工業(yè)和信息化部的最新數(shù)據(jù)顯示,截至2022年9月末,我國5G基站總數(shù)已達(dá)222萬個(gè),占全國移動(dòng)基站總數(shù)的20.7%,占全球5G基站總數(shù)的60%以上。
最新發(fā)布的《新時(shí)代的中國北斗》白皮書指出,中國的北斗系統(tǒng)已成為面向全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度定位、導(dǎo)航與授時(shí)服務(wù)的重要新型基礎(chǔ)設(shè)施,北斗已經(jīng)是世界一流的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
雖然最大的5G和一流的北斗,已經(jīng)足夠激動(dòng)人心。但如果當(dāng)“地上的5G”與“天上的北斗”握起手來,又將會(huì)展開一幅怎樣的未來畫卷呢?
“一個(gè)令產(chǎn)業(yè)興奮、令百姓憧憬的萬億市場(chǎng)已經(jīng)按下啟動(dòng)鍵。”國際歐亞科學(xué)院院士、北京郵電大學(xué)教授鄧中亮在接受《中國經(jīng)濟(jì)周刊》采訪時(shí)如是總結(jié):天地一體、時(shí)空一體、通導(dǎo)一體的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將會(huì)給人類帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值,中國應(yīng)該也有能力走在全球前列。
5G+北斗是“天生一對(duì)”,讓兩大“大國重器”強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手
我國先后建成全球最大的4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò),和4G相比,5G應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)有很大差別,但也面臨著新的挑戰(zhàn)。
例如在重點(diǎn)應(yīng)用方向之一的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,要建成智慧礦山、智慧礦井,要實(shí)現(xiàn)公路網(wǎng)、鐵路網(wǎng)的全覆蓋,都需要保證室內(nèi)、高山、深谷等遮蔽和半遮蔽空間的信號(hào)覆蓋,且信號(hào)不易被干擾。而在智慧交通、無人駕駛等場(chǎng)景,會(huì)要求通信網(wǎng)絡(luò)在滿足通信需求的同時(shí),不僅擁有高精度時(shí)空感知能力,能通信,也要能定位。
從建設(shè)北斗到應(yīng)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?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)的精準(zhǔn)定位是中國北斗在技術(shù)上超越GPS等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要優(yōu)勢(shì)之一,這個(gè)在“最后一米”上的技術(shù)突破意義重大,也將會(huì)帶來應(yīng)用場(chǎng)景和產(chǎn)業(yè)發(fā)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(dòng)通信與導(dǎo)航的深度融合,實(shí)現(xiàn)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(qiáng)。
“5G是地上的網(wǎng),北斗是天上的網(wǎng),5G解決數(shù)據(jù)高速傳輸和衛(wèi)星遮蔽區(qū)域高精度定位問題,北斗解決高精度授時(shí)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(shí)效的地理大數(shù)據(jù)。”鄧中亮說。
中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其也曾用“天生一對(duì)”來形容5G和北斗?！?G對(duì)時(shí)間和位置提出更高要求,而衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能夠提供更高精度的位置和時(shí)間信息,因此,5G和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有天然融合性?！彼f。
實(shí)際上,早在2006年,科技部就啟動(dòng)了“羲和”計(jì)劃,旨在構(gòu)建天地一體的時(shí)空定位系統(tǒng)。作為“羲和”計(jì)劃室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)的主要負(fù)責(zé)人和學(xué)術(shù)帶頭人,鄧中亮和團(tuán)隊(duì)通過多年攻關(guān),目前已經(jīng)形成幾百項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和一系列關(guān)鍵技術(shù)。
據(jù)鄧中亮介紹,“羲和”計(jì)劃有兩個(gè)重要目標(biāo),一是提高衛(wèi)星定位的性能和精度,令其服務(wù)能力越來越強(qiáng);二是實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)從室外到室內(nèi)的定位全覆蓋,復(fù)雜環(huán)境下也能保持服務(wù)能力。
“北斗+5G融合發(fā)展是必然的,這兩項(xiàng)‘大國重器’強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,將惠及國防軍事、智慧城市、自然資源、通信網(wǎng)絡(luò)、交通、電力等各行各業(yè),帶來無限可能。”鄧中亮說。
當(dāng)?shù)厣系耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)與天上的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)“通導(dǎo)一體”,通俗地說,就是無論何時(shí)何地都有信號(hào),告別“不在服務(wù)區(qū)”;還要能隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位導(dǎo)航,哪怕是高山大海,哪怕車庫深井,都能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)到米甚至亞米級(jí)別的導(dǎo)航。
通信與導(dǎo)航深度融合,“沒那么簡(jiǎn)單”
基于“5G+北斗”的通信技術(shù)與精準(zhǔn)時(shí)空技術(shù)的融合及應(yīng)用,將是這些領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施信息化、智能化升級(jí)改造不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)施。
當(dāng)然,還有一個(gè)更為重要的要求,那就是要通過自主創(chuàng)新,不被人“卡脖子”,發(fā)展和建設(shè)好一個(gè)中國自主可控的、全空域、全時(shí)域、全頻域、高精度、高可靠、高可用的時(shí)空體系。
鄧中亮認(rèn)為,北斗+5G融合可以從三個(gè)層面來理解。一是北斗可支撐5G網(wǎng)絡(luò)安全高效運(yùn)行。比如為5G提供高精度授時(shí)與同步、百萬基站管理等服務(wù),為5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供精準(zhǔn)的定位導(dǎo)航應(yīng)用,開拓基于高精度時(shí)空基準(zhǔn)的通信業(yè)務(wù)等。
二是5G可增強(qiáng)北斗導(dǎo)航服務(wù)能力。比如5G自身可實(shí)現(xiàn)優(yōu)亞米級(jí)的定位能力,這意味著可與北斗形成信號(hào)覆蓋互補(bǔ),從而實(shí)現(xiàn)從室外到室內(nèi)、從地面到地下無縫隙銜接與定位,支撐全空域全時(shí)域定位導(dǎo)航服務(wù)。而5G網(wǎng)絡(luò)本身又可成為支撐位置服務(wù)業(yè)務(wù)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(dǎo)航、Timing授時(shí))體系,橫向無縫覆蓋室內(nèi)、縱向拓展到水下及深空,且能在復(fù)雜環(huán)境下提供高精度、連續(xù)穩(wěn)定的時(shí)空信息服務(wù),進(jìn)而服務(wù)智慧城市、無人系統(tǒng)、萬物互聯(lián)等多個(gè)場(chǎng)景。
理論邏輯雖然很好理解,但真正實(shí)現(xiàn)通導(dǎo)融合卻“沒那么簡(jiǎn)單”,需要解決一系列技術(shù)難題?！氨热?5G和北斗是不同的信號(hào),每個(gè)信號(hào)都會(huì)有‘噪聲’,要想實(shí)現(xiàn)和睦相處,既能各干各的事,還可以相互增強(qiáng),并不容易?！编囍辛琳f。
鄧中亮教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制的“羲和”系統(tǒng),提出了TC-OFFEND定位與通信融合的新型信號(hào)體制。依靠這種技術(shù),有效節(jié)約了室內(nèi)定位成本,把移動(dòng)通信網(wǎng)變成了一張既能通信的網(wǎng),又能高精度定位的網(wǎng)。
而且更為重要的是,這套系統(tǒng)并不需要新增大量的成本投資,比如通過“隱嵌信噪”技術(shù)解決不同的信號(hào)“噪聲”問題,只需要一塊小小的芯片就可以實(shí)現(xiàn),新增的投入成本極低。
從技術(shù)到產(chǎn)業(yè),萬億級(jí)市場(chǎng)按下啟動(dòng)鍵
當(dāng)然,看到通導(dǎo)融合這一發(fā)展趨勢(shì)的不只是中國。美國也很早就將發(fā)展定位導(dǎo)航授時(shí)一體的PNT體系上升至國家戰(zhàn)略的地位,以彌補(bǔ)原有GPS系統(tǒng)的問題和不足。但除了技術(shù)上較量,通導(dǎo)融合“哪家強(qiáng)”,最終還是要在應(yīng)用上見真章。
“我國建成覆蓋4G網(wǎng)絡(luò),投資規(guī)模超過6000億元,5G網(wǎng)絡(luò)的投資規(guī)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(qū)域。而北斗衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球覆蓋投資規(guī)模約為600多億元。我國的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資巨大,也需要在更多的應(yīng)用場(chǎng)景下尋找更多的商業(yè)模式,從而讓其為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展創(chuàng)造更大的價(jià)值。”鄧中亮介紹說。
但在鄧中亮看來,實(shí)驗(yàn)室里的技術(shù)創(chuàng)新突破只是第一步,要想讓“5G+北斗”產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值,需要社會(huì)各方面的通力合作,推動(dòng)商業(yè)模式創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,共同挖掘。
《新時(shí)代的中國北斗》白皮書也指出,截至2021年,中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)總體產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到約4700億元,年均復(fù)合增長(zhǎng)率超過20%。中國北斗廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展各行業(yè)各領(lǐng)域,進(jìn)入交通、能源、農(nóng)業(yè)、通信、氣象、自然資源、生態(tài)環(huán)境、應(yīng)急減災(zāi)等重點(diǎn)行業(yè)。中國北斗與大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)深度融合,催生“北斗+”和“+北斗”新業(yè)態(tài),支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和提質(zhì)增效。
而多家第三方機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),按照目前北斗系統(tǒng)的產(chǎn)值增加速度,預(yù)計(jì)2025年其產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達(dá)到萬億元。來自高德地圖的數(shù)據(jù)也顯示,截至2022年11月,高德地圖調(diào)用北斗衛(wèi)星日定位量已超過2100億次,且在定位時(shí)北斗的調(diào)用率已超越了GPS等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
鄧中亮表示,實(shí)際上,智慧物流、智慧醫(yī)療、智慧城市、智慧交通、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)……北斗已經(jīng)發(fā)揮著巨大的作用。以重點(diǎn)和焦點(diǎn)所在的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?yàn)槔?這本身就是一個(gè)萬億級(jí)別的大市場(chǎng),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(shù)等融合,發(fā)展出更多新興產(chǎn)業(yè),創(chuàng)造更多新的商業(yè)模式,為經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
已經(jīng)有先行者嘗到了甜頭。以全國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用三大示范區(qū)域之一的湖南長(zhǎng)沙為例。據(jù)長(zhǎng)沙市人民政府副市長(zhǎng)彭濤在“2022北斗規(guī)模應(yīng)用高峰論壇”上透露,在長(zhǎng)沙,北斗技術(shù)已成功應(yīng)用到智能駕駛、駕考駕培、橋梁監(jiān)測(cè)、野生動(dòng)物追蹤、水路安全、防災(zāi)減災(zāi)、司法、郵政運(yùn)輸、工程機(jī)械、公共安全等諸多領(lǐng)域。
長(zhǎng)沙正在加快推動(dòng)“北斗+5G”在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域應(yīng)用示范,通過5G網(wǎng)絡(luò)融合北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位技術(shù),長(zhǎng)沙的電動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車能夠?qū)囕v進(jìn)行高精度厘米級(jí)定位,為自動(dòng)駕駛進(jìn)行定位護(hù)航。目前,這套系統(tǒng)已在全國400多個(gè)城市上千個(gè)駕考場(chǎng)地中投入使用。駕考中,車輛是否壓線、靠邊停車是否在規(guī)定范圍內(nèi),都能輕松判定。
“力爭(zhēng)到2025年,長(zhǎng)沙市北斗及相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破500億元,其中北斗核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破200億元,創(chuàng)建省級(jí)先進(jìn)制造業(yè)集群,力爭(zhēng)創(chuàng)建先進(jìn)制造業(yè)集群?！迸頋f。