中國集群通信網(wǎng)
什么是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、天地融合通信？
近日，神舟十二號可謂賺足了國民眼球�！翱缮暇盘鞌�?jiān)�，可下五洋捉鱉，談笑凱歌還”，關(guān)注之余，我們一起來聊聊衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)及其衍生概念——天地融合通信。
6月17日9時22分，神舟十二號載人飛船在酒泉發(fā)射中心發(fā)射升空。神舟十二號載人飛行任務(wù)是我國空間站階段的首次載人飛行任務(wù)，牽動了國人們的心。在舉國“追”神舟的時候，守候在太平洋預(yù)定海域的中國衛(wèi)星海上測控部遠(yuǎn)望6號船也上演了一出“海上追神舟”。據(jù)遠(yuǎn)望6號船測控系統(tǒng)負(fù)責(zé)人介紹，“遠(yuǎn)望6號船作為唯一的海上測控點(diǎn)，從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到跟蹤結(jié)束，累計(jì)發(fā)送了包括太陽帆板展開在內(nèi)的多條重要指令，并實(shí)時回傳了航天員圖像及語音信息，完成了海上測控任務(wù)。”
遠(yuǎn)望6號船航拍圖
可見，神舟十二號飛船背后的通信守護(hù)者正是衛(wèi)星通信。早在2020年4月20日，國家發(fā)改委首次將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)列入“新基建”范疇。
衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是指利用衛(wèi)星星座實(shí)現(xiàn)全球互聯(lián)網(wǎng)無縫鏈接服務(wù)，能夠作為地面通信的補(bǔ)充手段實(shí)現(xiàn)用戶接入互聯(lián)網(wǎng)。其主要優(yōu)點(diǎn)是：
一是鏈路速率高，可用頻帶寬，可支持1Gbps以上的數(shù)據(jù)速率；
二是全球覆蓋，以較低成本實(shí)現(xiàn)不受任何地域條件限制的廣域覆蓋；
三是低時延，星地單向傳輸時延是2~30ms，地-星-地全鏈路時延約5~60ms；
四是安全可靠，地面的自然災(zāi)害等突發(fā)事件不會影響通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
事實(shí)上，在被納入“新基建”范疇之前，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)走過了近30年的歷程了。我們不妨一起簡單梳理下。
第一階段（20世紀(jì)80年代末-2000年）
發(fā)展定位：全面替代通信系統(tǒng)
代表：銥星、全球星、泰利迪斯
建設(shè)主體：電信設(shè)備企業(yè)
市場反應(yīng)：市場定位不明，建設(shè)成本太高，研發(fā)周期過長，大多以失敗告終。
第二階段（2000年-2014年）
發(fā)展定位：地面通信系統(tǒng)的備份
代表：新銥星、全球星
建設(shè)主體：電信設(shè)備企業(yè)
市場反應(yīng)：投入成本、市場定位更加優(yōu)化，具有一定競爭力，但規(guī)模有限。
第三階段（2014年至今）
發(fā)展定位：與地面通信形成互補(bǔ)融合的無縫通信網(wǎng)絡(luò)
代表：Starlink，OneWeb，鴻雁星座、虹云星座
建設(shè)主體：國外互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域科技巨頭、中國航天科技集團(tuán)公司
市場反應(yīng)：成為地面通信系統(tǒng)的無縫補(bǔ)充，前景看好。
不難發(fā)現(xiàn)，在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的三十年，它的發(fā)展定位是不斷跟隨技術(shù)發(fā)展和市場需求進(jìn)行調(diào)整的。之所以有這樣的定位變化，根本上在于商用網(wǎng)絡(luò)需要重點(diǎn)考慮成本收益率。
從這個考慮出發(fā)，建維成本、網(wǎng)絡(luò)容量、用戶能力、大規(guī)模用戶管理能力的重要性自然就在覆蓋能力之上了。因此，為了降低網(wǎng)絡(luò)總體成本，人們由最初利用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)全面替代地面通信系統(tǒng)的激進(jìn)想法，轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎谩疤斓厝诤辖M網(wǎng)”模式，衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為地面通信的補(bǔ)充。
簡單看看天地融合通信的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。為達(dá)到覆蓋全球的目標(biāo)，天地融合通信網(wǎng)將由空中互聯(lián)的天基骨干網(wǎng)、天地互通的天基接入網(wǎng)、承擔(dān)網(wǎng)間交互的地基節(jié)點(diǎn)網(wǎng)組成。
天基骨干網(wǎng)由衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)組成，在空中組成覆蓋全球以及與近地太空之間的骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)；天基接入網(wǎng)由通信衛(wèi)星和空中飛行物共同組成，近可將覆蓋范圍內(nèi)的地面、空中通信終端組成局部網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)可通過天基骨干網(wǎng)通達(dá)全球；地基節(jié)點(diǎn)網(wǎng)由地面接入站、地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成，使得天基信息網(wǎng)與公眾通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)融為一體。
天地融合通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
但天地融合通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展完善不可能一蹴而就，而是遞進(jìn)式發(fā)展的。
導(dǎo)入期：衛(wèi)星網(wǎng)與地面網(wǎng)相互獨(dú)立，各自采用不同的技術(shù)體制和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并提供不同的業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)承載以地面網(wǎng)絡(luò)為主，衛(wèi)星網(wǎng)用于地面通信的補(bǔ)充拓展以及傳輸手段；
發(fā)展期：衛(wèi)星網(wǎng)與地面網(wǎng)仍然獨(dú)立組網(wǎng)，但支持使用同一用戶身份提供服務(wù)和統(tǒng)一計(jì)費(fèi)，接入統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺，用戶可以按需選擇任一網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)；
進(jìn)階期：衛(wèi)星網(wǎng)采用與地面網(wǎng)相似的傳輸技術(shù)和空口體系，通信衛(wèi)星不再是單純的透明轉(zhuǎn)發(fā)，而是具備與地面網(wǎng)元相同的功能，可直接連接用戶終端；
成熟期：星地構(gòu)成一個整體，采用協(xié)同的資源調(diào)度機(jī)制，提供用戶無感的一致的服務(wù)質(zhì)量以及星地?zé)o縫漫游。
當(dāng)前，受限于成本和市場容納能力，天地融合通信網(wǎng)絡(luò)多處于導(dǎo)入期的獨(dú)立組網(wǎng)階段。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)仍處于專網(wǎng)狀態(tài)，不能提供面向公眾用戶的普適性服務(wù)。
隨著5G網(wǎng)絡(luò)向縱深發(fā)展以及6G網(wǎng)絡(luò)“天空地一體”愿景逐步明確，天地融合通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展預(yù)計(jì)將有所突破。
目前，3GPP R16已經(jīng)對5G衛(wèi)星接入進(jìn)行規(guī)范化，業(yè)界也已先后開展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)+5G融合測試。
以北京聯(lián)通和銀河航天的測試為例。在該測試中，低軌衛(wèi)星（銀河一號）通過用戶波束和饋電波束分別連接用戶端小站和關(guān)口站，共同構(gòu)成了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，5G基站通過用戶終端小站接入衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，衛(wèi)星關(guān)口站直接連入5G核心網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)信號的連通。
測試顯示，衛(wèi)星鏈路峰值速率超過500Mbps，用戶端5G手機(jī)下載均值382Mbps，上傳均值91Mbps，實(shí)際衛(wèi)星鏈路傳輸能力可達(dá)1Gbps以上。
這業(yè)表明，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可以較好地承載5G基站業(yè)務(wù)，為基于寬帶接入和萬物互聯(lián)的各種業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)設(shè)施保障。
雖說，目前在國內(nèi)市場我們普通消費(fèi)者較少有體驗(yàn)衛(wèi)星通信的機(jī)會，但以后出國或在杳無人煙的沙漠戈壁、野外探險(xiǎn)、原始森林，以及廣袤的海洋深處，衛(wèi)星通信的重要性及保障性還是不可忽略。
總體來看， 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)， 未來也將迎來更大的發(fā)展空間。
(責(zé)任編輯：李俊勇)