内容简介
《5G与卫星通信融合之道:标准化与创新》揭秘了隐藏在神秘技术面纱背后的大国博弈。该书不同于纯技术类图书,兼具知识普及、技术讲解和标准宣贯等作用,既全面介绍了移动通信和卫星行业发展的历史、相关领域的创新和标准化工作的推进,也探讨了相关业务演变以及其财务和商业影响,还从更广泛的角度讨论了卫星和5G运营商及其供应链对未来企业价值的可能影响,提出了天基能力纳入5G建设推动5G网络全球化推广应用的建议,在国外广受关注,获得多位领域专家的好评推荐。
《5G与卫星通信融合之道:标准化与创新》非常值得国内网信领域从业者、学者和科研人员参考阅读,对于读者全面了解掌握5G和卫星领域关键技术的发展历史、现实情况和未来趋势都有很大的参考价值,对于政府机构和行业单位全面了解掌握各国移动通信建设态势、研判领域建设差距不足、科学制定发展战略、推动技术创新、优化行业布局、推动产业链发展和参与国际竞争等有着积极的参考和借鉴意义。
精彩书评
★5G天基应用在消除数字鸿沟、助力全球互联、赋能数字社会方面潜力巨大,标准化是推动天基能力创新、助力5G与卫星通信融合的重要因素,我向读者推荐这项重要工作。
——Rupert Pearce 国际海事卫星组织首席执行官
★该书翔实全面地介绍了与5G卫星通信相关的频带、标准和技术规范等内容,对国内开展相关基础研究、网络建设和产业发展都具有较大参考价值。
——北京航空航天大学 王俊教授
★该书提出了一个新观点:为更好地促进5G网络在全球的推广应用,建议监管机构、标准制定机构和市场参与者密切合作,共同支持将天基能力纳入5G建设。
——中国标准化研究院 刘智洋研究员
目录
目 录 前言 致谢 1. 六十年来卫星发展概况 1.1 从Beach Ball开始说起 1.2 俄罗斯、中国和美国:红色火箭和黄色火箭 1.3 空间管制与变更 1.4 伯恩茅斯的海滩 1.5 用于自主运输系统和移动物体网络的卫星 1.6 卫星和5G:自然收敛? 1.7 新一代低轨道卫星通信网络 1.8 管制和竞争政策 1.9 轨道备选方案和性能比较摘要 1.10 卫星技术创新:部分波束宽度天线 1.11 FDD双波段双频带部分波束宽度天线 1.12 目前的发射计划:国际通信卫星组织和欧洲通信卫星组织 1.13 卫星工业中的人与政治 1.14 混合卫星地面网络的第三次机遇? 1.15 规模和标准带宽 1.16 信道带宽和通频带:卫星和5G带宽计划的影响 1.17 新闻宣传的影响:渐进的推销策略 1.18 扁平VSATs:作为共享5G和卫星频谱机制的渐进替代方式 1.19 共存与竞争、补贴和全球服务义务 1.20 美国的竞争和频谱政策 1.21 卫星和本地连接 1.22 摘要 参考文献 2. 空间频谱的争夺赛 2.1 为什么频谱很重要 2.2 5G与卫星电视和其他卫星系统共存 2.3 雷达频段划分 2.4 5G标准和频谱 2.5 现有的低轨道 L波段、Ku波段、K波段和Ka波段的分配 2.6 高频短波的优势 2.7 频谱:为什么Ka-波段是有用的 2.8 标准对5G频谱要求的影响 2.9 复用、调制和共存 2.10 区域频谱政策 2.11 UHF的5G和卫星 2.12 5G与频谱资源再利用 2.13 FCC、ITU组织和国家监管:陆地和非陆地网络的异同 2.14 用于公众保护和救灾的空到地通信:AT&T First Net、BT EE和澳大利亚的NBN都是长期演进和更长期演进5G紧急服务无线电网络的例子 2.15 GSO和NGSO术语 2.16 国家和区域差异对全球互联互通的重要性 2.17 射频功率和干扰 2.18 星间转换的重要性 2.19 着陆权 2.20 干扰管理 2.21 频谱访问权 2.22 NGSO缓解GSO干扰 2.23 FirstNet和2012年频谱法案 2.24 光纤接入和无线接入权 2.25 固定点到点和点到多点微波回程 2.26 传统低轨道卫星和GSO算子谱 2.27 V波段和W波段 2.28 摘要 参考资料 3. 链接预算和延迟 3.1 延迟和5G标准 3.2 影响延迟的其他因素 3.3 延迟、距离和时间 3.4 其它网络开销和OSI模型 3.5 移动宽带网络的时间简史及其对延迟的影响 3.6 精度的代价 3.7 时间、延迟和网络功能虚拟化 3.8 新无线电规范和相关的延迟问题 3.9 带内回程 3.10 5G和卫星信道模型 3.10.1 3GPPTR 38.901 3.10.2视线和非视线 3.10.3现有模型 3.10.4 ITU降雨模型和卫星衰落计算 3.10.5氧谐振线和超高吞吐量的V波段双通带 3.10.6视线以外 3.11 卫星信道模型和信号延迟 3.12 正在进行的卫星标准和相关研究项目 3.13 传播延迟和传播损耗作为仰角的函数 3.14 新低轨卫星通信网络对延迟和链接预算的影响 3.15 卫星和子载波间隔 3.16 超越云计算的边缘计算:点空间交付模型 3.17 摘要 参考文献 4. 发射技术创新 4.1 导言 4.2 老火箭人 4.2.1 Charles C. Clarke与科幻小说的角色 4.2.2 Jules Verne和Herr Oberth 4.2.3 Herr Oberth和Herr von Braun 4.2.4 Robert Goddard和世界战争 4.3 红军火箭 4.4 德国的火箭遗产 4.5 法国和英国的遗产 4.6 世界其他地区的火箭 4.7 以印度空间研究组织为代表的新兴国家能力 4.8 巴西火箭及其国土卫星计划 4.9 中国长征导弹 4.10 欧洲火箭 4.11 固体燃料对液体燃料 4.12 火箭人和他们的火箭 4.12.1 新一代太空企业家 4.12.2 可重复使用的火箭和其他创新 4.12.3 价格清单和有效载荷 4.13 向发射场运送火箭和有效载荷发射应力 4.13.1 火星2024年的麝香飞行任务 4.13.2 贝佐斯先生与蓝原 4.13.3 我的火箭比你的火箭还大 4.13.4 布兰森先生与维珍银河 4.13.5 小型火箭:奇维路 4.13.6 微型航天器发射器 4.13.7 太空有多远? 4.13.8 近空间对深空 4.13.9 到那儿要多长时间? 4.14 大型火箭创新对高计数狮子座电力预算、容量、吞吐量和空间星座经济学的影响 4.15 发射可靠性对保险费用的影响 4.16 摘要 参考文献 5. 卫星技术创新 5.1 5G能量的力量 5.2 太阳作为能量的来源 5.2.1 太阳能电池板效率 5.2.2 国际空间站作为大型太阳能电池板在狮子座的一个例子 5.2.3 卫星电力需求 5.2.4 太阳能的能量和它的用途 5.3 卫星电力效率的重要性 5.4 使用离子推进系统的电力卫星 5.5 当太阳停止照耀时会发生什么? 5.5.1 利用放射性同位素能源为通信卫星发电? 5.5.2 锑和钚的生产成本 5.5.3 放射性同位素热电发生器能用多久? 5.5.4 用搅拌放射性同位素发生器进行热-电转换 5.6 裂变和聚变 5.7 为什么铀比钚便宜 5.8 回到俄罗斯,美国和中国 5.9 向空间发射放射性物质的监管问题 5.10 与向空间发射放射性物质有关的风险 5.11 新闻中的铀 5.12 太空中的辐射:光子还是中子,最终的选择? 5.13 正方体卫星创新 5.14 利用光学空基收发器进行量子计算 5.15 太空中的智能手机:一个百万瓦的移动网络 5.16 空间中的其他能源 5.17 卫
前言/序言
我们生活在一个永远在线的世界里,社会、政治和工作生活都由互联互通驱动和支持,这种方式在20年前几乎是无法想象的。以机器到机器为主的智能设备大量涌现,基于云的各类应用骤然爆发,这一切正悄无声息但非常高效地改变着我们所在的世界。这两种力量相互融合并被网络尤其是移动互联网赋能。随着5G和物联网(IoT)的到来,这一趋势必将急剧加速。
我们生活的方方面面都随之发生巨变。在未来的岁月里,我们将生活在智能城市,穿梭于智能和自主运输系统之间,穿越智能边界,用可穿戴技术来保持我们的身心健康,并且得益于智能农业、渔业、航空业和远洋商贸活动,我们将生活在更加绿色和安全的环境中。
为了支持和实现这个激动人心的新世界,多样化、无处不在和高度可靠的连接将是必不可少的;事实上,没有这种互联互通对人类潜在的负面影响将变得如此显著,以至于互联互通将被视为一项基本人权。相反,有了互联互通,数字社会就变成一个真正的全球化现象,它把我们的星球联系在一起,实现互惠互利。然而今天,仍有超过40亿人生活在没有互联网的环境中:这种数字鸿沟是我们这个时代面临的一大挑战。
在这种背景下,新一代天基能力的出现为支持、实现和扩展数字社会提供了令人振奋的潜在解决方案。我们正生活在天基创新的黄金时代,此时这种创新对人类发展的重要性前所未有。
无处不在、高度可靠和具有成本效益的一致性、广播服务、地球观测能力和空间精确定位服务,不仅使我们有机会缩小数字鸿沟,而且使我们有机会加强正在出现的数字社会。卫星工业的独特能力将把数字社会扩展到偏远地区、海洋和天空,并确保将在21世纪日益提高全球网络的安全性和可靠性。
在5G的背景下,基于空间的能力将成为5G部署的关键组成部分:它是异构网络的重要贡献者,异构网络选择了众多互补的技术来实现5G对其所服务社会的承诺。因此,这本书提供了一个重要的新观点,希望监管机构、标准制定机构和市场参与者联合起来支持将天基能力纳入5G领域,事实上,这是推动5G网络未来在全球取得成功的重要因素。我向读者推荐这项重要工作。