從運(yùn)營(yíng)角度探討ＧＥＯ 衛(wèi)星演進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)

摘 要：在衛(wèi)星通信逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的背景下，針對(duì)近年來(lái)低軌星座對(duì)同步靜止軌道（Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｏｒｂｉｔ，ＧＥＯ）衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)，提出了提高ＧＥＯ 衛(wèi)星資源利用效率和降低通信成本的運(yùn)營(yíng)思路。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合衛(wèi)星通信未來(lái)發(fā)展面對(duì)的時(shí)空變化的業(yè)務(wù)、高價(jià)值移動(dòng)載體、天地協(xié)同泛在互聯(lián)三類重要應(yīng)用場(chǎng)景，根據(jù)各場(chǎng)景特點(diǎn)分析了ＧＥＯ 衛(wèi)星提高服務(wù)性價(jià)比的關(guān)鍵技術(shù)，包括衛(wèi)星靈活載荷技術(shù)和衛(wèi)星與蜂窩網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)，指出了這些技術(shù)的架構(gòu)和功能要點(diǎn)，以及技術(shù)實(shí)施后對(duì)衛(wèi)星資源利用的重要影響。

關(guān)鍵詞：全靈活衛(wèi)星；星地融合；衛(wèi)星通信；靜止軌道衛(wèi)星；衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)

中圖分類號(hào)：ＴＮ９１ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（ＯＳＩＤ）：

文章編號(hào)：１００３－３１１４（２０２４）０３－０４２２－０５

０ 引言

從技術(shù)變革和運(yùn)營(yíng)角度來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星通信領(lǐng)域近十年最大的變化有兩點(diǎn)：一是高通量通信衛(wèi)星技術(shù)趨于成熟［１］，并成為國(guó)際上主流的新造通信衛(wèi)星；二是低軌衛(wèi)星及其星座的再次興起，并進(jìn)入大規(guī)模星座落地實(shí)施階段［２］。前者改變了通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)模式，從通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商演變?yōu)樾l(wèi)星通信運(yùn)營(yíng)商，經(jīng)營(yíng)模式由出租出售轉(zhuǎn)發(fā)器物理頻譜帶寬，轉(zhuǎn)變?yōu)槔米越ǖ男l(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)向終端用戶提供約定速率或時(shí)長(zhǎng)的通信和數(shù)據(jù)傳輸流量包服務(wù)，衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商完成了向網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)衛(wèi)星的轉(zhuǎn)變。后者則在同步靜止軌道（Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｏｒｂｉｔ，ＧＥＯ）衛(wèi)星單星組網(wǎng)模式外，增加了多星多軌構(gòu)建衛(wèi)星通信網(wǎng)的形態(tài)，構(gòu)建了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的概念，使得多軌道衛(wèi)星協(xié)同組網(wǎng)、星地融合通信走進(jìn)了衛(wèi)星通信研究視野；同時(shí)，從商業(yè)運(yùn)營(yíng)上講，低軌星座提出了面向個(gè)人消費(fèi)者服務(wù)的運(yùn)營(yíng)模式，這也將原本衛(wèi)星通信面向商業(yè)（Ｔｏ Ｂ）模式轉(zhuǎn)變?yōu)楦臃匣ヂ?lián)網(wǎng)特點(diǎn)的面向個(gè)人（Ｔｏ Ｃ）模式，潛在目標(biāo)市場(chǎng)立即擴(kuò)大上萬(wàn)倍。這兩項(xiàng)重大變化，改變了通信衛(wèi)星研制、應(yīng)用和運(yùn)營(yíng)的技術(shù)、規(guī)模和模式。

與高通量ＧＥＯ 衛(wèi)星體制成熟、技術(shù)和資源門檻較高不同，低軌衛(wèi)星星座由于技術(shù)可塑空間大、技術(shù)創(chuàng)新角度較多，同時(shí)衛(wèi)星軌道、頻率等網(wǎng)絡(luò)資料有較多可申報(bào)的資源，近年來(lái)已成為衛(wèi)星通信領(lǐng)域新入局制造商、運(yùn)營(yíng)商的首選項(xiàng)。目前，全球有超３００ 個(gè)低軌衛(wèi)星星座提出了建設(shè)計(jì)劃，其中一部分已經(jīng)開始建設(shè)，具有代表性的星座是ＳｐａｃｅＸ 公司的Ｓｔａｒｌｉｎｋ［３］和Ｅｕｔｅｌｓａｔ 公司的ＯｎｅＷｅｂ 星座。截至２０２４ 年３ 月，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 累計(jì)發(fā)射５ ５０４ 顆衛(wèi)星，在軌可操作５ ４４２ 顆；截至２０２３ 年５ 月，ＯｎｅＷｅｂ 在軌衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到６３４ 顆。其他星座計(jì)劃如中國(guó)星網(wǎng)、亞馬遜Ｋｕｉｐｅｒ、Ｌｙｎｋ Ｇｌｏｂａｌ 也在加速推進(jìn)星座建設(shè)［２，４］。

商用低軌星座并非新鮮事物，其誕生與發(fā)展可以追溯至２０ 世紀(jì)９０ 年代銥星系統(tǒng)，但銥星系統(tǒng)由于運(yùn)營(yíng)成本過(guò)高，于２０００ 年破產(chǎn)，后因美國(guó)國(guó)防用途注資得以起死回生。此后，十幾年間低軌星座一直較為沉寂，僅有少量用于窄帶物聯(lián)網(wǎng)用途的星座系統(tǒng)存活運(yùn)營(yíng)。近年來(lái)低軌星座的再次興起，主要?dú)w于以下幾點(diǎn)原因：

① 一箭多星、火箭回收等技術(shù)創(chuàng)新，極大降低了衛(wèi)星發(fā)射成本和行業(yè)進(jìn)入門檻，發(fā)射小衛(wèi)星具備了經(jīng)濟(jì)可行性。

② 零器件工藝進(jìn)步使采用工業(yè)級(jí)器件制造衛(wèi)星成為可能。此外，衛(wèi)星制造商通過(guò)采用流水線生產(chǎn)進(jìn)一步降低了衛(wèi)星制造成本、縮短了研制周期。

③ 集成電路技術(shù)進(jìn)步在保證衛(wèi)星性能指標(biāo)能力基礎(chǔ)上，使衛(wèi)星小型化、模塊化、商業(yè)化，同時(shí)使用戶終端也變得更小、更便宜。

④ Ｑ／ Ｖ、Ｗ 等新頻段技術(shù)研發(fā)使得更多的衛(wèi)星頻軌網(wǎng)絡(luò)資料可被用于低軌星座。

低軌星座大量投入應(yīng)用，對(duì)ＧＥＯ 衛(wèi)星的通信運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了一定挑戰(zhàn)：① 低軌星座可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。ＧＥＯ 衛(wèi)星由于定點(diǎn)在赤道上空，當(dāng)用戶終端位于高緯度地區(qū)時(shí)，用戶終端對(duì)星時(shí)天線仰角過(guò)低造成無(wú)法通信，一般ＧＥＯ 衛(wèi)星有效覆蓋區(qū)域?yàn)槟媳本暎罚啊阋詢?nèi)地區(qū)，對(duì)南北兩極地區(qū)無(wú)法覆蓋；而近年來(lái)由于氣候變化，北極航道逐漸具備通航能力，國(guó)際航運(yùn)市場(chǎng)對(duì)北極通信覆蓋需求越來(lái)越大，一些客戶可能由于潛在的北極通信需求而選擇低軌衛(wèi)星。② 低軌星座可實(shí)現(xiàn)高容量和低時(shí)延。低軌星座由于在軌衛(wèi)星數(shù)量龐大，可以提供的通信容量總供給較大；同時(shí)由于衛(wèi)星距離地面較近，無(wú)線電信號(hào)傳播時(shí)延較低。③ 低軌衛(wèi)星終端可以做得更小，且更容易降低成本。由于空間傳播損耗的降低，低軌星座用戶終端不需要維持較大的天線口徑以保證較大的天線等效全向輻射功率和接收系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)（Ｇ／ Ｔ值），同時(shí)低傳播損耗留出了簡(jiǎn)配天線終端的空間，必要時(shí)可以把終端成本降低。低軌星座這三方面優(yōu)勢(shì)會(huì)對(duì)ＧＥＯ 衛(wèi)星應(yīng)用造成較大影響［５］。

面對(duì)低軌星座帶來(lái)的挑戰(zhàn)，ＧＥＯ 衛(wèi)星要加強(qiáng)其本身的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)不足之處加以彌補(bǔ)。ＧＥＯ 衛(wèi)星最主要的優(yōu)勢(shì)是性價(jià)比高，因此提升性價(jià)比是ＧＥＯ 衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的重要方向。具體而言，就是提升衛(wèi)星資源利用率，降低通信成本。

１ 面向重要應(yīng)用場(chǎng)景的變革思路

高性價(jià)比是ＧＥＯ 衛(wèi)星相對(duì)于低軌星座天然的優(yōu)勢(shì)［５］：① 從組網(wǎng)角度來(lái)說(shuō)，ＧＥＯ 衛(wèi)星單星即可成網(wǎng)，因而實(shí)現(xiàn)全球覆蓋所需衛(wèi)星數(shù)量少，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期短、投入低；而低軌星座往往需要發(fā)射大量衛(wèi)星才能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，雖然單星造價(jià)便宜，但總體成本高昂。② ＧＥＯ 衛(wèi)星壽命較長(zhǎng)，目前一般衛(wèi)星壽命在１５ 年以上，而低軌衛(wèi)星壽命普遍在３ ～５ 年，短壽命意味著低軌星座的衛(wèi)星更換周期頻繁，造成了對(duì)網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)性投入。③ 從資源分配上講，ＧＥＯ 衛(wèi)星對(duì)地靜止，衛(wèi)星資源可以根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求進(jìn)行重分配，需求大的地方多放資源，需求少的地方少放資源；但低軌衛(wèi)星由于繞地球旋轉(zhuǎn)，衛(wèi)星會(huì)均勻地飛過(guò)軌道的每一個(gè)位置，即使在需求度極低的無(wú)人地區(qū)，低軌衛(wèi)星資源也不得不分布在那里；因此，低軌衛(wèi)星的資源無(wú)法做到不浪費(fèi)，經(jīng)估算，以目前的組網(wǎng)架構(gòu)，低軌星座大約７０％ 以上的覆蓋屬于低效覆蓋。

自寬帶衛(wèi)星通信技術(shù)充分發(fā)展以來(lái)，衛(wèi)星通信市場(chǎng)最大的增長(zhǎng)點(diǎn)由廣播電視業(yè)務(wù)變?yōu)橐苿?dòng)載體的通信服務(wù)，包括船舶、飛機(jī)、車輛甚至個(gè)人終端的上網(wǎng)服務(wù)。因此，ＧＥＯ 衛(wèi)星提高服務(wù)性價(jià)比應(yīng)面向移動(dòng)載體衛(wèi)星通信服務(wù)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。這種衛(wèi)星通信服務(wù)的場(chǎng)景具有幾個(gè)特點(diǎn)：一是業(yè)務(wù)具有時(shí)空變化特征；二是高價(jià)值單體用戶需要資源傾斜；三是需要與陸地網(wǎng)絡(luò)協(xié)同實(shí)現(xiàn)泛在連接，以提升用戶在服務(wù)連續(xù)性、經(jīng)濟(jì)性和速率等方面的體驗(yàn)。

針對(duì)業(yè)務(wù)具有時(shí)空變化特征的應(yīng)用場(chǎng)景，包括飛機(jī)、船舶、汽車等移動(dòng)載體，這些用戶的業(yè)務(wù)特點(diǎn)是在移動(dòng)狀態(tài)下，隨著時(shí)間和空間的變化，業(yè)務(wù)強(qiáng)度和分布呈現(xiàn)變化的態(tài)勢(shì)。一個(gè)典型例子是漁船用戶業(yè)務(wù)：我國(guó)近海漁船大部分集中于東南沿海衛(wèi)星波束中，每年在休漁季時(shí)，這些波束在網(wǎng)船只數(shù)量與周邊波束基本相近，都為往來(lái)商船；但到每年８、９ 月，沿海開漁，這些波束在網(wǎng)船只會(huì)迅猛增漲１ ～２ 個(gè)數(shù)量級(jí)，衛(wèi)星波束內(nèi)資源隨即由供需平衡變?yōu)楣┎粦?yīng)求，如圖１ 所示。面對(duì)這種一年內(nèi)忙閑季節(jié)變化造成通信資源需求量巨大差異的情況，如果ＧＥＯ 衛(wèi)星資源可以在忙時(shí)調(diào)集補(bǔ)充、閑時(shí)又可調(diào)走，則可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星資源的最大利用。

針對(duì)高價(jià)值移動(dòng)載體（用戶平均收入高的移動(dòng)載體）的應(yīng)用場(chǎng)景，例如民航飛機(jī)、大型郵輪，其移動(dòng)路線非常有特點(diǎn)，雖然航線計(jì)劃一年內(nèi)會(huì)變化數(shù)次，但航線一旦確定，移動(dòng)軌跡根據(jù)計(jì)劃航線來(lái)定，具有高度規(guī)律性。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，ＧＥＯ 衛(wèi)星可重點(diǎn)在該航線區(qū)域分布衛(wèi)星資源，如根據(jù)飛機(jī)和郵輪的航線，多個(gè)波束按照移動(dòng)軌跡聚合成一個(gè)波束等。這樣可以減少用戶波束切換帶來(lái)的速率降低問(wèn)題，從而避免其他用戶跟高價(jià)值用戶在同一波束內(nèi)爭(zhēng)搶資源導(dǎo)致業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量無(wú)法達(dá)到高價(jià)值用戶的要求，在提高資源利用率的同時(shí)更好保障用戶體驗(yàn)。

針對(duì)天地協(xié)同泛在連接的應(yīng)用場(chǎng)景，是ＧＥＯ 衛(wèi)星通信重點(diǎn)發(fā)展方向。單純衛(wèi)星用戶數(shù)量有限，與地面?zhèn)€人用戶動(dòng)輒數(shù)十億級(jí)的規(guī)模差異顯著，ＧＥＯ衛(wèi)星發(fā)展必然要進(jìn)入個(gè)人消費(fèi)者應(yīng)用的場(chǎng)景，與陸地網(wǎng)絡(luò)融合。對(duì)于在陸地網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋與不覆蓋區(qū)域中穿梭的車輛、船舶，其乘客有４Ｇ／５Ｇ 網(wǎng)絡(luò)切換到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的需求。這個(gè)過(guò)程如果能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一認(rèn)證和計(jì)費(fèi)、平滑無(wú)感切換，用戶可以享受陸地蜂窩＋衛(wèi)星的廣域連續(xù)服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)泛在接入、協(xié)同通信；ＧＥＯ 衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商則納入了地面數(shù)以億計(jì)的用戶規(guī)模。

２ 賦能應(yīng)用的ＧＥＯ 衛(wèi)星下一代關(guān)鍵技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)ＧＥＯ 衛(wèi)星變革，以實(shí)現(xiàn)在上述場(chǎng)景中給用戶帶來(lái)更好體驗(yàn)、更低成本的通信服務(wù)，基于運(yùn)營(yíng)角度考慮，下述關(guān)鍵技術(shù)將是ＧＥＯ 衛(wèi)星重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)。

２． １ 全靈活衛(wèi)星技術(shù)

靈活衛(wèi)星又稱軟件定義衛(wèi)星，軟件定義衛(wèi)星借鑒軟件定義網(wǎng)絡(luò)的概念，將“硬件通用而通過(guò)軟件調(diào)整”的思路移植到衛(wèi)星制造上［６］。具體而言，全靈活衛(wèi)星通過(guò)使用數(shù)字透明轉(zhuǎn)發(fā)器、數(shù)字波束賦形（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ，ＤＢＦ）等靈活載荷技術(shù)將實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星“全靈活”，衛(wèi)星波束的數(shù)量、大小、指向、形狀、頻率、極化和功率可實(shí)時(shí)在軌重配置。全靈活衛(wèi)星可以使衛(wèi)星的帶寬、頻率、功率等資源得到充分利用，從而有效降低衛(wèi)星系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本。

全靈活衛(wèi)星可調(diào)整波束，即在衛(wèi)星可視范圍內(nèi)，形成任意數(shù)量波束，且波束的數(shù)量，每個(gè)波束的大小、指向、形狀、極化實(shí)時(shí)可調(diào)，同時(shí)支持點(diǎn)波束、區(qū)域波束、全球波束、可動(dòng)波束［７］。每個(gè)波束可按需配置／ 重配置，滿足不同區(qū)域、不同時(shí)間的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，從而大幅度提升市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力。

全靈活衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)，“全載波”可任意連接至“全波束”以支持波束交換、子帶交換、頻率調(diào)整、增益調(diào)整、載波復(fù)制，滿足衛(wèi)星通信市場(chǎng)上用戶多變的業(yè)務(wù)需求，可調(diào)度空閑區(qū)域的頻率資源至熱點(diǎn)區(qū)域，大幅度提升頻率利用率，有效降低資源開銷。

全靈活衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)整星有效功率調(diào)度。整星全部行波管放大器（ＴｒａｖｅｌｉｎｇＷａｖｅ Ｔｕｂｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ＴＷＴＡ）的功率匯聚成“功率池”，通過(guò)有源電掃相控陣天線和密集排列的小型化ＴＷＴＡ，實(shí)現(xiàn)非信道化架構(gòu)，功率可從功率池中自由分配給任意波束和子信道，全饋源作用于全波束，還可通過(guò)ＤＢＦ 的權(quán)值計(jì)算精密控制功率分配。

通過(guò)上述全靈活衛(wèi)星技術(shù)，衛(wèi)星資源有效利用率預(yù)計(jì)可由７２． ９％ 提升至９２． ６％ 。此外，全靈活衛(wèi)星還需通過(guò)小型化集中供電技術(shù)、ＴＷＴＡ 小型化輕量化技術(shù)、ＴＷＴＡ 高集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)高集成小型化ＴＷＴＡ，以及利用超窄點(diǎn)波束實(shí)現(xiàn)更大的頻率復(fù)用。全靈活衛(wèi)星最終體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：① 高性價(jià)比，提供更便宜的單位通信容量；② 高出租率，資源的全靈活伴隨著更高的出租率；③ 強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，靈活性滿足快速變化的未來(lái)市場(chǎng)和用戶需求；④ 高滿意度，全靈活衛(wèi)星提供靈活的高速、高穩(wěn)定服務(wù)。

２． ２ 衛(wèi)星與蜂窩融合技術(shù)

下一代通信技術(shù)的發(fā)展方向是天地一體化［８］，要求衛(wèi)星和蜂窩網(wǎng)絡(luò)融合組網(wǎng)；同時(shí)，讓規(guī)模數(shù)以幾十億計(jì)的地面用戶實(shí)現(xiàn)廣域連續(xù)服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)泛在接入、協(xié)同通信，是衛(wèi)星通信豐富使用場(chǎng)景、擴(kuò)大受眾的重要方式［９］。

天地協(xié)同融合的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備如下特點(diǎn)：從網(wǎng)絡(luò)角度看，融合網(wǎng)絡(luò)全網(wǎng)統(tǒng)一資源調(diào)度和優(yōu)化；從用戶角度看，全網(wǎng)統(tǒng)一身份無(wú)縫使用。運(yùn)營(yíng)商可以在衛(wèi)星網(wǎng)和蜂窩網(wǎng)之間匹配資源，實(shí)現(xiàn)全鏈路性能最優(yōu)；用戶可以在衛(wèi)星網(wǎng)和蜂窩網(wǎng)無(wú)感切換，在廣域內(nèi)保障服務(wù)連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)星地網(wǎng)絡(luò)一體化。

目前，衛(wèi)星僅作為骨干回傳蜂窩網(wǎng)數(shù)據(jù)的角色，這種方式下衛(wèi)星網(wǎng)和蜂窩網(wǎng)互為黑盒，無(wú)法互調(diào)匹配資源，一張網(wǎng)資源緊缺會(huì)成為另一張網(wǎng)的瓶頸，網(wǎng)絡(luò)效率低；用戶在衛(wèi)星與蜂窩網(wǎng)間切換時(shí)，需要變換身份，也會(huì)導(dǎo)致服務(wù)中斷。ＩＴＵ、Ｓａｔ５Ｇ、３ＧＰＰ 等組織以及各廠家、科研機(jī)構(gòu)都在研究星地融合方式，其中３ＧＰＰ 的Ｒｅｌｅａｓｅ１７、１８ 明確了非地面網(wǎng)絡(luò)（ＮｏｎＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＮＴＮ）一些終端場(chǎng)景的方式，即對(duì)５Ｇ ＮＲ（新空口）進(jìn)行多普勒補(bǔ)償、時(shí)延補(bǔ)償、時(shí)序優(yōu)化、移動(dòng)性優(yōu)化等改良，以適應(yīng)衛(wèi)星信道特點(diǎn)［１０－１１］，如圖２ 所示（圖中網(wǎng)元為３ＧＰＰ 標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)元）。但將５Ｇ 空口技術(shù)移植衛(wèi)星鏈路（尤其是ＧＥＯ 衛(wèi)星鏈路）仍存在兩個(gè)問(wèn)題：一是５Ｇ 多載波的波形技術(shù)峰均比高，容易造成星上功率放大器運(yùn)行在低功率狀態(tài)，從而造成衛(wèi)星功率資源浪費(fèi)，這對(duì)ＧＥＯ 衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商而言是無(wú)法接受的；二是當(dāng)前全球ＧＥＯ 市場(chǎng)上，從運(yùn)營(yíng)商到用戶幾乎全部的設(shè)備都為ＤＶＢ 體制，使用５Ｇ 體制意味著全部設(shè)備需要更換，衛(wèi)星設(shè)備與手機(jī)有很大區(qū)別，這對(duì)很多運(yùn)營(yíng)商和用戶來(lái)說(shuō)，不易接受。

另外一種方式是進(jìn)行衛(wèi)星ＤＶＢ 體制與５Ｇ 體制的異體制融合，如圖３ 所示（圖中Ｎ６ 為３ＧＰＰ 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)接口），通過(guò)對(duì)ＤＶＢ 協(xié)議進(jìn)行增強(qiáng)，以及ＤＶＢ作為接入網(wǎng)協(xié)議與５Ｇ 核心網(wǎng)協(xié)議之間的映射和轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星接入網(wǎng)信令與５Ｇ 核心網(wǎng)互通，以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)層面雙網(wǎng)互通。這種方式可以在保持現(xiàn)有衛(wèi)星市場(chǎng)現(xiàn)狀不做大改動(dòng)情況下，將衛(wèi)星作為無(wú)線接入網(wǎng)的控制信令和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接入５Ｇ 核心網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和陸地蜂窩網(wǎng)在控制和業(yè)務(wù)層面的融合。

此外，學(xué)術(shù)界還在積極研究新的波形，以兼顧陸地蜂窩網(wǎng)高移動(dòng)寬帶和衛(wèi)星大尺度傳輸?shù)囊蟆Ｒ虼耍磥?lái)以一種新的波形統(tǒng)一衛(wèi)星和陸地蜂窩網(wǎng)的體制仍然是潛在選項(xiàng)之一。

３ 結(jié)束語(yǔ)

高通量通信衛(wèi)星技術(shù)成熟和低軌星座再次興起是近十年來(lái)衛(wèi)星通信市場(chǎng)發(fā)生的重要變化。前者改變了通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)模式，后者則構(gòu)建了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的概念，多軌道衛(wèi)星協(xié)同組網(wǎng)、星地融合通信走進(jìn)了衛(wèi)星通信研究視野。低軌星座由于全球覆蓋、大容量、小終端的優(yōu)勢(shì)，對(duì)ＧＥＯ 衛(wèi)星通信帶來(lái)了一定挑戰(zhàn)。面對(duì)低軌星座帶來(lái)的挑戰(zhàn)，ＧＥＯ 衛(wèi)星需要提升性價(jià)比，即提升衛(wèi)星資源利用率、降低通信成本，特別是對(duì)業(yè)務(wù)具有時(shí)空變化特征的應(yīng)用、面向高價(jià)值移動(dòng)載體的應(yīng)用、天地協(xié)同泛在連接的應(yīng)用三種典型場(chǎng)景要提供性價(jià)比高的服務(wù)。

ＧＥＯ 衛(wèi)星變革的關(guān)鍵技術(shù)一是全靈活衛(wèi)星技術(shù)，即實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的波束數(shù)量、大小、指向、形狀、頻率、極化和功率可實(shí)時(shí)在軌重配置，使衛(wèi)星的帶寬、頻率、功率等資源得到充分利用；二是衛(wèi)星與蜂窩融合技術(shù)，通過(guò)３ＧＰＰ ＮＴＮ 為代表的５Ｇ ＮＲ 技術(shù)改進(jìn)方案移植到衛(wèi)星通信鏈路，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與蜂窩網(wǎng)技術(shù)體制統(tǒng)一；三是通過(guò)衛(wèi)星ＤＶＢ 體制與蜂窩網(wǎng)體制的協(xié)議映射和轉(zhuǎn)換，使得ＤＶＢ 與蜂窩體制在控制面和業(yè)務(wù)面互通，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與蜂窩的異體制融合；四是以新的體制兼顧衛(wèi)星鏈路大尺度傳輸與蜂窩高移動(dòng)帶寬的需求。

當(dāng)前衛(wèi)星通信正處于又一個(gè)變化的風(fēng)口，衛(wèi)星研制和運(yùn)營(yíng)者應(yīng)以開放、發(fā)展和革新的角度看待此次變化的浪潮，它可能是將衛(wèi)星通信從一個(gè)小而美的領(lǐng)域延展到一個(gè)更廣闊消費(fèi)市場(chǎng)的契機(jī)，這將為衛(wèi)星通信帶來(lái)深遠(yuǎn)的變革。

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