5G时代离不开卫星通信

2017-11-02徐平沈永言中国卫通集团股份有限公司

卫星与网络 2017年9期

关键词：卫星通信时延运营商

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5G时代离不开卫星通信

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移动通信基本上每10年就有新通信标准问世，20世纪的90年代初2G通信替代了模拟系统，21世纪初开始有了3G网络，10年后有了4G/LTE。更新一代的5G通信有望在2020年全面商用。

5G将大幅度改变移动通信体验，其部分目标包括：

1）单位面积地域的通信系统容量要扩大1000倍

2）对终端传输速率要达1-10Gbps

3）无线通信链路的延迟小于1毫秒

4）接入的终端数量扩大10-100倍

5G将拓展物联网、无人驾驶汽车、虚拟现实等应用。

基于目前的卫星通信总体现状（如卫星转发器带宽成本高，传输时延大），在5G时代卫星通信是否能立足，不少人持悲观态度。其实不然。

5 G与之前通信标准的不同

先前的通信标准（如3G）都只围绕单一通信平台，每次新的移动通信标准都只关注提高频谱的利用效率；而5G不同，5G不再依赖单一通信平台，推出新空口标准、提高频谱利用效率只是5G的其中一个方面，更重要的是如何提高全方位的通信服务能力。

在5G时代，无线通信、有线通信、IP网络服务等将融合成一个整体，所有平台共同协作，来实现更有效、全方位、更高速、更安全的通信服务。

今天的许多平台已为5G做好了准备，包括移动无线网、光纤骨干网、地球静止轨道（GEO）通信卫星和微波通信等。此外，各种创新应用不断涌现，包括MEO、LEO星座、无人机和太阳能飞机，所有这些平台都将成为整个5G生态平台的一个组成部分。

卫星通信与5G

覆盖面大、部署快、不受地面情况影响，卫星通信一直是特殊地理位置、特殊场合的唯一通信手段。而“一发多收”的广播功能优势，是地面通信无法替代的。卫星通信的这些特殊优势，使其在5G时代还会继续发挥重要作用。

虽然卫星通信也有缺点，例如前文提到的“带宽成本高，传输时延大”，但现代卫星通信技术的发展正在大幅度改善这些缺点：越来越多高通量卫星（HTS）的出现将大大降低通信成本，MEO、LEO星座的应用也将大大降低卫星通信的时延。

虽然某些5G应用（如虚拟现实）好象确实很难采用卫星通信（无论是GEO，还是MEO、LEO），但实际上1毫秒的传输时延指标对地面通信也是一个难题。专家们认为，1毫秒传输时延不仅仅是一个技术问题，也涉及到商务层面（投资）。

从现在到2020年，无论科技水平如何提高，电磁波的传播速度总要受限于基本物理定律。要实现1毫秒的服务响应，网络服务的功能执行部分（甚至EPC）要尽量往网络边缘部署，内容分发服务器的位置要非常靠近通信终端。业内估计这个距离可能要在1公里之内，这意味着服务内容需要部署到每个蜂窝（cell）。对服务提供商（或运营商）来讲这意味着巨额的硬件投资。

而如果一个内容服务跨了多个运营商，要实现1毫秒时延，技术实现、项目投资将更复杂。

但不管怎么说，目前可以说已有一定的思路来尽量克服时延问题。例如，把下一代卫星网络与移动边缘计算（Mobile Edge Computing）结合起来，可以使时延、覆盖面、可靠性、安全性各方面都尽量接近5G标准。

另外，5G基站的生产厂家们可以调整自身产品运行参数的研发，以迎合卫星通信的特殊时延情况。在2G、3G、4G时代，移动设备厂商们（如华为、爱立信等）就曾针对卫星通信设计出基站的“卫星工作模式”。

总之，卫星通信将是5G基础设施的重要组成部分。可以预见，在5G时代，5G运营商们将提供地面通信和卫星通信之间的无缝连接，业务流根据其对带宽、时延等的要求被自动、动态路由到最佳的传输介质，卫星通信将支持许多5G应用——然而，要完全实现这些，肯定需要不短的时间。

当然，要使卫星通信在5G时代有用武之地，需要全社会做大量的工作，需要一套标准（或规范）出台。值得期待的是，国际机构们（3GPP、ITU、ETSI、IEEE、GSMA等）都在前所未有地通力合作，以制定各个垂直领域的5G标准。3GPP 版本16将在2019年9月推出，这将是第一个完整的5G标准。

卫星界也需要努力！以让未来的5G标准给卫星通信留出更多空间。2017年6月，由全球卫星行业生产厂家、运营商、高校等16个单位（如BT、Avanti、SES、University of Surrey）联合成立了SaT5G（Satellite and Terrestrial Network for 5G）联盟，该联盟旨在通过一系列的研究、开发和实验等工作，在30个月内摸索出卫星通信和5G无缝集成的最佳方案，并在欧洲进行试用。该联盟的工作成果将可能极大影响5G标准内容的制定。