【导读】11月26日下午，文汇讲堂“数字强国”系列163-5“卫星互联网：让天地一网来到身边”在上报集团成功举办。中国科学院微小卫星创新研究院资深研究员、北斗三号卫星总设计师林宝军与文汇讲堂工作室李念以问答形式展开主讲；嘉宾对话环节，中国电信上海公司总工程师助理许浩应邀就通信话题展开讨论。17位听友参与互动。
50位现场听众幸运获得本期NFT数字藏品。11月29日晚，作为延伸回温，听友微信群展开了语音问答，由许浩回答了听友12个问题。
本次讲座由文汇报社和上海树图区块链研究院联合主办。文汇报视频号和喜马拉雅·听两个渠道同步视频直播。上报集团融媒运营团队技术支持。
经整理，现分四篇发布以飨读者。此为嘉宾对话篇。
林宝军与许浩对话
6G较5G有何突破
许浩：业内基本的共识是卫星互联网将作为6G的一部分。前几年5G是一个很热门的话题，现在又开始谈6G了，5G和6G分别是什么概念？为什么要有6G？
首先简要回顾一下从1G到5G，1G实现了电话，2G引入数字通信逐步实现了全球范围内的多人电话场景，通过3G实现了上网，4G大幅提升了速率和容量，并引入了物联网。在制定5G愿景时，提出了三个可以同时满足的方向，一是大带宽，更大的网速与宽带。二是大连接，使海量的终端通过5G实现万物互联，三是低时延、高可靠，适用于工业、医疗及车联网等需求场景。根据用户或者终端所需要的场景，选择性适用5G特性。
* 6G三个更新与三个能力
展开全文
6G场景
6G相比5G又有什么更新呢？一方面，在原有三方面的基础上提出了更高的网速或更高的带宽、更海量的接入，真正实现了全球万物智联；还有更可靠的网络，现在许多愿景都需要确定性的网络来支持，比如在工业领域、医疗领域，过去的无线网络是一个不确定性的网络，信号非常不稳定。6G通过更加低时延、高可靠的能力，实现了一个“确定性”的网络。
此外，6G还实现了三个能力：一是更好地与AI进行结合，网络变得更加智能，更能满足用户的需求，可以更加主动地为用户、终端提供服务。例如，小朋友家中所有的学习用具，智能家居，都可以通过网络满足其需要，并且每个用户、每个业务所需要的网络都不相同，都能智能满足。
二是通感一体，网络不仅仅是通信工具或通信媒体，还是有感知的媒体。就像雷达，可以感知一个网络。一个有趣的问题是，以后车联网是否还需要卫星？我个人认为，诚然车联网对卫星通讯一定有需求，但是汽车会感知所有的物体，现在大多通过拍照技术实现感知，今后也可以通过网络就能实现感知，车对车有感知，车对人、基础设施、障碍物也都有感知，这就是通信感知一体化。
三是多维度、全方位的通信网络。今后，除了地面网络还有空天网络，即空天地一体化，实现更全面、更好的覆盖。
根据权威统计，目前，全球移动网络已投资数十万亿元进行建设，到底服务了多大面积、多少人呢？现在全球绝大多数发达和发展中国家都有移动通信，全球近70%的人可以随时随地使用移动通信网络，但使用的面积较小。众所周知，地球上30%是陆地，30%中又只有约三分之一的区域覆盖移动网络。换算一下，地球只有不到10%的面积可以使用地面移动通信网络，余下的通信只能依靠卫星。
现在移动通信可以让城市用户以更好的感知和服务体验使用移动网络，但若走出了城市，走进了海洋、沙漠，飞上了天空，或者去往南极、北极科考，亦或是碰到地震等自然灾害，导致地面网络瘫痪，此时就非常需要卫星网络了。
* 中国走向6G：全球引领，争取话语权
3GPP标准
从移动通信来说，为什么会从5G走向6G？2019年，中国开始商用5G，各国陆续进入5G时代。为什么现在我们开始谈6G了？全球各国的企业都希望在移动通信方面实现全球引领，在产业领域拥有更大的话语权。
在移动通信领域，中国已走在世界前列，中国的5G网络马上要进入第五个年头。国际上有个3GPP标准，第15个版本到第20或第21个版本属于5G，然后才是6G。现在只到第17个版本，后面还有18、19、20至少3个版本，5G的协议和标准其实只发展了一半。我们如何走向6G？现在许多人都在提5.5G或5G-A的技术，近期上海市也发布了一个文件提出，要推进地面网络和移动网络双万兆网络，地面用地面万兆技术，移动网络主要用5G-A慢慢走向6G。华为的某款手机和中国电信的天通手机都可以直接通过手机和卫星进行通讯，这些也可以看作走向6G的过渡方案。
5Gadvanced技术在2024、2025年普遍应用，2030年进入6G时代
基于这些技术，我们可以慢慢走入5G advanced，再过几年会进入pre 6G的时代。在这个过程中，大家会逐步感受到5G的应用，例如元宇宙、车联网，以及用得较多的MR/AR/VR等XR的虚拟现实技术。预计2024、2025年能陆续看到许多5G Advanced的技术，2030年左右进入6G时代。
未来网络终端：或淘汰手机
许浩：请教林总，从目前产业链角度来看，当前5G和卫星网络除了某款终端以外，未来几年还可以看到怎样的发展空间？
林宝军：目前的终端设备相对还比较大，要让用户愿意使用，一定是像手机这么小的终端。举个形象的例子，通过手机就能随时知道我在地球与月球之间的某处，随时可以通话。下一步发展一定是手机智联，只要下载一个手机APP，就可以随心所欲。发展到一定程度，说不定还会淘汰手机，只通过手表就能实现手机的所有功能。因为手机其实就是一个终端、一个手段。预计这一发展速度很快，如同计算机技术发展一样。现在已经有无人配送、无人机、汽车自动驾驶等技术。其实人开车的所有过程，本质上是一个无序的过程，因为驾驶过程中对所有的车和所有的外部行为都不清楚。最理想的情况是，每个人的信息都经过强大的计算，所有事情都能提前规划好，所有的东西都由计算机控制，这样才能做到最优。
林宝军畅想未来终端，或连手机都没有了
从技术发展角度来说，下一步一定能够实现。假设通讯和导航里所有的位置和时间信息都融合在一起，可能通讯与导航的概念就都没有了，形成一个未知的新词。目前发展形势较快，已经有计算机技术、人工智能技术，特别是有感知的技术。手表、汽车都可以感知许多事物，人撞到异物可能会晕，但汽车不会晕。
人往往会犯错，但计算机不会。原来北斗都是地面控制，现在只要计算机可以做的事就都交给计算机，因为它比人做的好。比如原来的中轨北斗卫星，一年有100多天地影季，什么时候到地影了？温控怎么调？蓄电池半满到全满怎么设置？有段时间太阳照不到需要依靠蓄电池供电，只要编译好程序，计算机就能全部实现。从这个角度看，随着人工智能技术的发展，计算机技术对这些事物会处理得更好。
随着整个网络技术、电子技术、遥感技术包括微操作技术的发展，没有做不到的事情，只要努力，一代会比一代发展得更好。
6G与卫星：互补无缝
许浩：只要人类可以理清规则，计算机就可以做得比人好。人与计算机、计算机与计算机都一样，需要一个团队才能完成一件大事。团队之间需要联系，人与人之间需要交流，计算机之间需要通信，这就是通信的事情。
*美国优先发展6G的启发：少建基站
5G基站今年大幅度增加
林宝军：从目标来看，6G需要解决的通信问题是全球覆盖的问题。美国为什么优先发展6G？并不是因为5G落后了，想弯道超车。美国与中国不同，中国人口较多，城市较为密集，而美国人口没那么多，城市也没那么密集，若按照5G的做法，6G可能每隔十几米、二十多米就要设一个基站，设置那么多基站成本过高。因此，美国很自然地想到，通过天上的卫星无缝连接。这就是6G为什么一定要与卫星结合起来的原因。
许浩：这点我同意。我从2G研究到目前的5G，现在已经开始涉及一些6G的工作。在此过程中，网络发展一定是由用户需求决定的。随着技术的发展，每个用户的需求不同，需要的网络也不同。因为用户不仅仅是个人，也可能是一台医疗设备，一台工业设备，一辆马路上行驶的汽车。移动网络从从以前同质化的网络发展为个性化的网络，通过网络切片等技术，对不同的业务也提供不同的能力。
林总提到，在不同的区域按照不同的方式部署，反过来根据不同的需求，我们也会因需选择不同的网络，比如室内网络、工业专网、医疗专网或者室外的公众大网，甚至卫星网络。
现在有些通信需求，比如海面上的通信，在近岸可以通过地面网络进行通信，离岸较远可以进行卫星通信。疫情以后，上海航运中心的发展、我国与周边国家邮轮业的发展、货运等复苏速度较快，远洋通信对于网络和终端需求越来越大，每位船员和游客都希望低价、便宜、方便地在海上与家人通信。目前普遍使用的通信卫星主要用的高轨卫星，后续我们会用中轨和低轨进行填补。
许浩深耕2G到5G，又研究5GA和6G，地空天一网
关于高轨、中轨卫星，现在主要卫星与地面信关站，以及和地面卫星终端（大大小小的锅盖），星与星的通信还不是很密，以后低轨、中轨、高轨，可能全球有近十万颗星在太空，星与星之间一定会做大量的网状互联。
一颗星同时对接前后左右甚至上下的星，可能从现在的2颗星变成十多颗星，这会产生什么技术难度？有什么解决方案吗？
* 卫星通讯使用最多的还是大城市
林宝军：卫星间通讯也就是互连起来一般不难。就像北斗从手牵手的通讯方式，变成面对面的通讯方式。做北斗的通讯时曾遇到一个困难，因为找太阳卫星要转，一圈最多转180度，转180度时，星自己就挡住了自己，怎么办？如果把设备对地装，星怎么转都往下看，不看相邻的星，相当于隔一个星往下看其他的星，对着地球挡不住的那些星看，北斗一颗星能见到10-15颗星，同时往下联通可以看到低轨卫星，这就是一种很好的通讯方式。
卫星互联网希望达到一个什么效果呢？比如在新疆沙漠里，通信的带宽和数据率很低，这种情况下，尽管分配资源少但不丢用户。如果出事，可以通过北斗给出用户位置，然后通知车队进行救援。假如彭加木有这种通信手段和定位手段，绝对不会失踪。上海、合肥这种集中的城市可以分配更多的通信带宽。
有外国专家曾说过，尽管现在有卫星互联网、光纤网等，当时目标是把边远地区统合起来，但真正使用卫星最多的其实还是法兰克福、巴黎这些大都市，这说明什么？需求大难于满足的还是人口密集的大都市，这些用户需求量大的地方，就多分配一些资源。那些可能十天半个月才有一次通讯的地方，也不要忽略。在全球任何地方，不管快慢，只要做到能通、能达，就不用担心自己会走丢或联系不到家人。
许浩：这与移动通信的方式一样。在更广大区域让用户可接入，在用户需求密集的地方有更多资源的投入。
林宝军：对这些应用来说，可能也有一个观念上的变化和思维上的拓展。最初，地面通信专家说，卫星通信上去是2毫秒，下去2毫秒，一共4毫秒，对于自动驾驶来说可能不行。
*时差问题或对卫星影响更大
林宝军：现在很多应用是一个“去时延”的概念，不能是绝对的量。举一个驾驶汽车的例子。汽车刹车距离100米，开车时就不能低于100米，否则就会撞吗？会开车的人都知道，前后车安全距离大约5米。尽管刹车距离100米，前车刹车，后车也跟着刹车就不会撞上，这是什么概念？尽管卫星有2毫秒的延迟，大家都有2毫秒的延迟，时间差就是一个纳秒或者一个皮秒量级，这就能用了。
这就要解决脑中自我设定的桎梏。刹车100米，包括时延必须精确到多少？只要前车和后车相差一定的距离，只要前车刹车时，后车及时刹车，就不存在碰撞问题。卫星有很多固有的特殊性，这些特点不应成为限制6G应用的桎梏。那么，这些制约因素到底能不能解决？从通讯应用角度看，考虑绝对时延，不如考虑时差，可能对整个应用影响更大，是能够有办法的。
通感一体和人工智能结合的场景
许浩：我比较同意相对时延的观点，相对时延可以优化很多问题。但是真的想要实现无人驾驶、无人控制这些业务，车辆、机器自身的判断和感知，类似于视觉感知、通感一体技术和人工智能的结合，应该更为重要，网络只是次要。我认为应该地面网络先用，其次再用卫星网络，这些相辅相成，实现无缝覆盖。另外，无人驾驶以车行迹的维度来说，一方面考虑前后距离，另一方面考虑相邻两个车道的距离，相邻两个车道人距一般在1米左右。这些光靠网络探测后的判断，再避障，我觉得这个远远来不及。
林宝军：再拓展一下思路。如果无人驾驶的每辆车都统一管理，就不存在相撞的问题，也不用考虑时延的问题，每辆车都是统一的步骤运行。某种程度来说，现在还是用无序低级的观点在思考，整个系统能力智能化程度更高时，不用考虑这些问题。
我们通过了机械化时代、信息化时代，现在已经步入智能化时代。许多人还是用机械思维、信息思维来考虑智能化时代的事，我们还是需要在理念上的大尺度跨越，否则会落后于时代，或落后于别人。
许浩：在码头堆场、工厂货运、地铁车辆方面，我们一定可以做到统一管理，但是对于老百姓在马路上开车，像对天上的卫星一样，是否需要统一管理，还需要做大量的论证，如果真要做，实现起来难度不小。
*6G时代各取所需，各类网络协同
未来的各网协同
许浩：未来6G空天地一体化，如何实现卫星网络和地面网络进行协同通信呢？
当前，手机直接与卫星通信采用双模终端。一方面可以作为移动手机，用地面移动网络进行通信；另一方面使用的是卫星网络，如果没有地面网络，可以切换到卫星网络进行通信，是双模终端的概念。在不远的5.5G时代，应该会实现地面网络和卫星网络的融合通信，随时可以进行网络优选，给用户更好的网络可达和通信。
在6G时代，要着重通过低轨卫星之间的组网，真正实现低轨卫星和地面网络协同，甚至是高轨、中轨、低轨以及地面网络同时使用。地面网络可以通过6G网络实现比5G更大的带宽、更大的连接、更低的时延、更高的可靠性、更智能的网络应用等等。高轨卫星可实现这个区域内所有高可靠业务可达，低轨可以实现高通量、高流量业主的应用。高低协同，可以使用户完全可达，提供更高速率保障，用户感觉更好。
未来地面移动通信上天与卫星联合组网，卫星互联网落地走向大家的生活，指日可待。
（金梦、李念整理）
作者：许浩 林宝军
文：许浩 林宝军 图：现场/周文强摄 胡杨编辑 编辑：李念 责任编辑：李念
转载此文请注明出处。
