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■记者 张双虎 郑金武

不久前,河南多地遭遇特大暴雨,洪水冲垮了多处电力和通讯基础设施,也让传统地面网络的短板凸显出来。

克日,北京邮电大学信息与通讯工程学院与银河航天在北京、济南两地开展海内首次低轨宽带通讯卫星与灵巧5G专网的融合测试。本次测试解决了异地专网通讯对地面光纤基础设施的依赖问题,实现了低轨卫星网络与地面5G专网的融合,迈出了极地、远海、偏远区域及应急等场景通讯服务的主要一步。

迈出第一步

当前,全球网络笼罩仍面临诸多灾题。赛迪照料公布的《“新基建”之中国卫星互联网产业生长研究白皮书》中提到,传统地面通讯主干网在海洋、沙漠及山区等苛刻环境下铺设难度大且运营成本高,通过部署传统通讯主干网络在互联网渗透率低的区域举行延伸普及已存在现实障碍。

现在,地球上跨越70%的地理空间,涉及30亿人口未能实现互联网笼罩。据国际电信同盟宣布的数据,全球未实现互联网毗邻的人口中,跨越12%栖身在边远农村或山区,许多区域阵势地貌庞大,难以铺设地面通讯网络。而在地震、洪水、泥石流、冰雪等自然灾难发生时,光缆中止、大面积基站停电等故障会形成“通讯中止区”,传统地面网络难以知足应抢救援的用网需求。

因此,建设卫星互联网是解决地球“无互联网”人口数字鸿沟的主要手段,是实现网络信息延续笼罩普惠共享的有用弥补。

北京邮电大学信息与通讯工程学院执行院长彭木根在接受《中国科学报》采访时先容说,通讯卫星和灵巧5G专网连系,能有用解决传统蜂窝网络对站址资源需求高、网络计划优化庞大、装备昂贵等问题,通过内嵌基站功效自顺应迁徙和网络自组织模块,高效抑制基站间滋扰和应对无线回程受限挑战等,网络可以即部署即用。

“低轨宽带卫星与5G专网融合试验,取代了需要预先铺设的地面光纤。”西安电子科技大学综合营业网国家重点实验室教授田斌告诉《中国科学报》,“通讯卫星完成的是主干网的义务,用户接入照样由5G专网原先的装备完成,由于卫星和地面光纤的信道特征差异,以是要举行这种融合测试。”

“与4G网络相比,基于云小站的灵巧5G专网在容量、时延等方面性能显著提升了至少一个数目级。”彭木根说,“未来,灵巧5G专网与低轨宽带卫星深度融合,可以有更广漠的应用场景,有望服务我国极地科考、海洋开发以及地震、森林火灾等应急天真场景。”

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此次测试依托我国自主研制的低轨宽带通讯卫星(银河航天首发星),以及高天真、轻量化的5G专网。

在低轨宽带通讯卫星与灵巧5G专网的融合测试中,过境的低轨卫星连同地面卫星终端和信关站,构建起北京、济南两地5G专网间的主干网络。测试模拟了济南一个厂房内发生危险品泄露时,在北京的事情职员佩带虚拟现实眼镜,行使卫星互联网实现5G专网毗邻,并实时考察现场情形,操控济南的无人车靠近危险品目的,控制机械臂最终完成危险品处置的场景。

“银河航天首发星是现在中国通讯能力较强的低轨宽带通讯卫星,其通讯容量高、时延低。”银河航天通讯手艺专家李建成对《中国科学报》说,“我们整个测试的时延也许在20~30毫秒,这种时延人们基本察觉不出,从济南园地传来的全景视频画面清晰、无卡顿,无人平台操作也顺滑、流通,可完玉成向运动控制和操控机械臂举行物体夹取等功效。”

专家先容说,由于低轨卫星航行速率极快,平均速率跨越7公里/秒,对统一终端单次的延续笼罩时间约为5~8分钟,以是当天的测试举行了约7分钟时间。

“低轨宽带通讯卫星还具备广笼罩的特点。现在我们的信关站笼罩局限最大可达1000公里,若是地面网络中止,只要周边1000公里局限内任何一个信关站能继续事情,就能维持通讯,以是对于中小局限的灾难应急是完全没问题的。”李建成说,“在这次测试的应用场景里,笼罩局限没有到达那么远,只有400公里,以是可以把卫星互联网明晰为‘一根400公里的光纤’,由于卫星传输是‘一跳直达’,以是能够实现较低的传输时延,知足特定应用场景需求。”

年底将发射一批卫星

现在,太空互联网建设已成为国际航天领域的热门,天下各国纷纷最先低轨互联网星座卫星的发射组网。美国太空探索公司的“星链”网络和西欧相助推出的“一网”星座设计,都制订了雄心壮志的组网目的。据国际电信同盟预计,到2030年,实现人人都能毗邻互联网的目的,需要近4280亿美元的投入。可见,这是一个存在多种可能性的伟大市场。

去年,卫星互联网作为通讯网络基础设施的代表之一,首次被我国纳入新基建信息基础设施的局限,标志着卫星互联网建设已上升为国家战略性工程。

田斌以为,要实现低轨卫星网络笼罩天下,甚至全球的目的。需要发射多颗卫星、组成卫星星座。而需要发射若干颗低轨卫星组网和卫星巨细、卫星的波束宽度、轨道高度等都有关系。固然需要的投入异常大,但市场也很大。“这涉及到商业和应用模式的问题,若是使用利便,推广得好,那就会缔造很大的经济效益。”

“我国对于卫星互联网的组网有统筹的计划。”李建成说,“银河航天正在构建卫星低成本批量化生产能力,未来在南通建设的卫星超级工厂可以到达年产几百颗的规模。我们正在致力于通讯载荷、焦点单机、卫星平台的自主研发与低成本量产,全力支持我国卫星互联网建设。”

李建成以为,未来卫星互联网的应用具有广漠远景,主要应用偏向包罗海洋、航空、偏远区域、极地通讯、应抢救灾通讯、企业专网通讯等。

“而且,从手艺原理来说,卫星互联网未来可以用于火星与地球的通讯。”李建成说,“除通讯外,增添响应的卫星载荷后,还可以实现对地遥感探测和导航增强等功效。”

银河航天星座系统架构师林广荣示意,下一步,银河航天将继续与北京邮电大学开展灵巧5G云小站、雾小站和轻量化焦点网功效上星等试验验证事情。灵巧5G专网以及低轨宽带通讯卫星的融合及进一步协同,将有用支持我国天地一体化网络建设,为我国应急通讯、抗震救灾、极地科考、远洋探测等领域的高效宽带无线通讯需求提供强有力的保障与支持。

“我们在不停创新手艺而且优化网络设计,年底将发射一批低轨宽带通讯卫星,形成延续30分钟以上的通讯,构建一天之内多次重访的网络服务能力,为卫星通讯要害手艺验证提供主要支持。”李建成说,“后续,我们将发射更多低轨宽带通讯卫星,全力支持我国卫星互联网建设。”

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