天地一体化网络迎来发展新机遇，应对预定式全覆盖组网挑战

“站上新起点，谋划新未来。”在空天地融合发展布局之际，中国移动研究院主办的“5G+空天融合网络技术研讨会”顺利举行。

研讨会邀请到空天地通信产学研用各领域专家，共同探讨空天地立体网络的技术体系、融合模式、发展路径和应用场景等关键问题，为5G+空天融合网络发展勾勒出新的技术蓝图。

清华大学教授葛宁应邀出席此次研讨会，并作了题为《面向广域宽带覆盖的天地一体化网络探讨》的主题报告。葛宁指出，卫星互联网迎来了新一轮发展机遇，成为国际关注前沿，我国也在加快天地一体化网络；但在网络建设与运营过程中，却面临着空间资源配置难以变动，反应慢、效率低、成本高等问题，迫切需要在网络架构、多重覆盖、动态资源优化、低时延实现等方面进行大胆创新。

天地一体化网络迎来发展新机遇

葛宁表示，随着对行业需求的深度挖掘，诸如煤矿、油田、远洋运输、输油管道等行业对全域覆盖、安全可靠等提出更高的需求，仅仅依靠地面移动网络可能很难满足行业需求，“特别是对于涉及国计民生行业的物联网应用，满足广域的覆盖需求是亟待解决的问题。”

同时，全球快速响应境外信息及时回传，以及“一带一路”倡议等国家发展战略的需求，也亟需全球化机动宽带信息支持。正是在这样的背景下，卫星互联网成为国际关注前沿；我国也启动了天地一体化网络方面的探索。

从国外来看，SpaceX发射了其第15、16批次的星链卫星，目前在轨卫星数近1000颗。星链计划在300-500km轨道上部署超过40000多个卫星实现全球的宽带接入，在偏远地区用相对低廉的价格替代光纤连接。

国内卫星星座也开始群雄逐鹿。目前，航天科技集团的鸿雁融合星座，科工集团的虹云星座，都公布了星座计划，鸿雁融合星座计划发射324颗卫星，虹云星座则计划发射156颗卫星。

系统创新：应对预定式全覆盖组网挑战

葛宁指出，卫星互联网在覆盖方面的确有明显优势。但空间若采用预定式全覆盖组网方式，宽带服务需要大量设施、资源投入，现有技术手段难以为继，而且空间资源配置往往难以变动，反应慢、效率低。

在预定式全覆盖的组网理念下，在空、时、频三个方面都面临着挑战。空：能量“摊开”覆盖，功率浪费大；时：请求-服务瞬时完成，负载变化导致带宽浪费；频：波束间通常七色复用，频谱利用率低。

问题的本质就在于如何重点解决动态业务需求，通过资源聚焦业务，大幅提升服务效率。“我们需要引入支持业务驱动、动态接入、灵巧通信的新方法，提高资源效率，做到按需服务和覆盖。”葛宁表示。“这就需要在通信系统架构、多波束按需覆盖和多业务过程调配等多个层面进行创新。”

在通信系统架构方面，如何适应业务大时空尺度的不均匀性是空间通信的重要问题，可以通过天地协同系统，星地依照时空基准，动态调节实现电磁波精准指向和多重波束增强，将空间资源聚焦至动态业务。在多波束按需覆盖方面，可以引入覆盖优化环节，利用大尺度信息快速重构优化覆盖特性；在多业务过程调配方面，提出面向业务过程的动态资源优化方法，对空间资源全局调配，针对业务优先级，需研究竞争方法等。

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