清華大學教授葛寧：多維度立體創(chuàng)新 應對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)預定式全覆蓋組網(wǎng)挑戰(zhàn)

12月14日消息（岳明）“站上新起點，謀劃新未來。”在空天地融合發(fā)展布局之際，中國移動研究院主辦的“5G+空天融合網(wǎng)絡技術研討會”順利舉行。

研討會邀請到空天地通信產(chǎn)學研用各領域專家，共同探討空天地立體網(wǎng)絡的技術體系、融合模式、發(fā)展路徑和應用場景等關鍵問題，為5G+空天融合網(wǎng)絡發(fā)展勾勒出新的技術藍圖。

清華大學教授葛寧應邀出席此次研討會，并作了題為《面向廣域寬帶覆蓋的天地一體化網(wǎng)絡探討》的主題報告。葛寧指出，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)迎來了新一輪發(fā)展機遇，成為國際關注前沿，我國也在加快天地一體化網(wǎng)絡；但在網(wǎng)絡建設與運營過程中，卻面臨著空間資源配置難以變動，反應慢、效率低、成本高等問題，迫切需要在網(wǎng)絡架構、多重覆蓋、動態(tài)資源優(yōu)化、低時延實現(xiàn)等方面進行大膽創(chuàng)新。

天地一體化網(wǎng)絡迎來發(fā)展新機遇

葛寧表示，隨著對行業(yè)需求的深度挖掘，諸如煤礦、油田、遠洋運輸、輸油管道等行業(yè)對全域覆蓋、安全可靠等提出更高的需求，僅僅依靠地面移動網(wǎng)絡可能很難滿足行業(yè)需求，“特別是對于涉及國計民生行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應用，滿足廣域的覆蓋需求是亟待解決的問題。”

同時，全球快速響應境外信息及時回傳，以及“一帶一路”倡議等國家發(fā)展戰(zhàn)略的需求，也亟需全球化機動寬帶信息支持。正是在這樣的背景下，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)成為國際關注前沿；我國也啟動了天地一體化網(wǎng)絡方面的探索。

從國外來看，SpaceX發(fā)射了其第15、16批次的星鏈衛(wèi)星，目前在軌衛(wèi)星數(shù)近1000顆。星鏈計劃在300-500km軌道上部署超過40000多個衛(wèi)星實現(xiàn)全球的寬帶接入，在偏遠地區(qū)用相對低廉的價格替代光纖連接。

國內衛(wèi)星星座也開始群雄逐鹿。目前，航天科技集團的鴻雁融合星座，科工集團的虹云星座，都公布了星座計劃，鴻雁融合星座計劃發(fā)射324顆衛(wèi)星，虹云星座則計劃發(fā)射156顆衛(wèi)星。

系統(tǒng)創(chuàng)新：應對預定式全覆蓋組網(wǎng)挑戰(zhàn)

葛寧指出，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在覆蓋方面的確有明顯優(yōu)勢。但空間若采用預定式全覆蓋組網(wǎng)方式，寬帶服務需要大量設施、資源投入，現(xiàn)有技術手段難以為繼，而且空間資源配置往往難以變動，反應慢、效率低。

在預定式全覆蓋的組網(wǎng)理念下，在空、時、頻三個方面都面臨著挑戰(zhàn)。空：能量“攤開”覆蓋，功率浪費大；時：請求-服務瞬時完成，負載變化導致帶寬浪費；頻：波束間通常七色復用，頻譜利用率低。

問題的本質就在于如何重點解決動態(tài)業(yè)務需求，通過資源聚焦業(yè)務，大幅提升服務效率。“我們需要引入支持業(yè)務驅動、動態(tài)接入、靈巧通信的新方法，提高資源效率，做到按需服務和覆蓋。”葛寧表示。“這就需要在通信系統(tǒng)架構、多波束按需覆蓋和多業(yè)務過程調配等多個層面進行創(chuàng)新。”

在通信系統(tǒng)架構方面，如何適應業(yè)務大時空尺度的不均勻性是空間通信的重要問題，可以通過天地協(xié)同系統(tǒng)，星地依照時空基準，動態(tài)調節(jié)實現(xiàn)電磁波精準指向和多重波束增強，將空間資源聚焦至動態(tài)業(yè)務。在多波束按需覆蓋方面，可以引入覆蓋優(yōu)化環(huán)節(jié)，利用大尺度信息快速重構優(yōu)化覆蓋特性；在多業(yè)務過程調配方面，提出面向業(yè)務過程的動態(tài)資源優(yōu)化方法，對空間資源全局調配，針對業(yè)務優(yōu)先級，需研究競爭方法等。

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