天地融合，万物互联 ---- 从6G卫星互联网看大国竞争（六 ...

bluesky08

关键词：星链（Starlink），一网（OneWeb），中国星网，银河工程，5G，6G，卫星互联网，移动万物互联网（MIoE），物联网


【限于篇幅，本文分8期刊出，连续8天每天推送一期，这是第六期】
目录：
1. 人类社会正从互联网时代迈向万物互联网时代
2. 低轨卫星通信与蜂窝移动通信融合即将变为现实
3. 美欧低轨卫星网络建设初见成效，开始提供全球商业服务
1） “星链”网络建设规模空前，引发太空轨道频率资源竞争
2） “一网”撬动全球卫星运营商和电信运营商“双合”模式
4. 传统卫星通信运营商“降轨转型”，迎接移动万物互联
5. 中国5G卫星互联直通，低轨卫星网络即将迎来规模部署
6. 低轨卫星通信与5G移动通信：合作而非竞争
7. 6G非地面网络构筑泛在智能移动万物互联网
8. 6G卫星互联网技术原生政治化、标准制定集团化
9. 低轨卫星网络军事化催生人类有史以来最庞大的武器系统

VII. 6G非地面网络构筑泛在智能移动万物互联网
坊间有一种传闻，美国等西方国家不甘在5G技术被中国赶超，商业上对以华为为代表的5G设备、终端和应用厂家进行打压和围堵，让5G长不高、长不大、成为侏儒，再通过以移动卫星通信和6G为支柱的下一代移动万物互联网（MIoE）实现全面反超。实际上，任何新技术，无论它是一种渐进式的还是一种颠覆性的新技术，都是在原来技术基础上积累逐步发展而来。你可以一夜爆红，但绝不可能从天而降。比如最近火爆上天的ChatGPT 人工智能技术。
2G、3G和4G他们的功能是通信和连接，5G除了持续提升带宽、降低时延和增加连接数外，还扩展到了对生产过程的远程控制。而6G它的功能会进一步扩展到对物体和周边环境的感知，它的手持终端和基站都能做到通信和感知一体，这是6G与它们所有前任的主要不同之一。根据华为的相关论述，6G包括六大典型应用场景：联网机器学习与人工智能，感知、定位与成像，沉浸式通信，智慧城市与生活，工业4.0和全球移动服务。
举个“沉浸式通信”的例子。在不需要佩戴VR设备和不产生头晕的情况下，通过裸眼3D全息技术与远在他乡的家人随时随地通话。此时6G需要提供几十上百Gbps的超高带宽和亚毫秒级的超低时延，对压缩了的巨量数据进行高质量传输。
再举个“感知、定位与成像”的例子。如果我们高铁线路两旁产生了山体滑坡，沿线的6G基站通过天线和人工智能对轨道线路进行的监控，一旦发现异常，立即向高铁司机和调度中心发出警报，警报内容包括山体滑坡的准确位置和时间、滑坡状况，轨道是否被阻碍，阻碍物性状等信息，这些信息以人工智能文字、语音和8K超高清三维图像或视频的形式呈现，感知、成像、分析和通信一气呵成。在这个场景下，沿线的每一个6G基站都可以被看成一个超高分辨率智能雷达，但它的功能要比雷达站强很多，尺寸小很多，规模化成本低很多。可以设想一个场景，如果将地面6G毫米级的探测、成像和超级通信能力与卫星互联网无处不在的覆盖能力相结合，设置7x24小时的无人自动现场直播，对全球各角落需要监控的大自然做到“应播尽播”，这将会大大拉近物质世界和人类世界的距离。
6G与5G类似，也将与非地面网络集成，共同组成 6G 卫星互联网 。但不同的是，6G卫星互联网是原生家庭的产物，不是后来嫁接的产品。相关3GPP标准的版本规划已经在持续推出和不断迭代中，比如，预计从 R17 至 R19，会确定再生和透传卫星对新无线（5G NR） 的支持，从R20 开始会加入对 6G 非地面网络（6G NTN）融合的内容。简言之，6G网络不仅包含地面移动通信网络，还包括空中卫星通信网络和航空器通信网络，比如，军民用航班、高空气球和无人机等 ，它是一种泛在全覆盖无线通信网络。
面向6G的技术研发，早在2019年全球首张5G网络商用之前就已经开始启动。发挥在5G技术上的优势，中国相关科研机构和企业，无论在无线网络架构设计、无线电理论突破、原型机实验验证，还是在专利申请等方面也保持着一路领跑的状态。
比如，华为早在2021年就面向他的选择性客户演示了全球首个6G太赫兹（THz）通感一体（ISAC）天线原型机，并实现了对物体2D和3D扫描成像，成像分辨率达到了毫米级。在通信方面，500米点对点数据传输录得了230Gbps超高速率。除此之外，一年前的这个时间华为在2022年2月的巴塞罗那世界移动通信大会上（MWC2022），同样面向选择性客户，现场演示了基于100THz以上光谱的光无线通感一体（ ISAC-OW）多模原型系统，该系统对加载相机的机器人实现了图像数据获取（感知）、数据传输（通信）、数据处理（计算）和对机器人运动路线操控（控制）一系列完整的操作。
相比其他国家，日本在6G研发及相关太赫兹光电元器件技术等方面一直保持领先，2021年6月NTT DoCoMo宣布与诺基亚、NEC和富士通联合开展6G技术认证试验，计划2023年3月前进行室内试验，12个月内开始场外试验，这被认为是全球首次公开的6G试验计划。这样看来，华为不仅领先，而且低调。
如果说以华为为代表的一批中国企业和科研院所，在地面6G技术研发方面起得早、跑得快，取得了一些阶段性的成果，那么我们还需要在地基网络与空基卫星平台通信研究方面投入更多，跑得更快。已经看到有人将6G卫星互联网技术与人工智能等其他前沿技术一起视为推动第四次工业革命的引擎。
可喜的是，近期我们看到了我国在这方面越来越多的论文发表。华为2022年9月在它公开发行的《华为研究》里，《6G超低轨卫星网络》一文中分享了对6G卫星网络一些关键技术的思考和探索。针对无线网络将由地表 2D 式的“人口覆盖”，演变为 地空3D 式的“全球空间覆盖”，华为提出了基于层次化的网络架构，对地面站、不同高度卫星进行有效分工，实现对网络最佳的全局控制。同时利用部署在卫星上的核心网来实现网络全球控制和减少数据传播的延迟。
再有，清华大学北京信息科学与技术国家研究中心2023年1月对外发布了《面向卫星通信的6G通感算融合架构、技术与挑战》，在提出6G“通感算”理论和架构的基础上，专门展示了面向卫星通信6G融合的“通感算”架构，即地基、空基和天基三层架构，并对各层主要功能模块以及他们之间的相互关系进行了阐述，不仅为业界今后完整、系统和深入研究提供了重要参考，更是对全球业界在6G卫星互联网架构达成一致的一次具体建议和方向引导。
在6G卫星互联网技术研发大道上一往直前的中国企业和科研院所，绝不仅华为和清华大学这一两家，我国正出现“万马奔腾”的景象，而与此同时，相关国际标准专利的全球竞争也是战鼓声声。
（待续）