近(jin)日，愛(ai)立信、泰(tai)雷茲(zi)、高通三(san)家公司宣布啟(qi)動5G太空項(xiang)目，此次(ci)項(xiang)目可以說是在5G R17標(biao)準中(zhong)非地面(mian)網絡(luo)所(suo)需(xu)組件的(de)驗(yan)證，為5G R17凍結后(hou)商用(yong)化(hua)做了前期工作(zuo)，推動5G與衛星通信的(de)深度融合。
近日(ri)，愛立信、泰雷茲、高通(tong)三家公司宣布(bu)啟動(dong)5G太空項目，計劃通(tong)過開發(fa)衛星網(wang)(wang)絡，使智能(neng)手機用(yong)(yong)戶無論身處何(he)處，都能(neng)獲得(de)高速連接。該項目是測(ce)試如何(he)利用(yong)(yong)近地(di)軌(gui)道（LEO）衛星運行5G網(wang)(wang)絡，以幫(bang)助極端地(di)理位(wei)置和偏遠地(di)區的個人(ren)接入(ru)互聯網(wang)(wang)。
此次5G太空項目，可以說是在5G R17標準中非地面網絡（non-terrestrial network, NTN）所需組件的驗證，為5G R17凍結后商用化做了前期工作，推動5G與衛星通信的深度融合。
三家巨頭的5G上太空項目
愛立信、泰雷茲、高通三方計劃在4—5年內發射衛星，耗資可能達到80億歐元。目前，該項目處于起步階段，三方分別進行了平行研究，即將進入地面測試階段。預計最終網速可以實現幾十Mbps，速度介于4G和5G之間。
分工方面，泰雷茲作為歐洲知名的航空航天公司，將負責建造衛星；愛立信作為通信設備商，將在地面部署網絡；高通作為芯片終端(duan)生態領軍(jun)者，將(jiang)提(ti)供測試智能手機，并與低(di)軌道衛星(xing)進行通信。
泰雷茲一位高管稱“這將是電信領域的一場革命。此前，電信公司和衛星公司之間存在競爭，但現在這兩個領域正在融合”。
多個媒體報道，該項目最終可能會與美國SpaceX的“星鏈”展開競爭，但三家聯合進行的5G計劃將使用不同的技術解決方案。“星鏈(lian)”已將(jiang)2000多顆(ke)(ke)(ke)衛(wei)(wei)星送(song)入軌道（目標為30000顆(ke)(ke)(ke)），大(da)量(liang)低軌道衛(wei)(wei)星可(ke)(ke)能對太空安全構成嚴重(zhong)威(wei)脅。但5G項目將(jiang)依賴(lai)更大(da)、更少(shao)的衛(wei)(wei)星來實現全球(qiu)覆蓋，最終(zhong)可(ke)(ke)能需(xu)要600—800顆(ke)(ke)(ke)衛(wei)(wei)星。
在筆者看來，愛立信、泰雷茲、高通三方的5G太空項目與星鏈存在的最大區別在于5G太空項目是為了實現衛星網絡與地面移動通信網絡的深度融合，而星鏈則更多是單獨提供衛星通信服務。
這(zhe)里不得(de)不提的(de)是最新凍(dong)結的(de)5G R17版本標準家族中的(de) NTN，其(qi)目的(de)是將(jiang)衛星(xing)(xing)通(tong)信(xin)(xin)等非地面(mian)網絡(luo)納入到移動(dong)通(tong)信(xin)(xin)的(de)體系(xi)中，實(shi)現融合(he)和共同商用，絕非地面(mian)移動(dong)通(tong)信(xin)(xin)網絡(luo)和衛星(xing)(xing)兩張皮的(de)發展(zhan)。相比(bi)之(zhi)下，星(xing)(xing)鏈聚焦于(yu)通(tong)過其(qi)低軌(gui)衛星(xing)(xing)為用戶直接提供通(tong)信(xin)(xin)服(fu)務(wu)，雖然是地面(mian)移動(dong)通(tong)信(xin)(xin)的(de)一個補充，但并未考慮(lv)兩者(zhe)之(zhi)間的(de)深度融合(he)。
三(san)家聯合發布的新聞稿中(zhong)也(ye)提(ti)到，其5G太(tai)空項目是3GPP對5G R17標準凍結后，對支持非(fei)地面(mian)網絡進行的測試(shi)和驗證。
推動5G R17標準中新特性NTN的落地
近年來，衛(wei)(wei)星(xing)(xing)通(tong)信(xin)已(yi)成為業界新的熱點，引起了(le)移(yi)動通(tong)信(xin)陣營的關注。國際(ji)標準化組(zu)織3GPP早在(zai)5G R15版本制定階段(duan)就考慮過將(jiang)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)通(tong)信(xin)網絡(luo)集成到移(yi)動通(tong)信(xin)標準化體系中，彼時組(zu)織專家對(dui)NTN部署場景(jing)和(he)信(xin)道模型(xing)進行研(yan)究，并在(zai)后(hou)續進行用例研(yan)究，其中主要是針對(dui)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)通(tong)信(xin)的研(yan)究。
針對5G NTN的用(yong)例，3GPP此(ci)前主(zhu)要研究(jiu)以(yi)下(xia)三方(fang)面：
一是服務的連續性，即(ji)在未來各(ge)類(lei)場景中，僅(jin)靠地面(mian)網(wang)(wang)絡(luo)無法提(ti)供(gong)完全(quan)的5G服(fu)務(wu)，需(xu)要地面(mian)與非地面(mian)網(wang)(wang)絡(luo)的結(jie)合(he)，NTN可以為這種服(fu)務(wu)連續性提(ti)供(gong)支持，在飛機、海上平(ping)臺等領(ling)域(yu)提(ti)供(gong)無縫(feng)網(wang)(wang)絡(luo)接入；
二是服務無處不在，即(ji)針對一些不(bu)(bu)方(fang)便使(shi)用地面(mian)網絡的地理區域(yu)，地面(mian)網絡沒有覆(fu)蓋(gai)或覆(fu)蓋(gai)不(bu)(bu)足(zu)的場景，如農業、資產(chan)追蹤(zong)、應急處置等，解決了5G服務不(bu)(bu)足(zu)的問(wen)題(ti)；
三是服務可擴展性，即利用衛星網絡大(da)覆蓋的(de)特點(dian)，實現(xian)大(da)范圍使(shi)用廣(guang)播、多(duo)播的(de)用例。
3GPP在(zai)5G R17版本中引入了(le)非地面網絡(luo)NTN，將(jiang)衛(wei)星通(tong)信(xin)網作(zuo)為(wei)地面網絡(luo)的(de)必要補(bu)充，對(dui)(dui)其(qi)展開(kai)了(le)更進一步(bu)的(de)研(yan)究及標準化工(gong)作(zuo)。在(zai)對(dui)(dui)R17 NTN的(de)解(jie)讀中，基本上(shang)延續了(le)此前(qian)針對(dui)(dui)NTN的(de)用(yong)例研(yan)究，提出NTN通(tong)信(xin)是(shi)為(wei)了(le)解(jie)決偏(pian)遠山區(qu)、海上(shang)、交(jiao)通(tong)運輸等(deng)場(chang)景的(de)通(tong)信(xin)問題，將(jiang)非地面網絡(luo)與5G融合(he)，實現立體式的(de)網絡(luo)覆(fu)蓋。
R17定義的(de)相關技(ji)術標(biao)準中(zhong)，考(kao)慮到衛(wei)星(xing)通(tong)信和(he)地(di)(di)面(mian)通(tong)信的(de)融合，針(zhen)對衛(wei)星(xing)波束(shu)地(di)(di)面(mian)高(gao)速移動、衛(wei)星(xing)高(gao)度(du)帶(dai)來的(de)傳播時延、衛(wei)星(xing)與地(di)(di)面(mian)站連接切換(huan)等(deng)問題(ti)，設計(ji)了上(shang)下行時頻偏(pian)補償調整、傳輸時序(xu)關系(xi)增強(qiang)、基于位置的(de)移動性管理增強(qiang)等(deng)技(ji)術，初步解決了5G體系(xi)中(zhong)衛(wei)星(xing)通(tong)信的(de)基本問題(ti)。
此外，除了提供支持基于5G NR的NTN標準規范外，R17還提供了支持NB-IoT和eMTC等物聯網技術與NTN融合的標準規范。支持物聯網的NTN主要針對海運、野外、能源采集、農業、環境監測等無法部署基站的場景，或者基站部署和維護難度、成本很大的場景。R17標準中將NB-IoT和eMTC技術應用于衛星通信，設計了多種技術，實現天地物聯通信，為物聯網全球連接提供了支撐。
實際上，除了(le)R17版本(ben)外，3GPP針(zhen)對(dui)NTN已有(you)了(le)長期演進(jin)的計劃，集中體(ti)現在(zai)5G R18版本(ben)標(biao)準和6G愿景中。
在已啟動的(de)5G R18標準中，針(zhen)對NTN領域進(jin)行了覆蓋增強(qiang)、10GHz以(yi)上頻譜的(de)支持、移動性和業務(wu)連(lian)續性的(de)進(jin)一步增強(qiang)、終端性能優化、終端位置報告的(de)網絡(luo)驗證(zheng)等(deng)方面的(de)演進(jin)，提升了NTN的(de)性能。
6G面向(xiang)的(de)是空天(tian)地一體(ti)化通(tong)信的(de)愿景，對NTN提出(chu)了更高的(de)需求，需要實現(xian)與地面網絡更深層次的(de)一體(ti)化融合。
例如，在網絡架構和組網一體化方面，專家提出將地面基站的部分或全部功能逐步遷移到星上，有效降低信令和業務的處理時延、提升用戶體驗，并綜合利用星地的空口和硬件資源，實現更靈活網絡部署，核心網也要考慮衛星網絡和地面網絡深度融合的部署方式，實現統一的移動性管理和資源管理；在頻譜一體化方面，業界認為需要探索衛星和地面頻率規劃及頻率共享新技術，使未來的網絡基于需求實現頻率的統一分配和動態共享，同時需要衛星和地面網絡頻率干擾協同和規避技術的進步；終端一體化方面，面對當前(qian)地面終(zhong)端(duan)和衛星終(zhong)端(duan)差(cha)異較大的現狀，6G系統設計中(zhong)，采用(yong)統一的空(kong)口設計，推動(dong)終(zhong)端(duan)芯片一體(ti)化(hua)設計，并(bing)推動(dong)天線(xian)技術、射頻(pin)技術的進(jin)步，實(shi)現終(zhong)端(duan)一體(ti)化(hua)，使(shi)用(yong)戶在統一終(zhong)端(duan)中(zhong)進(jin)行空(kong)、天、地、海無(wu)縫切換和漫游。
推動前期試驗，3GPP陣營的衛星通信在行動
在5G R17版本凍(dong)結后(hou)，推動NTN的(de)前期試(shi)(shi)驗讓(rang)產業鏈各(ge)方(fang)(fang)對(dui)其商用(yong)能力進行評估，同時掌握這一領域的(de)先發(fa)(fa)優勢。愛立信、泰雷茲、高(gao)通三方(fang)(fang)的(de)5G太空項目(mu)就是前期試(shi)(shi)驗的(de)典(dian)型(xing)，在其公開發(fa)(fa)布的(de)聲(sheng)明中可以看出針(zhen)對(dui)5G NTN重點問(wen)題的(de)攻關。
其中，三家提到，測試的目標是驗證支持5G NTN所需的各種技術組件，包括5G智能手機、衛星有效載荷和地面5G網絡部件。這項工作還希望驗證5G NTN可以在智能手機組成元素中得到支持，從而使未來的5G智能手機與衛星電話融合。愛立信計劃(hua)驗證5G虛擬無(wu)線(xian)接(jie)入網技術(shu)，泰雷茲(zi)公司計劃(hua)驗證一種適合部(bu)署(shu)在低軌衛星(xing)上的5G衛星(xing)有(you)效載荷，通(tong)過高通(tong)提供的智(zhi)能手機，驗證5G NTN可以被未來(lai)的5G智(zhi)能手機訪問。三者將使用地基設備來(lai)模擬在軌衛星(xing)和5G智(zhi)能手機連接(jie)之間(jian)的傳播速度和時延。
對3GPP陣營的廠商來說，5G NTN作為3GPP支持的技術，將能夠利用標準化產品和組件的大型生態系統，為技術供應商提供了在設備間快速擴展和兼容性的機會。
在國內，針對5G NTN的工作也有落地。本月，紫光展銳聯合北京鵬鵠物宇科技發展有限公司率先完成全球首個基于R17 IoT NTN標準的 5G衛星物聯網上星實測。本(ben)次測試采用(yong)的衛(wei)星物聯網終端(duan)基于紫光(guang)展銳IoT NTN芯片(pian)開發，通(tong)過L波(bo)段衛(wei)星，在預(yu)商用(yong)基站上完(wan)成了通(tong)信組網測試，并實現數據傳輸(shu)。
測(ce)(ce)試中使用的衛(wei)星是一顆位于赤道上(shang)空36000公里的商用地球同步軌道移動(dong)通(tong)(tong)(tong)信(xin)衛(wei)星，測(ce)(ce)試方攻克了(le)測(ce)(ce)試終(zhong)端面臨(lin)的長時延和大衰減等技術難點，在(zai)與衛(wei)星的通(tong)(tong)(tong)信(xin)距離長達(da)38000公里的條件下(xia)，成(cheng)功完成(cheng)了(le)廣(guang)播、接(jie)入(ru)、數據(ju)傳(chuan)輸等通(tong)(tong)(tong)信(xin)過程，并實現了(le)多終(zhong)端接(jie)入(ru)和并發通(tong)(tong)(tong)信(xin)業(ye)務的組網(wang)測(ce)(ce)試。
根據紫(zi)光展銳公開信息(xi)，本次上星實(shi)測所(suo)用(yong)衛(wei)星物聯(lian)網(wang)測試(shi)終端，發射功率為23dBm，與(yu)手機相(xiang)同，這意味(wei)著現有的終端已(yi)具備低功耗、小型化、輕量(liang)化等易用(yong)性優勢，可廣泛(fan)應(ying)用(yong)在(zai)豐(feng)富多(duo)樣的物聯(lian)網(wang)場景中(zhong)。而本次測試(shi)也(ye)意味(wei)著基于5G R17 IoT NTN標準的衛(wei)星物聯(lian)網(wang)系統技(ji)術具備了可商(shang)用(yong)性。
目前，5G商(shang)用(yong)已超過(guo)3年，取得了多方面(mian)成(cheng)效(xiao)，已成(cheng)為數字(zi)經(jing)濟發展(zhan)(zhan)的(de)核心(xin)底(di)(di)座。工信(xin)部數據顯(xian)示(shi)，截至(zhi)5月(yue)底(di)(di)，全國(guo)建(jian)成(cheng)開通5G基站(zhan)170萬個(ge)(ge)，5G移動電(dian)話用(yong)戶數達到(dao)4.28億戶，5G流(liu)量(liang)占移動流(liu)量(liang)比重達到(dao)27.2%。5G應用(yong)覆蓋國(guo)民經(jing)濟40個(ge)(ge)大類，在全國(guo)200余家智慧礦山、1000余家智慧工廠(chang)、180余個(ge)(ge)智慧電(dian)網、89個(ge)(ge)港口、超過(guo)600個(ge)(ge)三(san)甲醫院項目中(zhong)得到(dao)廣(guang)泛應用(yong)。5G行業(ye)虛擬專網加快建(jian)設，由去年7月(yue)的(de)1655個(ge)(ge)提升至(zhi)6518個(ge)(ge)，增(zeng)長近3倍(bei)，服務行業(ye)發展(zhan)(zhan)的(de)能(neng)力明顯(xian)增(zeng)強。在此基礎上(shang)，NTN實(shi)現了5G與(yu)衛(wei)星網絡(luo)協同部署，擴展(zhan)(zhan)了面(mian)向海面(mian)、空域(yu)、無人區(qu)(qu)(qu)等區(qu)(qu)(qu)域(yu)的(de)覆蓋，將有力消除地面(mian)偏(pian)遠地區(qu)(qu)(qu)與(yu)發達地區(qu)(qu)(qu)的(de)數字(zi)鴻(hong)溝，促(cu)進數字(zi)化社會(hui)經(jing)濟的(de)和(he)諧發展(zhan)(zhan)，促(cu)進5G效(xiao)能(neng)進一步發揮。
