清華大學(xué)教授葛寧：多維度立體創(chuàng)新 應(yīng)對(duì)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)預(yù)定式全覆蓋組網(wǎng)挑戰(zhàn)

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

研討會(huì)邀請(qǐng)到空天地通信產(chǎn)學(xué)研用各領(lǐng)域?qū)＜?，共同探討空天地立體網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)體系、融合模式、發(fā)展路徑和應(yīng)用場(chǎng)景等關(guān)鍵問題，為5G+空天融合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展勾勒出新的技術(shù)藍(lán)圖。

清華大學(xué)教授葛寧應(yīng)邀出席此次研討會(huì)，并作了題為《面向廣域?qū)拵Ц采w的天地一體化網(wǎng)絡(luò)探討》的主題報(bào)告。葛寧指出，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)迎來了新一輪發(fā)展機(jī)遇，成為國(guó)際關(guān)注前沿，我國(guó)也在加快天地一體化網(wǎng)絡(luò)；但在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)過程中，卻面臨著空間資源配置難以變動(dòng)，反應(yīng)慢、效率低、成本高等問題，迫切需要在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、多重覆蓋、動(dòng)態(tài)資源優(yōu)化、低時(shí)延實(shí)現(xiàn)等方面進(jìn)行大膽創(chuàng)新。

天地一體化網(wǎng)絡(luò)迎來發(fā)展新機(jī)遇

葛寧表示，隨著對(duì)行業(yè)需求的深度挖掘，諸如煤礦、油田、遠(yuǎn)洋運(yùn)輸、輸油管道等行業(yè)對(duì)全域覆蓋、安全可靠等提出更高的需求，僅僅依靠地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可能很難滿足行業(yè)需求，“特別是對(duì)于涉及國(guó)計(jì)民生行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，滿足廣域的覆蓋需求是亟待解決的問題。”

同時(shí)，全球快速響應(yīng)境外信息及時(shí)回傳，以及“一帶一路”倡議等國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的需求，也亟需全球化機(jī)動(dòng)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(guó)際關(guān)注前沿；我國(guó)也啟動(dòng)了天地一體化網(wǎng)絡(luò)方面的探索。

從國(guó)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(jì)劃在300-500km軌道上部署超過40000多個(gè)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球的寬帶接入，在偏遠(yuǎn)地區(qū)用相對(duì)低廉的價(jià)格替代光纖連接。

國(guó)內(nèi)衛(wèi)星星座也開始群雄逐鹿。目前，航天科技集團(tuán)的鴻雁融合星座，科工集團(tuán)的虹云星座，都公布了星座計(jì)劃，鴻雁融合星座計(jì)劃發(fā)射324顆衛(wèi)星，虹云星座則計(jì)劃發(fā)射156顆衛(wèi)星。

系統(tǒng)創(chuàng)新：應(yīng)對(duì)預(yù)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(shì)。但空間若采用預(yù)定式全覆蓋組網(wǎng)方式，寬帶服務(wù)需要大量設(shè)施、資源投入，現(xiàn)有技術(shù)手段難以為繼，而且空間資源配置往往難以變動(dòng)，反應(yīng)慢、效率低。

在預(yù)定式全覆蓋的組網(wǎng)理念下，在空、時(shí)、頻三個(gè)方面都面臨著挑戰(zhàn)。空：能量“攤開”覆蓋，功率浪費(fèi)大；時(shí)：請(qǐng)求-服務(wù)瞬時(shí)完成，負(fù)載變化導(dǎo)致帶寬浪費(fèi)；頻：波束間通常七色復(fù)用，頻譜利用率低。

問題的本質(zhì)就在于如何重點(diǎn)解決動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)需求，通過資源聚焦業(yè)務(wù)，大幅提升服務(wù)效率。“我們需要引入支持業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)接入、靈巧通信的新方法，提高資源效率，做到按需服務(wù)和覆蓋。”葛寧表示。“這就需要在通信系統(tǒng)架構(gòu)、多波束按需覆蓋和多業(yè)務(wù)過程調(diào)配等多個(gè)層面進(jìn)行創(chuàng)新。”

在通信系統(tǒng)架構(gòu)方面，如何適應(yīng)業(yè)務(wù)大時(shí)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(shí)空基準(zhǔn)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)電磁波精準(zhǔn)指向和多重波束增強(qiáng)，將空間資源聚焦至動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)。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(gòu)優(yōu)化覆蓋特性；在多業(yè)務(wù)過程調(diào)配方面，提出面向業(yè)務(wù)過程的動(dòng)態(tài)資源優(yōu)化方法，對(duì)空間資源全局調(diào)配，針對(duì)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，需研究競(jìng)爭(zhēng)方法等。

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