卫星发射5g_ 瞄准天地一体化：中国卫星通信与5G融合探索

5G今年已经正式投入商业使用。几乎在5G推广商业用途的同时，卫星通信行业取得了重大突破，从国外雄心勃勃的“硅谷钢铁侠”马斯克星联计划(StarLink Star Link)到国内天通卫星商业用途的出现，红岩计划和红云计划。卫星通信甚至已经开始切入宽带移动通信。

那么，卫星通信和5G之间有什么联系呢？天地一体有可能吗？近日，北京空信息中继传输技术研究中心工程师郭浩然在智湖和北京邮电大学组织的“5G科技共振”主题论坛上发表演讲。他谈到了目前卫星通信的发展以及与5G集成的进展。

卫星发射5g

卫星通信产业的最新发展

郭浩然说，中国的卫星通信产业始于1975年的“331”项目，并于1983年11月29日在北京完成了卫星通信地球站设备的验收和交付。1984年，“东方红2号”通信卫星成功发射，并拨打了第一部卫星电话。到2019年，该中心将管理一批同步通信卫星，如中兴22/22A、中兴1A/1B、中兴20/20A、中兴16、天林1 01/02/03/04、天林201、天通1 01等。

与地面移动通信技术(如5G)相比，卫星通信的最大优势是无死角的广域覆盖，而不管地形和距离如何，缺点是终端和费用昂贵。从历史上看，国际海事卫星组织早在1994年2G时代就引入了海事卫星电话，并成为全球商业运营中最成功的卫星通信系统。在中国，天童系统于2016年在天童1号01上独立研制并发射进入轨道。它将于2018年商业化，由中国电信集团伟通公司提供商业服务。

以上主要是同步卫星系统，尽管它具有超覆盖能力，但只能传输低速率数据服务。在宽带传输方面，先驱是摩托罗拉1998年发射的铱星计划，77颗低地球轨道卫星联网提供全球个人移动通信服务。但是这个计划太超前了，于2000年破产。

马斯克的太平洋空探索技术公司推出的星光(StarLink)卫星链计划进一步计划发射42，000颗高、中、低轨道卫星，实现全球联网，并计划到2020年发射12，000颗卫星，支持建设100万个接入地面站和6个卫星网关站。在第一阶段，将有4425颗卫星发射到离地面1110公里至1325公里的低轨道，形成无线网络信号的全球覆盖。然而，剩余的7，518颗卫星将从地面发射到低地球轨道335公里至346公里。这些卫星主要用于为人口稠密地区提供足够的带宽，并确保数据传输的低延迟。目前，泰空勘探技术公司已完成3批“一箭60星”发射。

在国内方面，中国航天科技集团发射的“天鹅星座”计划到2025年部署320颗卫星，为全世界提供各种移动通信服务。COSTIND的“红云”星座计划在1000公里的高度部署156颗卫星，并计划于2022年完成，以提供全球宽带移动通信服务。

郭浩然说，低地球轨道卫星通信系统有六个共同特点:第一，它们大多使用低传输延迟的中低轨道，可与地面光纤相媲美；第二，通过使用大量微型卫星实现大规模覆盖。三是卫星研发，迭代周期短，成本低；第四，主要采用Ka/Ku频段，系统容量大。例如，OneWeb的单个卫星容量为5.8Gbps，总系统容量超过71Tbps。第五，终端已经小型化和智能化。第六，关注宽带移动互联网服务。

卫星通信与5G的融合

卫星通信是5G实现万物互联愿景的重要组成部分。早在3GPP14，业界就已经讨论了卫星在5G系统中的作用和优势。作为5G接入技术之一，卫星在一些需要广域覆盖的工业应用场景中具有显著优势。

TS22.822定义了5G中使用的三类卫星接入，即连续服务、无处不在的服务和扩展服务。还讨论了卫星终端特性的建立、配置和维护，以及卫星网络和地面网络之间的跨协议漫游和通信切换。2017年，3P SA1工作组还评估了卫星接入网络协议和架构，并计划基于5G开展进一步的接入研究。

将于明年发布的5G标准的最新版本R16包括8个增强型移动宽带和2个大规模机器通信场景。利用卫星通信的广域覆盖能力，可以提供5G服务连续性，特别是在紧急情况、海上、航空空通信和铁路通信中。

从国外看，2017年6月，英国电信空客运防务与航空空公司等16家企事业单位联合成立了SaT5G联盟，计划在30个月内完成卫星通信与5G的无缝集成。在2018年欧洲网络和通信会议上，5个成员单位现场展示了卫星和3GPP架构的集成。

在国内，以高通量卫星中兴16号为基础的中国卫通本月完成了5G数据业务卫星传输融合测试。利用高通量卫星的便携式站和5G网络，建立了卫星基站回程测试系统，实现了5G基站和核心网之间基于星地链路的信息传输。

郭浩然说，目前的行业深刻意识到，卫星对地系统正在从竞争走向合作。卫星系统通过提供回程服务和远离基站来补充地面移动通信网络。优势互补、合作共赢是迎接5G的最佳方式。

基于这种网络形式的天地一体化网络将具有覆盖面广、降低地面网络依赖性、提高网络灵活性等特点。用户将能够随时随地透明地享受来自地面/天基网络的融合服务。"然而，什么是集成的技术标准尚未确定，需要进一步研究."郭浩然说。