“6G=+ 5G+衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)”,衛(wèi)星通信應(yīng)用前景廣闊

英國電信集團(tuán)(BT)首席網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師NeilMcRae對6G通信進(jìn)行了展望，他認(rèn)為6G將是“5G+衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)”，在5G的基礎(chǔ)上集成衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)全球覆蓋，并有望在2025年得到商用。

2018年11月，我國科技部擬將“與5G/6G融合的衛(wèi)星通信技術(shù)研究與原理驗證”課題，列入國家重點研發(fā)計劃“寬帶通信和新型網(wǎng)絡(luò)”重點專項中，說明我國也已經(jīng)認(rèn)識到衛(wèi)星通信在未來通信領(lǐng)域的重要性，表明衛(wèi)星通信將在5G/6G通信時代有廣闊的應(yīng)用前景。

低軌衛(wèi)星通信應(yīng)用時機(jī)已經(jīng)成熟，成為投資熱點低軌衛(wèi)星通信優(yōu)勢明顯，應(yīng)用阻礙得到解決。低軌通信衛(wèi)星距離地面近、通信時延短、數(shù)據(jù)傳輸率高，移動終端重量、體積與個人移動設(shè)備相差無幾，更適合大眾普及。

隨著現(xiàn)代移動通信和電子元器件技術(shù)的飛速發(fā)展，制約早期低軌通信衛(wèi)星系統(tǒng)的通話質(zhì)量、數(shù)據(jù)傳輸速率和使用成本等問題迎刃而解，未來個人移動終端與衛(wèi)星直連通話、上網(wǎng)已不是遙不可及，低軌衛(wèi)星通信的應(yīng)用時機(jī)已經(jīng)成熟。

國外公司加緊布局。據(jù)InternetWorldStats統(tǒng)計，截至2017年6月，全球互聯(lián)網(wǎng)普及率約為51.7%，意味著仍有約一半的人口未實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接，面對如此廣闊市場，近年來波音、空客、亞馬遜、Google、Facebook、SpaceX等高科技企業(yè)紛紛投資低軌衛(wèi)星通信領(lǐng)域，提出了OneWeb、Starlink等十余個低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)方案，目標(biāo)是實現(xiàn)全球互聯(lián)網(wǎng)覆蓋，若這些方案得以實施，未來五年內(nèi)將有20000余顆低軌衛(wèi)星進(jìn)入太空。

低軌衛(wèi)星軌道和頻譜資源競爭將愈演愈烈。軌道和頻譜是通信衛(wèi)星能夠正常運(yùn)行的先決條件，國外公司紛紛推出規(guī)模龐大的低軌衛(wèi)星系統(tǒng)方案以搶占有限的低軌衛(wèi)星軌道和頻譜資源，爭取在低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)組網(wǎng)建設(shè)上占得先機(jī)，“跑馬圈地”意圖明顯。

國內(nèi)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)提上日程，將開啟千億市場面對國外發(fā)展迅猛的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)，國內(nèi)航天科技和航天科工集團(tuán)分別提出了“鴻雁”和“虹云”低軌衛(wèi)星通信星座計劃，將分別發(fā)射300顆和156顆低軌通信衛(wèi)星組建太空通信網(wǎng)，兩個系統(tǒng)計劃將于2023年建設(shè)完成，目前兩個系統(tǒng)的首顆實驗星都已于2018年底試射成功。

“鴻雁”和“虹云”系統(tǒng)首期組網(wǎng)建設(shè)投資估計約為300億元，根據(jù)SIA的數(shù)據(jù)，衛(wèi)星組網(wǎng)費(fèi)用占整個衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值的7.5%左右，由此測算，預(yù)計低軌衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到約4000億元，我國亦將進(jìn)入低軌衛(wèi)星通信時代。

▌低軌通信衛(wèi)星概述

衛(wèi)星通信技術(shù)

衛(wèi)星通信技術(shù)(Satellitecommunicationtechnology)是一種利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波而進(jìn)行的兩個或多個終端之間的通信。

自20世紀(jì)90年代以來，電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展推動了衛(wèi)星移動通信的進(jìn)步。

衛(wèi)星通信具有覆蓋范圍廣、通信容量大、傳輸質(zhì)量好、組網(wǎng)方便迅速、便于實現(xiàn)全球無縫鏈接等眾多優(yōu)點，被認(rèn)為是建立全球個人通信必不可少的一種重要手段。

按照衛(wèi)星軌道高度的不同，通信衛(wèi)星可以分為低軌通信衛(wèi)星(LEO)、中軌通信衛(wèi)星(MEO)和高軌地球同步通信衛(wèi)星(GEO)。LEO衛(wèi)星軌道高度500km~2000km，MEO衛(wèi)星軌道高度2000km~36000km，GEO衛(wèi)星軌道高度為36000km。

低軌道帶來的好處是，一方面衛(wèi)星的軌道高度低，使得傳輸延時短，路徑損耗小，多個衛(wèi)星組成的星座可以實現(xiàn)真正的全球覆蓋，頻率復(fù)用更有效;另一方面蜂窩通信、多址、點波束、頻率復(fù)用等技術(shù)也為低軌道衛(wèi)星移動通信提供了技術(shù)保障。因此，LEO系統(tǒng)被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的衛(wèi)星移動通信技術(shù)之一。

低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)基本構(gòu)成

低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由空間段、用戶段、地面段、公用及專用網(wǎng)絡(luò)四部分等組成。

在若干個軌道平面上布置多顆衛(wèi)星，由通信鏈路將多個軌道平面上的衛(wèi)星聯(lián)結(jié)起來。

整個星座如同結(jié)構(gòu)上連成一體的大型平臺，在地球表面形成蜂窩狀服務(wù)小區(qū)，服務(wù)區(qū)內(nèi)用戶至少被一顆衛(wèi)星覆蓋，用戶可以隨時接入系統(tǒng)。

低軌衛(wèi)星通信可以在用戶段直接與單一地面終端連接，也可以通過地面關(guān)口站與地面公共網(wǎng)絡(luò)連接。