超越“星链”的中国版星地融合移动通信

最近我在学习一本书，关注一件事。

学习的书是《星地融合移动通信系统与关键技术》，这是陈山枝团队所著的业界首本星地融合移动通信专著。

为什么要学习这本书？身为科普作者我得紧跟学术进展，浩如烟海的文献看不过来，我的窍门是盯住行业领军人，因为领军人的态度在很大程度上反映着科技走向。

陈山枝老师是中国信息通信科技集团的总工程师、科技委主任、无线移动通信全国重点实验室主任，他就是我国星地移动通信领域的领军人。

关注的一件事，就是中国卫星互联网的未来，它会是中国版星链？还是跟星链不同的全新系统？这是个大问题。

我正在学习的这本书，恰好完美地回答了这件事。

这本书是学术专著，外行人看不懂，我尽力做个解读，希望能有所帮助。

首先，以4G、5G为代表的地面蜂窝移动通信网络大获成功，深刻地改变了人类的生产和生活方式。

而地球上71%的面积都是海洋，地面上也遍布着高山、沙漠和森林，这些地方没有地面基站信号。

而且光纤和基站的抗毁性较弱，遇到地震、洪水就会中断，卫星通信系统作为地面网络的有效补充，其意义非常重大，是人类社会的确定性发展方向。

卫星通信可以分为三个发展阶段，第一个阶段窄带星座组网。例如运行在778公里高度的66颗卫星组成的铱星系统，率先实现了天基组网，并在全球建立了12个信关站，实现了通信业务落地，这是个伟大的创举。

第二个阶段是高通量卫星。2000年以后，卫星通信技术有了突破，利用之前相同的带宽可以实现几十倍甚至上百倍的传输速率，通信卫星速率达到Gbps甚至Tbps，每比特的成本大幅度降低，卫星通信的竞争力显著上升。

第三个阶段是宽带巨型星座组网，大家耳熟能详的就是星链。

那问题来了，我们正在发展的宽带巨型星座，是不是中国版的星链？

这本书认为不是，中国发展的是超越星链的星地融合移动通信新模式。

目前卫星通信与手机直连，可以分为三个模式。

第一种是“旧卫星新手机”，例如国外的海事通信卫星和国内的天通卫星，它们都有一整套跟地面网络完全不同的技术体制，因此不支持普通手机，用户得购买遵循卫星通信技术体制的特种手机，俗称卫星电话；或者是集成卫星通信功能和地面移动通信功能的新手机，即双模手机。

第二种模式是“新卫星旧手机”，以星链2.0为例，卫星是新的，能够与我们现在的旧手机相连。

简而言之，这些新卫星就相当于把地面基站放到天上，兼容问题由卫星解决，从而保证4G、5G的存量手机就能够与手机直连。

这种模式将难题扔给了卫星侧，听起来对我们老百姓挺友好，但它却有个致命缺陷：卫星成本奇高，通信性能折中；且卫星频率与地面基站相同，在同一地区，卫星信号和基站信号不能同频工作，否则会互相干扰。

第三种模式是“新卫星新手机”，根据的是3GPP的非地面网络模式，新卫星与地面系统分别采用相同的技术体制、不同或相同的频率，新手机能跟天上和地下两个系统兼容工作，不是二选一，而是二合一，即单模手机，系统最优，且成本低。

第三种模式的核心思想就是“5G体制兼容，6G系统融合”。

为啥会有兼容和融合两个程度不同的说法？

因为在5G设计之处，根本就没考虑卫星系统，后来3GPP在5G基础上修改和补充完成了非地面网络规范，这才提出了星地通信的兼容规范。简单说，就是让卫星侧做配合，使之与已有的5G系统兼容。

而到了6G时代，卫星系统和地面系统一开始就同时设计，就可以达到更高水准的系统级集成，超越兼容状态，并形成了融合。

听起来很美好，做起来很艰难。仅仅以物理层面为例，如何进行复用、调制、编解码、速率匹配、数据映射、重传合并等操作？这些都是绕不过的技术问题，这本书都进行了学术研讨，并给出了具体技术路线。

如果这种新模式得以实现，我们的同一部新手机就可以实现“随遇接入、无感切换”。

“随遇接入、无感切换”在地面网络中已经实现了，例如手机出国后也可以上网，你可能不知道是哪家运营商在提供服务，反正遇到最近的基站就自动接入了，也感受不到切换过程。

与卫星系统的“随遇接入、无感切换”，就是你在码头上网时，由地面基站支持，登船后出海，就自动切换到卫星来提供网络接入，你一直能上网，但感觉不到由地面网络到卫星系统的切换。

这就实现了个人通信的5W梦想，即无论任何人、任何时间、任何地方、都可以用任何手段交流任何内容。

按照陈山枝团队的设想，未来公众通信从上到下分为4个层次。

第一是高轨卫星，第二是低轨卫星，第三是临近空间层，指的是大气层中的飞艇、气球和无人机，第四是地面网络，并将四层融会贯通形成一个整体，成为服务人类的融合性网络。

建立一个类似星链的独立卫星网络并不难，无非是工作量的问题。而陈山枝团队提出的“四网合一”，则是异构网络融合的天字第一号难度。

星地融合移动通信的宏伟设想只是个愿景吗？并不只是愿景，而是正在稳步进展中的中国卫星发展方向。

陈山枝团队于2018年提出了5G的低轨卫星体制建议，即“5G体制兼容，6G系统融合”。并于2022年9月完成了面向MIT-2020的卫星天线空口愿景和需求，形成了技术规范M.2514。

在ITU-T牵头4个标准立项，已完成2项。在3GPP牵头了12个非地面网络立项，并且担任了Release 19 NTN 的无线接入联合报告人。

这部业界首部星地融合移动通信专著，由邬贺铨院士和尹浩院士作序，证明了其重要性和权威性，中国星地融合移动通信的技术路线已经浮现出来了。

看到这里，您可能会有疑问“我一个普通老百姓，为什么要了解这么专业的知识？”

这不仅仅是专业知识，而是一种未来生活方式，所有人都应该有所了解。

中国的电信科技已经超越欧美并引领世界，中国科技工作者们正在无人区努力探索，为人类寻找未来之路，让我们一起期待。