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專訪
2020/3/3 18:47

專訪郭正標:同步5G演進,天基互聯網是衛星通信體系整合“最優解”

C114通信網  高娟

C114訊 北京時間3月3日消息(高娟)人類對于科技的探索永無止境,在衛星通信領域尤是如此。當衛星通信與5G融合又將帶來哪些變革?

日前,世域天基創始人郭正標在接受C114采訪時表示,以地面移動通信體系來整合衛星通信體系將是現實的并且也是大勢所趨。在他看來,衛星通信和5G應充分發揮好各自優勢,在不同的場景下為消費者提供良好的服務才是正途。

同步5G,衛星通信體系整合“正當時”

我國首顆通信能力達10Gbps的低軌寬帶通信首發衛星,銀河航天首發星,在軌30天后開展了通信能力試驗。銀河航天2月19日披露,這顆5G衛星在國內第一次驗證了低軌Q/V/Ka頻段通信能力,并取得了通信試驗的成功。

據郭正標理解,目前關于5G衛星概念還處于探討當中,還沒有相關國際標準出臺,當下需要做的事情是積極在 IMT/ITU/3GPP層面多做工作,使之成為共識,移動通信標準化是件艱難的事情,要國際社會,國家間組織認同,需要天時地利各種要素集合,國內相關企業如能參與推動將具備核心競爭力。

另邊廂,美國聯邦通信委員會也于近日投票通過了一項計劃,即美國政府用97億美元買回衛星公司使用的頻段,重新對電信公司拍賣,用于5G網絡建設。

郭正標表示,傳統意義上衛星和地面移動通信系統之間沒有聯系,衛星網絡通常是比較封閉的系統。但隨著衛星通信技術本身的不斷變遷,這種關系也被徹底打破。“現在高通量寬帶衛星也逐漸將技術水平提升到可以提供寬帶通信服務,這跟地面移動通信系統是一致的。”

地面移動與衛星通信這兩套網絡在通信容量,用戶數目,覆蓋效率方面各有優勢,未來有沒有可能出現一套系統結合各自優勢來提供相關功能?

對此,郭正標給出的答案是,“衛星通信體系本身,它相對于體量更大的地面移動通信體系而言要封閉落后很多,所以以地面移動通信體系來整合衛星通信體系將是現實的并且也是大勢所趨。”

在他看來,衛星通信體系的整合“正當時”,不需要等待或者考慮6G的其他訴求,直接在5G的演進系統中實現衛星通信和地面通信系統的整合,即Beyond5G或Sat5G。

“5G的部分標準出現之后,它其實并未停滯,相關標準一直都在演進。比如基于5G現有核心網和空口基礎上發展衛星通信技術。不過最近的一些聲音也在討論是否在6G的框架下實現這一目標。”郭正標認為,如果一個系統整的東西太多太復雜,推進速度會很慢。如果天地一體化要完全走6G的方案,恐怕10年內都難以付諸于實踐。

此外,郭正標補充道,衛星通信和地面通信應充分發揮好各自優勢,在不同的場景下為消費者提供良好的服務才是正途。

“指望用衛星通信完全取代地面通信是不現實的。”郭正標強調,有一點特別值得警惕,那就是衛星通信技術進步,尤其是高通量寬帶衛星,可以很大程度取代地面蜂窩網系統,特別是一些落后地區落后國家。他們對于國家安全的概念并不是那么強烈,更希望能利用現成的網絡系統,而不是重新建立一套光纖或者蜂窩網絡。

最優解,尋找天空一體化的“平衡點”

人們普遍認為,互聯網的未來在于衛星。

進入5G時代后,地面基站依然很難覆沙漠、海洋等所有區域,低軌寬帶通信衛星恰恰可以解決全球網絡覆蓋和接入的難題,有望讓全球處于信息貧困的40億人接入網絡世界。

據了解,美國的SpaceX和英國的Oneweb都已開始行動,計劃發射大量衛星組成龐大星座,其數量之多是沒有先例的。SpaceX已經發射了240顆衛星,計劃發射1.2萬顆;Oneweb目前只有6顆衛星在軌道上,但從近日開始它會大量發射衛星,計劃發射650顆。

在談到天空是否能夠取代地面,是否能保持平衡甚至可以正面PK問題時,郭正標表示,目前看來優勢在于地面。

人類社會依附地面而存在,這是現實,也是必將長期維持的基本狀態。長期而言,地面移動通信的體量和服務對象、服務能力也遠遠高于天空。低軌衛星星座目前看來是提高衛星通信系統容量的唯一途徑,本質上是它距離地面更近,所要克服的空間損耗更低。

而通信本質上是能量利用和效率的問題,無線通信光纖通信都是一樣。但是能量的利用和效率,以及電磁波的波粒二象性,將決定這個關系保持著如何的平衡。

郭正標不相信SpaceX的星鏈系統能夠打敗地面通信系統,正是基于這樣的考慮:單一的衛星運營商很難贏得過地面運營商,脫離地面運營商就不是大融合。除非只有一種可能,天地一體化的運營商,自己有地面也有天空,而天空占主導,但這基本上不可能。

在談到衛星通信值不值得大規模部署時,郭正標強調,“衛星通信本質上,是無線通信在有限面積的光伏板所產生能量的利用效率問題,如果它的容量上升到在覆蓋效率下可以跟地面無線通信網,甚至光纖網正面競爭的時候,它就有了大規模部署的價值。”

“SpaceX的全球衛星通信網絡首先是一套自我畢竟封閉的系統,從衛星通信體系到平臺和終端都自己實現,跟更加開放性,更加國際化的全球移動通信體系背道而馳。”郭正標認為,天空一體化的最優解應該是基于現有的以IMT/3GPP/IEEE這類國際化標準體系來構建天基互聯網。

星鏈追求的完全控制,全星間鏈路到今天仍然存在巨大風險,特別是對于中國這種沒有辦法全球建站的國家而言難上加難。世域公司提出的天基互聯網方案是適合我國國情,也是天空一體化的最佳“平衡點”。

“我們融合了地面5G核心網和移動基站端來提供絕大多數數據回傳,是一個Mesh網狀網方案,并且開創性的使用小平臺路由微波鏈路的星間網絡來提供航空即海洋上的數據連接。另外我們的衛星星座構型設計,部署數目也沒有夸張到42000多顆,而是更加科學的3000多顆。”郭正標指出,這一方案后期也被像亞馬遜Kuiple的項目采用。

衛星通信本質上,是無線通信在有限面積的光伏板所產生能量的利用效率問題,如果它的容量上升到在覆蓋效率下可以跟地面無線通信網,甚至光纖網正面競爭的時候,它就有了大規模部署的價值。

郭正標透露,世域公司擁有相當優秀的系統設計和大規模仿真的能力。“公司從2016年開始就一直在推動基于地面移動通信網絡的軟件定義核心網和基于5G的空口自適應接入標準的非地面接入網系統來實現這一步驟。目前我們正在從無人浮空騎,低軌衛星星座多個路徑布局。2017年推動的江蘇一號實驗衛星是國際上第一個基于5G空口的毫米波通信實驗衛星,開創了行業先河。”

找準定位,進一步推動5G+天基互聯網發展

在業內召開的小衛星技術與標準化論壇上,郭正標在演講報告中曝露了一張“5G+天基互聯網+空間計算”融合的技術需求圖譜。當中,涵蓋了衛星、太空路由、通信協議、電磁頻譜資源、波束控制、載體、地面站、應用端、空間計算等九方面具體內容。在我們看來其中任何一個內容拿出來都是大工程,我們作為初創企業在推動融合技術的發展過程中,角色應該如何定位?

郭正標表示,首先我們認為我們一定要找到自己的定位,就是民營企業必須搞市場和服務來實現產業閉環,而不是完全依賴政府投資和扶持,衛星運營一定是我們的核心角色。

其次,作為民營企業要想在產業當中具備競爭力,必須在核心技術層面掌握話語權。郭正標認為,通信標準化和衛星產品定義必須自己掌握。目前我們在國際國內輸出了相關標準化建議,也得到了一些認可,接下來還將進一步成立專業的推進工作組落實這些建議,和大家一起推動它們成為國際標準。

此外,對于產品定義本身,我們認為民營創業公司能力所及,不一定一口氣就談發射幾百上千顆衛星,可以先把一顆衛星做好做出來,驗證可行性并且掌握大規模復制的生產線技術即可;后期,可以跟社會各界一起共享共建。

2019年,對于世域天基是高速發展的一年。在標準化層面,世域天基推動的NonT-Ran非地面接入網的推廣和普及工作,在聯通,大唐,電科,航天,中科院等多個通信體系內做演講和交流。在中科院軟件定義衛星大會等重要場合做論文匯報。論文還參加入選了歐洲第一屆航天會議這類國際化的平臺。

在衛星產品方面,世域天基開發了一款VLEO衛星,該衛星主要布局300-400Km超低軌道。據郭正標介紹,它采用全球首創的堆疊發射方式和衛星構型,可以更低成本降低衛星價格,提高一箭多星的攜帶數量。目前,世域天基與航天科技、星河動力、藍箭等民營航天企業的火箭都展開了適配器層面的合作。

此外,世域天基在載荷方案上更進一步實現了基于碳化硅片上天線的設計,提出來了相關工藝可以實現更低功耗更高效率的數字多波束天線,并且緊密的和產業鏈一起協同,推動相關三代半導體工藝的落地和實現。

郭正標透露,在服務和產品周邊的開發上,我們希望自身可以具備一定的現金流能力,持續鍛煉團隊開發實力。此外,公司也做了一些航天科普相關的產品,開發了全國首個民營企業推出的火星探測器項目。

“新型空間基礎設施以后必將成為資本投資布局的重點領域。它可以不需要在當事國布局太多的基站,就能夠把云計算和大數據的產能輸出出去,讓中國優勢的互聯網應用和服務成為國際服務。”郭正標透露,“接下來我們也會利用一些區塊鏈基金,產業基金,社會資本來實現這一目標。”

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