S^2: 卫星在5g时代中地位的思考 - 通信人家园

近年来，卫星与5G融合，通过标准化的实现与地面移动通信系统的互联互通成为目前国际标准化组织研究的重点。其中，3GPP从 Rel-14版本就开始对卫星在5G中的定位和标准化问题进行了探讨，认为在一些要求广域覆盖的工业应用场景中卫星通信具有显著的优势。在随后的Rel-15和Rel-16版本中进一步研究了卫星与5G的融合，相关内容主要集中在TR 38.811和TR 22.822标准中。技术报告TR 38.811中定义了非地面网络（Non-Terrestrial Network, NTN）的部署场景和系统参数等，明确了利用卫星接入的三大服务用例（连续服务、泛在服务、扩展服务）。TR 22.822中针对应用场景给出了包括漫游、卫星IOT、卫星广播与多播、5G卫星直连等12种具体用例，并基于这些用例提出了潜在的需求。未来的Rel-17版本将会继续推进5G网络中NB-IoT/eMTC的NTN应用场景研究。

考虑到地面基站在海上、空中覆盖的局限性和偏远区域高昂的建站成本，为实现真正的全球无缝覆盖，还需要卫星这个好兄弟帮忙。卫星网络可以成为地面网络的有效补充和延伸，在地面5G网络无法覆盖的区域（隔离/偏远区域、飞机或船只上）和服务不足区域（如郊区/农村）提升网络的覆盖性能，以及支持上述地区垂直行业的物联网服务。

此外，工信部在5月7日发布了关于深入推进移动物联网全面发展的通知，要求引导物联网终端不再使用2G/3G网络，推动存量2G/3G物联网业务向NB-IoT/4G（Cat1）/5G网络迁移。根据预测估计，2025年全球物联网总连接数规模将超过200亿，这将会是一个巨大的市场，相信卫星网络在完成物联网的全球化覆盖上也会扮演重要的角色。

根据卫星工作轨道的高度，可分为地球同步轨道卫星、中轨卫星和低轨卫星。其中，高轨卫星的波束覆盖能力非常强，但考虑到信号从地面发射至卫星后再转发回传，链路总时延可达数百毫秒。相对来说，低轨卫星可以具有更低的传输时延和更高的数据传输率，通过大规模组网能够实现提供全球无缝覆盖，可以满足5G网络中的大规模物联网应用特性。

在目前5G推进商用的同时期，国外公司也加紧布局新一代低轨卫星通信系统。亚马逊、Google、Facebook、SpaceX等众多高科技企业纷纷投资低轨卫星通信领域，截至今年初，已申报星座数量近40个，计划发射的卫星总数超过34000颗。其中Starlink等低轨卫星星座已进入实际部署阶段，预计未来几年内将有上万颗卫星发射升空，目标是实现全球互联网覆盖。

国家发改委在4月20日首次明确“新基建”范围，卫星互联网也被纳入其中，将与5G、物联网、工业互联网等并重发展。在两会中也有代表委员提出建议要重点发展卫星互联网，加快推动低轨卫星通信网络建设。这一决策将有助于缩小我国在卫星通信领域与国外的差距。

目前卫星在5G中的应用仍在探索中，但其经济价值已初现。可以预见具有全球覆盖能力的卫星网络与地面通信网络的融合是通信系统建设的必然趋势，未来将会形成空地一体化的互联网体系，具有巨大的潜在商业市场。但是这条路任重道远，目前商业航天的前期投入巨大，很容易受金融市场波动的影响，在发展上需要政府政策和产业链的扶持。期待卫星能够在5G时代大放异彩，助力实现“万物互联”这一愿景。