一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是什么?衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),是指基于衛(wèi)星通信技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng),為用戶提供靈活便捷的寬帶通信服務(wù),而承載這一應(yīng)用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)統(tǒng)稱為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。目前,該應(yīng)用的主要載體為寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng),包括:高軌寬帶衛(wèi)星系統(tǒng),定位于地球同步軌道,提供寬帶轉(zhuǎn)發(fā)器;中、低軌寬帶通信星座,由多顆中、低軌寬帶衛(wèi)星構(gòu)成,定位于近地軌道或中軌道。其中,高軌覆蓋區(qū)域固定,可利用在覆蓋區(qū)域內(nèi)部署的衛(wèi)星終端,為用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù);而中、低軌衛(wèi)星則具備全球覆蓋的特點(diǎn),為用戶提供按需、泛在的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)已融入社會生活的方方面面,在任何地點(diǎn)、任何時候接入互聯(lián)網(wǎng)已成為普通而強(qiáng)烈的需求。然而,不同地區(qū)在互聯(lián)網(wǎng)使用和基礎(chǔ)設(shè)施訪問方面仍然存在巨大差距:地面通信網(wǎng)絡(luò)僅覆蓋了全球陸地面積的20%、地球總面積的6%,而最偏遠(yuǎn)或人口稀少的地區(qū)仍然沒有實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)覆蓋。根據(jù)國際電信聯(lián)盟 (ITU) 最新數(shù)據(jù)顯示,仍有約35億人無法實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)(占全球人口的46.4%)。缺乏數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施意味著錯失了經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的機(jī)會,而衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是提供信息化服務(wù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施,發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),迎接6G時代,是實(shí)現(xiàn)天地融合、萬物互聯(lián)的關(guān)鍵,是由用戶需求和航天及通信等技術(shù)發(fā)展多輪驅(qū)動的必然產(chǎn)物。6G即第六代移動通信技術(shù),是一種概念性的無線網(wǎng)絡(luò)移動通信技術(shù)。盡管目前業(yè)界對于6G的標(biāo)準(zhǔn)還未實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一,但是對于6G的目標(biāo)已經(jīng)形成了廣泛的共識。在數(shù)據(jù)傳輸速率方面,6G可能達(dá)到5G的50倍,時延縮短到5G的十分之一。但是,6G通信技術(shù)將不再是簡單的網(wǎng)絡(luò)容量和傳輸速率的突破,它更是為了縮小數(shù)字鴻溝,實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)這一“終極目標(biāo)”。6G網(wǎng)絡(luò)將是一個地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界。人類在6G時代將進(jìn)入泛在智能化信息社會,并融合通信、計(jì)算、感知、智能等技術(shù),建立起空、天、地、海泛在移動通信網(wǎng),實(shí)現(xiàn)天地一體的“智能泛在”網(wǎng)絡(luò)。通過將衛(wèi)星通信整合到6G移動通信,實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋,網(wǎng)絡(luò)信號能夠抵達(dá)任何一個角落。以此,位于大山深處的孩子就能夠接受遠(yuǎn)程教育,鄉(xiāng)村的病人也能接受遠(yuǎn)程醫(yī)療。此外,在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電信衛(wèi)星系統(tǒng)、地球圖像衛(wèi)星系統(tǒng)和6G地面網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)動支持下,地空海全覆蓋網(wǎng)絡(luò)還能幫助人類預(yù)測天氣、快速應(yīng)對自然災(zāi)害等。三、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和6G的關(guān)系地面網(wǎng)絡(luò)由于地形地貌、覆蓋經(jīng)濟(jì)性等方面的限制,難以對全部陸地形成全時全域覆蓋,況且陸地在地球上只占了29%,而衛(wèi)星通信由于突破了這方面的限制,成為地面通信網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充。6G技術(shù)就是把陸地?zé)o線通信技術(shù)和高中低軌的衛(wèi)星移動通信技術(shù)及短距離直接通信技術(shù)融合在一起,解決通信、計(jì)算、導(dǎo)航、感知等問題,組建空、天、地、海都覆蓋的移動通信網(wǎng),實(shí)現(xiàn)高速智能網(wǎng)絡(luò)的全球覆蓋。其中,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)就是6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重要組成部分。目前,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)日趨成熟,并具有全覆蓋、低時延等優(yōu)勢,是6G確定性最高的技術(shù)之一,在可預(yù)見的未來,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將作為地面通信的補(bǔ)充,參與到6G網(wǎng)絡(luò)的整體建設(shè)中[1]。當(dāng)前,隨著5G規(guī)?;逃眠M(jìn)入快車道,世界主要國家和地區(qū)紛紛啟動6G研究。我國高度重視6G發(fā)展,“十四五”規(guī)劃綱要明確提出,要“前瞻布局6G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)儲備”。預(yù)計(jì)在2030年,我國將實(shí)現(xiàn)6G商用化。6G技術(shù)將在5G的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展和強(qiáng)化功能,標(biāo)志著關(guān)鍵行業(yè)將邁入無線新時代,加速實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和業(yè)務(wù)創(chuàng)新[2]。目前,全球6G大戰(zhàn)已拉開序幕。《日經(jīng)亞洲評論》消息稱,中國正致力于提高6G能力。從6G專利申請量上來看,中國以40.3%的占比高居全球首位[3]。在研發(fā)5G各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的同時,歐美已經(jīng)開始在95GHz以上的超高頻段對6G等前沿領(lǐng)域進(jìn)行探索。四、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與6G的應(yīng)用場景與5G技術(shù)相比,6G技術(shù)體現(xiàn)出更大的覆蓋范圍和更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)能力。更高性能的技術(shù)背后,是更加多元的6G通信應(yīng)用場景。從6G典型場景看,6G將在5G原有的典型場景基礎(chǔ)上拓展深化,全面支持以人為中心的沉浸式交互體驗(yàn)和高效可靠的物聯(lián)網(wǎng)場景,有效融合通信、計(jì)算、感知等能力支持各類智能化服務(wù),創(chuàng)新構(gòu)建“超級無線寬帶、極其可靠通信、超大規(guī)模連接、普惠智能服務(wù)、通信感知融合”五大典型場景,服務(wù)范圍擴(kuò)展至全球立體覆蓋,全面引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會數(shù)字化智能化綠色化轉(zhuǎn)型[4]。此外,6G還將超越傳統(tǒng)通信的能力邊界,擴(kuò)展感知服務(wù)和智能化服務(wù)的新場景。其中,超級無線寬帶將滿足沉浸式XR、通感互聯(lián)、全息通信等需求;超大規(guī)模連接將應(yīng)用在智慧城市、智慧生活、智慧交通、智慧農(nóng)業(yè)、智慧制造等場景內(nèi)的各種設(shè)備上;極其可靠通信的典型應(yīng)用包括機(jī)器人協(xié)作、無人機(jī)群實(shí)時交互、全功能自動駕駛與遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)等。隨著通信的發(fā)展,單一的地面網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足一些場景的需求,融合了衛(wèi)星通信的天地一體化網(wǎng)絡(luò)成為研究的熱點(diǎn)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP(第三代合作伙伴計(jì)劃)在5G-NR Release17版本中將衛(wèi)星通信網(wǎng)作為地面網(wǎng)絡(luò)的必要補(bǔ)充,稱之為非地面網(wǎng)絡(luò) NTN (Non-Terrestrial Networks),對其展開了更進(jìn)一步的研究及標(biāo)準(zhǔn)化工作。3GPP的非地面網(wǎng)絡(luò)(Non-terrestrial networks, NTN)致力于將衛(wèi)星通信與5G、6G融合,解決新空口(New Radio, NR)支持NTN的關(guān)鍵問題,構(gòu)成海陸空天地一體化網(wǎng)絡(luò),為全球提供無縫覆蓋。按照3GPP的定義,NTN應(yīng)用場景包括8個增強(qiáng)型移動寬帶(eMBB)場景和2個大規(guī)模機(jī)器類通信(mMTC)場景。借助衛(wèi)星的廣域覆蓋能力,可以使運(yùn)營商在地面網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施不發(fā)達(dá)地區(qū)提供服務(wù),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)連續(xù)性,尤其是在應(yīng)急通信、海事通信、航空通信及鐵路沿線通信等場景中發(fā)揮作用[5]。衛(wèi)星通信技術(shù)首次在3GPP進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,這與6G前沿技術(shù)“天地一體化”密切相關(guān)[6]。衛(wèi)星通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作將為6G星地融合研究奠定技術(shù)基礎(chǔ)。而未來空天地一體化網(wǎng)絡(luò)主要關(guān)注深度融合,將多元的通信平臺結(jié)合起來,提供更加廣闊和多樣化的通信服務(wù)。總之,6G在5G的基礎(chǔ)上,將從服務(wù)于人、人與物,進(jìn)一步拓展到支撐智能體高效的天地一體互聯(lián),實(shí)現(xiàn)由萬物互聯(lián)到萬物智聯(lián)的躍遷,最終助力人類社會實(shí)現(xiàn)“萬物智聯(lián)、數(shù)字孿生”的美好愿景[7]。空天地海等多種接入域,移動網(wǎng)、承載網(wǎng)等多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合,高、中、低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等高空平臺與地面網(wǎng)絡(luò)相互融合互聯(lián),服務(wù)于不同地域不同行業(yè)。網(wǎng)絡(luò)之間打破原有的固定邊界,為用戶提供無差別的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)體驗(yàn)。五、國內(nèi)外衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和6G布局現(xiàn)狀隨著全球5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模化商用步入快車道,針對6G研發(fā)的戰(zhàn)略性布局已全面拉開帷幕。目前,全球多個國家和地區(qū)、國際組織,以及學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界均開展了6G研究??傮w而言,全球范圍內(nèi)6G的研究仍處于起步階段,整體技術(shù)路線尚不明確,主要在6G愿景目標(biāo)、應(yīng)用場景、基本指標(biāo)、潛在關(guān)鍵技術(shù)等方面的研究取得了一定進(jìn)展[8]。為了搶跑6G賽道,美歐日韓等國家和地區(qū)已經(jīng)深入推進(jìn)6G發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃。針對6G的發(fā)展,美國主導(dǎo)建立了6G聯(lián)盟。2020年10月,美國電信行業(yè)解決方案聯(lián)盟(ATIS)牽頭組建了Next G聯(lián)盟(一個專門管理北美6G發(fā)展的貿(mào)易組織)。聯(lián)盟確定的戰(zhàn)略任務(wù)主要包括建立6G戰(zhàn)略路線圖、推動6G相關(guān)政策及預(yù)算、6G技術(shù)和服務(wù)的全球推廣等,希望在6G時代確立美國的領(lǐng)導(dǎo)地位。目前,全球已有高通、蘋果、三星、諾基亞等多家信息通信巨頭加入該聯(lián)盟。歐洲則是多國統(tǒng)一戰(zhàn)線,合力推進(jìn)6G研發(fā)。2021年,歐盟的旗艦6G研究項(xiàng)目“Hexa-X”正式啟動,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)匯集了25家企業(yè)和科研機(jī)構(gòu),包括法國運(yùn)營商Orange、Atos、B-COM技術(shù)研究所、原子能和替代能源委員會(CEA),德國的西門子,意大利電信、比薩大學(xué),西班牙電信,芬蘭的諾基亞、奧盧大學(xué),瑞典的愛立信,以及美國的英特爾等。此外,歐洲國家還積極與亞洲國家開展6G研究合作,推動高校與企業(yè)聯(lián)合開展關(guān)鍵技術(shù)研究和試驗(yàn)。在亞洲地區(qū),韓國和日本也分別出臺了各自的6G戰(zhàn)略計(jì)劃,重視國內(nèi)外合作推動技術(shù)研發(fā)。在我國,6G研發(fā)工作的總體部署超前,政產(chǎn)學(xué)研一體化推進(jìn)。目前正系統(tǒng)開展6G技術(shù)研發(fā)方案的制定工作。(1)政府總體部署,統(tǒng)籌推進(jìn)。2019年,由工信部牽頭,聯(lián)合科技部和發(fā)改委成立了中國IMT-2030推進(jìn)組,下設(shè)中國6G無線技術(shù)組,負(fù)責(zé)組織成員單位圍繞6G技術(shù)所開展的一系列工作。此外,由科技部牽頭,聯(lián)合發(fā)改委、教育部、工信部、中科院、自然科學(xué)基金委成立了國家6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組和總體專家組。(2)企業(yè)立足實(shí)踐,廣泛探索。2020年,中國移動成立了未來移動通信技術(shù)研究所,聚焦面向6G的應(yīng)用基礎(chǔ)研究,并與清華大學(xué)建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系,雙方將就6G通信網(wǎng)絡(luò)和下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等重點(diǎn)領(lǐng)域進(jìn)行科學(xué)研究合作[9]。此外,華為、中興通訊等企業(yè)也紛紛成立自己的6G研發(fā)實(shí)驗(yàn)室和團(tuán)隊(duì)。(3)學(xué)研:依托專項(xiàng),加速突破。2021年,科技部公布了年度擬啟動的兩個6G研究項(xiàng)目,即《6G通信-感知-計(jì)算融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)》和《6G超低時延超高可靠大規(guī)模無線傳輸技術(shù)》。立足國家重大專項(xiàng)指引,多個高校及科研院所加快進(jìn)行6G關(guān)鍵核心技術(shù)研究。中科院、北京郵電大學(xué)、東南大學(xué)等高校承擔(dān)部分6G重要課題的研究。目前,美國全力備戰(zhàn)6G,并將確保6G技術(shù)全球領(lǐng)先作為指導(dǎo)目標(biāo)。未來3-5年是6G研發(fā)關(guān)鍵窗口期,全球6G競賽已全面拉開帷幕。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)作為6G發(fā)展的重要組成部分,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的布局將影響6G的發(fā)展進(jìn)程。當(dāng)前,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)憑借日益凸顯的國家戰(zhàn)略地位、潛在的市場經(jīng)濟(jì)價(jià)值、稀缺的空間頻軌資源成為全球各國關(guān)注的焦點(diǎn),世界各國紛紛將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)視為重要發(fā)展戰(zhàn)略,相繼發(fā)布衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)計(jì)劃。國際上的主要代表系統(tǒng)有SpaceX公司的StarLink、亞馬遜公司的Kuiper等。近年來,中國低軌通信衛(wèi)星建設(shè)呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢。2020年4月,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)首次納入“新基建”范圍,社會資本助推中國全面開啟空天軌道資源的戰(zhàn)略布局。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重要環(huán)節(jié),成為我國天地一體化信息系統(tǒng)的重要組成部分[10]。2021年9月,我國已經(jīng)圓滿完成低軌寬帶衛(wèi)星與靈巧5G專網(wǎng)融合試驗(yàn)。2022年3月5日,銀河航天02批衛(wèi)星成功發(fā)射,在軌與其首發(fā)星組成我國首個低軌寬帶通信試驗(yàn)星座“小蜘蛛網(wǎng)”??梢灶A(yù)見的是,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)有望加速引領(lǐng)下一輪通信板塊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。 參考資料 [1]前瞻產(chǎn)業(yè)研究院.《預(yù)見2023:一文深度了解2023年中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)市場現(xiàn)狀、競爭格局及發(fā)展趨勢》.2023-01-11. [2]金融界.《衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)點(diǎn)評:工信部推進(jìn)“6G”研發(fā),衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)就是“6G”》.2023-03-08. [3]信息安全與通信保密雜志社.《6G最新研究進(jìn)展與展望》.2022-05-25. [4]財(cái)經(jīng)頭條.《為什么說衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)會引領(lǐng)6G爆發(fā)?》2023-03-06. [5]郭浩然.《當(dāng)衛(wèi)星通信遇見5G:技術(shù)與趨勢》.2019-11-25. [6]王愛玲,潘成康.《星地融合的3GPP標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展與6G展望》.2020-09-21. [7]21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道.《2023全球6G技術(shù)大會明日正式開幕 6G話題持續(xù)升溫》.2023-03-22. [8]人民網(wǎng).《展望6G:八大應(yīng)用場景 推動人類進(jìn)入萬物智聯(lián)世界》.2021-06-06. [9]中國電子報(bào)《中移動發(fā)布17項(xiàng)6G創(chuàng)新成果,元宇宙、數(shù)字孿生在列》 [10]騰訊網(wǎng).《重磅:6G全球進(jìn)展與發(fā)展展望白皮書(最新)》.2021-05-06.
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