类似「星链」的低轨通信卫星网发展前景如何,如何看待互联网公司参与低轨宽带互联网星座建设?

本来,卫星移动通信系统,特别是低轨卫星移动通信系统正按步就班地依照自己的设想(天基互联网接入服务为主要应用模式)向前发展,并试图同地基移动电话系统寻求相遇、融合之道。

忽遇春风,“5G”来了!!

5G的万物互联特性、以及3GPP R17讨论区正在寻求的与卫星通信融合的话题,给当前的低轨卫星移动通信系统(星座)发展提供了“天地一体化网络”的无限想象与可能。天地一体化并非新生事物,“铱星”一代就是人类第一次进行天地一体化的尝试。在摩托罗拉公司如日中天的1998年,推出了雄心勃勃的“铱星”低轨通信卫星星座,由77颗(66+11)低轨通信卫星组网,为用户提供手机式的全球个人移动通信服务。这是一套在技术理念和商业愿景上都非常先进的系统,但当时的现实脚步并未跟上前进灵魂的速度,2000年3月,由于用户收益不足以维持系统运维,“铱星”背负40多亿美元债务正式破产。后来由美军接手,再次复活,目前正在部署的下一代系统(Iridium Next),提供通信、气候变化监视、多光谱对地成像等综合业务。但是“铱星”一代的设想是要彻底取代地面移动通信系统,成为人们移动通信方式的主导,这显然超出了时代的理解和技术基础。

当前,人们越来越深刻地认识到,星地系统由竞争走向合作,卫星系统以提供回程服务、基站拉远等方式成为地面移动通信网络的补充,优势互补,合作共赢,这才是邂逅之道。我国《国家民用空间基础设施 中长期发展规划(2015-2025 年)》中明确提出:“坚持天地一体化发展,空间系统与地面系统同步规划、同步研发、同步建设、同步使用,提升系统整体效能。”

天地一体化网络背景下,用户能够在任意时间、地点透明地享受来自于地面网络/天基网络的融合服务。[融合服务的维度:覆盖融合、业务融合、体制融合、用户融合、芯片融合、终端融合、应用融合]

近几年,低轨互联网卫星移动通信系统突飞猛进,典型的包括O3b、OneWeb(一网)和SpaceX的Starlink星座【知乎号我们的太空:《关于StarLink,我们需要知道的事》],国内的“鸿雁”星座、“虹云”星座,以及中国卫通的“低轨移动宽带互联网卫星星座”。

低轨卫星移动通信系统的共同特征包括:多采用中、低轨道,相比同步轨道卫星可以大幅度降低往返传输时延,使卫星传输的延迟可以与地面光纤相当;采用数量众多的微小卫星组网实现大范围覆盖;通过模块化设计大幅度降低卫星生产周期与成本,从而降低通信资费;多采用Ka/Ku频段,提高系统容量;终端小型化、智能化趋势明显;而且业务类型都聚焦宽带互联网接入服务。这些特征,使得卫星通信系统越来越具备同地面通信系统融合的切入。

ITU针对卫星与地面5G融合的问题,提出了星地5G融合的4种应用场景,包括中继到站、小区回传、动中通及混合多播场景,并提出支持这些场景的关键因素。

3GPP从R14开始着手开展星地融合的研究工作。在TS22.261中,对卫星在5G系统中的角色和优势进行了探讨, TS22.822中,3GPP工作组SA1对与卫星相关的接入网协议及架构进行了评估,并计划进一步开展基于5G的接入研究。在这份报告中,定义了在5G中使用卫星接入的三大类用例,分别是连续服务、泛在服务和扩展服务。并讨论了卫星终端特性的建立、配置与维护,以及在卫星网络与地面网络间的跨协议漫游及通信切换问题。

3GPP在R16中开展名为“面向‘非地面网络’中的5G新空口”研究项目,定义了包括卫星网络在内的非地面网络(NTN:Non-terrestrial networks)的部署场景。按照3GPP的定义,5G网络中的NTN应用场景包括8个增强型移动宽带(eMBB)场景和2个大规模机器类通信(mMTC)场景。借助卫星的广域覆盖能力,可以使运营商在地面网络基础设施不发达地区提供5G商用服务,实现5G业务连续性,尤其是在应急通信、海事通信、航空通信及铁路沿线通信等场景中发挥作用

2017年6月,英国电信、空客防务及航天公司、萨里大学等16家企业与研究机构联合成立了SaT5G(Satellite and Terrestrial Network for 5G)联盟,计划在30个月内完成卫星与5G的无缝集成方案,并进行试用。

作为全球范围内5G技术和商用的第一梯队国家,我国在星地5G融合发展中当然有自己的声音与行动。国家队中国卫通公司基于高通量卫星(中星16)成功完成卫星传输5G数据业务的融合测试(2019年11月),利用高通量卫星的便携站与地面5G网络之间搭建卫星基站回程试验系统,实现了基于星地链路的5G基站与核心网之间信息传输,这是卫星与5G网络互联互通实质性的探索。

就在我们刚刚步入5G元年之际,在学术界和产业界的努力下,低轨卫星移动通信系统与5G已经产生了美丽的邂逅,步入融合。

在这个技术大背景下,还有很多技术挑战等着我们共融、互通的去解决。

互联网公司的所谓介入也好、联合也好、杀入也好,

首先会促使低轨通信卫星网产业化,产业化有什么好处?要解决什么问题?

第一个要解决技术发展问题,即技术创新的问题,促进相关技术问题的解决。

我国的低轨通信宽带卫星网,说到底,有好多事没想明白,是在跟着跑。有时候,我们在激烈的讨论一个问题:我们到底要一个什么样的低轨通信宽带网?为什么我们概念,一起步就面临着理论和技术的束缚与短板?我们的实现途径到底是什么?我们的性能、可靠性是相对先进还是相对落后?我们没有一个传统意义上的研究院或者研究所在牵引着我们了,之前国家层面都是重工程、重单个项目(北斗系列、嫦娥系列开始正在改变),重试验,轻科研、轻理论。我们遇到一些新技术或者新概念的产品时,往往会感到基础理论跟不上,或者说是没有基础理论,课本教科书都是引进的,这样有时候遇到重大难点时,就会发现,哦,这里有个技术瓶颈!产业化,是解决这个问题的很好的办法,大家一起攻关,从这一点,呼唤更多的互联网公司进入这个新兴市场。

第二个是要解决传统体制限制技术创新应用的问题

目前我国的低轨星座宽带卫星网的建设,还是以我国国家队牵头的,国家队六十年来形成了一个非常完整的科研生产体系,这个体系非常好,但是有其固有特点,新技术应用有一点的难度哟。如果能和互联网等公司互相借鉴取长补短,行成产业化将是多么好的局面,例如产品研发定制化向产品市场型谱化的转变,如发射单一化向互通化的转变,如保护性专利向知识产权转化的转变,再例如问责式的管理向解决问题式的管理转化转变,这些都是互联网公司或者商业公司进入以后会带来的积极变化。

第三个,相关地面设备、试验室等资源互通互用的问题

互联网公司的相应自建的基础设施、基站以及国家一些地面站等基础设施,一旦形成产业化,互通互用,一提高使用效率,二、避免重复建设,三、维护有保障。

再者,说说商业的事。(重点)

一、互联网公司的进入目的?既然来必然带来资本的进入,如何融资、使用(或者叫烧钱),再融资,收益?目的结果一定是为了建立商业应用然后建立商业盈利模式!这是核心更是必要!没有盈利一切都是空谈。对于低轨通信宽带卫星的应用,国家队做了很多重要策划,但是更多是概念性的,对toB和toC具体应用、对盈利的商业模式考虑的不多。未来的商业模式不管是什么样的星座,首先要探索如何为企业和大众提供服务,如何形成成熟的商业模式以获得盈利,在此前提之下,我们再考虑需要研制什么样的卫星?需要什么样火箭?需要什么样的发射服务和测控服务。只有通过产业链联动起来,大家联合去设计,才能把这个产业做好。互联网公司的血雨腥风的市场搏杀之后历练出的市场嗅觉以及市场盈利模式的建立,是最值得看中的!

二、互联网公司的开放性,有利于尽快形成有利益保障下的市场化联动!举例,将来火热的产业化行成后,运载资源的有效性联动性如何推动!不能一发火箭只发一个公司的星而自己的运力还保留了30%或者更多?在我国还在高速发展科技强国空间战略的大背景下,每一发运载火箭的资源都是极其宝贵的!星箭合一?星星联合?座座互通?未来的航天,特别是商业航天,必然是全产业的联动,当然包括低轨通信宽带卫星网的产业!只有全产业联动起来,在建设之前,聊一聊?策划一下?以市场为导向,技术上,标准、接口能否统一?有难度哟!

总之,个人观点,说了一些,供知友参考,供互联网公司参考,供国家队参考。从建设低轨通信宽带网的角度,特别希望互联网公司尽快来,更希望每个参与者都开阔心志,即市场化更产业化,即盈利又互通!!!早点建设成,运营好!

在喜马拉雅之巅,在西双版纳丛林,在炎炎大漠深处,在汪洋碧波之间,畅享我国自主的5G+低轨卫星通信的爽通,畅快!!这是普通使用者期盼的哟!

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:我们的太空

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