Satelliten werden in Fahrzeuge integriert. Wie kann das Fahrzeug-Netzwerk sich auf dem Weg hin zu den Himmelskörpern einen Weg bahnen?

Es ist schwer vorstellbar, dass in einer Zeit, in der die Netzwerkkommunikation bereits äußerst bequem ist, weltweit noch etwa 2,6 Milliarden Menschen keinen Zugang zum Internet haben, was 32 % der Weltbevölkerung ausmacht.

Diese Daten stammen aus einem Bericht der Internationalen Fernmeldeunion (ITU), der 2024 veröffentlicht wurde. Der Generalsekretär der Union, Doreen Bogdan-Martin, hat darauf hingewiesen, dass derzeit das terrestrische Netzwerk nur etwa 10 % der Weltfläche abdeckt.

Das oben erwähnte Netzwerk bezieht sich hauptsächlich auf das traditionelle öffentliche Mobilfunknetzwerk, also das Mobilfunknetzwerk, das wir täglich nutzen.

Wenn wir uns nun auf das Fahrzeugnetzwerk für Autos beziehen, müssen Fahrzeuge in Echtzeit Informationen über die Umgebung erhalten und eine schnelle und stabile Datenwechsel mit der Cloud, anderen Fahrzeugen und Straßeninfrastrukturen durchführen.

Gleichzeitig darf es unter keinen Umständen zu einem Signalausfall oder Datenverlust kommen. Das Fahrzeugnetzwerk muss kommerziell einsetzbar sein, um sicherzustellen, dass Autos immer verbunden bleiben und so sicher fahren können.

Das bestehende Mobilfunknetzwerk hat in dicht besiedelten Gebieten wie Städten eine relativ breite Abdeckung, aber in abgelegenen Gebieten, auf dem Meer, in der Wüste und anderen speziellen Umgebungen ist seine Abdeckung sehr begrenzt und kann nicht die Zukunft des Fahrzeugnetzwerks unterstützen.

Für neue mobile intelligente Geräte wie intelligente Autos ist es dringend erforderlich, eine neue Netzwerk-Lösung zu entwickeln, um die Abdeckungskapazität mit geringeren Kosten zu verbessern.

Die historische Erfahrung der Technologieentwicklung hat gezeigt, dass bahnbrechende Anwendungsbrüche oft aus der Überschreitung von Grenzen stammen. Wenn die Entwicklung in einem Bereich an eine Grenze stößt, ist die Übertragung von Technologien wichtiger als die Technologie selbst.

Die Branche ist sich einig, dass man sich von der Abhängigkeit vom Mobilfunknetzwerk lösen muss und hat in der Praxis bereits die Richtung klarer definiert: Den Ausweg in den Himmel suchen und die Kraft der Satellitenkommunikation nutzen, um ein Fahrzeugnetzwerk aufzubauen.

Praktische Tests bestätigen: Vom Fahrbahn-Cloud-System zum Fahrbahn-"Satelliten"-Cloud-System

Kürzlich hat Galactic Energy in Zusammenarbeit mit dem Team für intelligente Mobilität des Hongkong Applied Science and Technology Research Institute (ASTRI) in Hongkong erstmals das vernetzte Fahrerassistenzsystem mit dem Low Earth Orbit (LEO)-Satelliteninternet erfolgreich getestet. In einer Umgebung ohne terrestrische Netzwerkabdeckung hat das System eine tiefe Integration von vernetztem Fahrerassistenzsystem und LEO-Satellitenkommunikation erreicht und durch LEO-Satelliten kontinuierliche und stabile Echtzeitkommunikationsdienste für intelligente vernetzte Autos bereitgestellt.

Dieser Durchbruch ist nicht nur ein Meilenstein für die Unterstützung von Fahrerassistenzsystemen durch Satellitenkommunikation, sondern hat auch ein neues Paradigma für die evolutionäre Entwicklung vom "Fahrbahn-Cloud-System" zum "Fahrbahn-Satelliten-Cloud-System" geschaffen.

Das Satelliteninternet ist eine Internet-Breitbandnetzwerkarchitektur, die Satelliten als Zugangsmittel nutzt. Derzeit bezieht sich der Begriff hauptsächlich auf das LEO-Breitband-Satelliteninternet, das mit Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn realisiert wird.

Im Gegensatz zum terrestrischen Netzwerk, das auf Basisstationen für die Kommunikation angewiesen ist, hat das Satelliteninternet die Basisstationen in den Weltraum verlegt. Jedes Satellit entspricht einer beweglichen Basisstation.

Aufgrund von geografischen Bedingungen und hohen Baukosten können terrestrische Basisstationen in abgelegenen Gebieten, auf dem Meer, in der Wüste, in den Bergen und in Flugzeugen nicht effektiv abdecken.

Der Raumfahrtvorteil der Satellitenplattform kann das Problem des Internetzugangs in diesen Gebieten perfekt lösen und sogar eine globale Netzwerkabdeckung ermöglichen.

In diesem Hongkong-Anwendungsfall hat das Forschungsteam das Satellitenmobilterminal von Galactic Energy in einem Fahrerassistenzfahrzeug installiert und über LEO-Satelliten mit der selbst entwickelten Fahrerassistenz-Cloud-Verwaltungplattform des Teams verbunden. Mit Hilfe des "Kleinen Spinnennetz"-Konstellations von LEO-Breitbandkommunikationssatelliten von Galactic Energy hat es die Datenübertragung und die Navigationseinformationsaufnahme und -ausführung für Fahrerassistenz durchgeführt.

(Das LEO-Breitband-Satelliten-Demonstrationszentrum, das von Galactic Energy in Hongkong errichtet wurde)

Durch diese Verbindung kann die Cloud-Verwaltungplattform bei Baustellen oder Straßensperren vor dem Fahrzeug in Echtzeit aktualisierte Navigationsinformationen an das Fahrerassistenzfahrzeug senden, um die Fahrleistung zu verbessern. Während des Tests haben insgesamt drei LEO-Satelliten nacheinander den Testbereich passiert und Satellitennetzwerkabdeckung bereitgestellt.

Hongkong hat viele Inseln und Gebirgsgebiete, und in einigen Gebieten gibt es Lücken in der Kommunikationsnetzwerkabdeckung. Dies ist ein typischer Anwendungsfall für das Satelliteninternet.

Zugleich hat die Eigenschaft der geringen Latenz der Satellitenkommunikation in diesem Fall auch voll zum Tragen kommen. Die Testergebnisse zeigen, dass die LEO-Satellitenkommunikation die Anforderungen an die Datenübertragung mit geringer Latenz von Fahrerassistenzfahrzeugen erfüllen kann, und die End-to-End-Latenz der Datenübertragung ist kleiner als 100 Millisekunden.

Bezüglich der Unterstützung von Fahrerassistenzsystemen durch Satellitenkommunikation hat Kang Yonglai, der Gründer von Tianbing Technology, klar darauf hingewiesen, dass in Bezug auf die Kommunikationseffizienz die LEO-Satelliten mit geringer Latenz, hoher Zuverlässigkeit und globaler Abdeckung die Kernvorteile des neuen Kommunikationssatelliten-Forschungssystems nach 5G sind. Fahrerassistenz und Fahrerlosigkeit erfordern eine Positionsgenauigkeit im Zentimeterbereich, und die LEO-Satelliten können dieses Problem lösen und auch die verschiedenen Probleme im aktuellen Fahrerassistenzprozess lösen.

Das Satelliteninternet als nächste Generation der Netzwerkkommunikation hat auch Vorteile wie geringe Kettendämpfung, flexible Sendung, vielfältige Anwendungsfälle und niedrige Gesamt-Herstellungskosten. Es hat viele wichtige und praktische Funktionen wie Verstärkung der Kommunikation, Erkundung und Überwachung, Verteidigung und Frühwarnung, Positionsbestimmung und Navigation, Notfallrettung usw.

Technologische Entwicklung: Die "Raum-Erde-Integration" Netzwerkrevolution, Satellitenkommunikation ist eine wichtige Option

Das Satelliteninternet ist eine Technologie, die den traditionellen Netzwerkentwicklungspfad umstößt und auch ein wichtiger Trend in der globalen Kommunikationsnetzwerk-Technologieentwicklung.

Angesichts der ständig steigenden Anforderungen an die Netzwerkkommunikation hat sich das Mobile Internet von der 2G-Zeit bis zur 5G-Zeit entwickelt, und die Netzgeschwindigkeit ist von anfänglichen 100 kbps auf mehrere zehn Gbps gestiegen.

In der neuen Ära des Internet der Dinge werden die Anwendungsfälle wie Fahrerassistenz, Internet der Dinge, Telemedizin, Industrie-Internet usw. ständig erweitert und vertieft, was höhere Anforderungen an die Netzwerkleistung stellt, und die Einschränkungen von 5G werden offensichtlich.

Zu Beginn der Förderung der 5G-Kommunikation in China hat man auf der Grundlage der drei von der ITU definierten 5G-Anwendungsfälle drei Kernrichtungen geplant:

Erhöhung der mobilen Breitbandleistung, um schnellere Datenübertragungsraten und größere Netzwerkkapazitäten bereitzustellen; Massive Maschinenkommunikation, d. h. Massivzugang, um die energieeffiziente Breitbandverbindung von einer großen Anzahl von Geräten zu unterstützen; Höchstzuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz, um die Echtzeitfähigkeit und Zuverlässigkeit von kritischen Anwendungen sicherzustellen.

Betrachtet man den tatsächlichen kommerziellen Fortschritt, so konzentrieren sich die Kernressourcen und Geschäfts Schwerpunkte der Telekommunikationsbetreiber immer noch auf das öffentliche Mobilfunknetzwerk. Der Schwerpunkt der aktuellen 5G-Technologie-Skalierung liegt immer noch auf der Erhöhung der mobilen Breitbandleistung. Die ursprünglich geplanten höchstzuverlässigen Kommunikationen mit geringer Latenz für Bereiche wie Autos und industrielle Steuerung haben zwar in technischer Hinsicht einige Fortschritte erzielt, aber es gibt noch keine kommerzielle Anwendung im großen Maßstab, und der tatsächliche Entwicklungsprozess hinkt hinter den Erwartungen zurück.

Die Integration des Satelliteninternets kann die Grenzen von 5G überwinden. Dank der Vorteile des Satelliteninternets wie globaler Abdeckung, geringer Übertragungslatenz, niedriger Kosten und höherer Leistung kann es das terrestrische Netzwerk effektiv ergänzen.

Die 6G-Zeit rückt näher. Auf der Grundlage der drei 5G-Anwendungsfälle erweitert sich die 6G auf sechs Kernanwendungsfälle: Immersive Kommunikation, Massive Verbindung, Höchstzuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz, Ubiquitäre Verbindung, Integration von Kommunikation und KI, Integration von Kommunikation und Wahrnehmung.

Darunter zielt die "Ubiquitäre Verbindung" auf eine globale dreidimensionale Abdeckung ab, um die tiefe Integration von terrestrischen und nicht-terrestrischen Netzwerken zu unterstützen und die Kommunikationsdienste wirklich überall verfügbar zu machen. Das Satelliteninternet ist der Kernstützung für das 6G-"Ubiquitäre Verbindung"-Szenario.

Das "Whitepaper zur Gesamtvision und potenziellen Schlüsseltechnologien von 6G" des China Academy of Information and Communications Technology (CAICT) hat darauf hingewiesen, dass die Realisierung der Integration von Satelliten- und terrestrischen Netzwerken eine Schlüsseltechnologie in der 6G-Zeit ist.

D. h., das terrestrische Netzwerk wird mit dem Satellitennetzwerk kombiniert. Das terrestrische Netzwerk wird die städtischen Hotspots normalerweise abdecken, und die Weltraum- und Luftraumnetzwerke werden die abgelegenen Gebiete, auf dem Meer und in der Luft bedarfsgerecht abdecken. Am Ende wird eine tiefe Integration von Luftraum-, Weltraum- und terrestrischen Netzwerken erreicht.

Die Evolution von 5G zu 6G ist keine einfache lineare Verbesserung des traditionellen Netzwerkpfads, sondern eine bahnbrechende Veränderung, die die gesamte Kommunikationsnetzwerkstruktur betrifft.

In diesem Prozess wird das Satelliteninternet tief mit dem terrestrischen Kommunikationsnetzwerk integriert und gemeinsam ein Weltraum-Erde-Integrationsnetzwerk aufbauen.

Das Satelliteninternet als Schlüsselinfrastruktur in diesem System ist nicht nur die Schlüsselkraft, um die Grenzen von 5G zu überwinden, sondern auch das unverzichtbare Kernstück für die Reise von 6G in den "Sternenhimmel".

Es wird in vielen Bereichen wie globaler Kommunikation, Internet der Dinge und intelligenter Verkehr eine entscheidende Rolle spielen und wird ein strategischer Stützpunkt für die Weiterentwicklung der menschlichen Gesellschaft in die Ära der globalen Vernetzung werden, und es wird dem zukünftigen Netzwerk unendliche Möglichkeiten geben.

Kostenstrukturumgestaltung: Die Fusion von "5G + Satellit + PC5" Netzwerken, eine bessere Lösung für die Skaleneffizienz

Fünf Ministerien haben die Liste der Pilotstädte für das Fahrbahn-Cloud-System veröffentlicht, und das Fahrbahn-Cloud-System beschleunigt den Sprung von der Pilotphase zur kommerziellen Nutzung im großen Maßstab.

Seit langem hat das Fahrbahn-Cloud-Integrationssystem stark auf die PC5-Verbindung für die Kommunikation angewiesen. PC5 ist eine Direktkommunikationsmethode zwischen Endgeräten und ist für die Nahbereichsdatenübertragung verantwortlich.

Aber die Praxis hat gezeigt, dass die alleinige Abhängigkeit von PC5 keine optimale Lösung ist. PC5 hat technische Vorteile wie geringe Latenz und hohe Zuverlässigkeit, aber es gibt unüberwindbare systemische Mängel.

Erstens muss man auf der Fahrbahnseite eine große Anzahl von Road Side Unit (RSU)-Geräten installieren, die die Kommunikation zwischen der Straße, den Fahrzeugen und der Plattform übernehmen. Dies führt zu hohen Baukosten.

Der Bericht von Guolian Securities zeigt, dass in den Projekten 1.0 und 2.0 des Beijing Yizhuang Intelligent Connected Vehicle Demonstration Area 256 RSU in einem Bereich von 60 Quadratkilometern installiert wurden, um 329 intelligente Kreuzungen abzudecken. Schätzt man die Einheitspreis auf 50.000 Yuan, so beträgt die Kosten der RSU-Geräte über 10 Millionen Yuan. Die Statistik von "Industrial and Information Technology Micro News" zeigt, dass über 8.700 RSU im ganzen Land installiert wurden. Gemäß dem gleichen Einheitspreis beträgt die Kosten der RSU über 400 Millionen Yuan.

Die zuvor installierten RSU-Geräte waren hauptsächlich in den Demonstrationsgebieten konzentriert. Wenn man das Ziel der zukünftigen kommerziellen Nutzung des Fahrbahn-Cloud-Systems im ganzen Land verfolgt, ist die erforderliche Investition noch größer, was offensichtlich dem wirtschaftlichen Prinzip der Kommunikationsinfrastrukturbau widerspricht.

Zweitens hat das PC5 als Rundfunknetzwerk einen relativ begrenzten wirtschaftlichen Wert und Anwendungsbereich, fehlt an nationaler Koordination und an kontinuierlicher Skalenoptimierung.

Bei der "50-Personen-Foren für das Fahrbahn-Cloud-System - Seminar zur Errichtung eines 5G-Sondernetzes für Fahrzeuge und Cloud" hat ein Experte für die Produktverwaltung von drahtlosen Fahrzeugnetzwerken von Huawei darauf hingewiesen, dass ohne Fahrbahnabdeckung und Netzwerkapplikationen die Bereitschaft der Fahrzeuge, PC5 zu installieren, gering ist, und die Penetrationsrate von PC5 in Fahrzeugen ist kleiner als 1%.

Der Experte hat weiter betont: "Der Kern des Fahrzeugnetzwerks liegt im Fahrzeug, und der Schlüssel der Anwendung liegt in der Lösung des Problems der Penetrationsrate im Fahrzeug. Die aktuelle 5G-Netzwerk- und 5G-A-Technologieentwicklung kann die Anforderungen des Fahrzeugnetzwerks vollständig erfüllen - 5G hat bereits eine nationale Skalenabdeckung erreicht, was die Branchen-Einsteigerhürde erheblich senken wird und die Machbarkeit für die Skalierung bereitstellen wird."

Drittens benötigt das Fahrbahn-Cloud-System auch die Unterstützung eines zentralisierten Netzwerks, und die alleinige PC5-Verbindung kann keine vollständige systemische Lösung bieten.

Deshalb hat die Branche allmählich erkannt, dass die alleinige Invest