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低轨卫星通信详解:与5G是互补关系,在6G时是融合

【人工智能网】

4月20日,国资委和发改委召开经济运转例行发布会,明白新基建的局限,卫星互联网胜利“升级”新基建计谋。

 

现在,陆地挪动通讯效劳的人口掩盖率约为80%,但受制于经济本钱、手艺等要素,仅掩盖了约20%的陆地面积,小于6%的地表面积。卫星互联网能够处置惩罚海洋、丛林、戈壁等偏僻区域船舶、飞机、科考的宽带通讯问题,成为地面挪动通讯的有益补充。

 

依据轨道高度,卫星能够分为高度500至2000 km的低地球轨道(LEO)卫星,高度2000至36000 km的中地球轨道(MEO)卫星和高度约36000公里的对地静止轨道(GEO)卫星。与中高轨道卫星比拟,低轨卫星传输耽误更短、途径消耗更小,因而遭到普遍关注。

 

近日“钢铁侠”埃隆·马斯克给出SpaceX公司“星链设计”(Starlink)详细时刻表:3个月内私家内测,6个月内公测,随后发射了多颗卫星。不少人以为,星链等低轨道卫星星座就是6G,甚至会推翻5G;也有人以为,“星链设计”是摩托罗拉“铱星设计”的2.0版本,难逃失利的运气。一时刻众口纷纭,在通讯行业表里都激发不小的争议,为此,我们迥殊邀请到中国信息通讯科技集团副总经理、专家委主任,无线挪动通讯国家重点试验室主任、IEEE Fellow陈山枝博士举行专访,就卫星通讯、迥殊是低轨卫星通讯举行深度解读。

 

 

陈山枝以为,低轨星座不是6G,更不会推翻5G。从需求、运用、手艺等多个维度推断,低轨卫星与5G是互补关联;而在6G时期,挪动通讯走向天地一体,低轨星座将与地面挪动通讯体系有机融会,完成任何人、任何物在任何所在和任何时刻在环球无缝掩盖和接入。

 

事过境迁 低轨卫星凤凰涅槃

 

陈山枝毫不讳言,马斯克是个贸易奇才,在5G蒸蒸日上、6G激发普遍关注的当下明白“星链设计”时刻表,赚足了眼球。

 

摩托罗拉在上世纪90年代完成的铱星是第一个低轨道卫星星座。他以为,“铱星设计”自身也是极具想象力的划时期设想,但生不逢时。“星链设计”确实在某种程度能够看做是“铱星设计”的重启,但二者的运气将判然不同。

 

“铱星设计”1987年提出,1992年启动,1998年11月1日投入使用。66颗卫星散布在6个极轨平面上,在780公里高的轨道上,每颗星100分钟摆布绕地球一圈,能够供应环球任何所在(包含南北南北极)的电话通讯营业。但是,此时2G挪动通讯体系(GSM和CDMA)已经在光传输助攻陷,用户数快速增长,占据了很大市场。而铱星只获得了5万多用户,与到达盈亏均衡的60多万用户相距甚远;而且只能在室外打电话,室内没有信号;数据营业才能也很弱,没有考虑到当时正在鼓起的互联网需求。诸多要素致使其成为汗青的经验,在1999年8月份宣告破产。“铱星设计”与地面挪动通讯体系有点像“既生喻,何生亮”的故事。

 

陈山枝以为相较于“铱星设计”,“星链设计”能够说赶上了好时刻,时期的变迁带来需求的变化和手艺的提高。从需求的角度动身,挪动通讯的效劳局限从传统的人际通话已走向宽带互联网和万物互联的行业运用,成为数字经济的新引擎。

 

陈山枝指出:比拟“铱星设计”,20多年过去,手艺提高非常显著,详细体现在卫星手艺、集成电路手艺和通讯手艺三个方面。就卫星手艺提高而言,“星链设计”的中心是应用猎鹰9号可回收火箭,且一箭60星,能够低本钱将12000颗卫星送到轨道平面,效劳海洋、丛林和荒原及偏僻区域;集成电路手艺的提高,增强了卫星的星上处置惩罚才能,能够下降时延和完成星间组网,同时集成电路手艺提高能够削减终端的本钱和体积;就通讯手艺而言,基于毫米波、太赫兹、可见光通讯的星际链路等逐步成熟,能够完成卫星间大带宽直接组网。因而,上述需求的变化和手艺的提高,使得低轨卫星通讯成为近年来产业界的热门,所以,SpaceX与OneWeb才能够火起来。

 

低轨卫星与5G互补,将掩盖5G因手艺或经济要素没法建立运转的偏僻区域、空中、海洋、戈壁、山区、丛林等

 

“手艺发展历来不是一挥而就的,‘星链设计’虽然取得了长足提高,但并不是十全十美,其与5G的关联只能是互补而非替换。”陈山枝说。以5G的三大营业运用场景为例:eMBB增强型挪动宽带方面,“星链设计”起首效劳的是地广人稀区域的住户,空中的飞机,海洋与大湖中的汽船,野外科考者和驴友,而对于我们都市普通用户而言,因为手机终端体积及资费、室内通讯等要素,且5G的大带宽仍具有相对上风;mMTC万物互联方面,针对戈壁与丛林等野外作业与环境监测特别运用场景,卫星具有肯定的掩盖和本钱比较上风;而在uRLLC低时延高牢靠方面,卫星通讯却处于相对的劣势,5G的空口时延是1ms,而卫星的空口时延为数十毫秒,车联网、及时工业互联网等运用场景是其没法满足的。

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