大數據背景下的光纖與衛星應當共同發展
——訪中國互聯網協會理事長鄔賀銓院士

2016-02-05 09:23:18賀鵬梓

衛星與網絡 2016年12期

+ 賀鵬梓

+劉進軍

+ 賀鵬梓

鄔賀銓院士是著名的光纖通信技術專家，曾經主持研制了多種先進的光纖通信系統。作為中國互聯網協會理事長，鄔賀銓院士的目光不僅關注著通信技術的發展，更投向了大數據的應用。

在一個華燈初上的傍晚，本刊采訪組來到院士的辦公室，就大數據和寬帶通信問題對鄔賀銓院士進行了采訪。

大數據反映了事物的客觀規律

鄔賀銓院士認為，對大數據的關心，是隨著網絡現代化、用戶數增長和數據量爆炸而自然展開的。2016年9月，平均每個移動通信用戶（以號碼計算）的月流量是850MB，估計到2016年底，將超過1GB。雖然在寬帶時代，這個數字的絕對值看上去不是特別大，但是相對去年同期已經增長了一倍，而且這種成倍增長會在今后幾年持續下去。實際上，中國的移動用戶流量在全世界還不算高，韓國就比中國高5-10倍。固定通信網絡的流量增長就更快、量也更大。

以上僅僅是公眾通信網絡上產生的數據。其他信息系統同樣在不斷產生大量的數據。鄔賀銓院士舉例說，如今視頻監控已經覆蓋了大街小巷。一個8Mbps的高清攝像頭一小時能產生3.6GB數據，北京有幾十萬個攝像頭，一小時所產生的數據就達到EB量級。而且攝像頭的數據一般可能會保存3個月，這也是大數據的來源之一。

鄔賀銓院士指出，目前來看，大數據是個客觀存在的東西。對大數據的重視，并不是說需要增加多少網絡流量來適應它，更重要的是這些數據反映了一些客觀規律。如果能很好地利用這些數據，就能很好地掌握很多事物的客觀規律。

過去的科學研究，很多時候是從發現一個公式開始的。比如說牛頓發現萬有引力定律，后來的許多研究、計算乃至計算機仿真，都是遵循這個定律的。但實際上，很多自然現象的規律已經很難像牛頓定律這樣容易發現。怎樣來總結這些自然現象呢？要從它發生發展的規律上來找，這就是大數據。例如李時珍的《本草綱目》實際上也是大數據，是一項統計出來的成果。但李時珍的時代沒有科學的手段，數據也比較少。而現在數據量足夠大，人們也有足夠的科學手段去加以分析。加上人工智能等技術的發展，就可以找出客觀事物的規律。找出規律，就能更好地指導人們的很多工作。比如說北京PM2.5比較嚴重，需要收集大量的數據來分析究竟是什么原因產生的；北京每天交通擁堵，要通過大數據分析才能知道究竟怎么才能在現有的交通設施情況下進行優化。所以麥肯錫說大數據本身是一種資源，它的價值堪比石油。

之所以出現大數據熱，是因為人們現在不但有了數據，相應的分析方法也發展起來了，所以要充分利用它。

鄔賀銓院士給出了一個很有趣的案例。如今，人們在進入地鐵的過程中，先后會被拍到三張照片。上海地鐵運營方通過照片來分析，發現總有一些人早上地鐵一開門就進去，到晚上地鐵快關門時才出來。排除地鐵工作人員后，發現全上海有上百人有這樣的行為。這些人滯留地鐵的原因多種多樣，除了乞討、賣藝等人員，還有一些從事快遞中轉的人員。于是上海地鐵運營方改變了票務規則，一張票的有效時間限定在兩個小時。

只要進行統計，就會發現規律。如今醫療部門正在推行精準醫療。通過對全國大量病人、病例的統計和醫師經驗的統計，找出一些有效的方法。過去醫生靠個人的經驗來積累數據，如今可以通過網絡來積累數據，更好地把握規律、找出治療方法。鄔賀銓院士曾經到北京中醫研究院調研，發現中醫科學界按照大數據思路，把所有名中醫的處方都收集起來。統計后發現，名中醫針對某種病癥所用的中藥處方里，主要的幾味是不變的，只是根據病人的具體情況對其他幾味做增減。這樣一來，培訓中醫就容易得多了。傳統模式下，一個中醫學生跟著一位老中醫學習，大數據模式下相當于同時求學于很多位老中醫，效果非常顯著。

寬帶與大數據創造新的經濟社會模式

大數據的應用也為人們揭示了一些有趣的現象。根據騰訊對用戶群的統計，全國有幾十萬人自稱是清華畢業生。然而自庚子賠款后清華大學創建至今，清華一共也沒有培養過這么多學生。進一步的分析發現，許多自稱“清華畢業”的人，朋友圈的教育水平都不高。那么這些人的“清華學歷”可信度是不高的。因此，大數據可以通過朋友圈等方式，為人們揭示社交和社會關系上的很多規律。但是這些數據的應用是否涉及隱私，應當如何通過立法來規范對大數據的應用，是一個緊迫而且無法回避的問題。

寬帶和大數據的發展也能為個人帶來全新的生活方式。在互聯網發展之初，人們使用普通電話線和調制解調器來上網，速度只有幾十Kbps。如今在發達城市，普通的入戶光纖速度也達到了50Mbps。此前因為帶寬困擾而無法開展的很多業務，如今已經暢通無阻，例如電子商務、視頻點播、高速下載，等等。但是新的應用還將推動人們繼續追求更高的帶寬。鄔賀銓院士舉例說，當8k視頻標準普及開來，對帶寬的需求會比現在提高一倍。三維視頻、虛擬現實、增強現實的應用，會進一步提高對帶寬的需求。如果實現完全網絡化的實時虛擬現實電子競技，每個用戶需要大約20Gbps的帶寬才能有很好的體驗。以上這些新的生活和娛樂方式，將與寬帶發展相輔相成，共同推動經濟社會的進步。

另外，人類社會發展至今，越來越多的人從野外勞動轉入室內勞動。為了保持健康的體魄和健康的生活方式，人們發明了健身房、體感游戲機之類的產品。不過總體來說還是有些枯燥單調。那么，有沒有可能發明一些基于寬帶的應用，讓人在室內的運動也變得生動有趣呢？鄔賀銓院士認為，這是完全可以實現的。因為健身房的場景相對枯燥一些，有些人寧可在馬路上或走或跑。人們在虛擬現實條件下運動，感受到的是山川、海邊場景，就可以減緩枯燥感。人們甚至還可以和不在同一個健身房內的朋友交流感受。通過虛擬現實、寬帶網絡，可以讓每一項運動都有身臨其境的感覺，自由選擇不同的環境，而這樣的應用實際上不需要20Gbps的帶寬，能夠支持視頻應用的帶寬就完全能夠滿足要求了。

寬帶發展需求廣闊，光纖和衛星應共同發展

在大數據和寬帶的廣闊應用前景下，衛星界應當如何找到自己的位置呢？

鄔賀銓院士說，中國的在軌衛星并不算少，但通信衛星的數量并不多，還需要大力發展。

他認為，天通一號衛星有很大的意義。這顆衛星雖然不是寬帶星，但它可以用地面手持終端接收，這樣一來就成為一種可以直接面向消費者的業務。雖然在有移動通信和光纖覆蓋的區域，天通一號未必能發揮很大作用，但在中國大約還有40%的國土面積是沒有移動通信信號覆蓋的，按照傳統移動通信運營商的經營模式，在這些地區無法取得經濟效益，而移動通信衛星正好適用于這種空白區。

另外，傳統的國內通信網只覆蓋本土陸地和近海。而現在人們普遍認識到，國家利益到哪里，通信網絡就要覆蓋到哪里。這其中既包括境外，也包括東海、南海等遙遠海區。傳統的通信手段無法覆蓋這些區域，所以衛星有不可替代的作用。為了滿足這些要求，寬帶衛星必須采用點波束、頻分復用等辦法，來適應需要。因此，寬帶衛星的出現彌補了光纖網絡的不足，更適應了“一帶一路”戰略的需求。

鄔賀銓，中國工程院院士，光纖傳送網和寬帶信息網著名專家。曾任中國工程院副院長、電信科學技術研究院副院長兼總工、大唐電信產業集團副總裁、國家863計劃通信技術主題專家組組長。現任國家信息化專家咨詢委員會副主任委員、國家新一代寬帶無線移動通信科技重大專項總師、中國下一代互聯網示范工程專家委員會主任、國家互聯網+專家委員會主任、中國互聯網協會理事長、中國通信標準化協會理事長。

從成本的角度來看，光纖很適合中國城市地區的情況。中國的城市居住相對集中，人們往往生活在小區的大樓里。只要光纖進小區、進大樓，就可以服務于幾百戶甚至上千用戶家庭，所以光纖網的相對成本就很低。而美國光纖到戶的成本比中國高得多。在這種得天獨厚的發展環境下，中國的光纖光纜產業發展迅速，每年要生產全世界一半的光纖光纜，消耗量也是全世界的一半。光纖的價格從十年前的1千米2000元，降到了40元。鄔賀銓院士開玩笑說，光纖按單位長度算比面條還要便宜。

但是光纖本身有局限性，它不容易翻山越嶺，從經濟性考慮也很難抵達邊遠地區和人口稀少地區。衛星則不存在這樣的困難。衛星的發射成本是相對固定的，當單星容量大幅度上升的時候，單位帶寬成本就會大幅度下降。新一代Ka頻段寬帶衛星在這些特殊地區的單用戶成本會比光纖更低。

鄔賀銓院士還提到了另外一種場景。一般情況下，人口密集的城市靠移動通信、光纖就可以解決通信問題。但是在某些情況下，需要把當地的信號直接連到很遠的地方。這時候衛星就可以發揮優勢，用一跳來實現直接通信。而地面網絡需要經過多次轉接。如果申請專線，需要提前辦理租用手續，由地面運營商一段一段接續，不如衛星方便。

在互聯網應用方面，衛星互聯網是必然趨勢。雖然地面互聯網、移動互聯網發展很快，但航空飛行中如何聯網還是個問題。有些機構提出了地對空通信，也就是在飛機腹部安裝天線，連接到地面。但地面移動通信基站的天線是向水平方向發射的，機腹天線未必能連接到地面移動網。因此，更多航空公司傾向于用衛星接入互聯網。未來還有很多無人機之類的應用，都不能完全依靠地面手段來解決通信，必須考慮衛星。

鄔賀銓院士最后強調，過去，衛星通信的信號只能落到地面站，再通過光纖把帶寬租用給電信運營商和廣電服務商，也就是說衛星通信企業只能是一個中間商。而寬帶衛星能直接接入用戶終端，就成為真正面向用戶的運營商了。這將是衛星通信企業值得努力的一個方向。

2016年世界航天發射紀錄

+劉進軍

這是來自天邊的紀錄！

每一次火箭發射都是一次榮耀,也可能帶來悲傷；每一顆衛星都是科技的結晶，也可能變成太空碎片。2016年，世界航天界發射了一些重要航天器，發生了一些重大事件，讓人歡喜讓人憂，主要呈現出10大特點。

“阿麗亞娜-5”火箭飛入太空

1.世界航天發射：最好紀錄

按各國發射次數統計

按火箭分類統計

1月10日，中國“長征-3B”火箭首發白俄羅斯的“貝林特-1”號通信衛星，打響新一年太空發射競賽的發令槍。12月28日，中國從太原衛星發射中心發最后發射“長征-2D”號火箭，2016年的太空發射競賽鳴金收兵。

2016年，世界各國共進行了85次運載火箭發射，比2015年87次少了2次；其中85次發射，83次成功（兩次部分成功），2次失敗。在世界航天85次發射中，中國22次，占26%；美國22次，占26%；俄羅斯19次，占22%；歐空局9次，占11%；印度7次，占8%；日本4次，占5%；以色列1次，占1%；朝鮮1次，占1%。

2016年，世界航天發射成功率為97.6%，高于2015年的94.3%的水平。2016年，是世界航天60年歷史上發射成功率最高，成就最大的一年，值得慶賀。2015年，中國航天發射19次，全部成功，成功率100%。2016年，中國一次發射失敗，成功率為95%。俄羅斯一次發射失敗，成功率低于95%。按照運載火箭的發射數量和成功率，俄羅斯火箭的可靠性和安全性大大降低。

2. 火箭發射次數：中國第二

2016年，中國發射火箭22次，一舉超過2015年冠軍俄羅斯,第一次榮登世界航天發射年度紀錄的亞軍寶座。盡管中國遭遇一次火箭發射失敗，一次部分失敗,但不影響亞軍的地位和紀錄。中國在世界航天發射榜創造的年度紀錄，意義重大，影響深遠。

2 0 1 6年底，中國“長征”系列運載火箭已完成2 4 5次發射任務。

3.發射衛星數量：中國第二

2016年，全球各國共計發射218顆衛星等航天器：美國91顆，中國37顆，日本16顆，俄羅斯15顆，印度12顆，歐空局10顆，國際通信衛星組織3顆，歐洲通信衛星組織3顆，加拿大3顆，德國2顆，意大利2顆，烏拉圭2顆，印度尼西亞2顆，阿爾及利亞2顆，巴西2顆；白俄羅斯、朝鮮、盧森堡、法國、菲律賓、丹麥、比利時、泰國、西班牙、以色列、秘魯、澳大利亞、土耳其各1顆；美國與法國、阿爾及利亞與英國、新加坡與日本合作研制的各1顆。中國超越俄羅斯,第一次成為世界航天發射衛星的年度亞軍。

“德爾塔-4 M+ 4.2”火箭發射

4. 多型火箭：成功首飛

2016年，美國“德爾塔-4M+ 5.2”、“德爾塔-4M+ 4.2”、“安塔瑞斯-230”，俄羅斯“聯盟-2-1a/伏爾加”、“質子-M/微風-M PH4”，中國“長征-7/遠征-1A”、“長征-5/遠征-2”，日本“艾普斯龍-2”新型火箭先后發射,全部成功，為航天增添了新的力量。

5.“長征-5”號：跨入世界大型火箭行列

中國“長征-5”號火箭箭體長度56.97米，起飛質量879噸，起飛推力10524千牛，擁有低軌道25噸級運載能力，同步軌道25噸級運載能力，屬于大型運載火箭。2016年11月3日，“長征-5”號火箭從海南文昌衛星發射中心發射成功。標志著中國火箭跨入世界大型火箭行列。

“長征-5”號火箭

6.火箭回收: 重要里程碑

2016年4月8日，“獵鷹-9”號火箭從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地升空。這是“獵鷹-9”號第23次飛行，將“龍”號貨運飛船送上太空，為國際空間站運送補充物資。美國太空探索技術公司希望火箭發射成功后，再降落在海上平臺上，回收火箭。

發射升空大約10分鐘后，“龍”飛船與火箭成功分離，進入預定軌道。第一級火箭自動從天而降，尾部朝下，伸出四個富有彈性的爪子。這次著陸精度要求在10米以內。最后一秒鐘，火箭噴射火焰，垂直降落，穩穩地軟著陸在平臺上，而且幾乎降落在平臺正中心。“獵鷹-9”號火箭回收成功：偏差不到1米。

“獵鷹-9”號火箭降落平臺

“獵鷹-9”號火箭平穩降落，安全回收。

“獵鷹-9”號火箭回收成功：2個支架超出黃線一點點。

“獵鷹-9”號成功回收，意味著廉價航天時代的開啟。 “獵鷹-9”號為可重復使用的火箭開辟了光明的前景。火箭回收，是世界航天的一個重要里程碑，意義重大。火箭回收，也將給其他火箭商業發射帶來沉重打擊。

7.多星發射：印度刷新亞洲紀錄

太空競爭，激烈異常，原有記錄隨時可能被刷新。2015年9月20日，“長征-6”號首發，將20顆中國微小衛星送上太空，創下一箭多星發射全球第三、亞洲第一的紀錄。2016年6月22日，印度從薩迪什·達萬航天中心發射“極軌衛星火箭-XL”火箭，將“繪圖-2C”測繪衛星等各國21顆衛星送入太空，奪得多星發射亞洲第一的桂冠。2016年3月23日，美國在肯尼迪航天中心發射“宇宙神-5”號將31顆衛星送入太空，奪得本年度多星發射冠軍。

8.中俄火箭：毀于一旦

航天發射既是一場饕餮盛宴，有時也會成為一杯難以下咽的苦酒。2016年8月31日，中國從太原衛星發射中心發射“長征-4C”火箭，準備將 “高分-10”號衛星送入太空。不久，火箭發射失敗，殘骸墜落在陜西商洛山陽縣境內。

2016年12月1日，俄羅斯新型貨運飛船——“進步-MS 4”號，搭乘“聯盟-U”火箭從拜科努爾航天中心發射升空。382 秒后，火箭從190 千米高度下降，在俄羅斯圖瓦共和國上空的地球大氣層燃燒。這次失敗損失慘重，讓俄羅斯王牌火箭——“聯盟-U”的光輝形象蒙上一層陰影。

“進步-MS 4”號貨運飛船

9. 軍事衛星：新奇特

2016年，美國國防部發射了7顆軍事衛星。中國發射了“北斗”導航衛星、“尖兵-6”等5顆軍事衛星。俄羅斯國防部發射了4顆軍事衛星。印度國防部發射了4顆“水手”導航衛星和“繪圖”測繪衛星。以色列發射1顆“地平線”成像偵察衛星。土耳其1顆“藍突厥”光學偵察衛星。在這些軍事衛星中，美國的“未來成像建筑師”雷達偵察衛星、“急行軍”太空偵察衛星和“獵戶座-9”電子偵察衛星最引人注目。

10. “天宮-2”號：閃耀太空

2016年9月15日，“天宮-2”號空間實驗室從酒泉衛星發射中心，搭乘“長征-2F/T”火箭發射升空。10月19日3時31分“神舟-11”號飛船與“天宮-2”號自動交會對接成功。航天員景海鵬、陳冬進入“天宮-2”號，開展為期1個月的太空實驗。“天宮-2”號空間實驗室為中國邁向世界航天強國走出了堅實的一步，對世界航天、人類太空探索具有重大貢獻和歷史意義。