人們已經(jīng)進(jìn)入了 5G 時(shí)代，雖然所謂的“殺手級(jí)應(yīng)用”還沒(méi)有出現(xiàn)，但是人們普遍承認(rèn)，5G 廣泛應(yīng)用并且改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活方式，將是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的潮流。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，5G 就是自己的手機(jī)和基站之間的信息交換。然而人們采用上帝視角來(lái)看待 5G 網(wǎng)絡(luò)，會(huì)發(fā)現(xiàn)基站和基站之間同樣需要一張巨大的網(wǎng)絡(luò)連接。在中國(guó)，這樣的網(wǎng)絡(luò)是靠光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是在很多不發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，并沒(méi)有光纖網(wǎng)的施工條件和施工能力。因此，這些地方的用戶要想進(jìn)入 5G 時(shí)代，難度還是比較大的。

但是，在寬帶互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星的支持下，5G 網(wǎng)絡(luò)的全球布設(shè)就有了強(qiáng)大的手段。為了提高通信速度，5G 基站的布設(shè)密度要比 4G 高得多。那么能不能把基站直接和衛(wèi)星連接呢？這當(dāng)然是一個(gè)行得通的方法。不少寬帶互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星和星座都把提供 5G 解決方案作為自己的服務(wù)方向之一。有許多技術(shù)研究機(jī)構(gòu)和行業(yè)組織在討論衛(wèi)星和 5G 融合的意義與具體方案。歐洲航天局提出的 5G 和衛(wèi)星的融合方案如圖1所示。

歐洲航天局提出的5G和衛(wèi)星融合方案

衛(wèi)星在廣播服務(wù)方面效率很高。當(dāng)人們點(diǎn)播一部電影的時(shí)候，所發(fā)送出去的信息無(wú)非是電影片名和認(rèn)證信息，但是所接收到的卻是好幾個(gè) GB 的影音內(nèi)容，而且，很可能同時(shí)有許多人要求接收同一部電影。這時(shí)就可以考慮廣播式的服務(wù)，用衛(wèi)星直接把大量?jī)?nèi)容廣播到基站，盡量少占用干線的帶寬。

有人提出，可以用衛(wèi)星直接為某一座寫字樓或者一個(gè)社區(qū)的基站提供服務(wù)，把它們接入 5G 網(wǎng)絡(luò)。這種方式適合于地面上帶寬不夠、網(wǎng)絡(luò)速度很慢的地方。人們可以用地面的線路上傳帶寬需求很小的內(nèi)容，比如文字和圖片；用衛(wèi)星來(lái)下載帶寬需求很大的內(nèi)容，比如網(wǎng)頁(yè)、視頻、音頻等。

當(dāng)然，被提及最多的問(wèn)題是在沒(méi)有地面網(wǎng)絡(luò)的情況下，如何提供 5G服務(wù)。“沒(méi)有地面網(wǎng)絡(luò)”的情況有兩種，一種是這個(gè)地方的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平很低，沒(méi)有資金鋪設(shè)光纖網(wǎng)和鐵塔，以及架設(shè)基站。圖2就是一種和地面基站通信的機(jī)載終端；另一種是這個(gè)地方根本就沒(méi)有人類居住。

為了解決第一種情況下的問(wèn)題，有些企業(yè)正在建設(shè)超大型低軌道互聯(lián)網(wǎng)星座，例如美國(guó)的“星鏈”和英國(guó)的“一網(wǎng)”。這些星座的服務(wù)對(duì)象都是數(shù)以億計(jì)的用戶。雖然有人擔(dān)心這些用戶的購(gòu)買力很差，未必能成為寬帶互聯(lián)網(wǎng)星座的消費(fèi)者。但是也有人認(rèn)為，只要其中有一小部分人買得起，星座就可以運(yùn)行起來(lái)并且獲得利潤(rùn)，而且有些情況下，可以由政府或慈善機(jī)構(gòu)提供資金。

人們經(jīng)常會(huì)遇到第二種情況，最典型的就是從中國(guó)飛往美國(guó)，人們離開(kāi)我國(guó)空管服務(wù)區(qū)后，就會(huì)進(jìn)入西伯利亞的荒原上空，然后飛過(guò)北冰洋，到美國(guó)阿拉斯加，然后又要進(jìn)入加拿大北部的荒涼地區(qū)，靠近美國(guó)和加拿大邊境的時(shí)候，才會(huì)有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。所以，長(zhǎng)途飛行的人們最苦惱的事情之一就是沒(méi)有辦法上網(wǎng)。雖然很多航空公司已經(jīng)通過(guò)靜止軌道衛(wèi)星開(kāi)通了客艙上網(wǎng)服務(wù)，但目前的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率和覆蓋范圍還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，更不要說(shuō)達(dá)到 5G 標(biāo)準(zhǔn)了，而且靜止軌道衛(wèi)星無(wú)法為北冰洋提供服務(wù)。所以，從目前來(lái)看，低軌道寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是為北冰洋上空民航飛機(jī)提供 5G 服務(wù)的唯一手段。

一種和地面基站通信的機(jī)載終端

海洋是另外一個(gè)不可能建設(shè)光纖網(wǎng)和鐵塔的區(qū)域。考慮到海洋占地球表面積的 71%，這么大的一片區(qū)域有沒(méi)有 5G 服務(wù)，決定了人類對(duì)地球資源開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)的能力是否能夠?qū)崿F(xiàn)飛躍。至于海上的 5G 用戶，一類是在海上工作的海員。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界大宗貨物的運(yùn)輸主要都是通過(guò)海運(yùn)實(shí)現(xiàn)的。海運(yùn)的比例占國(guó)際貿(mào)易總量的三分之二以上，中國(guó)進(jìn)出口總量中超過(guò) 90% 都是通過(guò)海運(yùn)實(shí)現(xiàn)的。如果沒(méi)有海運(yùn)，世界上很多地方的人們就無(wú)法得到足夠的石油、糧食、煤炭、日用品等物資。為了服務(wù)于海運(yùn)，全球有大量海員在船只上工作。根據(jù)中國(guó)交通報(bào)社發(fā)布的消息，當(dāng)前全球有 165.9 萬(wàn)海員。在大多數(shù)時(shí)間，海員都生活在與世隔絕的環(huán)境里，船只不靠岸就很難和家人聯(lián)系。雖然現(xiàn)代航船上都有海事衛(wèi)星電話，但這種衛(wèi)星通信服務(wù)非常昂貴，海員只有在事態(tài)緊急時(shí)才會(huì)打電話。天基寬帶互聯(lián)網(wǎng)，特別是能夠充分覆蓋海洋的低軌道互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星，能夠?yàn)楹T提供又快又便宜的網(wǎng)絡(luò)接入，讓他們能和陸地上的人們一樣，生活在寬帶和信息化的世界里，自由地和親朋好友通過(guò)文字、語(yǔ)音、視頻溝通，自由地分享海上生活。雖然海員數(shù)量占全球總?cè)丝诘谋壤浅Ｐ。撬麄兊墓ぷ饔绊懙搅巳驇资畠|人的生活質(zhì)量。所以，他們的網(wǎng)絡(luò)接入是非常重要的。

另外一類長(zhǎng)時(shí)間生活在海上的人群，就是各種石油鉆井平臺(tái)的工作人員。因?yàn)槭豌@井平臺(tái)的位置相對(duì)固定，所以平臺(tái)上都會(huì)安裝 VSAT衛(wèi)星終端，用來(lái)和地球靜止軌道衛(wèi)星通信，石油鉆井平臺(tái)的上網(wǎng)條件比商船上的上網(wǎng)條件要好得多。但是傳統(tǒng)地球靜止軌道衛(wèi)星的使用費(fèi)也很高，石油工人只能享受到窄帶網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，想要和家人高清視頻就有點(diǎn)奢侈了。有了寬帶互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星，帶寬的價(jià)格降低了很多，石油工人就可以輕松享受寬帶生活。

除了人們所熟悉的海洋石油鉆井平臺(tái)、商船、漁船、郵輪和客輪之外，還有遠(yuǎn)海養(yǎng)殖基地。根據(jù) 2020 年 5 月的報(bào)道，中國(guó)正在設(shè)計(jì)兩艘 10萬(wàn)噸級(jí)的大型深海養(yǎng)殖加工船，稱為“國(guó)信一號(hào)”。這種養(yǎng)殖船上，不但有很多船員需要通過(guò) 5G 和家人聯(lián)系、享受娛樂(lè)生活，而且需要鏈接到電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)，采購(gòu)用品、銷售魚(yú)獲。

許多建設(shè)中的寬帶互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星都把焦點(diǎn)放在海運(yùn)、能源、漁業(yè)用戶上，致力于為他們提供 5G 標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)，如加拿大的 Telsat 星座和開(kāi)普勒星座。

----摘自《衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng) 助力新基建的硬科技 》

來(lái)源: 《衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng) 助力新基建的硬科技 》

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