近日，愛立(li)信、泰(tai)雷茲、高(gao)通(tong)三家公(gong)司宣布(bu)啟動5G太(tai)空項目(mu)，此次(ci)項目(mu)可(ke)以說(shuo)是在5G R17標(biao)準(zhun)中非地(di)面網(wang)絡所需組件的驗證(zheng)，為5G R17凍(dong)結后商用(yong)化(hua)做了前(qian)期(qi)工作，推動5G與衛星通(tong)信的深(shen)度融(rong)合。
近日，愛(ai)立信、泰雷茲、高通(tong)三家(jia)公(gong)司宣(xuan)布啟動(dong)5G太空項目，計劃(hua)通(tong)過開發衛(wei)星網絡，使智(zhi)能(neng)手機用(yong)戶無論身處何處，都能(neng)獲得高速連(lian)接。該項目是測(ce)試如何利用(yong)近地(di)(di)軌道（LEO）衛(wei)星運行5G網絡，以幫助極端地(di)(di)理(li)位置和偏遠地(di)(di)區的個人(ren)接入互(hu)聯(lian)網。
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；高通作為芯片終端生態領(ling)軍者(zhe)，將提供測試智(zhi)能手機，并與低軌道衛星進行通信。
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”已將2000多顆(ke)衛星送入軌(gui)道（目標為(wei)30000顆(ke)），大量(liang)低軌(gui)道衛星可能對太空(kong)安全(quan)構成嚴(yan)重威脅(xie)。但5G項目將依賴更(geng)大、更(geng)少的衛星來(lai)實現全(quan)球(qiu)覆蓋，最(zui)終可能需要(yao)600—800顆(ke)衛星。
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。
這里不得不提的是最新凍(dong)結的5G R17版本標準家(jia)族中的 NTN，其(qi)(qi)目的是將(jiang)衛星通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)等非地面網(wang)絡納(na)入(ru)到移動(dong)(dong)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)的體(ti)系中，實(shi)現(xian)融(rong)合(he)(he)和共同商(shang)用(yong)，絕(jue)非地面移動(dong)(dong)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)網(wang)絡和衛星兩(liang)(liang)張皮(pi)的發展(zhan)。相比(bi)之下，星鏈聚(ju)焦于通(tong)過其(qi)(qi)低軌衛星為(wei)用(yong)戶直接(jie)提供通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)服務，雖然是地面移動(dong)(dong)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)的一個補充，但并未考慮兩(liang)(liang)者之間的深度融(rong)合(he)(he)。
三(san)家(jia)聯合發布的(de)新聞稿(gao)中也提到，其5G太空(kong)項目是3GPP對5G R17標準凍結后(hou)，對支持(chi)非(fei)地面網絡進(jin)行的(de)測試和(he)驗證。
推動5G R17標準中新特性NTN的落地
近年(nian)來，衛星通(tong)(tong)信(xin)已成(cheng)為業界新的熱點，引起了移(yi)動通(tong)(tong)信(xin)陣營的關注。國際(ji)標準(zhun)(zhun)化(hua)組織3GPP早在(zai)5G R15版本制定階段就考慮過將衛星通(tong)(tong)信(xin)網絡集成(cheng)到移(yi)動通(tong)(tong)信(xin)標準(zhun)(zhun)化(hua)體系中，彼時組織專家對NTN部署場景(jing)和(he)信(xin)道(dao)模型進行(xing)研究，并在(zai)后續進行(xing)用例研究，其中主要是針(zhen)對衛星通(tong)(tong)信(xin)的研究。
針對5G NTN的用(yong)例，3GPP此前主(zhu)要(yao)研究以下三方面：
一是服務的連續性，即在未來(lai)各類場景中(zhong)，僅靠地(di)面(mian)網(wang)絡無法(fa)提供(gong)完全的(de)(de)5G服(fu)務(wu)，需要地(di)面(mian)與非地(di)面(mian)網(wang)絡的(de)(de)結(jie)合，NTN可以為這(zhe)種服(fu)務(wu)連續性提供(gong)支持，在飛機、海上平臺(tai)等領域(yu)提供(gong)無縫網(wang)絡接(jie)入；
二是服務無處不在，即(ji)針對(dui)一(yi)些不(bu)方便(bian)使用地(di)面網絡的地(di)理區(qu)域，地(di)面網絡沒有覆(fu)蓋或覆(fu)蓋不(bu)足(zu)的場景(jing)，如農業、資產追蹤、應急處置等，解(jie)決了5G服務不(bu)足(zu)的問(wen)題；
三是服務可擴展性，即利用衛星(xing)網絡大覆蓋的特點，實現大范圍使用廣播、多播的用例(li)。
3GPP在5G R17版本中引入(ru)了(le)非地(di)(di)(di)面網(wang)(wang)絡NTN，將衛星(xing)通(tong)(tong)(tong)信網(wang)(wang)作(zuo)為地(di)(di)(di)面網(wang)(wang)絡的(de)必要補充，對(dui)其展(zhan)開(kai)了(le)更(geng)進一步的(de)研究(jiu)及(ji)標(biao)準化工作(zuo)。在對(dui)R17 NTN的(de)解(jie)讀中，基本上延續了(le)此(ci)前針對(dui)NTN的(de)用例研究(jiu)，提出NTN通(tong)(tong)(tong)信是為了(le)解(jie)決(jue)偏(pian)遠山區(qu)、海上、交通(tong)(tong)(tong)運輸等(deng)場景(jing)的(de)通(tong)(tong)(tong)信問題，將非地(di)(di)(di)面網(wang)(wang)絡與5G融合，實現立體(ti)式的(de)網(wang)(wang)絡覆蓋(gai)。
R17定義的(de)相(xiang)關技術標準(zhun)中，考慮到衛星(xing)通(tong)信和地面(mian)通(tong)信的(de)融合(he)，針對(dui)衛星(xing)波束地面(mian)高速移(yi)動、衛星(xing)高度帶來的(de)傳播時(shi)延(yan)、衛星(xing)與地面(mian)站(zhan)連接切換等(deng)問(wen)題，設計了(le)上下行時(shi)頻偏補償調整、傳輸時(shi)序關系增強(qiang)、基于位置的(de)移(yi)動性管理增強(qiang)等(deng)技術，初(chu)步解決(jue)了(le)5G體(ti)系中衛星(xing)通(tong)信的(de)基本(ben)問(wen)題。
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R17版(ban)本(ben)外，3GPP針(zhen)對NTN已(yi)有了長期(qi)演進的計劃，集中(zhong)體現在(zai)5G R18版(ban)本(ben)標準和6G愿景(jing)中(zhong)。
在已啟動的5G R18標準(zhun)中，針(zhen)對NTN領域進行了覆蓋增(zeng)(zeng)強、10GHz以上頻譜(pu)的支(zhi)持、移動性(xing)(xing)和業務連續性(xing)(xing)的進一(yi)步增(zeng)(zeng)強、終端(duan)性(xing)(xing)能優化、終端(duan)位置報(bao)告的網絡驗(yan)證(zheng)等方面的演進，提升了NTN的性(xing)(xing)能。
6G面(mian)向的(de)(de)是空天地一體化通信的(de)(de)愿景(jing)，對NTN提出了更(geng)高(gao)的(de)(de)需(xu)求，需(xu)要(yao)實(shi)現與地面(mian)網絡更(geng)深(shen)層次(ci)的(de)(de)一體化融合。
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)地面終端(duan)和衛(wei)星終端(duan)差異較大(da)的現狀(zhuang)，6G系統設(she)(she)計(ji)中，采用統一(yi)(yi)的空(kong)(kong)口設(she)(she)計(ji)，推動(dong)(dong)終端(duan)芯片一(yi)(yi)體(ti)化(hua)設(she)(she)計(ji)，并推動(dong)(dong)天線技(ji)術、射頻技(ji)術的進步(bu)，實現終端(duan)一(yi)(yi)體(ti)化(hua)，使(shi)用戶在統一(yi)(yi)終端(duan)中進行空(kong)(kong)、天、地、海無縫切換和漫游。
推動前期試驗，3GPP陣營的衛星通信在行動
在5G R17版(ban)本(ben)凍結(jie)后，推動NTN的(de)前期試驗(yan)讓產業鏈各方對其商(shang)用(yong)能力進(jin)行評估，同(tong)時掌握這一領域的(de)先發優勢。愛(ai)立信、泰(tai)雷茲、高通三方的(de)5G太空項(xiang)目就(jiu)是(shi)前期試驗(yan)的(de)典型(xing)，在其公開(kai)發布的(de)聲明中(zhong)可(ke)以(yi)看出針對5G NTN重點問題(ti)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。愛立信計劃驗(yan)證5G虛擬無線接(jie)入網(wang)技術，泰雷茲公司計劃驗(yan)證一種適(shi)合部(bu)署在(zai)低軌(gui)(gui)衛(wei)(wei)星上的(de)(de)5G衛(wei)(wei)星有效載荷(he)，通過高通提供的(de)(de)智能(neng)手(shou)機，驗(yan)證5G NTN可以被未來的(de)(de)5G智能(neng)手(shou)機訪問。三者(zhe)將使用(yong)地基設備來模擬在(zai)軌(gui)(gui)衛(wei)(wei)星和5G智能(neng)手(shou)機連接(jie)之(zhi)間的(de)(de)傳(chuan)播(bo)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(shang)星(xing)實測。本次測試采用的(de)衛(wei)星(xing)物聯(lian)網終端基于紫(zi)光展銳IoT NTN芯片(pian)開發，通過L波段衛(wei)星(xing)，在預商用基站上(shang)完成了通信組網測試，并實現數據(ju)傳輸。
測(ce)試(shi)中使用(yong)的衛(wei)(wei)星(xing)是一(yi)顆位于赤道(dao)上(shang)空36000公里的商用(yong)地球同(tong)步(bu)軌道(dao)移動通信衛(wei)(wei)星(xing)，測(ce)試(shi)方(fang)攻克了(le)(le)測(ce)試(shi)終端面臨(lin)的長時延和大衰減等(deng)技術難點(dian)，在與衛(wei)(wei)星(xing)的通信距(ju)離長達38000公里的條件下(xia)，成功完成了(le)(le)廣播、接入、數據傳輸(shu)等(deng)通信過程，并實(shi)現了(le)(le)多終端接入和并發(fa)通信業務的組(zu)網測(ce)試(shi)。
根據紫光展銳公開信息，本次上星(xing)實(shi)測(ce)所用(yong)衛(wei)星(xing)物聯網(wang)測(ce)試(shi)終(zhong)(zhong)端，發射功率(lv)為23dBm，與(yu)手機相同，這(zhe)意味(wei)著(zhu)現有(you)的(de)終(zhong)(zhong)端已具備低功耗、小(xiao)型化(hua)、輕(qing)量化(hua)等易用(yong)性優(you)勢，可廣泛應用(yong)在豐富多樣的(de)物聯網(wang)場景中(zhong)。而本次測(ce)試(shi)也意味(wei)著(zhu)基(ji)于5G R17 IoT NTN標準的(de)衛(wei)星(xing)物聯網(wang)系(xi)統技(ji)術具備了可商用(yong)性。
目(mu)前，5G商(shang)用(yong)(yong)已(yi)超過3年(nian)，取(qu)得(de)(de)了(le)(le)多方面成(cheng)效，已(yi)成(cheng)為數(shu)字(zi)經濟發展(zhan)(zhan)的(de)核心(xin)底座。工信部(bu)數(shu)據(ju)顯示，截至(zhi)5月底，全國建成(cheng)開通5G基(ji)站170萬個(ge)，5G移(yi)動電話用(yong)(yong)戶數(shu)達(da)到4.28億戶，5G流(liu)(liu)量占移(yi)動流(liu)(liu)量比重達(da)到27.2%。5G應(ying)用(yong)(yong)覆蓋國民經濟40個(ge)大類，在全國200余家智(zhi)慧(hui)(hui)礦(kuang)山、1000余家智(zhi)慧(hui)(hui)工廠、180余個(ge)智(zhi)慧(hui)(hui)電網(wang)(wang)、89個(ge)港口、超過600個(ge)三(san)甲醫院項目(mu)中得(de)(de)到廣泛應(ying)用(yong)(yong)。5G行(xing)業(ye)虛擬(ni)專(zhuan)網(wang)(wang)加快建設，由去年(nian)7月的(de)1655個(ge)提升至(zhi)6518個(ge)，增(zeng)長近3倍，服務(wu)行(xing)業(ye)發展(zhan)(zhan)的(de)能力明顯增(zeng)強。在此(ci)基(ji)礎上(shang)，NTN實現了(le)(le)5G與衛星(xing)網(wang)(wang)絡協同部(bu)署，擴展(zhan)(zhan)了(le)(le)面向海面、空域、無(wu)人區等區域的(de)覆蓋，將有(you)力消除地面偏遠(yuan)地區與發達(da)地區的(de)數(shu)字(zi)鴻溝，促進(jin)數(shu)字(zi)化社會經濟的(de)和諧發展(zhan)(zhan)，促進(jin)5G效能進(jin)一(yi)步(bu)發揮。
