C114訊 11月4日消息（趙婷婷）近年來，在國家政策加持下，我國衛星互聯網產業持續向好發展。在衛星互聯網國際標準、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了標志性技術突破，為產業跨越式發展提供了堅實基礎。據中信證券預測，我國衛星互聯網產業有望迎來萬億元市場規模。
作為地面移動通信產業生態的引領者，我們為什么還要高度關注衛星互聯網發展？應該如何構建多層次的星座體系，實現立體組網？面向6G時代的美好愿景，我們該如何實現星地協同發展？面對海外的行業先行者，我們又應該如何實現“跨越式發展”？
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：衛星互聯網“時不我待”
陳山枝指出，衛星互聯網是衛星通信和移動通信的結合，是以衛星為主要節點的通信網絡，是要在衛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網業務的核心，可實現全球通信無縫覆蓋，為用戶帶來語音、數據、視頻等多種業務服務能力。
他類比道，“地面移動通信3G和4G，開始了移動互聯網時代。現有的衛星通信，大部分只提供話音業務和低速數據業務，相當于地面移動通信的2G時代。”
至于為什么需要衛星互聯網，陳山枝指出，目前全球移動用戶數已超過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，傳統的地面移動通信系統，只覆蓋了約20%的陸地面積，小于6%的地表面積。
衛星互聯網具有廣覆蓋、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，使移動通信從傳統的地面網絡拓展成全域立體網絡，實現空天地海泛在通信；并且可有效彌補信息數字鴻溝，為國家為社會提供更加穩定可靠的信息保障。
“衛星互聯網使得任何時間，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，業界已論證5G NR NTN技術的可行性和系統的可用性，手機直連衛星成為行業的熱點，衛星互聯網的發展將進一步擴展人類活動空間，在現在很多地面網絡無覆蓋或弱覆蓋的區域依然能夠享受到網絡服務。”
高低軌協同組網：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，衛星互聯網也同樣如此。陳山枝指出，根據軌道高度，衛星可以分為典型高度為500~2000km的低地球軌道（LEO）衛星、典型高度為8 000~20000km的中地球軌道（MEO）衛星和高度約35786km的對地靜止軌道（GEO）衛星等。
具體來說，高軌道衛星具有覆蓋優勢，單顆GEO衛星可覆蓋近1/3地球表面積。高軌衛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星提供中繼服務。但是，由于距離地球距離比較遠，導致數據傳輸時延較大，單向在250ms左右。同時，對于衛星發射功率和星載天線面積要求都大，衛星更復雜、成本更高，終端也相對成本高。
低軌衛星主要指衛星部署在近地低軌道，衛星環繞地球運動，一般需要成百上千數量的衛星才能構成全球服務能力。但相比之下，低軌衛星具有發射成本低、距離地面近、傳輸時延短、路徑損耗小、數據傳輸率高等優點。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星接收。但由于低軌衛星相對于地表的移動速度超過7km/s，一顆低軌衛星的可視時間約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，構成多層次的衛星互聯網星座體系，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。目前這兩種衛星的發送，代表我國在衛星互聯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
衛星互聯網與當前的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系統融合”。目前的衛星互聯網（衛星通信網）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和衛星通信深度融合，實現基于5G技術體制的衛星互聯網系統，發揮我國5G的技術優勢和成熟的產業優勢，借助5G的規模經濟效應，快速推動衛星互聯網生態形成。同樣在以5G為基礎的條件下，推動衛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 5G 和衛星通信雙模終端。”
未來的6G網絡將會是有機融合地面和衛星的通信網絡，因此在6G時代，衛星互聯網從技術上是6G系統的一個組成部分；從物理建設上，存在6G衛星設備和地面6G基站，但是從技術體制、組網部署和運營維護等角度，可以實現星地深度協同和一體化運營。
“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，實現產業鏈的復用。系統融合是指標準設計一開始，系統設計、架構和網絡部署、終端、運營服務等方面進行統一，形成一個有機整體，統一管理和服務。”陳山枝說道。
與5G體制兼容的星地融合相比，6G系統融合是指未來6G從一開始設計時就考慮系統融合，包括七個方面：一是體制融合，統一空口體制；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，只是空口參數配置不同。二是網絡融合，全網統一網絡架構。三是管理融合，統一資源調度與管理。四是頻譜融合，頻率共享共用，協調管理。五是業務融合，統一業務支持和調度。六是平臺融合，網絡平臺采用一體化設計。七是終端融合，統一終端標識與接入方式，用戶終端、關口站或者衛星載荷可大量采用地面網絡技術成果。
陳山枝指出，聚焦5G增強技術和衛星網絡融合，當前階段需做好基于5G NTN體制的手機直連衛星應用，促進更多的通信廠家和衛星廠家不斷融合，以通信規模牽引商業航天發展，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年開展衛星互聯網標準制定和技術研究，以及關鍵技術驗證。在衛星互聯網領域投入較多的資源，從核心技術突破、國際標準體制、產品研制創新，到產業實踐，到產品創新對衛星互聯網的發展提供了巨大的支撐。
充分利用5G優勢：直面五大挑戰，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射、衛星平臺、星載通信、終端、芯片和測試儀表的衛星互聯網完整產業鏈，但當前產業還處于發展初期。
對標海外的一些先行者，陳山枝指出，國內衛星互聯網產業發展主要面臨五大挑戰：火箭（一箭多星，火箭回收）、衛星（批量制造、低成本）、通信載荷（空間電磁環境適應性、低成本）、大規模衛星動態組網（成千上萬顆衛星）、大規模衛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（頻率協調、海外通信服務落地與跨境數據流動）等。
陳山枝建議，要充分利用我國在地面移動通信的優勢，特別是5G的技術與標準優勢、產業規模優勢和成本優勢（網絡設備和手機），采用5G兼容的衛星通信體制，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展衛星互聯網的技術與產業，商業航天快速發展，通過衛星通信與5G和6G結合，充分發揮地面技術積累和產業優勢。但仍需要多行業共同努力，尤其是需要央企牽頭排難，民營企業協同創新，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星互聯網商業模式。”
具體來說，需要立足自主設計，加強技術創新，投資研發關鍵技術，組建聯合攻關團隊，鼓勵先行先試，鼓勵產學研合作，推動國際合作，培養專業人才；加大政策支持，制定支持性產業政策，支持衛星互聯網產業化，簡化審批流程，包容失敗，快速迭代進步；優化頻譜資源管理，合理分配頻譜資源，參與國際頻譜協調；推動衛星通信與地面移動網絡融合，降低成本，發展可重復使用火箭技術，優化衛星制造流程，拓展應用場景，推動商業化發展。
采訪最后，陳山枝表示，“標準體系設計、產業鏈融合創新、規模制造成本控制、星地網絡協同發展，一帶一路業務拓展，這些都是我們跨越式發展的機會點。”要充分利用我國在地面移動通信的優勢，來反哺我國在衛星通信領域相對于歐美的傳統落后局面，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的升級和快速發展。 
