中国4G网络建设“领跑世界”，到了5G时代，比4G多了10倍的带宽传输能力，这张网到底能做什么？

　　北斗导航“领航世界”，但面对GPS已占领全球90%以上市场的先发优势，它将如何破局？能够在“一带一路”上带来怎样的新商业模式？

　　特别是，5G与北斗导航的融合发展，将如何为十九大报告中提出的建设智慧社会的目标服务？

　　近日，国际欧亚科学院院士，北京邮电大学教授邓中亮博士接受媒体访谈，就上述问题展开讨论，观察者网整理访谈实录如下（限于篇幅，有删节和尽量保留愿意的调整，完整视频附后）：

　　记者：邓老师您好，您是研究通信和导航如何结合的专家，在很多场合您都提出过“5G+北斗”的概念，能给我们介绍一下吗？

　　邓中亮：您好。导航爱好者都知道，美国的GPS、中国的北斗、欧洲的伽利略、俄罗斯的格洛纳斯，四大卫星导航系统，实际上都通过通信手段来做高精度测量和定位。尽管卫星在36000公里的轨道上，但它测量卫星到手机端的距离，精度可以达到厘米级，甚至毫米级。卫星系统最大的特点是全覆盖，而且不需要花太多的钱，一套系统成本600-700亿人民币。

　　但是如果信号被遮挡就不行，特别是在地下或建筑空间内的时候，容易收不到卫星信号，很显然，卫星定位导航在室内很难满足需求。

　　日常生活中，我们经常用手机打电话，手机信号是无线信号，在室内基本上都有信号能打通电话。那么，这种信号能不能反过来满足我们的定位导航的需求呢？

　　2020年6月23日，我国北斗导航系统完成全面部署

　　记者：手机信号如何用于定位导航呢？

　　邓中亮：定位导航的基本原理，是测量信号源到接收端的距离，信号传播的时间乘以光速，等于距离，一般4颗卫星就能定位了。那么我们是否可以通过测4个基站到手机之间的距离来定位呢？假设能测的很准，实际上也可以算出位置。

　　从1996年开始，大家就在研究这个问题，2G时代、3G时代、4G时代到现在的5G时代，都希望把这个资源用好，在通信的同时，能够解决遮蔽空间的定位导航难题，定位精度希望达到米级，跟卫星定位精度一样。但大家研究发现，2G、3G、4G的定位精度达不到米级或者亚米级，所以之前定位应用不太普及。

　　通过什么办法来解决呢？大家经常想到WiFi、蓝牙和UWB，WiFi的覆盖范围也就十来米，所以它可以把楼层、房间区分开，至少可以解决人在室内基本活动所需要的定位服务能力。UWB的精度可能还可以更高一点，到分米级，甚至厘米级。这些网是大家在日常生产生活当中可以用到的。

　　但有一个问题值得大家思考，在中国建设一张4G网，投入的成本是6000亿元，5G网络的计划投资是1.2万亿元。在2000年的万国邮联，中国的通信发展路线选择了LTE，没有选择WiFi，LTE发展方向就是目前国家已经投入巨资建设的4G和5G网，很显然，我们会继续沿着LTE的路线图发展到未来的6G，不会重复投资WiF路线，它可以作为补充，但我们不会再花上万亿元来建设WiFi或者UWB网络，来满足我们室内普适的位置服务需求。

　　那么假设能够把5G网络反过来应用，为我们的高精度定位导航提供支撑的话，在通信的同时就解决了定位服务的问题，成本就可以达到最优了。

　　从全球来看，天上的卫星网络是张大网，地面的移动通信网是一张大网，这两个大网能够融合，就可以解决信号的服务覆盖，包括高精度定位服务的能力。我们实验室在“国家重大专项”、“国家863重点研发计划”等项目支持下，20多年来一直在研究通信网的高精度定位服务能力问题。研究发现，通信网络具有达到米级、分米级和厘米级服务的潜力，这意味着我们在建设通信网的同时，可以赋能这张通信网具有跟卫星网络一样的高精度定位服务能力，这两张网对接，可以满足我们的定位导航需求，特别是位置服务的商业化应用难题。

　　室内导航应用场景

　　记者：卫星导航系统，解决的是暴露空间的导航问题，手机通信网络要解决的是室内导航的问题。室内导航系统不依托卫星，同样也能够进行服务，那么我们为什么要把这两张网联合在一起呢？

　　邓中亮：这涉及几个方面，第一，原理的一致性。无论卫星定位导航还是地面通信网的定位导航，都是用通信手段，通过测距和定位计算来来满足我们米级、亚米级、分米级的定位导航。室内一般一个家居房间面积9平米，层高3米，要求米级定位精度；自动驾驶需要分米级甚至更高的精度。

　　第二，信号覆盖的互补性。在室外，我们通过卫星信号覆盖做导航。但是人们80%以上的时间都在室内空间，越密集的区域，建筑空间越多、遮蔽空间越多，在一个城市区域往往40%-50%的地方都收不到卫星信号，这就意味着在这些空间用卫星是很难满足位置服务的需求，地面网建设恰恰在这些空间做重点布局。5G在人口越密集区域覆盖越好，在这个网络中，定位导航信号已经变得很强了。毫无疑问，卫星与地面网在覆盖能力方面是互补的。

　　第三，室内室外定位有空间连续性需求。导航位置服务跟通信是分不开的，不管是未来的无人机、无人车还是自动驾驶，这一系列需要位置服务的应用，都需要打通空间的连续性，室内到室外的位置服务要做到“无缝化”，如果不做到全覆盖，很难满足这种连续性的位置服务需求。5G和卫星组合起来就能够解决信号连续覆盖问题。

　　第四，基准统一的要求。从位置服务体系上来讲，我们要强调基准的统一，卫星有卫星的时间空间基准，地面网有地面网的时间空间基准。如果两者不统一，会给我们的服务带来很大的挑战，所以我们必须要坚持5G跟卫星之间有统一时空基准和统一的位置服务能力，包括解决互操作问题。

　　一般来说，通过3颗卫星要做定位很难，4颗卫星才能满足定位的基本条件，中国的北斗系统一共30多颗卫星，四大卫星导航系统加起来才100多颗卫星，但地面通信基站资源很丰富，我国拥有好几百万个基站，基站和卫星能不能协同做精准定位导航？1颗卫星加3个基站行不行？我们可以进行组合计算，最大的好处是提高卫星定位的精度，基站的高度信息比较精确，两者组合，精度就可以提高一个数量级。

　　记者：目前室内定位有没有真实应用场景？

　　邓中亮：真实场景有很多，比如现在疫情管控中要做密接分析、动态流调监测等等，室内定位都发挥了很重要的作用。再比如现在的打车服务，我们可以发现，车在哪，人在哪，一清二楚，在几年前，即使GPS定位已经相当普及，这也是无法实现的。这并不是卫星定位精度改变了，而是地面网的接入与卫星融合，提升了服务能力。

　　中国4G网络建设“领跑世界”，北斗导航“领航世界”，到了5G时代，比4G多了10倍的带宽传输能力，这张网到底能做什么？有两句话可以概括：信息随心而至，万物触手可及。

　　从我们国家发展战略上来讲，总书记在“十九大”报告提出了建设智慧社会的目标。什么样的社会是智慧社会？这值得思考。

　　第一，我们认为前提条件是必须要透明化，知彼知己才能百战不殆，社会治理必须要全域的透明感知；第二，有了透明感知以后，我们强调安全。只有这两个前提条件成立，我们才能讨论如何建设智慧社会。

　　时空基准、超宽带通信、时空大数据、实时计算、人工智能控制等等，都是支撑我们智慧社会的重要基础。5G的业务重点是将来要满足万物互联的需求，时空基准需要放在首位，这又反过来涉及定位问题。

　　全球现在有四大卫星导航系统，GPS发展到现在已经48年了，它走过了定位导航的产业化过程，它现在可以卖产品，但是很少卖服务，原因是什么呢？原因在于它在这个地方能定位，可能在那个地方不能定位了，恰恰用户的服务需求在它不能提供能力的地方，所以它只能卖产品，不能卖服务。

　　比我们早了20年，我曾经到泰国去，对方说“我GPS用的好好的，为什么非要换你的北斗？”

　　如何回答这个问题？从技术路线图来看，GPS和北斗都是通过通信手段来定位导航的，GPS比我们早20年，它已经占据了90%以上的市场份额。我们做的跟它一样好，就已经很了不起了，怎么去超越呢？作为四大卫星导航系统之一的北斗导航系统，如何去占领四分之一以上的全球消费市场？必须要有新的抓手。

　　北斗的定位导航服务化如果可行，就可以提供位置服务的商业模式，自然而然能吸引很多企业和用户。

　　记者：室外定位可以用GPS，但是我们可以说，用我们的北斗还能做室内的定位。

　　邓中亮：对，把卫星定位导航的服务能力从室外延伸到室内，跟5G网服务对接。

　　第一，北斗可以提供时间基准，对所有的基站都要授时，我们现在5G的同步能力要求达到微秒级以下，200纳秒左右，将来6G时代可能缩短到几十纳秒，北斗卫星可以解决这个问题。

　　第二，所有的基站通信服务时，都需要知道用户在哪，这个时候它可以用最小的能量消耗来满足最大的服务群体，降低成本，这就叫智能基站、智能5G服务。基站需要的这种能力，恰好北斗卫星也可以提供。

　　反过来讲，第一，目前卫星定位导航首次定位时间需要30多秒，如果跟5G地面网对接起来，可以将首次定位时间压缩到一至两秒，大幅度减少定位导航的启动时间。第二，卫星覆盖不好的地方，基站先可以覆盖，特别对于城市区域来讲，5G覆盖可能是最好的，同样一笔钱投下去，既解决了通信问题，又解决了定位服务问题，两者结合，就可以满足位置服务的商业化需求。

　　领跑世界+领航世界：5G与北斗导航融合发展意味着什么？

　　记者：“5G+北斗”这样的系统是不是可以用在城市的智慧交通呢？

　　邓中亮：现在产业界都非常热衷于研究无人驾驶。无人驾驶如何实现？一种做法是让车变得更“聪明”，这样会导致车的成本越来越高。也有人提出，可以把道路建更“智慧”，路的智慧程度可以通过公共基础设施建设来实现，这样车的聪明度就可以降低一些，两者合起来，是不是可能达到一个最佳的效益？

　　路要怎么智慧化？毫无疑问，感知放在首位。卫星定位导航到了城市空间，在高楼之间、地下空间，定位都很难，北京的地铁，一天1300万人次，能不能随时给他们导航信号？就要靠“5G+北斗”，把时空基准体系建完以后，它就可以支撑整个城市和社会的运行。假设整个社会都能基于万物互联实现透明化，我们可以实现预测、预警，管理就变得方便多了。

　　目前，我们已经申请并通过了国际标准，可以实现分米级定位，理论上可以做到毫米级，而且中国对形成国际标准发挥了很重要的作用。

　　记者：5G之外，研发6G也已是进行时，有一个说法提出，6G未来的发展方向就是卫星通信加地面通信，您觉得会朝这个方向发展吗？

　　邓中亮：是这样，曾经有人提出卫星+地面网络合起来等于6G，卫星网络目前的演进速度很快，最早是高轨卫星，后来变成中轨卫星，现在谈的更多是到低轨卫星了。低轨卫星互联网目前的发展速度比预期要快的多，其中有很重要的几个原因。

　　第一，中国地面网络技术的演进，迫使空间资源快速开发应用，自从2000年召开的万国邮联大会确定中国的TD-SCDMA成为3G三个标准之一，4G、5G时代并没有哪个标准是由某个国家主导的，边界模糊了，美国作为通信大国、强国，它觉得有压力；第二，在市场竞争方面，中国企业竞争力很强，对国外形成了压力；第三，中国及“一带一路”沿线国家共有30多亿人口，几乎相当于划走了“半壁世界”的市场。

　　各种压力之下，美国和许多国家都开始分析：全球有50%左右的用户仍无法连结互联网，地面网是有国界的，卫星网是没有国界的，而且不需要太多的资金就可以进行全球覆盖。那么，能不能把卫星通信这张网建起来，重新瓜分通信服务市场？高轨卫星单颗功率很大，一颗卫星成本很高，接近10亿元，但是由于功率限制，它的用户群体数量不会太庞大，又要高带宽，又要用户多，对通信容量能力的要求很高，那么能把这50%左右的互联网潜在用户吸纳进来呢？

　　于是，美国启动了低轨卫星互联网的建设工作，这是一个国家战略。我们突然发现空中的频率轨位资源谁占了就是谁的，那么问题就来了，中国应该怎么做？

　　记者：中国要赶紧启动这方面的工作。

　　邓中亮：是的，目前的规则是太空资源先占先得，作为一个通信强国，中国不能不占，所以我们必须努力突破一系列关键技术，发展我们的空中通信网络和服务能力。地面的通信能力其实中国已经走在世界前列，称得上“领跑世界”，那么定位导航呢，也要“领航世界”，这两个优势合在一起就能产生新的火花，我们就引领了整个通信和位置服务的发展，包括社会的智慧化发展进程。

　　刚才你提到6G，我们很多前辈和同行专家们都说，未来6G就是卫星+地面的5G网络。其实从核心内容来讲，6G标准尚未完全定义。6G的地面网到底是什么？空间资源、组网能力、服务内容、关键技术的体制体系怎么做？其实都在研究。作为通信网络迭代来讲，还得有相应的国际标准，卫星标准将来是国际化还是国家化？这都值得探讨。

　　某国内卫星制造企业

　　记者：马斯克提出星链计划，要建设3万多颗低轨卫星的网络。

　　邓中亮：低轨卫星的轨道一般几百公里到一千多公里，它的优势第一是对功率要求可以低一点，第二是数量可以更多，第三是通信距离更近，带宽能力可以大幅提升。劣势是低轨轨道运行很快，所以我们要组网需要100多颗卫星才能全球覆盖，3万多颗星才能满足运营能力的需求。还有几个瓶颈问题，第一，它的信号体系到底是什么？地面的通信体系能不能搬上天？第二，怎么组网和管控？第三，安全怎么办？这三大问题必须要考虑。

　　技术体系方面，低轨卫星网络能不能直接对接5G网络？通过大量研究工作，我们论证了5G网搬上卫星是可行的，后来也搭载了实验来验证。这样一来，卫星全球覆盖就有它的商业运营价值，而不只是一个国家战略。

　　我们的最终目标就是实现商业航天，这又涉及到成本问题。美国人说一颗卫星从制造到发射需要100万美金，相当于600万人民币，能不能再降低？卫星规模化生产，火箭技术成本越来越低，这会催生出许多新的问题，一系列的产业支撑、能力建设都需要保障。所以这不单是一个卫星通信问题，要解决一系列从科研、产业到服务能力的建设问题，也将带动一批制造和服务产业的发展。

　　记者：不久之前，银河航天发射了02批的批产卫星，您怎么看这个前进的一小步？

　　邓中亮：这是中国启动低轨卫星互联网建设以来的一个重要进展。银河航天第二代卫星一箭7星上天，这个成果也是国内相关单位一系列研究成果的重要验证和体现。

　　在通信组网方面，其单星通信能力可以达到40Gbps以上，同时，星间组网是一个重要难题，需要做一系列验证，这种验证为我们后续的低轨卫星组网运营提供了很好的参考和支撑。

　　商业航天的发展，最重要的是提供更强的服务能力，中国航天事业经过几十年的建设、研究和应用，最终要过渡到商业航天，这也标志了中国在核心关键技术方面取得了重大突破，相信在不久的将来，这种实验溢出的成果，能对我们未来的卫星互联网发展提供一个很好的参考。

　　记者：“5G+北斗”和低轨宽带卫星互联网，会在哪些方面有融合的地方？

　　邓中亮：刚才谈到，5G既可以通信，也可以用于定位，北斗的主要功能是定位，也有通信能力，短报文可以在海面、山区等环境发挥作用。

　　无线定位导航是用通信手段实现的，低轨卫星本身就是一个通信系统，跟地面通信网络一样可以变成一个高精度的定位导航网，而且由于它的覆盖广泛，在某些方面的能力可以得到扩展。

　　第一，低轨通信卫星可以双向控制，这能解决大量应用服务需求，比如将来的无人机、无人车可以大大增强服务能力。有通信网的地方，我们就可以做定位导航，当然核心还是以北斗或者GPS卫星导航系统为重要基准，围绕它来拓展我们的定位导航服务体系，再形成更强的服务能力。

　　第二，我们前面追求的泛在高精度，这解决了一大难题。卫星本身还有信号覆盖的盲区，所以它的高可靠能力满足不了，这对位置服务来讲还有不足。而低轨卫星、地面网与北斗的融合，将弥补定位信号存在的覆盖盲区问题。