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　　不久前，河南多地遭遇特大暴雨，洪水沖毀了多處電力和通信基礎(chǔ)設(shè)施，也讓傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)的短板凸顯出來。

　　近日，北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院與銀河航天在北京、濟(jì)南兩地開展國內(nèi)首次低軌寬帶通信衛(wèi)星與靈巧5G專網(wǎng)的融合測(cè)試。本次測(cè)試解決了異地專網(wǎng)通信對(duì)地面光纖基礎(chǔ)設(shè)施的依賴問題，實(shí)現(xiàn)了低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面5G專網(wǎng)的融合，邁出了極地、遠(yuǎn)海、偏遠(yuǎn)地區(qū)及應(yīng)急等場(chǎng)景通信服務(wù)的重要一步。

　　邁出第一步

　　當(dāng)前，全球網(wǎng)絡(luò)覆蓋仍面臨諸多難題。賽迪顧問發(fā)布的《“新基建”之中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究白皮書》中提到，傳統(tǒng)地面通信骨干網(wǎng)在海洋、沙漠及山區(qū)等苛刻環(huán)境下鋪設(shè)難度大且運(yùn)營成本高，通過部署傳統(tǒng)通信骨干網(wǎng)絡(luò)在互聯(lián)網(wǎng)滲透率低的區(qū)域進(jìn)行延伸普及已存在現(xiàn)實(shí)障礙。

　　目前，地球上超過70%的地理空間，涉及30億人口未能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)覆蓋。據(jù)國際電信聯(lián)盟公布的數(shù)據(jù)，全球未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接的人口中，超過12%居住在邊遠(yuǎn)農(nóng)村或山區(qū)，很多地區(qū)地勢(shì)地貌復(fù)雜，難以鋪設(shè)地面通信網(wǎng)絡(luò)。而在地震、洪水、泥石流、冰雪等自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，光纜中斷、大面積基站停電等故障會(huì)形成“通信中斷區(qū)”，傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)難以滿足應(yīng)急救援的用網(wǎng)需求。

　　因此，建設(shè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是解決地球“無互聯(lián)網(wǎng)”人口數(shù)字鴻溝的重要手段，是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息連續(xù)覆蓋普惠共享的有效補(bǔ)充。

　　北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院執(zhí)行院長(zhǎng)彭木根在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)介紹說，通信衛(wèi)星和靈巧5G專網(wǎng)結(jié)合，能有效解決傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)對(duì)站址資源需求高、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化復(fù)雜、設(shè)備昂貴等問題，通過內(nèi)嵌基站功能自適應(yīng)遷移和網(wǎng)絡(luò)自組織模塊，高效抑制基站間干擾和應(yīng)對(duì)無線回程受限挑戰(zhàn)等，網(wǎng)絡(luò)可以即部署即用。

　　“低軌寬帶衛(wèi)星與5G專網(wǎng)融合試驗(yàn)，代替了需要預(yù)先鋪設(shè)的地面光纖?！蔽靼搽娮涌萍即髮W(xué)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授田斌告訴《中國科學(xué)報(bào)》，“通信衛(wèi)星完成的是骨干網(wǎng)的任務(wù)，用戶接入還是由5G專網(wǎng)原先的設(shè)備完成，因?yàn)樾l(wèi)星和地面光纖的信道特性不同，所以要進(jìn)行這種融合測(cè)試?！?

　　“與4G網(wǎng)絡(luò)相比，基于云小站的靈巧5G專網(wǎng)在容量、時(shí)延等方面性能顯著提升了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。”彭木根說，“未來，靈巧5G專網(wǎng)與低軌寬帶衛(wèi)星深度融合，可以有更廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景，有望服務(wù)我國極地科考、海洋開發(fā)以及地震、森林火災(zāi)等應(yīng)急機(jī)動(dòng)場(chǎng)景?！?

　　7分鐘“絲滑”體驗(yàn)

　　此次測(cè)試依托我國自主研制的低軌寬帶通信衛(wèi)星（銀河航天首發(fā)星），以及高機(jī)動(dòng)、輕量化的5G專網(wǎng)。

　　在低軌寬帶通信衛(wèi)星與靈巧5G專網(wǎng)的融合測(cè)試中，過境的低軌衛(wèi)星連同地面衛(wèi)星終端和信關(guān)站，構(gòu)建起北京、濟(jì)南兩地5G專網(wǎng)間的骨干網(wǎng)絡(luò)。測(cè)試模擬了濟(jì)南一個(gè)廠房?jī)?nèi)發(fā)生危險(xiǎn)品泄漏時(shí)，在北京的工作人員佩戴虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，利用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)5G專網(wǎng)連接，并實(shí)時(shí)觀察現(xiàn)場(chǎng)情況，操控濟(jì)南的無人車接近危險(xiǎn)品目標(biāo)，控制機(jī)械臂最終完成危險(xiǎn)品處理的場(chǎng)景。

　　“銀河航天首發(fā)星是目前中國通信能力較強(qiáng)的低軌寬帶通信衛(wèi)星，其通信容量高、時(shí)延低。”銀河航天通信技術(shù)專家李建成對(duì)《中國科學(xué)報(bào)》說，“我們整個(gè)測(cè)試的時(shí)延大概在20~30毫秒，這種時(shí)延人們根本察覺不出，從濟(jì)南場(chǎng)地傳來的全景視頻畫面清晰、無卡頓，無人平臺(tái)操作也順滑、流暢，可完成全向運(yùn)動(dòng)控制和操控機(jī)械臂進(jìn)行物體夾取等功能。”

　　專家介紹說，因?yàn)榈蛙壭l(wèi)星飛行速度極快，平均速度超過7公里/秒，對(duì)同一終端單次的連續(xù)覆蓋時(shí)間約為5~8分鐘，所以當(dāng)天的測(cè)試進(jìn)行了約7分鐘時(shí)間。

　　“低軌寬帶通信衛(wèi)星還具備廣覆蓋的特點(diǎn)。目前我們的信關(guān)站覆蓋范圍最大可達(dá)1000公里，假如地面網(wǎng)絡(luò)中斷，只要周邊1000公里范圍內(nèi)任何一個(gè)信關(guān)站能繼續(xù)工作，就能維持通信，所以對(duì)于中小范圍的災(zāi)害應(yīng)急是完全沒問題的?！崩罱ǔ烧f，“在這次測(cè)試的應(yīng)用場(chǎng)景里，覆蓋范圍沒有達(dá)到那么遠(yuǎn)，只有400公里，所以可以把衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)理解為‘一根400公里的光纖’，因?yàn)樾l(wèi)星傳輸是‘一跳直達(dá)’，所以能夠?qū)崿F(xiàn)較低的傳輸時(shí)延，滿足特定應(yīng)用場(chǎng)景需求?！?

　　年底將發(fā)射一批衛(wèi)星

　　目前，太空互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)已成為國際航天領(lǐng)域的熱門，世界各國紛紛開始低軌互聯(lián)網(wǎng)星座衛(wèi)星的發(fā)射組網(wǎng)。美國太空探索公司的“星鏈”網(wǎng)絡(luò)和歐美合作推出的“一網(wǎng)”星座計(jì)劃，都制定了雄心勃勃的組網(wǎng)目標(biāo)。據(jù)國際電信聯(lián)盟預(yù)計(jì)，到2030年，實(shí)現(xiàn)人人都能連接互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)，需要近4280億美元的投入?？梢?，這是一個(gè)存在多種可能性的巨大市場(chǎng)。

　　去年，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的代表之一，首次被我國納入新基建信息基礎(chǔ)設(shè)施的范疇，標(biāo)志著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)已上升為國家戰(zhàn)略性工程。

　　田斌認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國，乃至全球的目標(biāo)。需要發(fā)射多顆衛(wèi)星、組成衛(wèi)星星座。而需要發(fā)射多少顆低軌衛(wèi)星組網(wǎng)和衛(wèi)星大小、衛(wèi)星的波束寬度、軌道高度等都有關(guān)系。當(dāng)然需要的投入非常大，但市場(chǎng)也很大?！斑@涉及到商業(yè)和應(yīng)用模式的問題，如果使用方便，推廣得好，那就會(huì)創(chuàng)造很大的經(jīng)濟(jì)效益?！?

　　“我國對(duì)于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)有統(tǒng)籌的規(guī)劃?！崩罱ǔ烧f，“銀河航天正在構(gòu)建衛(wèi)星低成本批量化生產(chǎn)能力，未來在南通建設(shè)的衛(wèi)星超級(jí)工廠可以達(dá)到年產(chǎn)幾百顆的規(guī)模。我們正在致力于通信載荷、核心單機(jī)、衛(wèi)星平臺(tái)的自主研發(fā)與低成本量產(chǎn)，全力支持我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。”

　　李建成認(rèn)為，未來衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用具有廣闊前景，主要應(yīng)用方向包括海洋、航空、偏遠(yuǎn)地區(qū)、極地通信、應(yīng)急救災(zāi)通信、企業(yè)專網(wǎng)通信等。

　　“而且，從技術(shù)原理來說，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)未來可以用于火星與地球的通信?！崩罱ǔ烧f，“除通信外，增加相應(yīng)的衛(wèi)星載荷后，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地遙感探測(cè)和導(dǎo)航增強(qiáng)等功能。”

　　銀河航天星座系統(tǒng)架構(gòu)師林廣榮表示，下一步，銀河航天將繼續(xù)與北京郵電大學(xué)開展靈巧5G云小站、霧小站和輕量化核心網(wǎng)功能上星等試驗(yàn)驗(yàn)證工作。靈巧5G專網(wǎng)以及低軌寬帶通信衛(wèi)星的融合及進(jìn)一步協(xié)同，將有效支撐我國天地一體化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，為我國應(yīng)急通信、抗震救災(zāi)、極地科考、遠(yuǎn)洋探測(cè)等領(lǐng)域的高效寬帶無線通信需求提供強(qiáng)有力的保障與支撐。

　　“我們?cè)诓粩鄤?chuàng)新技術(shù)并且優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，年底將發(fā)射一批低軌寬帶通信衛(wèi)星，形成連續(xù)30分鐘以上的通信，構(gòu)建一天之內(nèi)多次重訪的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力，為衛(wèi)星通信關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證提供重要支撐。”李建成說，“后續(xù)，我們將發(fā)射更多低軌寬帶通信衛(wèi)星，全力支持我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)?！?

　　來源：《中國科學(xué)報(bào)》 (2021-08-12 第3版 信息技術(shù))