5G NTN構(gòu)建“海天一體”的海洋物聯(lián)網(wǎng)新篇章

5G NTN通過(guò)將5G終端直接連接衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)從衛(wèi)星、基站到終端的端到端國(guó)產(chǎn)化自主研發(fā)，不僅創(chuàng)新解決了海洋曾經(jīng)覆蓋的“數(shù)字鴻溝”，還為推動(dòng)海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐

自2013年我國(guó)提出建設(shè)“21世紀(jì)海上絲綢之路”合作倡議以來(lái)，隨著2021年和2022年對(duì)智能化綜合性數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施的強(qiáng)調(diào)，加速建設(shè)高速泛在、天地一體、云網(wǎng)融合、智能敏捷、綠色低碳、安全可控的信息基礎(chǔ)設(shè)施，成為當(dāng)前一段時(shí)間里我國(guó)新基建的重要任務(wù)。面對(duì)全球95%海域缺乏蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋這一嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，尤其是遠(yuǎn)洋、近海及無(wú)人島嶼地區(qū)面臨的網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足問(wèn)題，5G非地面網(wǎng)絡(luò)（5G NTN）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)將5G終端直接連接衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)從衛(wèi)星、基站到終端的端到端國(guó)產(chǎn)化自主研發(fā)，不僅創(chuàng)新解決了海洋曾經(jīng)覆蓋的“數(shù)字鴻溝”，還為推動(dòng)海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

三大亮點(diǎn)展示5G NTN的領(lǐng)先地位與技術(shù)實(shí)力

5G NTN解決方案采用我國(guó)自主研制的天通一號(hào)移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)，通過(guò)IoT NTN協(xié)議增強(qiáng)時(shí)頻同步控制面及用戶面協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了硬件定制與軟件升級(jí)，使得中興通訊和佰才邦5G基站具備了NTN功能。同時(shí)，通過(guò)應(yīng)用自主研發(fā)的5G NTN芯片及高靈敏度天線物聯(lián)網(wǎng)終端，極大地提升了終端設(shè)備的性能和用戶體驗(yàn)。此外，在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，中國(guó)電信積極參與3GPP 5G NTN國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，貢獻(xiàn)了超過(guò)100篇發(fā)明專(zhuān)利，展示了中國(guó)在全球通信領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位和技術(shù)實(shí)力。

亮點(diǎn)一：技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先性

5G NTN解決方案作為全球首例s頻段5G IoT NTN技術(shù)外場(chǎng)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)安全、自主可控的5G NTN端到端全鏈路連通。該方案不僅是業(yè)界首個(gè)海域場(chǎng)景5G NTN測(cè)試，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和應(yīng)急求救信息實(shí)時(shí)傳輸；還實(shí)現(xiàn)我國(guó)首次5G NTN物聯(lián)網(wǎng)終端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回傳，通過(guò)衛(wèi)星完成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。

同時(shí)，舟山海域作為全球首個(gè)NR NTN業(yè)務(wù)應(yīng)用試點(diǎn)，在10海里商用輪渡航線上，開(kāi)展基于高軌衛(wèi)星，首次實(shí)現(xiàn)NR NTN面向輪渡乘客語(yǔ)音及寬帶互聯(lián)網(wǎng)通信。

亮點(diǎn)二：標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)，行業(yè)廣泛認(rèn)可

中國(guó)電信在3GPP 5G NTN國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定中貢獻(xiàn)突出，牽頭相關(guān)CCSA標(biāo)準(zhǔn)制定業(yè)界首個(gè)R17 NTN核心網(wǎng)總體技術(shù)行標(biāo)立項(xiàng)，發(fā)明專(zhuān)利超過(guò)100篇。其中，在SA1需求組，中國(guó)電信牽頭啟動(dòng)衛(wèi)星接入項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化的正式工作，牽頭R18 NTN增強(qiáng)立項(xiàng)2項(xiàng)、R19 NTN增強(qiáng)立項(xiàng)4項(xiàng);在SA2架構(gòu)組，2022—2023年間作為該組核心成員，在R18衛(wèi)星接入（透?jìng)鳎⑿l(wèi)星回傳項(xiàng)目中貢獻(xiàn)了中國(guó)電信技術(shù)方案;在SA5網(wǎng)絡(luò)管理組，中國(guó)電信跟進(jìn)R18 IoT NTN管理面增強(qiáng)項(xiàng)目。

亮點(diǎn)三：為民生經(jīng)濟(jì)、社會(huì)服務(wù)做出貢獻(xiàn)

海洋經(jīng)濟(jì)方面，5G NTN解決方案通過(guò)共享融合蜂窩和衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈，提高產(chǎn)業(yè)規(guī)模效益、推動(dòng)降低成本，促進(jìn)了海洋物聯(lián)融合發(fā)展。

應(yīng)急安全方面，5G NTN解決方案為海上安全生產(chǎn)提供網(wǎng)絡(luò)保障，滿足定位、短信、語(yǔ)音等應(yīng)急服務(wù)需求，保障海上生產(chǎn)作業(yè)安全。

民生幸福方面，5G NTN解決方案提供覆蓋海洋、偏遠(yuǎn)區(qū)域的泛在網(wǎng)絡(luò)，無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)為全球客戶提供物聯(lián)服務(wù)。

海島托起5G NTN多元應(yīng)用實(shí)踐

浙江擁有4300多個(gè)島嶼，尤其是舟山市，已成為展示5G NTN技術(shù)應(yīng)用成果的理想場(chǎng)所。當(dāng)前，在舟山已經(jīng)打造了海釣監(jiān)管及落水救護(hù)，海洋牧場(chǎng)、釣場(chǎng)生態(tài)監(jiān)控，船舶定位及監(jiān)管、無(wú)人島應(yīng)用等多項(xiàng)5G NTN具體應(yīng)用場(chǎng)景，證明了5G NTN技術(shù)在促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提升應(yīng)急安全保障能力以及改善民生福祉方面的巨大潛力。

在海釣監(jiān)管及落水救護(hù)場(chǎng)景中，利用自研5G NTN衛(wèi)星信使設(shè)備，有效解決了近海海域定位難的問(wèn)題，大幅提高了救援效率。其中，在舟山六橫國(guó)際海島公園有超過(guò)500個(gè)終端應(yīng)用于海釣人員及船只定位，確保遇到危險(xiǎn)時(shí)能夠迅速聯(lián)系救援機(jī)構(gòu)獲取幫助。

在海洋牧場(chǎng)、釣場(chǎng)生態(tài)監(jiān)控場(chǎng)景中，通過(guò)使用5G NTN海洋浮漂，實(shí)現(xiàn)了對(duì)關(guān)鍵生態(tài)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，顯著降低了能耗和成本。目前已在舟山3個(gè)海洋牧場(chǎng)投入使用，且配套開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)大屏可多樣化實(shí)時(shí)呈現(xiàn)海洋牧場(chǎng)、釣場(chǎng)信息生態(tài)采集數(shù)據(jù)。

在船舶定位及監(jiān)管場(chǎng)景中，小型船只配備工業(yè)級(jí)5G NTN衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)終端后，能夠?qū)崟r(shí)上報(bào)運(yùn)行數(shù)據(jù)，確保航行安全。目前在舟山已有超900艘小型船只投入使用NTN終端，終端數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳定制大屏，船只軌跡實(shí)時(shí)顯示。

在無(wú)人島應(yīng)用場(chǎng)景中，5G NTN技術(shù)的應(yīng)用讓無(wú)人島的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)成為可能，保障了島上人員的安全。舟山無(wú)人島環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)的從無(wú)到有，確保了無(wú)人島人員應(yīng)急通信及生命安全。

展望5G NTN賦能海洋物聯(lián)發(fā)展路徑

未來(lái)，隨著5G NTN技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，將進(jìn)一步推動(dòng)海洋物聯(lián)融合發(fā)展的步伐，降低產(chǎn)業(yè)鏈成本，促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)交流與發(fā)展。為了更好地發(fā)揮5G NTN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，還需持續(xù)在技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用拓展、綠色能耗、國(guó)際合作等方面持續(xù)發(fā)力。

技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化。隨著5G NTN技術(shù)的不斷成熟，其在更多復(fù)雜場(chǎng)景下的應(yīng)用還需進(jìn)一步探索。例如，研究如何利用低軌衛(wèi)星增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度，提升數(shù)據(jù)傳輸速率；開(kāi)發(fā)適用于極端天氣條件下的高性能終端設(shè)備，確保在任何環(huán)境下都能穩(wěn)定工作。此外，還將加強(qiáng)與其他國(guó)家和地區(qū)的技術(shù)交流與合作，共同推進(jìn)全球海洋物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和完善。

應(yīng)用推廣與市場(chǎng)開(kāi)拓。在該項(xiàng)目成功的基礎(chǔ)上，引入更多的智能傳感器和數(shù)據(jù)分析工具，提升海洋管理和保護(hù)的能力；并推動(dòng)5G NTN技術(shù)在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)的融合發(fā)展。預(yù)計(jì)至2030年，5G NTN物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到330億元。除了現(xiàn)有的海洋牧場(chǎng)、船舶監(jiān)控等領(lǐng)域外，還將在海洋環(huán)境保護(hù)、漁業(yè)資源管理、海上交通監(jiān)控等領(lǐng)域拓展5G NTN技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景，并在石油天然氣開(kāi)采、電力能源管理、集裝箱物流監(jiān)控等行業(yè)尋求更多的商業(yè)機(jī)會(huì)和發(fā)展空間。

綠色可持續(xù)發(fā)展。該項(xiàng)目通過(guò)優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)施和技術(shù)手段，將持續(xù)降低能源消耗和污染物排放。一方面，借助5G NTN網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大功能，減少不必要的現(xiàn)場(chǎng)巡查次數(shù)，降低人力物力投入；另一方面，鼓勵(lì)使用清潔能源供電，推廣環(huán)保型材料制造終端設(shè)備，努力構(gòu)建一個(gè)綠色低碳的海洋物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。

加強(qiáng)國(guó)際合作。積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定和推廣，爭(zhēng)取在國(guó)際舞臺(tái)上發(fā)揮更大的影響力。通過(guò)與國(guó)際組織和其他國(guó)家的合作，共同推進(jìn)全球5G NTN技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展；開(kāi)展跨國(guó)界的技術(shù)交流與合作項(xiàng)目，分享經(jīng)驗(yàn)和最佳實(shí)踐，共同解決全球性的挑戰(zhàn)。

5G NTN建設(shè)的最終目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)無(wú)縫連接天地的智能綜合數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施，為全人類(lèi)提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)體驗(yàn)，為全球海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步作出更大的貢獻(xiàn)。

（作者單位：中國(guó)電信股份有限公司浙江分公司）