专访孙智立教授：地面蜂窝通信与卫星通信的演进路径将完美融合

3月15日消息（九九）2023年3月22日-24日，由国家6G技术研发推进工作组和总体专家组指导，未来移动通信论坛、紫金山实验室主办的2023全球6G技术大会将以“6G融通世界，携手共创未来”为主题在南京召开。

大会举办前夕，英国萨里大学教授孙智立在接受C114专访时表示，蜂窝通信一直以来是面向地面网络用户的，直到全球覆盖的需求对地面蜂窝通信提出巨大挑战，卫星通信网络的优势才显示出来，从而成为5G以及未来6G技术不可或缺的一部分。

孙智立进一步表示，为了支持5G/6G在大连接、低时延、可靠性方面的需求，卫星通信从高轨走向全轨（高中低轨）、从窄带走向宽带是必然的。从标准化和产业化角度来看，地面通信和卫星通信这两个产业生态的演进路径将完美融合。

移动通信代际越迁，卫星通信迎来新契机

自1957年第一颗人造地球卫星发射以来，人们一直都在探索卫星和空间的应用。

据了解，最早的低轨卫星是铱星系统（Iridium），由77颗卫星拉开低轨卫星通信的序幕，与地面蜂窝通信系统基本同期。铱星系统采用星上处理和星间链路技术，面向消费者，手持卫星终端（卫星手机）可以在地球任何地点提供无缝隙通信，并且解决了卫星网络与地面蜂窝网之间的跨协议漫游。但如此“高科技含量”的铱星系统，最终却因为巨大的研发和系统建设费用申请破产，重组后转向行业应用。

反观地面蜂窝移动通信，从2G一路发展到5G，用户规模不断扩大，商业上十分成功。直至目前，用户的应用需求仍然随着地面蜂窝通信网络的发展而飞速发展。

孙智立指出，随着技术和需求的演进，卫星通信大面积覆盖的优势开始显现。到今天为止，地面移动通信系统覆盖的人口已经超过70%，但是受制于技术经济因素，只覆盖了20%的陆地面积，按地球表面积计算大概只有6%。随着行业发展，航空、远洋、渔业、石油、环境监测、户外越野活动，还有国家战略和军事通信等，在广域和空间覆盖方面的需求十分强劲。

正因如此，大规模低轨星座卫星通信网络的发展和应用迎来了新契机。StarLink、Telesat、OneWeb以及AST公司的卫星星座部署计划逐步推进，华为Mate50、苹果iPhone14在新品营销上都也推出了卫星通信的概念。

优势突出，但挑战巨大

现代卫星制造技术、发射技术、电子技术、网络技术的发展使得大规模卫星通信成为可能。特别是大规模低轨星座通信网络，既能与地面网络形成互补，也能与高轨卫星通信网络互补。

但孙智立同时指出，卫星通信网络在以下几个方面仍面临巨大的技术挑战：

（1）传播时延大。虽然无线电波和光波在真空中均能以3*10^8m/s的速度传播，但是较大的卫星通信距离使得传播时延远大于地面网络。

（2）带宽有限。能够用于卫星通信的频谱资源比较有限，同时卫星产生的波束远大于地面无线网络，使得频谱的利用率远不如地面无线网络，这将直接影响通信的容量。

（3）传输错误多。由于传输距离和链路信道会受到各种干扰，传输数据的误码率也大于地面网络。

（4）传输功率受限。卫星主要靠太阳能来供电，同时要和其他卫星及地面无线网络进行协调以避免产生干扰。因此，传输功率就会受到很大限制，数据的传输速率也会受到影响。

孙智立强调，需要注意的是，在引入低轨卫星网络时，要做好卫星数量和覆盖范围的权衡。对卫星网络进行动态管理可降低卫星网络传输成本，有利于满足网络服务质量（QoS）的要求。

从高轨走向全轨，从窄带走向宽带

从2017年到2022年，ITU、3GPP和ETSI大力开展并推动基于5G体制的卫星通信探索，3GPP将卫星网络划入非地面网络（NTN）开展研究与标准化，拉开星地融合的序幕。

孙智立介绍，非地面网络（NTN）包括卫星网络、高空平台和低空平台，卫星和地面蜂窝网互补来实现全球覆盖，提供全天候无死角大容量实时可靠的服务和应用。从标准化和产业化角度来看，这两个产业生态的演进路径将完美融合。

孙智立进一步表示，为了支持5G/6G在大连接、低时延、可靠性的需求，卫星通信从高轨走向全轨（高中低轨）、从窄带走向宽带是必然的。“物理学定律是不可逾越的。”高轨卫星离地球远覆盖面积大，但时延长；低轨卫星离地球近，时延小，但覆盖面积小，因此要用许多卫星形成卫星星座来实现全球覆盖。许多卫星一起可以增加频谱利用率，有效利用珍贵的频谱资源。

可以肯定的说，卫星通信网络将成为6G的重要组成部分。目前，很多大学、研究机构、公司以及标准化组织都开始了面向6G的研究和探索。其中，国际电信联盟（ITU）和电气与电子工程师学会（IEEE）都已经取得一些显著进展。但空间轨道和频谱是稀缺资源，孙智立建言监管部门支持技术创新，管好用好相关资源，推动全球化和国际合作，从而使得6G创造出更高的产业价值。

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