“低軌衛(wèi)星+5G”融合，開(kāi)啟通信新時(shí)代

衛(wèi)星通信自主可控需求迫切，釋放衛(wèi)星核心網(wǎng)市場(chǎng)增長(zhǎng)空間

2020年4月20日，中國(guó)國(guó)家發(fā)改委首次明確新基建范圍，以衛(wèi)星通信、5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等為代表的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施被納入其中，引發(fā)市場(chǎng)關(guān)注。衛(wèi)星通信與國(guó)家安全息息相關(guān)，自主可控尤為重要。2021年4月29日，中國(guó)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)公司成立，成為中國(guó)第五家電信運(yùn)營(yíng)商，且專注于衛(wèi)星通信。新衛(wèi)星通信運(yùn)營(yíng)商的加入將帶動(dòng)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)，同時(shí)釋放衛(wèi)星核心網(wǎng)的需求。

5G與衛(wèi)星通信互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)全球范圍網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫覆蓋

衛(wèi)星通信系統(tǒng)是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電波，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間或地球與航天器之間的一種通信系統(tǒng)。相比地面無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星通信的優(yōu)勢(shì)包括：

覆蓋廣：衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可作為地面網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，彌補(bǔ)地面網(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋及人群密度低的區(qū)域，如海洋、天空、高原、農(nóng)村等地區(qū)，有效解決這些地區(qū)的互聯(lián)網(wǎng)接入問(wèn)題;

低成本：衛(wèi)星通信與5G、海底光纜等通信基礎(chǔ)設(shè)施相比成本較低。衛(wèi)星建設(shè)完成后，無(wú)需增加基站、光纜等設(shè)施。同時(shí)小衛(wèi)星研發(fā)制造成本逐步降低，軟件定義技術(shù)延長(zhǎng)在軌衛(wèi)星的使用壽命，衛(wèi)星通信的總體建設(shè)成本較低。

通信衛(wèi)星可分為高軌衛(wèi)星與低軌衛(wèi)星。相比高軌衛(wèi)星，低軌衛(wèi)星具備傳輸時(shí)延低、系統(tǒng)可靠性高的優(yōu)勢(shì)，更符合新一代的通信需求。高軌衛(wèi)星采購(gòu)量的最高峰為2019年的30顆，隨后逐年下降。伴隨著第二代“銥星系統(tǒng)”的組網(wǎng)建設(shè)，以及OneWeb、O3b、SpaceX 等公司的低軌通信星座開(kāi)始試驗(yàn)或發(fā)射組網(wǎng)，低軌通信衛(wèi)星的發(fā)射量有望顯著上升。5G與低軌衛(wèi)星是相互補(bǔ)充融合的合作關(guān)系。5G具備低時(shí)延以及大帶寬的優(yōu)勢(shì)，但難以覆蓋特殊的場(chǎng)景如極地、海洋等。5G與低軌衛(wèi)星融合可實(shí)現(xiàn)全球范圍網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫覆蓋。

衛(wèi)星核心網(wǎng)與地面核心網(wǎng)架構(gòu)相似，但信令設(shè)計(jì)上有明顯差異

衛(wèi)星核心網(wǎng)主要負(fù)責(zé)衛(wèi)星終端設(shè)備呼叫的接續(xù)、計(jì)費(fèi)，移動(dòng)性管理以及數(shù)據(jù)分發(fā)等。為應(yīng)對(duì)地震、泥石流等突發(fā)應(yīng)急場(chǎng)景，衛(wèi)星核心網(wǎng)會(huì)采用備災(zāi)機(jī)制，即在不同的城市設(shè)立核心網(wǎng)。例如天通通信衛(wèi)星的核心網(wǎng)分別建立在廣州與西安。兩座城市設(shè)立的天通衛(wèi)星核心網(wǎng)實(shí)時(shí)相互備份，即使某一個(gè)核心網(wǎng)受到損害也能保障天通衛(wèi)星正常的運(yùn)作。

當(dāng)前，衛(wèi)星核心網(wǎng)與地面核心網(wǎng)分開(kāi)部署。衛(wèi)星核心網(wǎng)與地面核心網(wǎng)設(shè)備架構(gòu)相似，但設(shè)計(jì)的信令差距較大。衛(wèi)星通信需要考慮天氣以及極端環(huán)境對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?例如信號(hào)在大霧天氣下會(huì)衰減)，因此在信令的設(shè)計(jì)上會(huì)更加考慮傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

5G與衛(wèi)星通信融合方案：核心網(wǎng)用戶面與控制面分離，其中用戶面網(wǎng)元部署在衛(wèi)星上，加強(qiáng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能

5G核心網(wǎng)采用NFV架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)控制面與用戶面的分離。為了實(shí)現(xiàn)與地面5G的高效、可靠的融合，衛(wèi)星核心網(wǎng)需與5G核心網(wǎng)高效協(xié)同。衛(wèi)星通信系統(tǒng)核心網(wǎng)采用與地面5G核心網(wǎng)相同的架構(gòu)，整個(gè)核心網(wǎng)控制面與用戶面分離。同時(shí)考慮到衛(wèi)星的體積有限，算力和存儲(chǔ)資源有限，融合的核心網(wǎng)網(wǎng)元僅部分部署至衛(wèi)星上。其中，控制面網(wǎng)元如SMF與PCF等部署在地面信關(guān)站上，用于業(yè)務(wù)控制、資源分配、用戶管理和安全管控。UPF與AMF等用戶面網(wǎng)元部署在衛(wèi)星上，其中UPF網(wǎng)元主要負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)流量的轉(zhuǎn)發(fā)。

衛(wèi)星核心網(wǎng)用戶面調(diào)度部署在衛(wèi)星上主要原因包括三點(diǎn)：

● 高安全等級(jí)的特殊用戶為了避免業(yè)務(wù)落地過(guò)程中遭到竊聽(tīng)，要求實(shí)現(xiàn)直接連接;

● 在某些場(chǎng)景中，落地交換可能具有過(guò)大的時(shí)延，不滿足QoS指標(biāo)要求，例如同一顆衛(wèi)星下兩個(gè)應(yīng)急用戶的信息交換，將UPF調(diào)度在該衛(wèi)星上可明顯降低時(shí)延;

● 地面信關(guān)站與衛(wèi)星之間的互聯(lián)因氣象或者其他因素而不可用時(shí)，將UPF部署在衛(wèi)星上可提供基本的服務(wù)能力，提升系統(tǒng)的可靠性。

衛(wèi)星核心網(wǎng)市場(chǎng)壁壘高，產(chǎn)品商用能力與定制化能力是關(guān)鍵

衛(wèi)星核心網(wǎng)供給能力的凸顯主要體現(xiàn)在產(chǎn)品與解決方案的定制化能力與商用化能力。衛(wèi)星核心網(wǎng)是“小而精”的細(xì)分市場(chǎng)，對(duì)定制化的要求甚至高于公網(wǎng)市場(chǎng)。同時(shí)，由于衛(wèi)星資源有限，設(shè)備廠商產(chǎn)品與解決方案驗(yàn)證途徑受限，商用化難度高，具備成熟項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)更具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。例如，深圳震有科技重點(diǎn)布局核心網(wǎng)細(xì)分市場(chǎng)，針對(duì)衛(wèi)星核心網(wǎng)的場(chǎng)景提供一系列的定制化服務(wù)，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目包括組網(wǎng)、流程、協(xié)議以及信令有著獨(dú)立于頭部企業(yè)的理解。同時(shí)，震有科技成功中標(biāo)中國(guó)電信集團(tuán)衛(wèi)星通信有限公司“天通一號(hào)”項(xiàng)目核心網(wǎng)建設(shè)，產(chǎn)品與解決方案已得到市場(chǎng)驗(yàn)證。產(chǎn)品商用能力與定制化能力為震有科技在衛(wèi)星核心網(wǎng)市場(chǎng)上提供差異化優(yōu)勢(shì)。

重點(diǎn)關(guān)注企業(yè)通過(guò)深度研究中國(guó)5G專網(wǎng)行業(yè)內(nèi)優(yōu)質(zhì)企業(yè)，頭豹建議重點(diǎn)關(guān)注海能達(dá)、震有科技、辰安科技。

本文選編自“頭豹”，智通財(cái)經(jīng)編輯：莊禮佳。