5G時(shí)代離不開衛(wèi)星通信

+ 徐平 沈永言 中國衛(wèi)通集團(tuán)股份有限公司

5G時(shí)代離不開衛(wèi)星通信

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移動(dòng)通信基本上每10年就有新通信標(biāo)準(zhǔn)問世，20世紀(jì)的90年代初2G通信替代了模擬系統(tǒng)，21世紀(jì)初開始有了3G網(wǎng)絡(luò)，10年后有了4G/LTE。更新一代的5G通信有望在2020年全面商用。

5G將大幅度改變移動(dòng)通信體驗(yàn)，其部分目標(biāo)包括：

1）單位面積地域的通信系統(tǒng)容量要擴(kuò)大1000倍

2）對終端傳輸速率要達(dá)1-10Gbps

3）無線通信鏈路的延遲小于1毫秒

4）接入的終端數(shù)量擴(kuò)大10-100倍

5G將拓展物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛汽車、虛擬現(xiàn)實(shí)等應(yīng)用。

基于目前的衛(wèi)星通信總體現(xiàn)狀（如衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬成本高，傳輸時(shí)延大），在5G時(shí)代衛(wèi)星通信是否能立足，不少人持悲觀態(tài)度。其實(shí)不然。

5 G與之前通信標(biāo)準(zhǔn)的不同

先前的通信標(biāo)準(zhǔn)（如3G）都只圍繞單一通信平臺(tái)，每次新的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)都只關(guān)注提高頻譜的利用效率；而5G不同，5G不再依賴單一通信平臺(tái)，推出新空口標(biāo)準(zhǔn)、提高頻譜利用效率只是5G的其中一個(gè)方面，更重要的是如何提高全方位的通信服務(wù)能力。

在5G時(shí)代，無線通信、有線通信、IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等將融合成一個(gè)整體，所有平臺(tái)共同協(xié)作，來實(shí)現(xiàn)更有效、全方位、更高速、更安全的通信服務(wù)。

今天的許多平臺(tái)已為5G做好了準(zhǔn)備，包括移動(dòng)無線網(wǎng)、光纖骨干網(wǎng)、地球靜止軌道（GEO）通信衛(wèi)星和微波通信等。此外，各種創(chuàng)新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，包括MEO、LEO星座、無人機(jī)和太陽能飛機(jī)，所有這些平臺(tái)都將成為整個(gè)5G生態(tài)平臺(tái)的一個(gè)組成部分。

衛(wèi)星通信與5G

覆蓋面大、部署快、不受地面情況影響，衛(wèi)星通信一直是特殊地理位置、特殊場合的唯一通信手段。而“一發(fā)多收”的廣播功能優(yōu)勢，是地面通信無法替代的。衛(wèi)星通信的這些特殊優(yōu)勢，使其在5G時(shí)代還會(huì)繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

雖然衛(wèi)星通信也有缺點(diǎn)，例如前文提到的“帶寬成本高，傳輸時(shí)延大”，但現(xiàn)代衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展正在大幅度改善這些缺點(diǎn)：越來越多高通量衛(wèi)星（HTS）的出現(xiàn)將大大降低通信成本，MEO、LEO星座的應(yīng)用也將大大降低衛(wèi)星通信的時(shí)延。

雖然某些5G應(yīng)用（如虛擬現(xiàn)實(shí)）好象確實(shí)很難采用衛(wèi)星通信（無論是GEO，還是MEO、LEO），但實(shí)際上1毫秒的傳輸時(shí)延指標(biāo)對地面通信也是一個(gè)難題。專家們認(rèn)為，1毫秒傳輸時(shí)延不僅僅是一個(gè)技術(shù)問題，也涉及到商務(wù)層面（投資）。

從現(xiàn)在到2020年，無論科技水平如何提高，電磁波的傳播速度總要受限于基本物理定律。要實(shí)現(xiàn)1毫秒的服務(wù)響應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的功能執(zhí)行部分（甚至EPC）要盡量往網(wǎng)絡(luò)邊緣部署，內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器的位置要非常靠近通信終端。業(yè)內(nèi)估計(jì)這個(gè)距離可能要在1公里之內(nèi)，這意味著服務(wù)內(nèi)容需要部署到每個(gè)蜂窩（cell）。對服務(wù)提供商（或運(yùn)營商）來講這意味著巨額的硬件投資。

而如果一個(gè)內(nèi)容服務(wù)跨了多個(gè)運(yùn)營商，要實(shí)現(xiàn)1毫秒時(shí)延，技術(shù)實(shí)現(xiàn)、項(xiàng)目投資將更復(fù)雜。

但不管怎么說，目前可以說已有一定的思路來盡量克服時(shí)延問題。例如，把下一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)邊緣計(jì)算（Mobile Edge Computing）結(jié)合起來，可以使時(shí)延、覆蓋面、可靠性、安全性各方面都盡量接近5G標(biāo)準(zhǔn)。

另外，5G基站的生產(chǎn)廠家們可以調(diào)整自身產(chǎn)品運(yùn)行參數(shù)的研發(fā)，以迎合衛(wèi)星通信的特殊時(shí)延情況。在2G、3G、4G時(shí)代，移動(dòng)設(shè)備廠商們（如華為、愛立信等）就曾針對衛(wèi)星通信設(shè)計(jì)出基站的“衛(wèi)星工作模式”。

總之，衛(wèi)星通信將是5G基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分?？梢灶A(yù)見，在5G時(shí)代，5G運(yùn)營商們將提供地面通信和衛(wèi)星通信之間的無縫連接，業(yè)務(wù)流根據(jù)其對帶寬、時(shí)延等的要求被自動(dòng)、動(dòng)態(tài)路由到最佳的傳輸介質(zhì)，衛(wèi)星通信將支持許多5G應(yīng)用——然而，要完全實(shí)現(xiàn)這些，肯定需要不短的時(shí)間。

當(dāng)然，要使衛(wèi)星通信在5G時(shí)代有用武之地，需要全社會(huì)做大量的工作，需要一套標(biāo)準(zhǔn)（或規(guī)范）出臺(tái)。值得期待的是，國際機(jī)構(gòu)們（3GPP、ITU、ETSI、IEEE、GSMA等）都在前所未有地通力合作，以制定各個(gè)垂直領(lǐng)域的5G標(biāo)準(zhǔn)。3GPP 版本16將在2019年9月推出，這將是第一個(gè)完整的5G標(biāo)準(zhǔn)。

衛(wèi)星界也需要努力！以讓未來的5G標(biāo)準(zhǔn)給衛(wèi)星通信留出更多空間。2017年6月，由全球衛(wèi)星行業(yè)生產(chǎn)廠家、運(yùn)營商、高校等16個(gè)單位（如BT、Avanti、SES、University of Surrey）聯(lián)合成立了SaT5G（Satellite and Terrestrial Network for 5G）聯(lián)盟，該聯(lián)盟旨在通過一系列的研究、開發(fā)和實(shí)驗(yàn)等工作，在30個(gè)月內(nèi)摸索出衛(wèi)星通信和5G無縫集成的最佳方案，并在歐洲進(jìn)行試用。該聯(lián)盟的工作成果將可能極大影響5G標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的制定。

5 G應(yīng)用預(yù)測調(diào)查

TMForum（電信管理論壇）最近對52家移動(dòng)運(yùn)營商、設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行了調(diào)查，65%的被調(diào)查者認(rèn)為更好的移動(dòng)寬帶覆蓋是5G時(shí)代的首要任務(wù)之一。

其它較重要的5G應(yīng)用是超高清視頻傳輸（47%）、智慧城市（41%）、固定無線服務(wù)（38%）和車聯(lián)網(wǎng)（29%）。優(yōu)先級再低的是工廠自動(dòng)化（24%）、智能電網(wǎng)應(yīng)用（21%）、觸覺互聯(lián)網(wǎng)（tactile internet，15%），遠(yuǎn)程控制無人機(jī)（12%）和數(shù)字醫(yī)療（2%）等。

由于5G的許多技術(shù)和商業(yè)模式在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)上也能應(yīng)用，所以被調(diào)查對象們并不指望將來5G會(huì)帶來網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的巨變。咱們今天的技術(shù)能力已能實(shí)現(xiàn)5G的相當(dāng)一部分應(yīng)用（參見下圖）。