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专访
2020/3/3 18:47

专访郭正标:同步5G演进,天基互联网是卫星通信体系整合“最优解”

C114通信网  高娟

C114讯 北京时间3月3日消息(高娟)人类对于科技的探索永无止境,在卫星通信领域尤是如此。当卫星通信与5G融合又将带来哪些变革?

日前,世域天基创始人郭正标在接受C114采访时表示,以地面移动通信体系来整合卫星通信体系将是现实的并且也是大势所趋。在他看来,卫星通信和5G应充分发挥好各自优势,在不同的场景下为消费者提供良好的服务才是正途。

同步5G,卫星通信体系整合“正当时”

我国首颗通信能力达10Gbps的低轨宽带通信首发卫星,银河航天首发星,在轨30天后开展了通信能力试验。银河航天2月19日披露,这颗5G卫星在国内第一次验证了低轨Q/V/Ka频段通信能力,并取得了通信试验的成功。

据郭正标理解,目前关于5G卫星概念还处于探讨当中,还没有相关国际标准出台,当下需要做的事情是积极在 IMT/ITU/3GPP层面多做工作,使之成为共识,移动通信标准化是件艰难的事情,要国际社会,国家间组织认同,需要天时地利各种要素集合,国内相关企业如能参与推动将具备核心竞争力。

另边厢,美国联邦通信委员会也于近日投票通过了一项计划,即美国政府用97亿美元买回卫星公司使用的频段,重新对电信公司拍卖,用于5G网络建设。

郭正标表示,传统意义上卫星和地面移动通信系统之间没有联系,卫星网络通常是比较封闭的系统。但随着卫星通信技术本身的不断变迁,这种关系也被彻底打破。“现在高通量宽带卫星也逐渐将技术水平提升到可以提供宽带通信服务,这跟地面移动通信系统是一致的。”

地面移动与卫星通信这两套网络在通信容量,用户数目,覆盖效率方面各有优势,未来有没有可能出现一套系统结合各自优势来提供相关功能?

对此,郭正标给出的答案是,“卫星通信体系本身,它相对于体量更大的地面移动通信体系而言要封闭落后很多,所以以地面移动通信体系来整合卫星通信体系将是现实的并且也是大势所趋。”

在他看来,卫星通信体系的整合“正当时”,不需要等待或者考虑6G的其他诉求,直接在5G的演进系统中实现卫星通信和地面通信系统的整合,即Beyond5G或Sat5G。

“5G的部分标准出现之后,它其实并未停滞,相关标准一直都在演进。比如基于5G现有核心网和空口基础上发展卫星通信技术。不过最近的一些声音也在讨论是否在6G的框架下实现这一目标。”郭正标认为,如果一个系统整的东西太多太复杂,推进速度会很慢。如果天地一体化要完全走6G的方案,恐怕10年内都难以付诸于实践。

此外,郭正标补充道,卫星通信和地面通信应充分发挥好各自优势,在不同的场景下为消费者提供良好的服务才是正途。

“指望用卫星通信完全取代地面通信是不现实的。”郭正标强调,有一点特别值得警惕,那就是卫星通信技术进步,尤其是高通量宽带卫星,可以很大程度取代地面蜂窝网系统,特别是一些落后地区落后国家。他们对于国家安全的概念并不是那么强烈,更希望能利用现成的网络系统,而不是重新建立一套光纤或者蜂窝网络。

最优解,寻找天空一体化的“平衡点”

人们普遍认为,互联网的未来在于卫星。

进入5G时代后,地面基站依然很难覆沙漠、海洋等所有区域,低轨宽带通信卫星恰恰可以解决全球网络覆盖和接入的难题,有望让全球处于信息贫困的40亿人接入网络世界。

据了解,美国的SpaceX和英国的Oneweb都已开始行动,计划发射大量卫星组成庞大星座,其数量之多是没有先例的。SpaceX已经发射了240颗卫星,计划发射1.2万颗;Oneweb目前只有6颗卫星在轨道上,但从近日开始它会大量发射卫星,计划发射650颗。

在谈到天空是否能够取代地面,是否能保持平衡甚至可以正面PK问题时,郭正标表示,目前看来优势在于地面。

人类社会依附地面而存在,这是现实,也是必将长期维持的基本状态。长期而言,地面移动通信的体量和服务对象、服务能力也远远高于天空。低轨卫星星座目前看来是提高卫星通信系统容量的唯一途径,本质上是它距离地面更近,所要克服的空间损耗更低。

而通信本质上是能量利用和效率的问题,无线通信光纤通信都是一样。但是能量的利用和效率,以及电磁波的波粒二象性,将决定这个关系保持着如何的平衡。

郭正标不相信SpaceX的星链系统能够打败地面通信系统,正是基于这样的考虑:单一的卫星运营商很难赢得过地面运营商,脱离地面运营商就不是大融合。除非只有一种可能,天地一体化的运营商,自己有地面也有天空,而天空占主导,但这基本上不可能。

在谈到卫星通信值不值得大规模部署时,郭正标强调,“卫星通信本质上,是无线通信在有限面积的光伏板所产生能量的利用效率问题,如果它的容量上升到在覆盖效率下可以跟地面无线通信网,甚至光纤网正面竞争的时候,它就有了大规模部署的价值。”

“SpaceX的全球卫星通信网络首先是一套自我毕竟封闭的系统,从卫星通信体系到平台和终端都自己实现,跟更加开放性,更加国际化的全球移动通信体系背道而驰。”郭正标认为,天空一体化的最优解应该是基于现有的以IMT/3GPP/IEEE这类国际化标准体系来构建天基互联网。

星链追求的完全控制,全星间链路到今天仍然存在巨大风险,特别是对于中国这种没有办法全球建站的国家而言难上加难。世域公司提出的天基互联网方案是适合我国国情,也是天空一体化的最佳“平衡点”。

“我们融合了地面5G核心网和移动基站端来提供绝大多数数据回传,是一个Mesh网状网方案,并且开创性的使用小平台路由微波链路的星间网络来提供航空即海洋上的数据连接。另外我们的卫星星座构型设计,部署数目也没有夸张到42000多颗,而是更加科学的3000多颗。”郭正标指出,这一方案后期也被像亚马逊Kuiple的项目采用。

卫星通信本质上,是无线通信在有限面积的光伏板所产生能量的利用效率问题,如果它的容量上升到在覆盖效率下可以跟地面无线通信网,甚至光纤网正面竞争的时候,它就有了大规模部署的价值。

郭正标透露,世域公司拥有相当优秀的系统设计和大规模仿真的能力。“公司从2016年开始就一直在推动基于地面移动通信网络的软件定义核心网和基于5G的空口自适应接入标准的非地面接入网系统来实现这一步骤。目前我们正在从无人浮空骑,低轨卫星星座多个路径布局。2017年推动的江苏一号实验卫星是国际上第一个基于5G空口的毫米波通信实验卫星,开创了行业先河。”

找准定位,进一步推动5G+天基互联网发展

在业内召开的小卫星技术与标准化论坛上,郭正标在演讲报告中曝露了一张“5G+天基互联网+空间计算”融合的技术需求图谱。当中,涵盖了卫星、太空路由、通信协议、电磁频谱资源、波束控制、载体、地面站、应用端、空间计算等九方面具体内容。在我们看来其中任何一个内容拿出来都是大工程,我们作为初创企业在推动融合技术的发展过程中,角色应该如何定位?

郭正标表示,首先我们认为我们一定要找到自己的定位,就是民营企业必须搞市场和服务来实现产业闭环,而不是完全依赖政府投资和扶持,卫星运营一定是我们的核心角色。

其次,作为民营企业要想在产业当中具备竞争力,必须在核心技术层面掌握话语权。郭正标认为,通信标准化和卫星产品定义必须自己掌握。目前我们在国际国内输出了相关标准化建议,也得到了一些认可,接下来还将进一步成立专业的推进工作组落实这些建议,和大家一起推动它们成为国际标准。

此外,对于产品定义本身,我们认为民营创业公司能力所及,不一定一口气就谈发射几百上千颗卫星,可以先把一颗卫星做好做出来,验证可行性并且掌握大规模复制的生产线技术即可;后期,可以跟社会各界一起共享共建。

2019年,对于世域天基是高速发展的一年。在标准化层面,世域天基推动的NonT-Ran非地面接入网的推广和普及工作,在联通,大唐,电科,航天,中科院等多个通信体系内做演讲和交流。在中科院软件定义卫星大会等重要场合做论文汇报。论文还参加入选了欧洲第一届航天会议这类国际化的平台。

在卫星产品方面,世域天基开发了一款VLEO卫星,该卫星主要布局300-400Km超低轨道。据郭正标介绍,它采用全球首创的堆叠发射方式和卫星构型,可以更低成本降低卫星价格,提高一箭多星的携带数量。目前,世域天基与航天科技、星河动力、蓝箭等民营航天企业的火箭都展开了适配器层面的合作。

此外,世域天基在载荷方案上更进一步实现了基于碳化硅片上天线的设计,提出来了相关工艺可以实现更低功耗更高效率的数字多波束天线,并且紧密的和产业链一起协同,推动相关三代半导体工艺的落地和实现。

郭正标透露,在服务和产品周边的开发上,我们希望自身可以具备一定的现金流能力,持续锻炼团队开发实力。此外,公司也做了一些航天科普相关的产品,开发了全国首个民营企业推出的火星探测器项目。

“新型空间基础设施以后必将成为资本投资布局的重点领域。它可以不需要在当事国布局太多的基站,就能够把云计算和大数据的产能输出出去,让中国优势的互联网应用和服务成为国际服务。”郭正标透露,“接下来我们也会利用一些区块链基金,产业基金,社会资本来实现这一目标。”

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