要逐步引入6G的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)6G星地融合網(wǎng)絡(luò)的全面部署，同時(shí)降本的難題必須要解決。

中國(guó)信科集團(tuán)以及無(wú)線移動(dòng)通信全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，從2018年開(kāi)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定和技術(shù)研究，以及關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證。在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域投入較多的資源，從核心技術(shù)突破、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體制、產(chǎn)品研制創(chuàng)新，到產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，到產(chǎn)品創(chuàng)新對(duì)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了巨大的支撐。

充分利用5G優(yōu)勢(shì)：直面五大挑戰(zhàn)，把握五大機(jī)會(huì)點(diǎn)

陳山枝坦言，雖然我國(guó)初步形成了包括火箭制造和發(fā)射、衛(wèi)星平臺(tái)、星載通信、終端、芯片和測(cè)試儀表的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)完整產(chǎn)業(yè)鏈，但當(dāng)前產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展初期。

對(duì)標(biāo)海外的一些先行者，陳山枝指出，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)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(yīng)性、低成本）、大規(guī)模衛(wèi)星動(dòng)態(tài)組網(wǎng)（成千上萬(wàn)顆衛(wèi)星）、大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)及測(cè)控。除此之外，還面臨一些非技術(shù)因素，例如在國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）中爭(zhēng)取更多有利頻率和軌道資源、資金投入與回報(bào)周期、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)與合作（頻率協(xié)調(diào)、海外通信服務(wù)落地與跨境數(shù)據(jù)流動(dòng)）等。

陳山枝建議，要充分利用我國(guó)在地面移動(dòng)通信的優(yōu)勢(shì)，特別是5G的技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢(shì)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和手機(jī)），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(chǔ)?！澳壳?，黨中央、國(guó)務(wù)院和各部委都非常重視發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)，商業(yè)航天快速發(fā)展，通過(guò)衛(wèi)星通信與5G和6G結(jié)合，充分發(fā)揮地面技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。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(yíng)企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，盡快摸索出一條從制造生產(chǎn)到運(yùn)營(yíng)服務(wù)的具有中國(guó)特色的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式?！?/p>

具體來(lái)說(shuō)，需要立足自主設(shè)計(jì)，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，投資研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，組建聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，鼓勵(lì)先行先試，鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)研合作，推動(dòng)國(guó)際合作，培養(yǎng)專業(yè)人才；加大政策支持，制定支持性產(chǎn)業(yè)政策，支持衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化，簡(jiǎn)化審批流程，包容失敗，快速迭代進(jìn)步；優(yōu)化頻譜資源管理，合理分配頻譜資源，參與國(guó)際頻譜協(xié)調(diào)；推動(dòng)衛(wèi)星通信與地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合，降低成本，發(fā)展可重復(fù)使用火箭技術(shù)，優(yōu)化衛(wèi)星制造流程，拓展應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)商業(yè)化發(fā)展。

采訪最后，陳山枝表示，“標(biāo)準(zhǔn)體系設(shè)計(jì)、產(chǎn)業(yè)鏈融合創(chuàng)新、規(guī)模制造成本控制、星地網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展，一帶一路業(yè)務(wù)拓展，這些都是我們跨越式發(fā)展的機(jī)會(huì)點(diǎn)?！币浞掷梦覈?guó)在地面移動(dòng)通信的優(yōu)勢(shì)，來(lái)反哺我國(guó)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域相對(duì)于歐美的傳統(tǒng)落后局面，堅(jiān)持星地融合移動(dòng)通信技術(shù)路線，用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)先來(lái)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和快速發(fā)展。

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