工業和信息化部的最新數據顯示,截至2022年9月末,我國5G基站總數已達222萬個,占全國移動基站總數的20.7%,占全球5G基站總數的60%以上。
最新發布的《新時代的中國北斗》白皮書指出,中國的北斗系統已成為面向全球用戶提供全天候、全天時、高精度定位、導航與授時服務的重要新型基礎設施,北斗已經是世界一流的衛星導航系統。
雖然最大的5G和一流的北斗,已經足夠激動人心。但如果當“地上的5G”與“天上的北斗”握起手來,又將會展開一幅怎樣的未來畫卷呢?
“一個令產業興奮、令百姓憧憬的萬億市場已經按下啟動鍵。”國際歐亞科學院院士、北京郵電大學教授鄧中亮在接受《中國經濟周刊》采訪時如是總結:天地一體、時空一體、通導一體的網絡基礎設施將會給人類帶來巨大的經濟和社會價值,中國應該也有能力走在全球前列。
5G+北斗是“天生一對”,讓兩大“大國重器”強強聯手
我國先后建成全球最大的4G網絡和5G網絡,和4G相比,5G應用場景會有很大差別,但也面臨著新的挑戰。
例如在重點應用方向之一的工業互聯網領域,要建成智慧礦山、智慧礦井,要實現公路網、鐵路網的全覆蓋,都需要保證室內、高山、深谷等遮蔽和半遮蔽空間的信號覆蓋,且信號不易被干擾。而在智慧交通、無人駕駛等場景,會要求通信網絡在滿足通信需求的同時,不僅擁有高精度時空感知能力,能通信,也要能定位。
從建設北斗到應用北斗,從中國的北斗到世界的北斗,從天上的北斗到身邊的北斗……能夠實現室內的精準定位是中國北斗在技術上超越GPS等其他衛星導航系統的重要優勢之一,這個在“最后一米”上的技術突破意義重大,也將會帶來應用場景和產業發展上諸多新的可能性。
在鄧中亮看來,可以將“5G+北斗”作為抓手,推動通信與導航的深度融合,實現能通信就能高精度定位。二者的融合可以滿足全覆蓋、高精度需求,相互賦能,彼此增強。
“5G是地上的網,北斗是天上的網,5G解決數據高速傳輸和衛星遮蔽區域高精度定位問題,北斗解決高精度授時和開闊空間高精度定位問題,5G+北斗的融合不僅可以相互賦能,還能夠帶來海量的高精度、高時效的地理大數據。”鄧中亮說。
中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統新聞發言人冉承其也曾用“天生一對”來形容5G和北斗。“5G對時間和位置提出更高要求,而衛星導航系統能夠提供更高精度的位置和時間信息,因此,5G和北斗衛星導航系統具有天然融合性。”他說。
實際上,早在2006年,科技部就啟動了“羲和”計劃,旨在構建天地一體的時空定位系統。作為“羲和”計劃室內導航系統的主要負責人和學術帶頭人,鄧中亮和團隊通過多年攻關,目前已經形成幾百項自主知識產權和一系列關鍵技術。
據鄧中亮介紹,“羲和”計劃有兩個重要目標,一是提高衛星定位的性能和精度,令其服務能力越來越強;二是實現通信信號從室外到室內的定位全覆蓋,復雜環境下也能保持服務能力。
“北斗+5G融合發展是必然的,這兩項‘大國重器’強強聯手,將惠及國防軍事、智慧城市、自然資源、通信網絡、交通、電力等各行各業,帶來無限可能。”鄧中亮說。
當地上的通信網絡與天上的衛星網絡實現“通導一體”,通俗地說,就是無論何時何地都有信號,告別“不在服務區”;還要能隨時隨地實現精準定位導航,哪怕是高山大海,哪怕車庫深井,都能實現精準到米甚至亞米級別的導航。
通信與導航深度融合,“沒那么簡單”
基于“5G+北斗”的通信技術與精準時空技術的融合及應用,將是這些領域基礎設施信息化、智能化升級改造不可或缺的重要基礎設施。
當然,還有一個更為重要的要求,那就是要通過自主創新,不被人“卡脖子”,發展和建設好一個中國自主可控的、全空域、全時域、全頻域、高精度、高可靠、高可用的時空體系。
鄧中亮認為,北斗+5G融合可以從三個層面來理解。一是北斗可支撐5G網絡安全高效運行。比如為5G提供高精度授時與同步、百萬基站管理等服務,為5G網絡應用提供精準的定位導航應用,開拓基于高精度時空基準的通信業務等。
二是5G可增強北斗導航服務能力。比如5G自身可實現優亞米級的定位能力,這意味著可與北斗形成信號覆蓋互補,從而實現從室外到室內、從地面到地下無縫隙銜接與定位,支撐全空域全時域定位導航服務。而5G網絡本身又可成為支撐位置服務業務的通信通道。
三是北斗+5G深度融合,將形成泛在、無縫、高精度、高可信的PNT(即Positing定位、Navigating導航、Timing授時)體系,橫向無縫覆蓋室內、縱向拓展到水下及深空,且能在復雜環境下提供高精度、連續穩定的時空信息服務,進而服務智慧城市、無人系統、萬物互聯等多個場景。
理論邏輯雖然很好理解,但真正實現通導融合卻“沒那么簡單”,需要解決一系列技術難題。“比如,5G和北斗是不同的信號,每個信號都會有‘噪聲’,要想實現和睦相處,既能各干各的事,還可以相互增強,并不容易。”鄧中亮說。
鄧中亮教授帶領團隊研制的“羲和”系統,提出了TC-OFFEND定位與通信融合的新型信號體制。依靠這種技術,有效節約了室內定位成本,把移動通信網變成了一張既能通信的網,又能高精度定位的網。
而且更為重要的是,這套系統并不需要新增大量的成本投資,比如通過“隱嵌信噪”技術解決不同的信號“噪聲”問題,只需要一塊小小的芯片就可以實現,新增的投入成本極低。
從技術到產業,萬億級市場按下啟動鍵
當然,看到通導融合這一發展趨勢的不只是中國。美國也很早就將發展定位導航授時一體的PNT體系上升至國家戰略的地位,以彌補原有GPS系統的問題和不足。但除了技術上較量,通導融合“哪家強”,最終還是要在應用上見真章。
“我國建成覆蓋4G網絡,投資規模超過6000億元,5G網絡的投資規模更是超過了1.2萬億元,但也只能覆蓋我國的人口密集區域。而北斗衛星實現全球覆蓋投資規模約為600多億元。我國的5G網絡建設投資巨大,也需要在更多的應用場景下尋找更多的商業模式,從而讓其為經濟社會的發展創造更大的價值。”鄧中亮介紹說。
但在鄧中亮看來,實驗室里的技術創新突破只是第一步,要想讓“5G+北斗”產生更大的經濟社會價值,需要社會各方面的通力合作,推動商業模式創新和產業化進程,共同挖掘。
《新時代的中國北斗》白皮書也指出,截至2021年,中國衛星導航與位置服務總體產業規模達到約4700億元,年均復合增長率超過20%。中國北斗廣泛應用于經濟社會發展各行業各領域,進入交通、能源、農業、通信、氣象、自然資源、生態環境、應急減災等重點行業。中國北斗與大數據、物聯網、人工智能等新興技術深度融合,催生“北斗+”和“+北斗”新業態,支撐經濟社會數字化轉型和提質增效。
而多家第三方機構預測,按照目前北斗系統的產值增加速度,預計2025年其產業規模有望達到萬億元。來自高德地圖的數據也顯示,截至2022年11月,高德地圖調用北斗衛星日定位量已超過2100億次,且在定位時北斗的調用率已超越了GPS等其他衛星導航系統。
鄧中亮表示,實際上,智慧物流、智慧醫療、智慧城市、智慧交通、工業互聯網、智慧農業……北斗已經發揮著巨大的作用。以重點和焦點所在的工業互聯網領域為例,這本身就是一個萬億級別的大市場,特別希望有更多有志之士將北斗和5G與人工智能、新興技術等融合,發展出更多新興產業,創造更多新的商業模式,為經濟發展帶來新的增長點。
已經有先行者嘗到了甜頭。以全國北斗衛星導航應用三大示范區域之一的湖南長沙為例。據長沙市人民政府副市長彭濤在“2022北斗規模應用高峰論壇”上透露,在長沙,北斗技術已成功應用到智能駕駛、駕考駕培、橋梁監測、野生動物追蹤、水路安全、防災減災、司法、郵政運輸、工程機械、公共安全等諸多領域。
長沙正在加快推動“北斗+5G”在智能網聯汽車領域應用示范,通過5G網絡融合北斗衛星導航系統定位技術,長沙的電動智能網聯汽車能夠對車輛進行高精度厘米級定位,為自動駕駛進行定位護航。目前,這套系統已在全國400多個城市上千個駕考場地中投入使用。駕考中,車輛是否壓線、靠邊停車是否在規定范圍內,都能輕松判定。
“力爭到2025年,長沙市北斗及相關產業規模突破500億元,其中北斗核心產業規模突破200億元,創建省級先進制造業集群,力爭創建先進制造業集群。”彭濤說。