“低轨卫星+5G”融合，开启通信新时代

卫星通信自主可控需求迫切，释放卫星核心网市场增长空间

2020年4月20日，中国国家发改委首次明确新基建范围，以卫星通信、5G、物联网、工业互联网等为代表的通信网络基础设施被纳入其中，引发市场关注。卫星通信与国家安全息息相关，自主可控尤为重要。2021年4月29日，中国卫星网络通信集团公司成立，成为中国第五家电信运营商，且专注于卫星通信。新卫星通信运营商的加入将带动卫星通信产业的增长，同时释放卫星核心网的需求。

5G与卫星通信互补，实现全球范围网络的无缝覆盖

卫星通信系统是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，实现两个或多个地球站之间或地球与航天器之间的一种通信系统。相比地面无线通信网络，卫星通信的优势包括：

覆盖广：卫星互联网可作为地面网络的补充，弥补地面网络无法覆盖及人群密度低的区域，如海洋、天空、高原、农村等地区，有效解决这些地区的互联网接入问题;

低成本：卫星通信与5G、海底光缆等通信基础设施相比成本较低。卫星建设完成后，无需增加基站、光缆等设施。同时小卫星研发制造成本逐步降低，软件定义技术延长在轨卫星的使用寿命，卫星通信的总体建设成本较低。

通信卫星可分为高轨卫星与低轨卫星。相比高轨卫星，低轨卫星具备传输时延低、系统可靠性高的优势，更符合新一代的通信需求。高轨卫星采购量的最高峰为2019年的30颗，随后逐年下降。伴随着第二代“铱星系统”的组网建设，以及OneWeb、O3b、SpaceX 等公司的低轨通信星座开始试验或发射组网，低轨通信卫星的发射量有望显著上升。5G与低轨卫星是相互补充融合的合作关系。5G具备低时延以及大带宽的优势，但难以覆盖特殊的场景如极地、海洋等。5G与低轨卫星融合可实现全球范围网络的无缝覆盖。

卫星核心网与地面核心网架构相似，但信令设计上有明显差异

卫星核心网主要负责卫星终端设备呼叫的接续、计费，移动性管理以及数据分发等。为应对地震、泥石流等突发应急场景，卫星核心网会采用备灾机制，即在不同的城市设立核心网。例如天通通信卫星的核心网分别建立在广州与西安。两座城市设立的天通卫星核心网实时相互备份，即使某一个核心网受到损害也能保障天通卫星正常的运作。

当前，卫星核心网与地面核心网分开部署。卫星核心网与地面核心网设备架构相似，但设计的信令差距较大。卫星通信需要考虑天气以及极端环境对信号传输的影响(例如信号在大雾天气下会衰减)，因此在信令的设计上会更加考虑传输的可靠性。

5G与卫星通信融合方案：核心网用户面与控制面分离，其中用户面网元部署在卫星上，加强数据转发性能

5G核心网采用NFV架构，实现控制面与用户面的分离。为了实现与地面5G的高效、可靠的融合，卫星核心网需与5G核心网高效协同。卫星通信系统核心网采用与地面5G核心网相同的架构，整个核心网控制面与用户面分离。同时考虑到卫星的体积有限，算力和存储资源有限，融合的核心网网元仅部分部署至卫星上。其中，控制面网元如SMF与PCF等部署在地面信关站上，用于业务控制、资源分配、用户管理和安全管控。UPF与AMF等用户面网元部署在卫星上，其中UPF网元主要负责用户数据流量的转发。

卫星核心网用户面调度部署在卫星上主要原因包括三点：

● 高安全等级的特殊用户为了避免业务落地过程中遭到窃听，要求实现直接连接;

● 在某些场景中，落地交换可能具有过大的时延，不满足QoS指标要求，例如同一颗卫星下两个应急用户的信息交换，将UPF调度在该卫星上可明显降低时延;

● 地面信关站与卫星之间的互联因气象或者其他因素而不可用时，将UPF部署在卫星上可提供基本的服务能力，提升系统的可靠性。

卫星核心网市场壁垒高，产品商用能力与定制化能力是关键

卫星核心网供给能力的凸显主要体现在产品与解决方案的定制化能力与商用化能力。卫星核心网是“小而精”的细分市场，对定制化的要求甚至高于公网市场。同时，由于卫星资源有限，设备厂商产品与解决方案验证途径受限，商用化难度高，具备成熟项目经验的企业更具备市场竞争力。例如，深圳震有科技重点布局核心网细分市场，针对卫星核心网的场景提供一系列的定制化服务，对整个项目包括组网、流程、协议以及信令有着独立于头部企业的理解。同时，震有科技成功中标中国电信集团卫星通信有限公司“天通一号”项目核心网建设，产品与解决方案已得到市场验证。产品商用能力与定制化能力为震有科技在卫星核心网市场上提供差异化优势。

重点关注企业通过深度研究中国5G专网行业内优质企业，头豹建议重点关注海能达、震有科技、辰安科技。

本文选编自“头豹”，智通财经编辑：庄礼佳。