2023 年深度行业分析研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 目录目录 一、行业概述.1 二、行业发展阶段及现状.5 三、驱动我国卫星通信发展的因素.8 四、产业链分析.12 五、卫星通信的应用.24.

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1中国联通天地一体融合通信愿景中国联通天地一体融合通信愿景白皮书白皮书中国联通2023 年 10 月1目录目录1 发展需求与现状分析发展需求与现状分析.21.1 天地一体发展需求.21.2 天地一体化的发展现状.21.3 应用场景和发展预测.31.3.1 深井型价值应用场景.31.3.2 海量型价值应用场景.41.4 标准研究现状.52 2 发展路径与愿景目标发展路径与愿景目标.8 82.1 天地一体融合通信发展路径.82.2 天地一体融合通信愿景.83 3 关键技术问题分析关键技术问题分析.12123.1 网络架构与组网模式.123.2 频率规则及频谱方案研究.143.2.1 手机直连的频率.143.2.2 频谱方案研究.153.3 无线技术.163.3.1 信道模型.163.3.2 链路预算.163.3.3 关键技术.173.4 终端技术.183.5 QoS 保障.203.6 跨国业务实现.214 4 总结与展望总结与展望.222221 发展需求与现状分析发展需求与现状分析1.1天地一体发展需求天地一体发展需求近年来，低轨（LEO）卫星互联网的迅猛发展，不仅对传统卫星通信产生了巨大的冲击，还对传统地面移动通信技术的发展提出了新的挑战。宽带卫星互联网融合卫星网络和地面网络，已经成为无线通信领域的新焦点和新赛道。为了应对低轨宽带卫星互联网的国际竞争，也为了在后续卫星互联网发展占频保轨，我国在积极推动天地一体加速发展。国家政策上，国务院立足国际竞争和国家安全，在“十四五”系列规划中提出建设高速泛在、天地一体网络，加速构建天地一体基础设施；发改委从战略新兴产业发展的角度，将卫星互联网纳入“新基建”；工信部则强调天地一体深度融合，推进卫星通信系统与地面信息通信系统深度融合。地方政府层面，国内多个省份 10余个地方政府将空天信息产业、卫星应用及卫星互联网产业划为重点，提出了具体的发展目标及相关政策举措。从技术发展上看，卫星制造、卫星发射和卫星通信技术的迅速发展，为天地一体的发展准备了条件。首先，卫星制造技术和卫星发射技术，如一箭多星、火箭回收等，极大降低了卫星制造和卫星发射技术的成本，为建设大规模低轨卫星星座提供了有力支撑。其次，星上处理、星间链路和相控阵等先进的卫星通信技术则为终端直联卫星实现宽带通信提供了技术基础。最后，3GPP 等标准组织针对卫星通信特点进行了时频同步和移动性等研究，制定了一系列的解决方案逐步推进地面网络和卫星网络形成深度融合。从通信市场与业务发展看，大众用户和行业用户对星地融合的天地一体通信需求也越来越强烈。大众用户面向个人移动通信需求不断演进，期待实现无缝覆盖与随时随地接入；行业用户面向应急、交通、海洋覆盖、泛在低空等场景，也需要通过天地一体化的网络提供泛在连接。1.2天地一体化的发展现状天地一体化的发展现状海外低轨卫星互联网应用已初具规模。当前以 SpaceX、AST SpaceMobile 和 Lynk为代表的卫星公司，纷纷部署低轨卫星互联网建设，并积极探索手机直连，与多个国家和地区的移动运营商建立合作伙伴关3系。SpaceX 与美国的 T-Mobile、澳大利亚Optus 等运营商合作，推出星链直连手机业务；AST SpaceMobile 公司与美国 AT&T 运营商合作，通过使用 BlueWalker3 卫星，实现双向语音通话；Lynk 已与全球 30 多个移动通信运营商签订了手机直连卫星服务商业协议。除运营商以外，地面终端产业链也在积 极 推 动 卫 星 应 用。苹 果 公 司 与GlobalStar 合作，为 iPhone 14 系列、15系列提供紧急 SOS 技术；高通也宣布与铱星合作，为智能手机提供卫星服务。我国尽管是世界第二大在轨有效卫星的拥有国，但低轨通信卫星和国际一流水平尚有差距，处在积极发展、积极追赶的阶段。在卫星星座建设方面，当前已有多家卫星公司提出低轨星座计划；地面运营商积极开展天地一体关键技术研究及技术验证，探索演进方向；终端产业链也在积极寻求卫星通信解决方案，目前华为Mate60 系列手机已基于高轨卫星实现卫星短报文/语音业务。1.3应用场景和发展预测应用场景和发展预测借鉴顾客价值定位理论，从市场规模和对卫星的需求刚性两个维度对天地一体各类应用场景进行评估，将其分为浅层型、海量型、深井型、低储量四个类型价值业务。运营商可重点挖掘需求刚性高、市场空间大的深井型和海量型两大类应用场景，在高价值领域打造高品质的天地一体融合通信业务。图 1-1 天地一体融合业务场景分类1.3.1 深井型价值应用场景深井型价值应用场景深井型价值应用场景对卫星通信依赖性较高，属于天地一体融合通信业务的刚需型场景，主要应用场景包括：应急救灾场景应急救灾场景应急救灾是最为刚性的应用场景之一。天地一体网络利用空天的独立通信和抗毁能力，不依赖地面通信网络和电力系统而独立工作，在应急救灾领域具有不可替代的独特优势。传统应急救灾场景主要包括为应急部门提供应急通信、灾害预警、救援等。随着低轨星座部署及终端直连技术的发展，应急通信服务对象有望从 B 端转向 C 端用户，网络通信容量的不断提升将更好的支持高并发场景的个人应急通信场景实现。2022 年全国受灾 1.12 亿人次，约占总人口的 10%，按应急通信服务费和渗透率估算，个人客户应急通信市场规模可达 140 亿元/年。大型交通工具场景大型交通工具场景大型交通工具场景主要是在民航客机、远洋游轮、国际列车等交通工具上借助天4地一体网络的全球无缝覆盖特性，让舱内用户无论在天上、海里、深山中都能随时随地通过 WiFi 接入享受通信服务，保障用户服务连续性；随着手机直连卫星技术的成熟，实现舱内与地面通信一样的服务体验。数据显示，目前我国民航机载 WIFI 普及率仅为 5%，商业化运营大有可为。2022年底，我国民航飞机架数为 4165 架，预计到 2030 年以机载 WiFi 渗透率和每架飞机流量费估算，机载通信费用规模有望超 20亿元/年。再加上远洋游轮、国际列车等卫星通信场景，大型交通工具通信需求有望为运营商带来约百亿级市场增量。海洋覆盖场景海洋覆盖场景海洋覆盖场景将是未来天地一体业务的广阔蓝海市场。当前中远海网络覆盖不足是制约智慧海洋发展的瓶颈，随着天地一体网络的成熟中远海覆盖盲区消弭，智慧海洋应用将加速普及。海洋覆盖场景涉及渔业、能源、旅游、执法、观测等多个垂直行业领域。其中近海旅游、海水养殖、海洋执法多为高并发、大带宽常态连接业务需求，而中远海风电场、油气平台、海上牧场多为基础语音和数据通信需求。在政企端市场空间最大的场景为海洋渔业及海洋能源，据估算 ICT 信息化市场规模可达百亿级。在个人客户端市场空间较大的场景主要有滨海旅游、渔民、船员通信等，这些领域也有望带来百亿级的市场增长空间。偏远陆地场景偏远陆地场景偏远陆地覆盖主要针对沙漠、森林、草原、高山等野外无人区域进行补盲，面向野外施工的工人、草原放牧的牧民、喜好户外旅行的深度驴友等对野外通信需求较高的个人用户群体，提供“无所不在”的泛在通信服务。据有关数据测算，目前野外施工人群约 500 万，牧民约 800 万，深度驴友约 600 万，天地一体个人通信刚需群体规模约 2000 万，按卫星通信流量费估算刚需群体的市场规模约为 120 亿元/年。随着技术的不断发展，卫星通信功能将融入更多的智能手机中，为更多公众客户在偏远场景提供更广泛的通信选择，将有望为运营商带来新增长级。1.3.2 海量型价值应用场景海量型价值应用场景海量型价值应用场景属于新兴市场，可扩展空间规模大，有望带来较可观的收益，主要应用场景包括：车联网场景车联网场景卫星车联网主要可应用在无人驾驶、房车旅行、部件远程管理等民用场景及战车、指挥车等军用场景。由于车联网包括车与人、路、网络等多要素的有机联系，对数据管理和网络的复杂性、灵活性、健壮性要求更高。天地一体网络广覆盖、低时延、高可靠等特点可高效无缝为车联网处理海量数据、提供高精度定位、全自动化保障，提升复杂环境的感知能力。数据显示，未来 10 年我国低轨星座 车联网的设备和运营市场整体行业规模预计可达近5三千亿元，其中运营服务超 1600 亿元。截至今年 6 月底我国汽车保有量 3.28 亿辆，预估到 2030 年以卫星车载通信渗透率和车载套餐费用估算，车联网通信费用规模可达 230 亿元/年。泛在低空网联场景泛在低空网联场景泛在低空网联场景主要包括无人机物流、娱乐直播等商业应用场景和应急指挥调度、信息采集报送等救灾民生场景。天地一体网络可有效弥补地面通信基站覆盖的不足，在偏远地区为低空飞行器提供无缝覆盖的网络，保障更加稳定的飞行服务。随着终端直连技术成熟，通过复用地面终端产业链，可解决当前终端模组成本高、体积大、功耗大的缺点，为小型无人机应用带来新发展空间。据预测，2025 年运营商可主导参与的低空市场规模达 360 亿元。截至今年 8 月，国内实名登记的民用无人机已超 110 万架，以现阶段蜂窝网物联网产品价格预估，2030 年民用无人机终端直连卫星通信费用规模约为 6 亿元/年。运营商出海国际业务场景运营商出海国际业务场景随着天地一体网络的形成，提供出海国际通信业务可成为运营商的增量应用场景。该场景不仅可面向国外旅行、海外短期工作等高价值用户提供境外漫游服务；同时可面向一带一路、非洲等欠发达地区及国家开展盲区覆盖，提供通信运营服务。2019 年出境游人数达 1.55 亿人次，预计到2030 年按单次出境流量费和手机直连渗透率比例进行估算，市场规模近百亿元。由于境外卫星业务落地权的获取是运营商出海业务发展的关键，可优先面向一带一路国家与目标落地国协调政策，突破关键环节打造示范后推动大规模应用。当前一带一路国家约 44 亿人口，以用户渗透率和通信月资费进行估算，则每年通信市场规模将达数千亿元。1.4标准研究现状标准研究现状天地一体化网络融合地面网络和卫星通信，能够提供更加广阔和多样化的通信服务。但长期以来，卫星通信与地面移动通信系统独立组网，标准体制、架构协议等方面存在高度差异性，各卫星体系之间间仍保持一定独立性，不利于未来天地一体无缝覆盖网络的建设。ITU、3GPP、CCSA、ETSI、SaT5G 等国内外标准组织或联盟纷纷投入空天地一体化网络的研究中，积极推进 5G 星地融合技术发展和相关标准制定，解决卫星网络与 5G 点网络融合的标准化问题，为卫星互联网产业的标准演进做出了巨大贡献，也将为 6G 星地融合研究奠定了技术基础。ITU国际电信联盟（ITU）是联合国主管信息通信技术事务的专门机构，主要负责全球卫星轨道和频谱资源的分配和管理，以及卫星业务、场景需求的研究。ITU-R SG1频谱管理组负责无线电频谱资源和卫星轨道的全球资源的研究和管理，探索新的可用频率，进行全球无线电频谱和卫星轨道6划分，规划和协调卫星频轨资源分配。世界无线电通信大会（WRC）由国际电信联盟（ITU）发起，对频谱分配的引领作用，并为全球的移动通信发展提供基础资源保证。在卫星标准化工作方面，主要在 ITU-TSG13 和 ITU-R SG4 两个研究组开展研究工作。ITU-T SG13 工作组 2020 年开面向IMT-2020 的固移卫网络融合课题研究，重点研究固移卫网络融合需求、框架、移动性和连接管理等方面；2023 年 4 月，启动面向 IMT-2030 的 6G 空天地一体化标准研究。ITU-R SG4（卫星业务研究组）制定卫星网络覆盖的业务类型及典型应用场景、定义卫星通信与 5G 结合需解决的核心问题等。在 2015 年发布的 5G 愿景建议书中明确提出了 5G 地面网络与卫星网络相互协同合作，为用户提供随时随地服务的愿景；2019 年 7 月发布的 Report ITU-R M.2460“卫星系统融入下一代接入技术的关键因素”中阐明了 5G 卫星网络的常见应用场景包括中继到站、小区回传、动中通或者混合多播；2022 年 9 月，ITU-R 发布“5G 卫星无线电接口愿景与需求报告书”并制定5G 卫星的三大主要应用场景要求：增强移动宽带，海量机器类通信和高可靠通信，5G 卫星标准化相关工作稳步推进。3GPP3GPP 是 5G 标准化组织，聚焦于 5G 地面移动技术和卫星通信系统的融合，开展NTN 标准化的研究，把卫星通信纳入 5G 网络，解决 5G 空口支持 NTN 的关键问题。3GPPR14正 式 启 动 对 NTN（non-terrestrial network，非地面网络）的研究，R14 版本的 TS 22.261 中，将卫星作为5G 接入技术的一个分支，探讨卫星在 5G 系统的应用。R15 定义了 NTN 网络部署场景及信道模型，评估了卫星相关接入网协议和架构，并在 SA2 定义了卫星接入 5G 网络的3 类用例，即连续服务、泛在服务和扩展服务。R16 在 RAN1/RAN2/RAN3 研究 NR 支持非地面网络的解决方案，包括架构、物理层 设 计 和 高 层 协 议。R17 版 本 发 布5GNTN 第一个标准规范，制定基于新空口技术的终端与卫星直接通信技术，重点研究在透明转发网络架构下的终端直连技术；包括 IoT NTN 和 NR NTN 两个工作组，IoTNTN 侧重支持卫星物联网业务，NR NTN 则研究 5G NR 框架下的手机直连，提供低速率数据服务和语音服务。R18 阶段，3GPP进一步对 NTN 增强技术进行研究，研究内容包含 UE 位置管理、移动性增强、覆盖增强、UPF 上星等。基站与核心网上天的星上处理、跳波束等技术将在 R19 进一步研究，面向 6G 统一空口体制的研究也将在后续阶段逐步展开。CCSACCSACCSA 中国通信标准化组织主要负责卫星通信的行业标准制定，天地一体化标准体系建设主要在 TC5（无线通信技术工作委员会）和 TC12（航天通信技术工作委员会）两个工作组开展，致力于卫星系统与地面7蜂窝系统的融合，实现广域、连续和泛在接入服务。TC12 成立于 2019 年，研究内容涉及基于 5G 的卫星互联网总体要求、天地一体化协同组网系统架构、基于光交换的空间组网技术研究、卫星网络与边缘计算网络融合组网技术等。TC5 聚焦产业需求，先后通过核心网、物联网和卫星终端多项立项研究，全面推进 5G 卫星互联网标准制定。其中 5G 非地面网络的核心网技术要求(第一阶段)行业标准立项，研究卫星核心网与地面核心网的互联互通要求；基于非地面网络(NTN)的物联网窄带接入(NB-IOT)等五项系列行业标准立项，包括接入网总体技术要求、卫星接入节点设备技术要求、卫星接入节点设备测试方法、终端设备技术要求和终端设备测试方法，为我国构建天地一体的窄带物联网络奠定了重要的基础；卫星终端方面，通过了“Ka 频段卫星通信地球站相控阵天线技术要求”及配套的测试方法两项行业标准立项，开展对卫星相控阵天线标准的研究。ETSIETSI 欧洲电信标准化协会是欧盟批准建立的一个非赢利性的电信标准化组织，下设 13 个技术委员会，TC SES 卫星地面站及系统技术委员会负责卫星通信领域研究，致力于为全球范围内的卫星通信提供标准化的解决方案。2020 年 6 月的 ETSI TR103 611 技术报告对于将卫星网络和高空通信平台 HAPS 无缝融入到 5G 网络架构进行了研究，并对进行必要的标准化活动。SaT5GSaT5GSaT5G 成立于 2017 年，成员单位涉及卫星行业生产厂家、运营商和高校，包括AVA、SES、空客、iDirect、BT、萨里大学等 16 家单位，重点研究卫星网络体系架构、关键技术及仿真验证等与 5G 网络的融合通信技术。参与研究卫星与 5G 融合的国际标准制定工作，在 3GPP 和 ETSI 中，推动多项卫星 5G 融合的标准化工作。2019 年6 月成功进行 5G 卫星系列业务演示，如通过卫星和地面传输路径接入 5G 网络，为4K 视频用户提供了增强的质量体验。82 发展路径与愿景目标发展路径与愿景目标2.1天地一体融合通信发展天地一体融合通信发展路径路径天地一体融合通信逐步向更深层次的融合阶段发展，大体可划分为三个阶段的融合层次。第一阶段是业务融合阶段，该阶段主要特征是星地网络相互独立，核心网间通过网关互联，实现业务互通。卫星网络与地面蜂窝网络的架构、体制、频率相互独立，卫星核心网与蜂窝核心网通过网关对接，实现两张网络业务的互联互通，用户需要使用卫星网络专用终端接入卫星网络，或者通过卫星中继模式使用 WIFI 接入卫星网络。卫星网络主要作为地面网络的补充，或中继链路。第二阶段是体制融合阶段，该阶段主要特征是星地网络在空口体制和频率融合。不同类型单模/多模终端可分别或者同时通过天基/地基接入网络，卫星提供蜂窝空口转发，实现超远覆盖，从用户角度实现一部终端能够接入卫星网络和地面网络，实现星地网络的体制融合。第三阶段是深度融合阶段。该阶段主要特征是星地网络深度融合，构建全球无缝覆盖、网元按需分布式部署、满足随遇接入、为用户提供星地一致性业务体验的立体网络。卫星网络和地面网络在空口，架构等进一步深度融合，实现天地一体组网，网元按需分布式部署。卫星网络与地面实现产业深度融合，星地在芯片、终端实现产业链共享。卫星网络与地面网络在服务保障实现深度融合，用户实现星地网络漫游，获得一致性业务体验。2.2天地一体融合通信愿景天地一体融合通信愿景2.2.12.2.1 总体愿景总体愿景中国联通以构建地基网络为基础，天基网络（含通信/导航/遥感卫星）为补充的立体网络结构为目标，建设蜂窝网络和卫星网络一体发展、全域无缝覆盖、通导遥有机结合、全场景泛在连接的天地一体深度融合通信基础设施，面向公众、行业提供数据、语音等宽带通信业务，追求“永远在线、永不失联”的服务和应用体验。9天地一体融合通信总体愿景以“两全两融合”为基本特征，即海陆空全域覆盖、全场景泛在连接、高中低融合发展、星地间有机融合。天地一体将进一步提升网络覆盖的广度和深度，提供跨地域、海域、空域、天域的多维立体网络覆盖，用户使用统一终端在陆地、空中、海洋等不同区域之间接受各类应用服务，享受无缝切换、无缝漫游，真正实现永远在线、永不失联。天地一体将充分扩展业务场景多样性，满足人、物联网设备、飞机、无人机、船舶等各类服务主体，随时随地享有安全可靠、无限泛在的网络连接和应用服务的需求，天地一体融合可以将业务场景全面扩展到陆海应用和空间应用，提供全场景泛在连接。天地一体充分融合卫星网络能力，广泛利用和发挥卫星作用，不同类型、不同功能、不同轨道高度的卫星与蜂窝网络多种网络节点实现互联互通，实现通信、导航、遥感等数据和业务有机融合，为用户提供融合创新应用。天地一体深度融合地面蜂窝网络和卫星网络，以地基网络为基础，天基网络为补充，建设天地一体深度融合通信基础设施，使用统一的网络架构，遵循统一的技术体制，在网络架构、无线接入、终端能力、智能管理等方面实现统一融合，形成统一融合、多维立体的天地一体深度融合系统。2.2.22.2.2 网络架构愿景网络架构愿景天地一体融合通信系统基于分层立体架构建立，由地面基础设施、陆海应用层、空间应用层和空间基础设施组成。同时采用高低频协同组网，多站型混合部署等方式，满足不同区域的差异化覆盖需求，打造全域无缝一张网，提供业务应用服务和基础设施服务。在地面基础设施层，主要包括两种类型的基础设施，一类是支持不同技术的接入设备：如卫星信关站、地面蜂窝基站、Wi-Fi 接入设备、LAN 接入设备、ATG 基站等；另一类是核心网、承载网、数据中心、控制中心等通用共享传输和管理设施。地面接入设备根据不同区域的场景条件和业务需求进行部署。在陆海应用层和空间应用层，主要包括天地一体提供服务的应用场景，按照不同区域可以分为陆地/海洋区域和空间区域。在空间基础设施层，主要包括组成天基网络的各类型卫星，按照运行轨道可以分为低轨卫星 LEO、中轨卫星 MEO、高轨道卫星 GEO；按照卫星类型和功能可以分为通信卫星、导航卫星和遥感卫星。各类卫星在卫星网络中发挥不同作用，融合接入、协同覆盖，为不同场景的陆海应用和空间应用提供相应的服务。2.2.32.2.3 应用场景愿景应用场景愿景天地一体面向应用分为两类，分别是陆海应用和空间应用。陆海应用是为陆地和海洋区域的用户10和设施提供服务，通常集中在海拔高度 150米以内的区域，陆海区域可以分为偏远地区、农村地区、城镇地区、海洋地区、跨国地区等五大类型，各类区域分别提供多种具体应用场景，如野外作业、智慧农业、智慧城市、远洋运输、一带一路、国际漫游等。空间应用是为空中各类飞行器提供服务，通常集中在海拔高度 150 米到 100千米的区域，主要包括无人机、热气球直播、直升机警用安防、应急救援、民航飞机等不同应用场景。各类应用场景共同发展，相互结合，也可能复合交叉应用，共同服务于天地一体无缝覆盖、广泛连接的要求。如在前述七大典型应用场景中，大型交通工具宽带通信、海洋覆盖、偏远陆地覆盖、车联网、运营商出海国际业务等属于陆海应用，泛在低空网联属于空间应用，而应急救灾则可能两类应用同时存在，如应急通信车属于陆海应用，而应急通信无人机属于空间应用。2.2.42.2.4 融合发展愿景融合发展愿景天地一体融合通信系统以天基网络和地基网络的深度统一融合为必然趋势和发展目标，其主要内涵和特征包括统一融合的网络架构，统一融合的空口技术、统一融合的终端能力和统一融合的智能管理。其中统一融合的网络架构是指融合地面网络和卫星网络架构，采用统一的系统逻辑架构和具体实现架构，将天基通信网络和地基通信网络进行一体化的设计和部署；统一融合的空口技术是指卫星通信和地面移动通信共享同样的空口接入技术架构，兼容多样化的无线接入方式，为终端统一智能接入提供条件；统一融合的终端能力是指基于统一空口构造一体化终端，终端天线技术和射频技术具备适应多频段的能力，用户可以在不同网络中自主切换和漫游，具有连续一致的业务体验；统一融合的智能管理是指统筹调度系统无线资源，统一进行业务管理、运营管理、应用管理，实现跨网络跨业务的优质高效管理。11图 2-1 天地一体融合通信发展愿景123 关键技术问题分析关键技术问题分析天地一体网络的业务类型分为卫星中继模式和手机直连模式，卫星中继模式主要面向固定卫星、通过卫星中继设备进行转接；手机直连面向大众用户提供应急等场景的泛在连接，是天地融合演进方向。手机直连能够促进地面与卫星产业链的融合，推动卫星网络的快速规模化发展，但手机直连卫星受限于手机发射功率、天线尺寸，需要解决远距离、高动态传输的链路损耗问题。本章节关键技术将重点聚焦手机直连方向，探讨一系列技术方案。3.1网络架构与组网模式网络架构与组网模式天地一体网络架构主要分为卫星中继和终端直连卫星两种典型方式，其中，终端直连卫星模式包括基于私有协议的传统终端直连、3GPP NTN 终端直连、存量商用终端直连，实现分场景覆盖及网络互补。卫星中继模式卫星中继模式卫星中继模式由用户终端、特定场景设备、天基网络、陆基网络，用户接入地面基站/WiFi 组成，通过专用的卫星用户站连接卫星，卫星是作为链路回传。适用于用户集中、行动路线明确的场景部署，来替代有线光纤回传，目前已成熟应用在特殊场景覆盖、应急通信等行业领域。图 3-1 卫星中继网络架构卫星中继方案相对来说产业成熟，卫星及配套设备商较多，地面运营商主要是卫星资源的租赁者，虽然前期成本较高，时延及容量受限，但随高通量及低轨卫星的发展，成本逐渐降低，规模性应用会增13多。传统终端直连模式传统终端直连模式蜂窝手机联合在轨已商用星座，在手机侧增加卫星通信芯片来连接卫星，卫星与蜂窝核心网通过网关对接，实现互联互通，卫星与蜂窝网架构、体制、频率相互独立。图 3-2 传统终端直连架构传统终端直连主要与在轨卫星合作，频率牌照无需申请，蜂窝基站与核心网无改动，终端侧通过多模形式升级及部署互通网关，具有部署快的优势，能快速解决蜂窝盲区应急通信以及偏远地区的小包物联数据采集需求。但目前受限于在轨卫星的能力，仅能解决短信、话音和窄带业务，难以满足宽带业务要求，产业方面也受限于封闭的通信体制，规模小，成本高。3GPP3GPP NTNNTN 终端直连模式终端直连模式3GPP NTN 组网场景是未来天地一体融合通信的重要组网模式，包括透明转发和再生转发两种网络架构。基于透明转发的基于透明转发的 NTNNTN 网络架构网络架构透明转发 NTN 网络架构下，透明转发载荷可以看作是网络侧的中继节点，它改变上行射频信号的频率载波，在下行链路传输之前对其进行滤波和放大，但所负载的信号波形不发生变化，而信关站只是透传信号，不同的透传卫星可以连接相同的地面基站。图 3-3 透明转发 NTN 网络架构基于再生转发的基于再生转发的 NTNNTN 网络架构网络架构再生转发 NTN 网络架构下，再生转发载荷是在上行射频信号在下行链路上传输之前对其进行转换和放大的有效载荷，相当于在卫星上拥有部分基站及核心网功能，主要包括 DU 上星、基站上星、UPF 上星、简化核心网上星等几种模式。同时，卫星有效载荷还可提供卫星间的星间链路，UE 可以通过星间链路接入核心网，不同卫星上的 gNB 可能会连接到地面上相同的核心网。图 3-4 再生转发 NTN 网络架构NTN 网络架构下，卫星与蜂窝空口体制融合、频率融合，具有统一的通信协议，可以复用蜂窝通信产业能力，潜在发展前景较好。结合低轨宽带星座，能提供宽带通信能力，面向公网用户（toC）实现广域连续覆盖，面向特殊场景（toB）提供航空、海洋等场景全球宽带接入以及宽带物联等14应用。其中，两种模式特点如下：透明转发模式下，UE 可通过直连卫星接入地面基站与核心网，适用于信关站辐射范围内的偏远地区个人用户应急通信、无地面覆盖地区补充覆盖等场景。但受地理因素或者政治因素的限制，部分地区无法部署信关站，进而无法实现全球覆盖。再生转发模式下，UE 通过星载基站、星载核心网接入地面网，可在无信关站地区通过星间链路进行转发，实现灵活路由全球无缝覆盖。存量手机终端直连模式存量手机终端直连模式存量手机终端直连模式是不改变手机终端，通过定制卫星和基站来适配蜂窝终端和空口协议，实现存量手机接入卫星网络。图 3-5 存量手机终端直连网络架构存量终端直连模式无法利用在轨星座，需使用地面蜂窝频率，解决频率许可及牌照问题，同时需定制化星座设计及卫星基站设计，实现难度较大，成本高，但适用于网络建设初期，NTN 业务渗透率低时，能快速推广卫星业务。未来，天地一体融合通信网络将逐步发展成天基多层子网和地面蜂窝多层子网等多个异构网络的融合，并从多体制逐步实现统一，具有多层立体、动态时变的特点。构建融合的天地一体化信息网络需解决多层复杂跨域组网导致网络架构设计问题，大尺度空间传播环境导致的传输效率低问题和卫星的高速运动会导致的网络拓扑高动态变化等问题；并根据业务需求和网络状态，智能生成组网策略，完成选路等功能配置和优化，实现星地网络的无缝切换，保障业务连续性与可靠性，实现资源高效调度和智能管控。3.2频率规则及频谱方案研究频率规则及频谱方案研究从卫星频率使用规则看，卫星频率和轨道资源属全世界共有，其使用权的获取不由一个国家单方面决定。世界各国须遵守国际电信联盟（ITU）的有关规则，以卫星网络资料为基本管理单元，主要依照“先登先占”的原则竞争使用。目前，可用于卫星移动通信的业务的频率资源有限，需要对新增卫星移动通信系统的频谱方案进行研究。3.2.13.2.1 手机直连的频率手机直连的频率根据频率规则，手机直连所用频率根据不同体制下的不同解决思路，形成目前三条频率技术路径：专用卫星移动通信系统技术体制的使用频率15主要使用 ITU 为卫星移动业务划分的 L和 S 频段频段，代表公司有代表的包括铱星、全球星，海事卫星、天通等。海事卫星 等 系 统 使 用1525-1559/1626.5-1660.5MHz，1610-1626.5/2483.5-2500MHz，铱 星、全 球 星 等 系 统 使 用 1610-1626.5/2483.5-2500MHz 频段，天通系统使用 1980-2010/2170-2200MHz。现有地面蜂窝系统的使用频率该方案面向低轨道通信系统，主要使用地面基础电信运营商频率。通过无线电规则4.4 条款申报卫星网络资料，并承诺不干扰现有无线电业务，也不寻求无线电干扰保护。主要典型代表包括 AST、Lynk以及 Space X 等。AST 公司采用 UHF（663-960MHz）、S 频段（1710-2360MHz）作为用户 链 路，Lynk 公 司 则 使 用 UHF（617-960MHz）频段在美国以外地区开展相关业务，Space X 与 T-Mobile 合作使用其 PCS（1910-1915/1990-1995MHz）频段。3GPP NTN 技术体制的使用频率基于 3GPP NTN 技术方案既支持低轨道通信模式也支持静止轨道通信模式，其卫星通信频段使用在 3GPP 标准化的卫星移动频段，目前主要为 L 和 S 频段，而对于 FR2频段，3GPP 正在讨论和评估 Ka 波段优先级最高，其上行链路为 17.7-20.2GHz，下行链路为 27.5-30GHz。该频段较高，不适合用于手机直连卫星。表 3-1 NTN FR1 卫星频段NTN 卫星频段UL 上行频段（卫星接入点接收/UE 发射）DL 下行频段（卫星接入点发射/UE 接收）双工方式n2561980MHz-2010MHz2170MHz-2200MHzFDDn2551626.5-1660.5MHz1525-1559MHzFDD注释：NTN 卫星频段从 n256 开始降序编号3.2.23.2.2 频谱方案研究频谱方案研究发展天地一体手机直连卫星系统，最关键的是需要解决频率资源的问题，目前可用于卫星移动通信的业务的频率资源有限，需要进行新的可用频率研究。主要途径为新增卫星移动业务的频率资源和借用地面蜂窝系统的频率资源。新增卫星移动业务的频率需要世界无线电大会的研究与论证；借用地面蜂窝系统的频率资源方面，则存在着合规性以及干扰问题。对于借用地面蜂窝系统的频率资源的合规性，最合适的方式是通过设立新的 WRC 议题的方式修改无线电规则，使其合法化。对于借用地面蜂窝系统的频率资源的干扰问题，则需要进行星地频谱共享和干扰规避的研究。减少干扰最直接的方法是空间隔离，即把相同的频率资源分配给地理上相距较远的地面蜂窝和卫星系统使用，通过一定的物理空间隔离实现干扰规避。如地面蜂窝基站周围标记“电子16围栏区域”，此区域内不允许卫星波束照射，进行两者的空间隔离，实现地面与卫星网络的互补覆盖。3.3无线技术无线技术与地面网络不同，手机直连无线技术面临更多的挑战，需要对传输信道模型特征、链路预算，以及时频增强、HARQ 增强和波束管理增强等关键技术进行研究。3.3.13.3.1 信道模型信道模型天地一体通信传输距离远，空口链路损耗较大，较难满足建筑内通信需求，主要考虑室外环境。根据频段不同，将考虑几种用户环境：开放、农村、郊区、城市和密集的城市。在 3GPP TR 38.811 研究报告中给出了非地面网络信道的频率和运动范围定义，即支持 0.5GHz 至 100GHz 频率范围，典型的频率包括 6GHz 以下频率和 Ka 频段，对于 Ka 频段，上行链路频率约为 30GHz，下行链路频率约为 20GHz；应对可进行卫星通信的飞行器，需支持 1000 公里/小时移动速率。通常卫星轨道几百公里至几万公里高，与地面蜂窝通信信道相比，非地面网络信道具有超大路径损耗、超高时延等特征，特别对于低轨卫星还存在超大频偏等特征。此外，相比地面信道，地空通信中波束几乎无角度扩散，且反射径相对较少。3GPPTR38.811 定义了 CDL 和 TDL 模型表征非地面网络空间链路。3.3.23.3.2 链路预算链路预算利用链路预算可分析天地一体网络空口环境上行/下行覆盖性能评估，得到地空通信环境下的链路性能。在手机直连卫星通信模式，影响链路性能的关键因素包含：工作频率，影响传播损耗，随工作频率升高，传播损耗增大，链路性能变差。此外，不同频率受到大气影响（如雨衰）差异大，面向手机直连卫星通信时宜采用Sub6GHz（如 L 或 S）频段。卫星轨道，影响传播损耗，随着轨道高度升高，空间传播损耗增大，链路性能变差，面向手机直连卫星通信时宜采用低轨卫星。卫星发射/接收，影响上下行接收能力，增大卫星天线口径是提升手机直连卫星通信链路性能的有效手段。手机发射/接收，影响上下行接收能力，优化终端天线方案，可提升终端接收能力，但受限与手机终端尺寸，提升空间较小。表 3-2 链路预算参数SET1 Option2DLUL链路LEO-600LEO-1200GEOLEO-600LEO-1200GEO频点/MHz2100.002100.002100.002100.002100.002100.0017带宽/MHz10.0010.0010.000.360.360.36发射功率/dBm44.0050.0048.0023.0023.0023.00发射天线增益/dB30.0030.0051.000.000.000.00EIRP/dBm74.0080.0099.0023.0023.0023.00轨道高度/Km600.001200.0035768.00600.001200.0035768.00路径损耗/dB154.41160.43189.91154.41160.43189.91接收天线口功率/dBm-85.81-85.83-96.31-136.81-142.83-172.31噪声系数/dB7.007.007.004.004.004.00G/T-31.60-31.60-31.601.101.1019.00CNR11.1911.170.697.331.31-10.28如表 3-2，参考 3GPP TR38.821 卫星参数和信道指标，利用链路预算评估在 S 波段频率下，手机直连不同类型卫星时的链路性能。手机与低轨卫星直接通信具备可行性，理论上可支持话音、数据业务等，但手机直连静止轨道卫星通信时，链路质量较差。3.3.33.3.3 关键技术关键技术天地一体通信相对地面蜂窝网络覆盖具有超大时延、超高运动速度，以及超大链路损耗等特征，原有蜂窝空口无法兼容地空通信，需对无线链路性能增强。时频增强时频增强天地一体通信超远距离带来较大空口传输时延，此外，低轨卫星围绕地球超高速运动，引起较大频偏，对用户接入、链路性能造成较大的影响，时频补偿是天地一体通信需解决的重要问题。3GPP R17 提出了增强方案，用户终端需具备 GNSS 能力，同时卫星广播自己的星历信息。这样可以计算用户到卫星的时延及频率补偿。时间同步，由于用户难以知道地面信关站位置，无法单方实现全链路时延的时间提前，协议引入公共定时提前量和参考点，根据 GNSS 获取的用户自身位置和卫星星历确定用户与卫星间的传输时延，再以公共定时提前量修正，即为用户需要补偿的定时提前，参考点到信关站部分的时延由网络侧补偿。对于频偏补偿，用户终端利用 GNSS获取自身的位置信息，同时网络侧通过网管获取卫星星历信息并广播给用户。根据星历信息可以对卫星的位置和速度进行估计，然后就可以计算用户到卫星的时延和频偏，并进行上行频率预补偿。对于卫星到地面信关站链路，由网络侧自行完成频率补偿。HARQHARQ 增强增强HARQ 即混合自动重传请求是一个蜂窝通信中重要功能，提升了链路自适应工作18模式下的链路可靠性。地面蜂窝网 HARQ 往返时间通常低于 10 毫秒，而天地一体地空通信环境因距离带来的传播时延较大，甚至高达上百毫秒，所以地空通信时 HARQ 过程时间较长，影响链路性能，目前主要有两种解决方案，一种是增加 HARQ 进程，补充 HARQ 往返时间过长造成的等待，该方案主要用于时延相对较短的低轨卫星通信；针对与 GEO 卫星通信时百毫秒以上的超长往返时延，可以采用禁用 HARQ 反馈流程方案避免停等，依赖更高层重传提升可靠性。波束管理增强波束管理增强现有的卫星通信系统大多使用固定的波束来覆盖。例如传统 GEO 通信卫星，铱星、OneWeb 等 LEO 通信星座等。但地球表面海洋、陆地地形多样，用户分布不均，传统固定波束覆盖资源利用率较低，此外，固定波束覆盖也难以满足天地一体网络融合共存时的天地网络间的干扰协调。采用灵活可调的非固定波束覆盖设计可精细化波束管理，如覆盖范围可变的点波束或者按需覆盖的跳波束方案等，优化卫星网络资源利用率。宽窄波束设计宽窄波束设计为了提高波束效率，可使用星载相控阵天线赋形技术，参考地面 5G 的天线赋形技术，将控制数据与业务数据分别承载在不同波束上，如宽波束负责窄带控制信令接入，窄波束用于业务数据收发，提升业务数据传输能力。此外，利用星载相控阵天线的赋形能力，也可以根据地面用户地面用户分布、业务需求等实时调整覆盖波束，按需调整覆盖区域的波束增益，采用大半径波束广域覆盖卫星通信需求低的区域，集中波束覆盖卫星业务需求较高的区域。跳波束设计跳波束设计卫星波束是功率受限系统，面对不均匀的卫星用户分布，恒定波束覆盖造成大量的卫星功率浪费，可采用按需服务的跳波束方案提升卫星效率。利用星载相控阵少量点波束轮询，周期性扫描卫星需覆盖的全部波位，卫星功率可集中在少量点波束按需覆盖，减少功率浪费。跳波束的轮询模式可能会造成部分用户无法的到实时服务，卫星波束轮询和资源调度还需要深度结合，保证业务质量。3.4终端技术终端技术终端是天地一体系统与用户连接的关键环节。随着天地一体应用的拓展，天地一体终端将呈现泛在化、多样化的特点。根据应用场景的不同，天地一体终端形态主要有三种：手持式如消费类智能手机、物联网终端及 VAST 终端（甚小口径终端）。消费类智能手机可进行数据业务及语音业务；物联网终端以低成本低功耗为特征，进行窄带数据连接；VAST 终端可作为卫星宽带接入节点提供一定范围内的通信如车载卫星通信、船载卫星通信、机载卫星通信。为实现卫星通信，终端除了支持 NTN空口基本接入协议，还可在终端节能、天19线、AI 等方面进行增强。终端节能终端节能卫星通信的应用场景多为偏远地区，尤其是智能手机和物联网设备电池续航能力有限，对终端功耗极其敏感。低轨卫星通信涉及卫星超高速运动下的小区频繁切换，进一步增加了终端功耗。因此，终端节能技术研究对于用户体验意义重大。天地一体终端功耗优化可从硬件设计之初对整机硬件方案进行优化，通过提升电路集成度来降低整机功耗。在软件层面上，天地一体终端通信模块可以沿用地面蜂窝通信的常用功耗优化思路来实现终端节电，如非连续接收（DRX）、节电模式(PSM)、唤醒信号(WUS)或 RRM 测量放松。由于R17 阶段 NTN 终端默认支持 GNSS，应考虑GNSS 定位对终端功耗的影响，尤其在非连续卫星网络覆盖的场景下，包括改进长连接时间内的 GNSS 运行以及降低空闲时段的GNSS 功耗。天线优化天线优化天线增强天线设计与用户体验直接相关。随着智能终端越来越轻薄化、小型化，留给天线设计的可用空间也在逐渐缩小，这也进一步影响了天线的性能。智能手机受设备体积的限制，通常采用线极化天线，天线增益小于 0dbi。要提升天线性能，除了传统的提升天线效率，还可以考虑使用圆极化天化来减少极化损失；或根据不同的手握场景进行动态调整天线参数；此外还可在天线方向性追踪能力等方面进行突破。而对于 VAST 终端，由于不受天线体积的影响，可采用抛物面和相控阵天线实现定向增益，且可以实现 33dbm 以上的发射功率，因此能实现较高的通信性能。发射机性能增强：发射功率的大小影响着卫星通信上行链路质量。目前 FDD 频段手机的最大发射功率为 23dbm，如研发更大发射功率的终端将会带来 PA 体积的增加，并且需要对手机天线、功放等关键器件进行较大的技术创新。需要关注的是，增大发射功率也会带来终端功耗的增加，同时也需要考虑对 SAR 值的影响。总体来说，要在智能手机上做天线技术和发射功率的增强，对手机研发来说难度极大，也是终端厂家技术突破的重要方向。AIAI 增强增强人工智能技术的加速发展正在逐渐改变终端用户体验。在天地一体场景下，终端的人工智能增强可以在以下方面展开探索：1)网络选择/切换：终端根据用户模型及网络性能，智能地选择可用的网络进行连接和切换，如 4G、5G、卫星通信等，以确保获得最佳的网络性能。2)智能网络加速：终端通过数据压缩、缓存和预取等技术来优化网络性能，提高数据传输速度和效率。3)智能电源管理：终端能够智能地管理电池，延长电池寿命，包括自动休眠、应用程序能源优化和屏幕亮度控制等。204）智能天线优化：AI 智能侦测用户手部使用习惯，配合机器学习以及算法的不断优化，可以更准确地侦测使用场景，判断天线的使用状态，动态调谐天线，提升用户体验。5)其他：智能感知、智能语音和图像识别、位置感知、自动更新、远程管理和自动连接其他智能设备等。3.5QoSQoS 保障保障星地异构网络存在拓扑高动态、星地能力高差异、资源强受限等特征，难以保障低时延、高可靠、一致性的差异化网络服务，需要从星地融合 QoS 流统一编排管理、星地融合 QoS 指标参考体系、星地融合 QoS 保障技术等方面探索星地异构联合QoS 保障系统架构及关键技术，建立灵活管控、按需适变、高效保障 QoS 保障方法。星地融合星地融合 QoSQoS 指标指标随着星地异构网络高度融合发展，为满足高差异性业务承载、一致性业务体验的需求，星地异构网络需要提供端到端全局一致性 QoS 保障机制及 QoS 指标体系，以保证业务传输及用户体验，实现业务需求面向网络资源需求的准确描绘及映射。长期以来卫星系统和地面移动通信系统具有独立网络架构和功能实体。由于两者承载业务类型差异，卫星系统和地面移动通信系统具有独立的业务质量保障体系及指标，如何合理描述端到端一致性 QoS指标存在体系融合难题。同时，星地异构网络架构复杂、具有多层多域网络特性，如何进行全局 QoS 指标定义并向多层多域网络分解、实现业务指标向网络资源映射存在极大挑战。星地融合星地融合 QoSQoS 流统一策略编排管理流统一策略编排管理星地异构网络具有星座拓扑高动态、卫星节点资源受限、星间链路异构等特征，为星地融合 QoS 流统一策略编排管理带来了挑战。一方面在时间尺度上，卫星节点的高速移动，导致相对地面用户的天基资源类别、数量等随时间呈现高动态性；另一方面在空间尺度上，星间、星地链路跨度大，物理资源的动态变化，难以实时在虚拟资源池中实时更新，进而影响控制器资源调度的精确性。基于星地融合 QoS 流统一策略编排管理，首先针对业务流进行流分类、流行为识别，将流行为和流动作进行统一编排，如流量统计、流量过滤、重标记等，将流分类和流行为绑定起来，形成完整的流策略编排。星地融合星地融合 QoSQoS 保障技术保障技术星地融合网络中，涉及到不同卫星、地面站和用户终端之间的通信，需要进行跨系统星地融合 QoS 保障。跨星地系统融合 QoS 保障技术可实现：1)资源共享与调度：跨星地系统的全面打通使得不同星座之间的资源可以进行共享和调度；从而优化整体网络资源的利用效率，提高整体性能；2)QoS 协调与保证：不同星座之间的21QoS 需求可能存在差异，并且星地融合网络需要统一的 QoS 协调机制来满足用户的服务质量要求。通过跨星地系统的全面打通，可以实现 QoS 参数的统一协调和调整，确保网络中各个星座之间的服务质量得以平衡，提升用户体验。3.6跨国业务实现跨国业务实现不同于地面蜂窝网络，卫星星座可实现全球组网，具备提供全球服务的能力。但卫星业务在海外的实现，受限于各国不同频率许可、运营许可和数据出境管理等政策，需获得当地政府卫星业务许可。卫星小区的覆盖大，可能跨越个国家地区，难以通过卫星网络确定 UE 的可靠位置，甚至难以确定 UE 所在的国家，对网络接入限制、数据出境、计费和紧急呼叫及公共预警等服务上形成挑战。3GPP 研究了通过 AMF 进行 UE 位置验证的方案，为 NTN 跨境服务等提供标准技术支持。在初始 PLMN 接入过程中进行 UE 位置验证，确定 UE 所处的国家，接入与 UE所处国家相同的网络中，保障天地一体化网络提供适用于 UE 所处国家或地区监管要求的卫星网络服务。224 总结与展望总结与展望天地一体是未来网络发展的重要目标，是移动通信和卫星通信融合发展的必然趋势，当前天地一体发展以网络融合和业务融合为主，随着技术的发展和需求的深化，未来将向网络、业务、终端、资源、管理等全面深度融合，地海空天全域覆盖的天地一体融合通信网络演进，广泛满足多种陆海应用和空间应用需求。天地一体目前还处于较为初级的发展阶段，面临多方面的挑战，包括网络架构、频率资源、空口传输、终端能力等技术方面的问题和产业协同、运营挑战、产业链共同发展等产业方面的问题，还需要产业各方广泛动员，积极投入，尽快实现体术和产业双突破。面向未来，中国联通将携手产业合作伙伴，服务国家推进天地一体新基建战略大局，共同推动天地一体加速发展，体系化开展关键技术研究、标准化推进、科研环境构建、技术试验验证、国产化引领等方向布局，形成完备的天地一体技术体系和研发实力，构建真正意义上的立体全域覆盖的天地一体网络，为用户提供天基地基网络共享、随时随地任意接入的一体化通信体验，实现天地一体全面深入融合的远景目标。23中国联通天地一体融合通信愿景白皮书编写委员会中国联通天地一体融合通信愿景白皮书编写委员会总策划：总策划：魏进武、周澄华、刘化雪主编：主编：周晶、王泽林、李福昌、谢鹰、张作凤、杨锦州、石玉龙编委员会成员：编委员会成员：高一维、刘会、朱斌、崔航、黄娅、郝芸霞、熊雄、刘煜、赵欢、朱子园、丁志东、温锋、刘湘华、肖征荣、金明星附录附录更新记录更新记录版本号主要修订内容更新日期V1.0分析天地一体发展需求和现状，制定中国联通天地一体融合通信愿景，分析关键技术问题2023.10略语列表略语列表缩略语英文全名中文解释LEOLow Earth Orbit低轨道MEOMedium Earth Orbit中轨道GEOGeostationary Earth Orbit同步轨道3GPP3rd Generation Partnership Project第三代合作伙伴计划24ITUInternational TelecommunicationUnion国际电信联盟ETSIEuropean TelecommunicationsStandards Institute欧洲电信标准化协会CCSAChina Communications StandardsAssociation中国标准化协会WRCWorld RadiocomunicationConferences世界无线电大会IMTInternational MobileTelecommunications国际移动通信NTNNon-Terrestrial Networks非地面网络HARQHybrid Automatic Repeat-reQuest混合自动重传请求DUDistributed Unit分布单元UPFUser Plane Function用户面功能AMFAuthentication Management Function认证管理功能WUSWake Up Signal唤醒信号GNSSGlobal Navigation Satellite System全球导航卫星系统DRXDiscontinuous Reception不连续接收RRMRadio Resource Management无线资源管理PAPower Amplifier功率放大器SARSpecific Absorption Ratio比吸收率QoSQuality of Service服务质量

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敬请参阅最后一页特别声明 1 核心观点 通信行业通信行业总体业绩稳中向好，总体业绩稳中向好，盈利能力盈利能力持续持续回升回升。2023 前三季度通信板块总体营收 23586 亿元，同比增长 3.0%. 

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 2 0 2 3 年深度行业分析研究报告3XiXmWjWcZnVmQrNnQ6MbP7NmOrRtRsRlOoPpPeRmNoR8OqQxOuOmOoQwMoNmM目录3第一部分第一部分 行业概述：天地.

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量子与通信融合应用研究初探何申2023年10月中国移动研究院 量子通信应用问题 关键问题解决思路 后续计划中央科技委已将量子信息纳入未来科技领域，国资委通过战新项目对量子通信进行单独规划，多家央企响应国家强化企业科技创新主体地位的精神，积极布局量子通信领域国家高度重视，央企积极入局国家广域量子保密通信骨干网络初步建成“两纵一横”地面网络和两颗量子卫星组成天地一体化量子保密通信网络党中央高度重视量子科技我国在量子通信领域发展较快运营商开展布局 2020年，习总书记作指示，“加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好先手棋”国家“十四五”规划，对量子信息等前沿领域作出规划 中央科技委将量子信息纳入未来科技领域，进行单独规划中国移动：2021年成立量子合资公司；2022年发布量子VoLTE加密通话；2023年发布量子和对讲中国电信：2023年5月，全资投入30亿成立中电信量子信息科技集团有限公司中国联通：2020年12月“京雄量子加密通信干线”成功完成量子通信 区块链BaaS应用测试QKD链路量子通信QKDN控制QKD模组密钥管理典型应用数据专线行业内、小规模加密通信4/5G网络算力网络全面应用保密通信多样化业务ToB/ToC规模化应用量子密码安全服务（终端、平台、网络、业务）全产业、大规模量子 云网“小循环”加强QKD覆盖量子 云网 应用“大循环”4G/5G量子 用户总数 9亿基站总数 300万市县乡镇农村 100%全覆盖量子保密通信已成为现实墨子号实验卫星国家量子网络干线量子城域网网络成为国家关键基础设施当量子遇到4/5G网络，催生大发展运营商助力量子通信产业从行业应用的“小循环”走向全产业应用的“大循环”量子通信与移动通信产业融合发展运营商的终端、网络、业务中有海量数据安全和传输安全需求，现有安全手段的密钥分发过程存在安全风险，需要引入算力无关的QKD技术，提升网络空间安全性运营商对量子通信的安全需求本地数据安全端-端通信安全无线空口安全数据安全端-边通信安全数据灾备保障网络密钥安全网络数据安全传输通信安全云端数据安全端-云通信安全安全能力开放数据灾备保障核心网端MEC云平台边管云接入设备车联网终端物联网终端小型终端重点解决量子通信应用三大问题，推动量子与信息通信产业融合大发展无线终端量子密钥分发问题n 无线终端获取量子密钥采用离线灌装方式，安全性及易用性不足；n 利用无线信道的“不确定性“，实现“最后一公里”量子密钥的安全分发。QKD网络覆盖问题量子密钥大规模应用问题n 面向高安全园区的QKD网络覆盖不够，且点对点组网模式平方级增加网络成本，扩展性差n 设计支持多用户的QKD网络，结合PQC提高身份认证的便捷性n现有的QKD网络难以承载海量用户及适配多样化应用 n设计优化满足量子密钥大规模应用需求的三层架构，构建量子密码服务体系量子通信大发展面临应用问题 量子通信应用问题 关键问题解决思路 后续计划问题一：量子密钥如何分发到无线终端QKD是通过传送量子态实现信息论安全的密钥生成和分发的技术，可提升密钥管理的安全性与独立性。QKD技术依托有线光纤或量子卫星分发密钥，而海量无线终端难以直接从QKD网络获取量子密钥。QKD设备QKD设备QKD网络IT云基站家宽集客WiFi移动云骨干网城域网无线终端接入网安全网关安全网关量子密码应用业务云IPSec/TLS/有线网络有线网络量子卫星光纤无线终端如何从QKD网络获取量子密钥？QKD用户爆发式增长QKD应用平均成本降低QKD应用形成规模效应海量无线终端接入QKD网络量子通信产业大循环发展量子密钥无线分发技术针对量子密钥“最后一公里”传输难题，中国移动启动了“Q波计划”：利用无线信道的“不确定性”实现量子密钥的“确定性”安全传输，促进量子通信与移动通信的融合发展无线信道特征随机性互易性空间不相关性无线传播环境反射折射散射“取之不尽，用之不竭”的天然随机源无线信号小尺度衰落时间域：多普勒频移频率域：时延扩展空间域：角度色散无线信道密钥技术无线物理层密钥生成物理层信息安全传输无线物理层密钥生成的优势无线网络通信安全技术体系与窃听者的计算能力无关基于时空测量基于计算复杂度安全性面临挑战经典方式物理层密钥方式无线物理层密钥生成方法信道型密钥生成模型源型密钥生成模型随机性、互易性和空间去相关性使无线信道成为最直接的物理密钥源通过探测，获取生成会话密钥由于信道特性不相关，窃听者无法获取同等的状态信息来生成密钥 在合法信道质量优于窃听信道质量的情况下，可通过安全传输分发密钥 通常无法获取窃听信道的状态信息，合法信道质量也未必优于窃听信道，在实际系统中难以应用无线物理层密钥生成关键技术无线信道探测机制无线密钥一致性调和机制设计KAI专用信息及MAC帧，实现密钥一致性调和信息的单向/双向、单次/多次传输，满足原始密钥后处理的需要无线密钥生成机制提出“外挂式”无线密钥生成系统技术方案，利用应用层Data消息交互实现密钥一致性调和处理，降低引入无线密钥生成新特性对现有系统的影响。定义无线信道探测请求/响应物理及MAC帧，设计快速探测响应机制，确保终端设备获取具有良好互易性的CSI信息，为生成较为一致的原始密钥创造条件。基于WLAN，开展无线密钥生成高层协议机制研究，提出无线信道探测、无线密钥生成、无线密钥一致性调和等技术方案，与物理层密钥生成机制相匹配，为该技术在蜂窝移动网络中的实现奠定基础无线物理层密钥生成技术验证WLAN物理实验平台信道随机性测试结果LTE仿真验证平台信道互易性测试结果密钥生成率测试结果搭建量子密钥无线分发及演示系统，对关键技术和安全性开展验证，测试量子密钥分发速率及窃听者的破解成功率。该系统可实时分发量子密钥，对QQ、微信等通道的文字消息进行加密保护量子密钥无线分发系统：l部署QKD设备，与南京QKD城域网对接；l量子密钥分发速率 256bit/s，近端窃听者破解成功率为0。基于量子密钥的手机保密通信系统量子密钥无线分发原型系统量子密钥演示应用：l基于实时分发到手机端的量子密钥对文字输入框中消息进行加密；l远端的接收者根据消息序号选择对应的量子密钥进行解密。量子密钥固定节点窃听者EVE合法通信者AP合法通信者STA加解密软件QQ消息加密微信文字消息加解密量子密钥无线分发系统及应用演示量子密钥无线分发存在的挑战无线多径传播环境SIM卡TF密码卡安全手机网元设备安全芯片WLAN热点蜂窝基站物联网终端量子密钥中心安全性分析：无线信道密钥的安全性证明 无线密钥的终端安全管理通信协议融合：物理层资源的调度分配 信道探测信息的导频选择 信道探测信息的多址接入 慢变化环境下的密钥生成系统对接：量子密钥中心与蜂窝网系统的安全对接 量子密钥中心与WLAN系统的安全对接 量子密钥端到端安全传输产业推进：支持无线密钥生成的通信模组及终端设备研发 量子密钥无线分发系统研发 全系统测试验证量子密钥无线分发是突破传统量子密钥管理方式（离线充注）的创新技术，在系统对接、通信协议融合、安全性分析、产业推进实践等方面存在诸多挑战问题二：QKD网络如何覆盖高安全园区国家广域量子保密通信骨干网络已初步建成，但城域网、接入网以及局域网的建设仍有较大缺口，对于高安全需求园区（政府办公、工业生产等）的覆盖不够，尚未形成“大动脉” “毛细血管”式的网络覆盖南京电子政务量子保密通信网组网架构合肥量子保密通信城域网网络拓扑更低的建设成本高安全园区QKD局域网络建设要求：更灵活的网络拓扑更便捷的身份认证复用已有光纤、设备等实现多用户全时全通互联支持海量应用设备接入认证面向高安全园区的多用户QKD网络同一时隙仅能一对节点协商密钥光交换（时分）?多对节点可同时协商密钥实现基于光量子物理特性的路由机制光路由（波分）?可信中继可实现密钥资源调度但要消耗中继密钥资源中继节点有安全风险园区QKD网络拓扑结构示例l 若园区大小适中，利用量子光路由和量子光交换等器件可实现多用户全时全通组网l 若园区间有远距离连通需求，也可引入可信中继面向园区高安全需求，建设覆盖关键信息节点的多用户QKD网络，提供安全传输链路和端到端安全密钥，并进一步实现上层业务应用的安全传输和安全组网QKD PQC身份认证基于可信中继组网n节点要n对预置密钥新增节点，新增1对预置密钥基于光路由组网n节点需要?对预置密钥新增节点，新增n对预置密钥结合PQC身份认证算法n节点仅要n个证书新增节点，仅新增1个证书签发证书QKD组网或接入应用设备时，要双向身份认证，两种实现方式：一是基于预置对称密钥；二是基于传统CA证书。前者便捷性及扩展性较差，后者不能抗量子计算。可结合PQC身份认证算法，平衡海量设备接入认证时的安全性和便捷性。问题三：如何支撑量子密钥大规模应用需求难以适配多样化应用QKD网络功能及架构中存在的问题：难以承载海量用户现阶段QKD网络与业务应用通过Ak接口紧耦合，Ak接口功能简单，难以灵活适配多样化应用现阶段QKD网络主要功能是量子密钥的分发、存储和管理，其对海量用户的访问请求和业务交互的承载能力十分有限QKD网络全面覆盖及海量无线终端接入QKD网络后，会形成量子密钥大规模应用浪潮，而现有QKD网络功能相对单一、性能表现一般，难以直接满足大规模应用需求。满足量子密钥大规模应用需求的“三层架构”分布式量子密钥服务系统合肥节点南京节点北京节点上海节点量子密钥服务中心量子随机数发生器量子密钥服务中心量子密码服务运营中心分布式量子密钥服务平台国家量子保密通信网络量子随机数发生器济南节点设计分布式量子密钥服务系统架构，与广域量子保密通信骨干网络衔接，实现量子密钥按需管理，为广域量子保密通信应用提供支撑量子密钥服务中心量子密码服务体系 更大的地域覆盖 更广的终端接入无线设备的在线接入QRNG设备的小型化 更低成本、便捷地网络部署光量子路由QKD组网 更贴近应用，服务用户多样化量子保密通信业务强化星地一体骨干网建设集中化量子密码安全服务提出新型量子密码服务体系，通过分层解耦实现底层基础能力与上层应用的灵活对接，在架构上满足多样化业务及海量用户对于量子密码的需求，拓展量子密码端到端应用场景，支撑量子通信产业“大循环”发展 量子通信应用问题 关键问题解决思路 后续计划量子通信五大研究方向传输：量子密钥无线分发网络：量子融合光网络服务：量子密码服务中心业务：量子加密通话等终端：量子加密终端，量子超级SIM卡201120162023l启动量子密码技术及应用场景研究l完成量子保密通信研究课题立项l发布电信级量子加密通话业务l发布量子密码服务体系l发布量子“Q波”技术白皮书2017-2021 2022 l成功搭建量子密钥无线分发实验系统 l多项集团重点研发项目，持续开展量子信息领域前沿技术研究CCSA TC8 WG4 量子密钥分发技术及应用研究报告面向ToB/ToC安全需求面向现场网/广域网应用场景五大研究方向 园区端到端量子保密通信解决方案l端到端高安全链路l无线终端便捷接入l新鲜密钥在线更新安全性时间密钥安全性随时间变化曲线QKD骨干网/城域网QKD专网QKD专网分布式密管平台分布式密管平台量子密钥无线分发AP量子密钥无线分发APQ波技术Q波技术保密通信保密通信后续计划2025年技术突破2027年体系建立2030年应用推广构建量子密码服务体系，形成产品，在金融、政务、能源等领域打造一批典型案例。量子密码服务体系光量子路由QKD组网量子VoNR加密通话量子通信技术与蜂窝网通信技术的融合与发展，构筑密码新体系，拓展网络安全新形态。量子与云网、应用的融合PQC、QKD与6G融合量子安全互联网完成关键技术研究及验证和系统级方案设计，推进技术演进和产品研发。无线物理层密钥生成量子密钥无线分发量子密码服务平台量子加密通话/文件

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通信行业 ESG 白皮书合作单位：2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.4ESG(Environmental,Social and Governance)，即环境、社会与公司治理，是衡量一家公司社会责任感的重要指标，评价企业在环境、社会和治理绩效方面的表现。始于2005 年时任联合国秘书长安南牵头推出全球经济研究报告在乎者赢，ESG 已从一个先锋理念逐渐转换为极具必要性和实际意义的投资风向标，成为各国主流投资机构投资实践中的重要考量因素。自 2020 年我国提出“碳达峰、碳中和”目标以来，国内投资机构也紧跟国际主流，将环境、社会和公司治理绩效纳入投资指标考量。因此，于企业而言，提升 ESG 表现不是额外成本支出，而是提升盈利能力和可持续发展能力的重要举措；于金融机构而言，发展 ESG 评级的目的不是为了在业务中筛选掉低评级的公司，而是为了更好地帮助低评级公司成长，促进企业及全社会的可持续发展。在国内双碳行动势在必行、国外负责任投资风头正盛的当下，对 ESG 的深度解读已成为企业可持续发展、投资者成功投资的必经之路。根据德勤风驭自 2020 年起开展的全 A 股上市公司 ESG 评级数据，2022 年全 A 股 2700 家上市公司中，共有 400 家上市公司 ESG 评级在 A 级(含)以上，占比 9.1%。因此，国内企业的 ESG 表现提升任重而道远。德勤风驭 ESG 评级使用的行业划分是德勤自研的一套行业划分系统-CICS(Deloitte China Industrial Classification Standard)。由于市面上常用的行业划分体系在数据可获得性、业务针对性、可拓展性上存在不足，无法充分刻画行业特性，德勤 ESG引入德勤 CICS 行业划分体系作为风险敞口划分依据，以便实现企业更为精准的行业划分，捕捉行业共性风险特征。本白皮书关注的行业敞口为 CICS 一级行业下定义的通信行业，全行业共纳入评级100 家 A 股主板上市企业。CICS 定义的通信行业是指涉及电信、网络通信及相关技术、服务、基础设施的企业和组织。通信行业是以传输信息为主要目的的产业领域，涵盖了电信运营商、网络设备制造商、通信技术服务商等，在现代社会中扮演着不可或缺的角色，对经济、社会和科技的发展起到了重要推动作用。其核心是构建通信基础设施，实现信息的传递和交流。通信行业也面临众多的环境和社会挑战。例如，能源消耗和电子废弃物处理，同时也要应对社会压力，包括数据隐私保护、网络安全等问题。同时，行业还需应对与全球供应链中的社会责任和劳工权益问题。然而，加强网络基础设施建设，特别在偏远地区提升覆盖质量，同时保护用户数据隐私，加强网络安全防护，积极参与社会责任活动，支持公益事业和环保项目，通信行业能够对我国的长期绿色可持续发展策略和“双碳”目标做出积极贡献。因此，本白皮书将从风控视角出发，重点分析通信行业及重点企业的 ESG 评级指标表现。旨在帮助投资者、金融机构和监管者深入理解通信行业存在的ESG机会与风险，从而鼓励和推动企业走向更加绿色、安全和责任的发展道路，促进社会整体可持续发展。前言-ESG 和通信行业2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.钢铁行业ESG白皮书目录Part 1:德勤风驭 ESG 评级框架介绍1.1 有业务意义的 ESG 评级模型1.2 有行业特色的 ESG 指标框架1.3 全行业及通信行业分值分布概况Part 2:通信行业发展及 ESG 评级分析2.1 通信行业发展概况2.2 通信行业 ESG 评级指标及披露率分析2.3 通信行业评级简述2.4 通信行业企业违约率和可持续发展能力Part 3:通信行业可持续发展龙头企业 0606088202023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.61.1 有业务意义的 ESG 评级模型德勤风驭 ESG 评级方案围绕着判断企业的“可持续发展能力”展开，基于上市企业公开数据，研究企业 ESG 数据披露情况，有针对性地制定 ESG 底层数据收集需求，从“企业”和“行业”两大维度评估企业的可持续发展能力。如下图（图 1）所示，CICS1-26 行业 ESG 评级模型使用德勤独家行业数据库与供需链数据，采用了 270 个 ESG 指标，讨论了资源消耗、污染防治、气候变化等一系列实质性议题，并根据评分结果对企业评级。Part 1:德勤风驭 ESG 评级框架介绍 图 1：ESG 评估方法论2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.通信 ESG 白皮书7企业的 ESG 评级反映了企业未来五年的可持续发展能力，因此构建一个能够反映企业可持续发展能力的因变量在模型构建的过程中至关重要，尤其是在“选择指标入模”和“指标权重制定”上。德勤风驭提供量化驱动的 ESG 评级模型（图 2），定义了企业的可持续发展指标，并使评级流程更为科学化。图 2：ESG 指标择标与定 德德勤风驭的 ESG 评级一共有 5 个级别，分别是：S、A、B、C、D（图 3）。其中 S 级比较特殊：在评级为 A级的优秀企业中，根据德勤风驭对通信行业标准的计算结果，只有评级当年被 7 支及以上 ESG 基金投资的通信企业才可被评为 S 级。德勤风驭之所以使用“是否以及被多少家 ESG 基金投资”作为评价相关企业 ESG 表现及未来投资回报情况的指标，是因为 ESG 基金在投资时将环境、社会和公司治理三要素作为首要考虑因素，并以此为投资策略进行选股选券、组合构建以及评估投资对社会造成的影响。其评估结果更加全面准确，数据齐全可得。因此，在德勤风驭 ESG 评级视角下，当权2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.81.2 有行业特色的 ESG 指标框架当前，国内外存在多种 ESG 信息披露指南和 ESG 指标体系，但由于各机构 ESG 信息披露指南未能做到统一，ESG 评价指标体系在指标的选取、权重的赋予和结果的解读等方面均存在很大差异，使得 ESG 披露中的数据失调，减弱了评价结果的科学性。另外，现存的 ESG 评价体系缺少合适的定量信息，数据质量良莠不齐，缺少跨公司的可比性。一 家 A 级企业被多家 ESG 基金作为投资标的，说明其可以借助优异的 ESG 表现实现正向现金流并带来丰厚的投资回报。同时，这也标志着企业从“被动迎合”ESG 发展转这也标志着企业从“被动迎合”ESG 发展转变为有意愿“主动寻找”ESG 相关机会。对一个企业的可持续发展战略规划来说，这是变为有意愿“主动寻找”ESG 相关机会。对一个企业的可持续发展战略规划来说，这是一个里程碑式的节点。一个里程碑式的节点。图 3：ESG 评级档位解释2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.通信 ESG 白皮书9同时，企业的可持续发展能力不仅与自身的 ESG 表现息息相关，更与所处行业的属性密不可分。不同行业之间的公司 ESG 得分不具备可比性，因为不同行业模型所采用的指标以及指标的权重均有差异。例如通信企业由于其行业特征，普遍在环境（E）维度评分略低，在 ESG 总分上不占优势。因此，通过模型校准将分数通过主标尺映射到五级的德勤风驭企业ESG评级体系之后，不同行业间客户的可持续发展能力进而可比，即 A 级的通信客户和 A 级的其他行业客户在德勤风驭的 ESG 评级框架下具有相当的综合可持续发展能力。为了解决这些问题，德勤风驭结合国内外权威 ESG 评级机构的指标和 ESG 信息披露指南，以及有关 ESG 指标的前沿学术研究成果，设计了一套具有中国本土化特色的ESG 评价指标体系。该体系将 ESG 指标分为通用敞口和行业敞口，考虑了投资者关注的企业自身重要指标及行业因素，并从科学性、代表性、可得性等角度出发，引入了定量及定性指标、正向和负向双向指标，使得不同实体披露的值均可进行跨时间、跨行业、跨投资组合的对比。德勤风驭在全覆盖企业 ESG 指南指标的基础上，进一步拆解国家指标披露要求、明确释义，在已有四级指标基础上延伸出272个五级指标（图4）。在每个评级周期中，德勤风驭将对 270 个 ESG 底层指标，从 12 个 ESG 议题角度对企业进行评估。通过这一全面、有效、实操性强的评价指标体系，德勤风驭 ESG 评级可以减少横向比较的误差，从而更好地衡量中国本土企业的 ESG 表现状况。图 4：ESG 评级指标数量2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.101.3 全行业及通信行业分值分布概况CICS1-26 行业 ESG 评级模型依赖德勤独家行业数据库与供需链数据，采用了 270 个 ESG 指标，广泛覆盖了诸如资源消耗、污染防治、气候变化等实质性议题。基于这些指标，该模型为各行业在不同维度上提供了评分结果。在图 5 中，可以清楚地观察到 26 个行业内部的公司维度评分分布，以及它们之间的横向对比。大多数行业的中位数评分都围绕 2.8 分，50%的数据值在大约 2.3-3.1 分的范围内，总体上展现了一个近似正态分布的特征。图 5：2022 年全行业 ESG 分值分布箱型在图5中展示的通信行业（T C）2022年的ESG评分，大体上分布在2.4-3.0分的范围内。这样的评分反映了该行业在通信设备制造、通信网络建设以及运营维护等方面的持续努力。然而，值得关注的是没有企业的得分低于箱型图的下边界，这暗示着通信行业已经充分采纳可持续的实践。相对地，还有 8 家企业得分位于上边界之上，显示出这些企业在 ESG 表现上的卓越。这些数据提示投资者与行业观察者，虽然通信行业总体上在可持续发展上已经取得了稳定的进步，但仍然存在差异化的机会和风险需要关注。图2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.通信 ESG 白皮书11Part 2:通信行业发展及 ESG 评级分析2.1 通信行业发展概况通信行业作为中国现代社会的关键支柱产业之一备受瞩目，该行业对人们的生活和工作起着至关重要的作用，其市场需求和技术创新对企业的增长和研发方向有着深远的影响。通信企业主要集中在沿海地区，这与中国各地的经济发展水平和产业结构密切相关。东部沿海地区由于其相对发达的经济实力和资金支持，成为通信企业聚集的热点地区，这为通信产业的投资和发展提供了有力保障。此外，沿海地区地理位置优越，拥有发达的港口和交通网络，便于通信产品与国际市场接轨，为贸易和技术创新提供了便利条件。同时，如浙江、北京等地区拥有较多国家级科研机构和高等院校，为通信技术的研究和创新提供了丰富的人才和资源。综合来看，这些因素都使得通信行业在沿海地区蓬勃发展，为行业的技术创新和国际合作提供了强大的支持。然而，这样的分布也存在一些劣势。例如，沿海地区通常人口密集，资源相对更为稀缺，特别是土地资源，通信设施建设可能受到限制，可能需要更加精细化的规划和设计；而通信企业通常依赖大量的电力设备和服务器来保证网络运行，这可能会导致较高的能源消耗，尤其是在数据中心的运营中，在人口密集的地区中会面临更大的减排、节能压力。同时，沿海地区通常面临台风和洪水等自然灾害的风险，这也会对通信设施的稳定性和运营造成影响。综合而言，通信行业沿海分布从 ESG 角度有助于环境保护、社会发展和更强的公司治理，但也需要面对一些市场和资源上的挑战，继续推动行业的绿色和可持续发展通信行业沿海分布从 ESG 角度带来一系列优势。首先，环境（E）维度上，沿海地区通信企业处于技术创新前沿，更容易应用绿色技术，例如节能设备和绿色通信基础设施，从而减少碳足迹；并且通信行业涉及大量电子设备，沿海地区的严格环保监管有助于规范废物处理，提高资源回收率。其次，社会（S）维度上，沿海地区拥有更丰富的高科技人才资源，通信企业可以更容易吸引并培养具有专业技能的员工，推动行业技术的不断升级。在治理（G）维度上，沿海地区拥有更为完善的产业链和生态系统，各种相关企业和供应商聚集在一起，便于企业间的协作与合作，促进技术创新和产业升级。2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.12图 7：2020-2022 年通信行业环境得分变化趋势数据来源：Green Quantum图 6：2022 年中国通信企业分布情况数据来源：Green Quantum根据国家统计局对通信行业的环境保护及环境发展情况评级，该行业 2020 年至 2022年三年间均为 A 级。持续获得 A 级评级表明通信行业在 ESG 方面的工作得到了市场和机构的认可，也反映了行业内企业在可持续发展方面的努力和成果。首先，相对于传统制造业，通信行业的生产过程通常不涉及大量的物质转化过程，且生产过程中产生的废物、有害物质相对较少，因此具有较低的碳排放。此外，通信行业对于电力的依赖较高，因此通信企业通常会积极探索和采用清洁能源，例如太阳能、风能等，以减少对传统能源的依赖。在社会方面，通信行业的发展可以推动数字化，扩大信息传递的覆盖面，使更多人能够享受到通信技术带来的便利，这有助于缩小数字鸿沟，提高社会的数字平等性。然而，也要注意到通信行业仍然需要关注电子废弃物处理、资源回收利用等环保问题，持续提升自身在环境方面的可持续性。2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.通信 ESG 白皮书132.2 通信行业 ESG 评级指标及披露率分析德勤风驭的通信行业 ESG 评级模型共覆盖 135 个底层指标。然而，国内通信企业 ESG指标披露完整度均存在较大程度的提升空间，行业平均指标完整度仅为 47.3%。从图8 可以清楚地看出，与披露情况较佳的 A 级企业相比，底层指标的完整率在 B、C、D级企业中显著降低，分别较 A 级企业低 13.2%、16.1%、16.1%。这表明 A 级企业在指标披露方面明显优于 B、C、D 级企业，而 B、C、D 级企业之间的虽然也存在差距，但差距相对较小。在通信行业，指标披露完整度和企业 ESG 得分高度相关，较低的指标完整度会在很大程度上影响企业的 ESG 评分。例如，A 与 C、D 两级企业平均指标完整度相差 16%左右，A 级企业平均得分比 D 级企业高出 1.28，这体现了指标数据披露的完整度在对企业 ESG 评级中的重要性。较高的指标完整度往往意味着企业较高的披露意愿和披露能力，反映出企业对自身 ESG 层面发展的关注及自信心。尽管企业的指标完整度和其 ESG 表现存在正向关联，但这不意味着完整披露企业 ESG 指标必然能够获得更高的评分。实际上，指标披露率只是评级模型的一个评估维度，其实际得分仍然取决于企业各维度的综合表现。图 8：2022 年通信行业 ESG 各等级企业指标完整度数据来源：Green Quantum聚焦到企业在具体各维度的表现上，我们可以发现 A 级企业和 D 级企业间各二级议题指标得分均存在显著差距。如下图（图 9）所示，在 2022 年度 A 级企业和 D 级企业的二级议题指标平均得分对比中，环境（E）维度是两级企业差距最大的维度。相较于 D 级企业得分，A 级企业的 E 维度高 334.3%，S 维度高 220.7%，G 维度高127.7%。由此可以看出，环境（E）,社会（S）和治理（G）均是拉开 A 级和 D 级企业分数差距的主要原因。环境（E）维度下，资源消耗、污染防治、气候变化 和 全生命周期 是造成差距的主要议题；产品责任、供应链管理、员工权益和社会响应则是社会（S）维度下造成差距的主要议题；治理机制和治理效能是治理（G）维度下造成差距的主要议题。这些指标上的得分差异能够反映2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.14总的来说，A 级的通信企业在产品责任、员工权益和治理机制方面的出色表现，既是其积极履行社会责任的体现，也与行业发展的特点紧密相连。因此，获得更高 ESG评分的通信企业展示出更高的社会责任感，并具备更好的品牌形象出通信行业中的优秀 ESG 表现企业在环保、社会、治理全方位所做出的额外努力。例如在环境（E）层面，污染防治突显了 A 级企业可能会建立更严格的辐射监测体系和更加严格的废弃设备处理政策；资源消耗代表了 A 级企业可能在设备、网络和数据中心方面采用了更先进的节能技术，同时可能有着更完善的资源回收和再利用体系，能有效减少资源浪费；全生命周期则代表企业可能在产品设计阶段充分考虑了整个生命周期，包括可持续性材料的使用、易于拆解的设计等。A 级企业和D 级企业在环境情况披露表现较为接近，可能是由于受到行业的特性影响，行业对于企业都有较高的披露要求。在通信行业，排名靠前的企业通常拥有更大的企业规模、更悠久的企业历史与科研技术，这些企业在资源利用和制造过程中更加注重可持续性，因此更愿意投资于环保生产方法和相关技术的研发，以减少环境足迹并减轻对社会的负面影响。在社会（S）与治理（G）维度上，与排名较低的企业相比，排名靠前的通信企业在产品责任、员工权益和治理机制等方面表现更为出色。由于通信产品与人们生活紧密相关，A 级企业致力于保障提供电信设备和服务的安全性，并且积极采取措施保护用户的隐私权，包括透明的数据使用政策、数据加密技术和安全措施等；同时 A 级企业可能会提供更多的培训和发展机会、更优厚的工资、福利和灵活的工作条件，以吸引和保留优秀的员工。在通信行业，科研与创新人才是保持企业长期发展和维持高竞争力的核心要素，优秀的员工权益可以留住或是吸引更多的科研人才。图 9：2022 年通信行业 A 级与 D 级企业各二级议题平均得分对比数据来源：Green Quantum2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.通信 ESG 白皮书152.3 通信业评级结果简述同时我们需注意到，除上面列示的二级指标外，A 级企业在许多企业发展的其他方面仍显著优于 D 级企业。更高的 ESG 指标披露率反映出的是企业更高的披露意愿及更强的 ESG 发展意识。A 级企业在应对气候变化方面也采取了积极的举措并予以披露。它们积极响应减少碳排放的政策，采用清洁能源，推动绿色技术的发展，并设定了明确的温室气体排放目标以减缓气候变化影响。这些在通信行业表现卓越的 A 级企业，通常会积极制定和执行可持续发展战略，将 ESG 因素纳入企业长期规划和业务模型中。这些做法不仅提高了它们的 ESG 总体评分，而且显著增强了公司的市场形象、减少了运营风险，并提高了其盈利能力。因此，对于通信行业的企业来说，深入参与到 ESG 的实践，增强对可持续发展和信息透明性的认识，将成为它们未来竞争力的关键要素。近年来，随着上市公司 ESG 披露监管政策不断出台，通信行业企业 ESG 绩效表现有所提升。如下图（图 10）所示，在德勤风驭的通信行业 ESG 评级体系下，2020-2022 年三年间通信企业 ESG 均分从 4.86 提升到了 4.96，提升了 2.06%。E 维度和G维度的分项得分经历了先维持再上升的过程，G维度的分项得分在2022有所下降。2022 年的 G 评分下降可能与全球疫情和通信行业增速放缓等因素有关。首先，疫情爆发导致企业盈利大幅下降，同时行业经过快速发展后增速放缓，企业可能普遍在经营情况、研发、运营等方面有些问题。其次，E 维度和 S 维度得分持续上升，反映了通信企业在环境和社会责任方面的不懈努力。环境维度的提升可能源于在通信基站、数据中心等设施的建设和运营过程中，采用了节能环保技术，例如太阳能、风能等可再生能源，以及高效节能设备。同时，也在设备更新、改造方面加大了对绿色技术的研发与投入。在社会责任方面，在国家政策引导的同时，企业也积极通过参与公益事业、资助教育等形式，建立了与用户之间的信任纽带，从而提升了企业的社会责任形象。综上所述，通信行业在连续三年环境和社会责任得分上升的背后，既体现了政策引导和监管的力度，也反映了企业自身在技术创新、绿色发展以及公共利益与企业利益共赢方面的不懈努力。总的来说，通信行业在接受疫情带来的挑战后 ESG 均分仍然能够提升的 2.6%背后反映了行业内企业在环保、社会责任和治理方面本就优秀的同时继续共同努力。这一趋势的持续发展将为行业的可持续发展和社会价值的实现奠定坚实基础。2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.16图 10：2020-2022 年通信行业 ESG 总分及各分项分数变化趋近年来，通信企业及其关联行业在环保和绿色转型方面面临持续增加的压力。这源于环保法规日益严格、公众意识的提升、投资者和金融机构的ESG要求、技术发展和创新、应对全球性气候变化问题等。这些压力推动企业积极采取环保行动，提高资源利用效率、降低排放、推动可持续技术创新，以实现长期增长和可持续发展。但通信行业的环境（E）维度表现有平稳的明显提升。与2020年相比，通信企业在2022年的环境（E）维度上取得了提高，二级议题均有提升，反映了通信行业在环保和绿色转型方面做出的努力。具体来看，通信行业在环境情况披露方面有较明显提升，在资源消耗、气候变化、污染防治这些二级指标得分上提升较小，但仍有提升（图11）。另外，通信企业在公司治理（G）维度的大部分二级指标表现上均有提升，在 治理效能方面略有下降；在社会（S）维度上除社会响应和供应链管理有小幅下降外，其他层面也都有相应提升。这为未来通信行业企业 ESG 发展提供了指引。在环境（E）维度，通信行业在污染防治领域表现较好，在稳固现有的技术优势和行业优势下，进一步对增加对于基建建设、废料回收、绿色技术的研发和应用。在社会（S）维度，通信企业在社会响应方面表现有所欠缺。为了改进此方面的表现，企业可以采取加强公益项目支持，加强与社会的沟通和合作，参与行业组织和社会组织，积极发布社会责任报告等诸多策略来提高其评分。在治理（G）维度，通信企业在治理效能方面表现有所下降，企业可以通过提升运营效率，改善研发与治理体系，积极改善企业经营状况来提高得分。势数据来源：Green Quantum2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.通信 ESG 白皮书17图 11：2020 年与 2022 年通信行业企业各二级议题平均得分对比 这种持续的 A 级门槛上升表明通信行业整体在 ESG 方面的表现有所提升，企业普遍对 ESG 重视程度的提升，提高了可持续经营的标准。总的来说，全等级门槛的提升为行业的可持续发展奠定坚实基础。图 12：2020-2022 年通信行业 ESG 各等级分数区间变化趋数据来源：Green Quantum德勤风驭通信行业 ESG 评级体系根据位比评级的方法，动态地划分 A、B、C、D 四个等级，使每年度评级结果更具时效性，并可持续、动态地助力企业提升其 ESG 表现。在该评级体系下（图 12），2020-2022 年三年间，通信行业所有等级门槛都在逐年提高。这种全等级上升的评级门槛表明通信企业在环境、社会和治理方面的综合表现持续提升，以满足行业越来越高的标准和期望。在过去的三年内，通信企业面临更为严格的 ESG 要求，推动它们更为积极地调整和完善相关政策、实践和管理措施。这种趋势的逐年上升可能反映了消费者、监管机构和投资者对可持续性的日益关注，以及行业内部对于提高生产和管理标准的努力。势数据来源：Green Quantum2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.182.4 通信行业企业信用债违约率和可持续发展能力 图 13：2015-2024 年通信行业各级企业平均信用债违约率对比（含预测 德勤风驭的通信行业 ESG 评级模型从风控视角出发、以 ESG 表现为关键指标，为金融机构和企业提供重要的风险洞察。根据德勤风驭的通信行业信用债违约数据（图13），2015 年至 2024 年间，A级各企业平均信用债违约率低于 D级企业约 1.2%（含预测）。以2021年数据为例，A级企业评级违约率仅为0.84%,C级企业违约风险最高，违约率高达 2.45%。2015 年至 2024 年，通信行业全等级企业的平均违约率趋于稳定，但 C 级与 D 级企业违约率波动较大，表现出更强的不确定性（数据来源：德勤风驭 Green Quantum 研究所），同时全等级企业的平均违约率均有所提升，可能是由于行业的特殊原因以及疫情的持续反复，整体经营情况受到比较严重的影响。但仍然可以看出，提升企业自身的 ESG 表现能够显著降低企业违约风险。企业的ESG 评级与平均违约率存在显著的相关性，评级为 A 的企业明显有更低的违约率，这充分体现了德勤“ESG 评分与财务指标挂钩”的研究思路。值得注意的是，在德勤风驭开展企业信用债违约率测评的初期，出现了企业当年信用评级不高，但 ESG评级较高的现象；在随后的二至三年内，该企业的信用评级逐步提升，达到与其 ESG评级相匹配的程度。这体现了德勤风驭的 ESG 评级对企业信用评级变化的预测作用，也证明了德勤风驭的 ESG 评级体系在洞察企业违约风险方面的价值。）数据来源：Green Quantum2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.通信 ESG 白皮书19图 14：2012-2024 年通信行业各级企业财务情况对比（含预测）数据来源：Green Quantum同时，由通信行业各企业的财务数据可知（图 14），企业 ESG 评级越高，其收入水平与净利润水平越高。以 2020 年收入水平为例，A、B、C、D 级企业各自的收入水平逐级递减，尽管 B、C、D 级企业之间差距不大，但 A 级企业和 B 级企业在收入水平和利润水平方面显示出明显的优越性。因此，相较于 ESG 评级较低的企业，ESG 评级较高的企业通常具有更好、更稳定的盈利能力，可以为股东创造更多正向回报。此外，ESG 评级较高的企业往往具有更优秀的财务成长性，例如 A 级企业的收入和利润水平自 2016 年开始便保持了相较其他等级企业更高的增长率。因此，德勤风驭ESG 评级体系不仅在风险控制方面对企业和金融机构有重要意义，同时在评价和预测企业财务表现方面提供重要参考。2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.20 Part 3:通信行业可持续发展龙头企业ESG 基金在通信行业投资较为谨慎，主要原因在于该行业所涉及的环保问题相对有限，相对于其他行业，其环保特征并不是最突出的特点。通信行业相对于其他行业，如可再生能源或清洁技术，对环保因素的贡献相对较低，且通信行业更侧重于技术创新，ESG 投资者可能更倾向于关注社会和公司治理方面的问题，例如数据隐私、网络安全等。此外，通信企业可能更注重基础设施建设、数字包容性、教育支持等社会责任领域，而这些方面不一定会直接映射到 ESG 指标上。然而，一些 ESG 基金可能会审慎地选择在该行业中寻找具备优异 ESG 表现、有助于可持续发展的企业投资。这取决于基金的投资策略和对 ESG 标准的权衡考虑。总体而言通信行业受投资的企业数量较少，因此仍筛选出 5 家 S 级企业。但该行业企业仍能取得 S 级的评级，充分体现了德勤风驭 ESG 评级体系权重设置的科学合理性，使得不同主营业务间根据德勤风驭的 2022 年度 ESG 通信行业评级，100 家企业中，15 家获得 A 级，35 家获得 B 级，43 家获得 C 级，7 家获得 D 级评级。其中，中兴通讯、传音控股、中国联通、海康威视和大华股份五家企业在 2022 年被7支及以上的 ESG 基金投资，说明其具有优异的的可持续发展前景，被德勤风驭评为 2022 年度通信行业 ESG评级 S 级企业（图 15）。从各项指标来看，这五家企业指标披露率位于行业上游，ESG 单项评分均未出现明显短板。从企业实际表现看，中兴通讯、传音控股、中国联通、海康威视和大华股份作为被 ESG 基金青睐的企业，可能因其在业务和历史方面展现了积极的可持续发展特点。中兴通讯在其发展历程中，致力于技术创新和产业发展，也积极参与一些社会公益项目，如教育、扶贫等，这些举措均增强了其在ESG 评估中的竞争优势。中国联通作为中国三大基础电信运营商之一，积极参与了许多社会公益事业，比如推动数字化发展，助力农村网络建设等；传音控股作为以非洲市场为主要业务区域的移动通信设备制造商，提供高性价比的产品满足了许多发展中国家的通讯需求。与此同时，海康威视和大华股份作为视频监控设备制造商的领先企业，一直致力于提升技术水平，为全球社会提供更安全的监控解决方案，体现了社会责任的承担。这五者是当前通信行业上市公司中 ESG 综合评级表现最优的，对其他企业提升 ESG 表现有重要借鉴意义。的数据来源：Green Quantum图 15：2022 年通信行业 ESG 评级 S 级企业2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.通信 ESG 白皮书21企业能够具有可比较性。与德勤风驭 ESG 评级结果相对应的，这五家 S 级企业在中证指数等多家 ESG 评级中的评级结果也均位于行业前列，体现出德勤风驭通信 ESG评级与其他评级体系之间的相对一致性。通信行业要求高科技和创新，对环境、社会责任和治理能力的要求也较高，这与 A 级企业的地域分布相匹配。从整体上看，这些地区所拥有的地域和行业特点，为国内通信行业的 A 级企业创造了良好的条件，使其在 ESG 评级中展现出卓越的表现。图 16：2022 年中国通信行业 A 级及 S 级企业分布情从地域分布上来看，国内通信行业 ESG 表现最好的 A 级企业主要分布在广东、北京和江苏等地(图16)。这样的分布在地域和行业特点的交互影响下呈现出其独特合理性。首先，这些地区由于其相对发达的经济实力和资金支持，成为通信企业聚集的热点地区，这为通信产业的投资和发展提供了有力保障。其次，如广东、北京等地理位置优越，拥有发达的港口和交通网络，便于通信产品与国际市场接轨，为贸易和技术创新提供了便利条件。而且这些地区拥有较多国家级科研机构和高等院校，为通信技术的研究和创新提供了丰富的人才和资源。况数据来源：Green Quantum2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.22德勤风驭自 2019 年始发布的系列白皮书，已连续三年深入研究 A 股各行业上市公司的 ESG 绩效表现。本次，我们重点关注在德勤 CICS 行业分类下的通信行业。经过三年观察，A 股通信行业的 ESG 总体表现保持了稳步上升的态势。从 ESG 信息的透明度方面看，A 股通信企业已加大报告公开力度，但报告内容质量尚存不均，需进一步优化。风险管理角度上，强化 ESG 能帮助降低通信行业的信用违约风险。财务层面分析也显示，企业的 ESG 绩效与其财务健康状况正相关。结进入后疫情时期，我们依然面对如疫情反复、政治局势等变数。ESG 成为策应这些挑战、引领可持续发展的关键策略，给予社会新的希望。在中国政策如“碳达峰、碳中和”和通信有关法律法规等压力驱动下，通信行业的 ESG 表现将继续受到全社会、监管机构和国家的高度关注。因此，通信行业将着力提升运营效率，改善研发与治理体系，积极改善企业经营状况，在未来几年内进一步提升行业上市公司的 ESG 绩效。德勤风驭也希望通过开展各行业企业的ESG 绩效评级，为企业履行社会责任提供有效的支持和赋能，为构建更加绿色、可持续的未来做出贡献。语2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.通信 ESG 白皮书23地址：上海市黄浦区延安东路 222 号邮箱：地址：浦东新区丹桂路 999 号张江国创中心一期 A3邮箱：联系方式2023 Deloitte Risk X.All rights reserved.Please refer to the disclaimer at the end of this document.24关于德勤Deloitte（“德勤”）泛指一家或多家德勤有限公司，以及其全球成员所网络和它们的关联机构（统称为“德勤组织”）。德勤有限公司（又称“德勤全球”）及其每一家成员所和它们的关联机构均为具有独立法律地位的法律实体，相互之间不因第三方而承担任何责任或约束对方。德勤有限公司及其每一家成员所和它们的关联机构仅对自身行为及遗漏承担责任，而对相互的行为及遗漏不承担任何法律责任。德勤有限公司并不向客户提供服务。请参阅 了解更多信息。德勤是全球领先的专业服务机构，为客户提供审计及鉴证、管理咨询、财务咨询、风险咨询、税务及相关服务。德勤透过遍及全球逾 150 个国家与地区的成员所网络及关联机构（统称为“德勤组织”）为财富全球 500 强企业中约 80%的企业提供专业服务。敬请访问 330,000 名专业人员致力成就不凡的更多信息。德勤亚太有限公司（即一家担保有限公司）是德勤有限公司的成员所。德勤亚太有限公司的每一家成员及其关联机构均为具有独立法律地位的法律实体，在亚太 地区超过 100 座城市提供专业服务，包括奥克兰、曼谷、北京、河内、香港、雅加达、吉隆坡、马尼拉、墨尔本、大阪、首尔、上海、新加坡、悉尼、台北和 东京。德勤于 1917 年在上海设立办事处，德勤品牌由此进入中国。如今，德勤中国为 中国本地和在华的跨国及高增长企业客户提供全面的审计及鉴证、管理咨询、财 务咨询、风险咨询和税务服务。德勤中国持续致力为中国会计准则、税务制度及 专业人才培养作出重要贡献。德勤中国是一家中国本土成立的专业服务机构，由德勤中国的合伙人所拥有。敬请访问 cnzhsocial-media，通过我们的社交媒体平台，了解德勤在中国市场成就不凡的更多信息。本通讯中所含内容乃一般性信息，任何德勤有限公司、其全球成员所网络或它们 的关联机构（统称为“德勤组织”）并不因此构成提供任何专业建议或服务。在 作出任何可能影响您的财务或业务的决策或采取任何相关行动前，您应咨询合资 格的专业顾问。我们并未对本通讯所含信息的准确性或完整性作出任何（明示或暗示）陈述、保 证或承诺。任何德勤有限公司、其成员所、关联机构、员工或代理方均不对任何 方因使用本通讯而直接或间接导致的任何损失或损害承担责任。德勤有限公司及 其每一家成员所和它们的关联机构均为具有独立法律地位的法律实体。2023。欲了解更多信息，请联系德勤中国。

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光通信技术及未来发展展望6631班（1993级）李允博 中国移动研究院2023年10月14日西安2目录光通信技术发展及预测2算力网络需求与发展趋势13“东数西算”工程正式全面启动 2022年2月17日，国家发改委、中央网信办、工信部、国家能源局四部门联合印发文件，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8 地启动建设国家算力枢纽节点，并规划10个国家数据中心集群。至此，全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计，“东数西算”工程正式全面启动。推动数据中心与网络高效供给对接和协同发展“东数西算”工程全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案 算力基础设施集约化规模化绿色化减少绕转时延促进多方流量互联互通 网络基础设施建设高速数据传输网络扩展网带宽 优化网络结构3算力网络典型场景算力网络是推动国家“东数西算”纵深发展的重要基础，“东数西算”将带来数据、算力跨域流动，实现产业跃升、平衡区域发展，同时每年节约用电120亿度，消纳弃光弃风，节能减排，助力“双碳”目标实现云电脑、行业入云（医疗云、政务云）等制药、气象、基因、航空、自动驾驶、质检、遥感等AI训练等异地备份容灾、云盘等制造、安防、VR、元宇宙等实时性要求高的场景算力以核时为量纲，算力灵活可调入网即入算，1ms入算提供算力加速包定制时延额外收费算力以核时为量纲网络提供10G或100G 光专线P或者百T级别大数据的搬运按月/周/天/时收费大数据处理能力图片训练视频渲染图像训练图像渲染基于任务定价以存储能力（xxxT）为量纲利用网络带宽潮汐的情况，将低谷期的带宽释放给东数西存按时长收费算力以核时为量纲，算力灵活可调OTN专线提供基础带宽（百M）以及增值包（带宽灵活可调）提供算力/带宽加速包东数西存任务式算力边缘算力通用算力超算/AI算力西部存储 错峰带宽应用累计分发量实时算力 ms入算弹性算力 灵活带宽超算/AI算力 P级数据搬移5杭州合肥南京北京天津石家庄呼和浩特银川成都重庆广州澳门香港芜湖集群兰州长三角枢纽成渝枢纽宁夏枢纽甘肃枢纽内蒙古枢纽京津冀枢纽粤港澳枢纽贵阳贵州枢纽东、西部枢纽间全互联宁波/金华苏州/无锡算力网络给光网络带来挑战算力网络给光网络带来挑战 算力网络是推动国家“东数西算”纵深发展的重要基础，“东数西算”将带来数据、算力跨域流动，实现产业跃升、平衡区域发展，同时每年节约用电120亿度，消纳弃光弃风，节能减排，助力“双碳”目标实现架构带宽时延业务数据中心东西互访：l流量流向相对集中，需优化网络架构和组网方案，一跳直达连接，降低传输时延。业务实时性要求高：l算和网之间的资源快速联动，光传送网需要智能化感知业务时延、带宽、QoS等需求提供端到端服务。流量急剧上升：l以上网日志数据为例，全国日生成数据预计达到12PB，100G链路传输需要11天，需要采用更高速传输链路时延要求：l构建骨干（枢纽节点之间）20ms、省域/区域5ms、城市1ms三级时延圈 1-5-20ms稳定低时延 5个9超高可靠 T级超大带宽管道 按需快速拆建6大带宽-400G，光传输网的5G400G是指单波长能够承载400G类型业务的传输技术SDH2.5G WDM10G WDM/OTN100G OTN400G OTN32013199616QAM16QAM-PCSQPSK?=?/?波特率调制阶数偏振波特率：67GBd波道间隔：75GHz，总谱宽6THz传输距离1500kmPCS映射机制7大带宽-三大技术变革构建400G高速全光网超高速光器件1超宽谱有源模块2超宽带光系统架构3自适应SRS均衡，破解动态网络运维难题，力争功率平坦度0.5dB光电合封、高性能DSP、先进工艺共同推动符号率从30GBd提升到130GBd12THz4THz优化器件设计与材料工艺，减小EDFA、WSS在C/L波段性能差异，向C L一体化演进面对超高速率、超宽频谱、新型损伤3大技术挑战，主导400G端到端系统级创新，拉动器件、技术、产业全面成熟，力争今年实现400G全光骨干网首次规模商用C波段 C L波段，扩展三倍SRS转移：100G1dB 400G7dB，增加6dB符号率：30GBd 130GBd，提升四倍8 大带宽-世界最长距离400G光传输技术试验网络世界首个现网5616km极限传输和实验室7000km的先导试验基础上，与业界联合进一步完成面向经典商用场景的1673km传输现网极限能力实验目标：现网400G QPSK极限传输能力配置：G.652.D光纤 EDFA/部分拉曼放大宁波贵安现网试点路由面向经典商用场景的现网试点目标：400G QPSK的商用网络部署能力配置：G.652.D光纤 纯EDFA贵安隆回现网试点路由SDH2.5G WDM10G WDM/OTN100G OTN400G OTN320131996400G 光传输网的5G实验室传输纪录目标：实验室400G QPSK极限传输能力配置：G.654.E光纤 纯EDFAC6T L6T 400G QPSK环路传输系统9新光纤-空芯光纤空芯光纤有望突破现有实芯单模光纤的固有时延极限和非线性香农极限，对光纤、光器件和光网络系统形成全面的、变革性的创新实芯单模光纤反谐振空芯光纤损耗衰减已达0.142dB/km理论极限带宽可用频谱1518THz，当前已用12THz非线性非线性影响彻底凸显，不能依靠增加功率增加传输距离，单波入纤功率需6dBm预期衰减极限0.1dB/km可用频谱超100THz非线性系数低3-4个数量级，非线性效应可忽略，单波入纤功率可增加1000倍以上介质光速SiO2折射率约为1.46介质光速 真空光速/1.46介质光速 空气光速/真空光速光纤时延降低1/3面向东数西算推进空芯光纤产业发展，充分保障全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案所要求的算力枢纽节点之间20ms覆盖，还可以实现对全国范围的20ms时延圈覆盖，真正构建出国土全覆盖低时延通信能力。10基于新型光纤的高速光通信系统基于新型光纤的高速光通信系统中国移动联合高校和产业从光纤设计与拉制、面向空芯光纤的光通信系统攻关、产业生态和标准化等方面深度合作，联合推进空芯光纤及其光传输系统技术发展。光纤设计与拉制产业生态与标准系统技术攻关 深入研究空芯光纤损耗物理损伤机制，以及公里级拉制中微纳精度复杂结构调控 当前进展：实现0.28dB/km1290nm的损耗，单次拉制长度可5km，居全球第一阵营 从反谐振空芯光纤的全新关键参数特性出发，自底向上重构信道模型，开展信道容量极限估计、新物理维度的系统架构、关键光器件等关键方向研究 当前进展：首个空芯光纤非线性系数上限测量 首个超高功率入纤功率28dBm的40800G实时传输实验 凝聚产业共识，通过学术和产业组织，协同全产业共同突破反谐振空芯光纤大规模工业化制备难题，通过标准化进程，引导方案归一，加快应用进展 当前进展：推动空芯光纤成为中国光学工程学会5大产业难题 在CCSA牵头和联合牵头立项3项空芯光纤研究课题11智能化-意义人（网络）的数字孪生，采集、分析从出生到成长（规划到运行）过程中的所有数据，结合其父母遗传/自身体检数据（网络历史故障/现行运行状态）等信息建立数字虚拟模型，全生命周期相映射，同步更新人体（网络）各项变化，病因（故障）定位，推演未来健康进而提前干预光缆总长超过6000万公里光网络设备超过3亿端每年约30万次光缆故障。血管有一千多亿条，总长度96000公里人体细胞约有40万亿60万亿个至少六千二百八十四次(英国每日邮报)。12智能化-对于光网络的挑战与关键技术 面向算力网络发展，光网络规模持续增加、技术体系多样、新业务需求提高，对运维提出了更大挑战，光网络的智能化可有效提升运维效率和业务满足度，进入高速发展时间窗口期。011011010 光缆总长超过3000万皮长公里 光网络设备超2亿端 技术多样（OTN、PON、SPN.）5GVR8K 时延要求：百毫秒 十毫秒量级 业务响应：天级 分钟级 调度机制：面向链路 面向业务 光网络结构复杂，自智难度大 运维、调度时间周期长 故障处理慢，导致每年业务中断约300小时业务需求高运维难度大网络规模大针对智能化能力进行统一的模型和参数定义多种技术统一抽象建模数据精准标注，提升信息密度从设备/板卡级芯片级延伸DSP芯片毫秒级提供关键参数感知能力模块计算 系统测量拟合感知，提升建模精准度跨层：光层OAM拉通光电协同感知调度跨域：统一标准Telemetry数据同步跨界：层次化智能检测实现算力与网络联动光网络智能化典型场景与实践13 实时感知光纤静态特征参量（长度、衰减、熔接点）和动态特征（车辆、施工等引发的振动）参量 对现网4297对同路由光纤采用随机森林模型自动识别，准确识别4122对，准确率95.93%基于光学机理（芯片、器件、模块、光纤等）进行计算与仿真，同时对实际网络参数（光功率、OSNR、误码率等）进行实测，二者进行联合拟合评估，确立研判标准 对现网1500个OSNR监测点、250个EDFA监测研判准确率为99%。网络规划网络建设网络维护网络优化网络运营全生命周期管理光通信未来关键技术挑战4Capacity：长途光系统单纤容量能超过100T吗？Algorithm:光信道算法能够突破非线性难题吗？Spectrum：C波段之外，可以利用的新频谱空间有多大？Network:超大规模网络规划能够找到最优解吗？Satellite ON:能否构建高动态、大带宽、大规模光网络？258NG Fiber:G.652之后，下一代主流光纤是什么？OXC:能够实现超低损128维 波长交换吗？36920108T/FiberC L光谱 vs 光纤可用光谱 400nmSDM（少模/多芯）Hollow Core(空芯)衰减克尔SPM效应色散单波单偏振传输数学模型：非线性薛定谔方程 精确算法数学建模算力平台128高维、11Deg大转角光学设计、超材料突破空间数字相干技术，数百G星间链路空间动态管控，航天级ASON网络高集成插卡式，轻量化光通信速率频谱跨距80km/Span40km/SpanC波段4THzC L S x25THz 100GSE=21.6TSE挑战42030百T/Fiber115中国移动研究院工作是一种什么样的感受90%拥有硕士以上学位86%是国家知名院校以及海外名校毕业生北京大学北京大学清华大学清华大学北航北航北邮北邮其他其他985/211其他院校其他院校020040060080002001920202021本科本科研究生研究生博士博士研究院的人才比例构成一流的科技人才队伍，专业化的团队，工作氛围良好基础电信企业首个院士工作站员工1700 ，平均年龄34岁国家高层次人才9人享受国务院特殊津贴9人教授级高工19人国际行业和标准化组织领导30余人集团及以上劳模6人集团级首席专家3人院领军人才14人院青年领军人才25人16移动研究院招聘方向及要求研究院招聘职位主要涉及：网络研究类、人工智能类、开发类、无线研究类、物联网研究类、市场研究类、信息安全类等，需求覆盖通信类、电子类、计算机类、自动化类、数学类、统计学类等专业招聘方向 招聘流程网申笔试测评专业面试&综合面试体检/审批发放offer 网申入口移动研究院招聘官网：https:/关注移动研究院招聘公众号更多详细信息持续更新中

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通信通信|证券研究报告证券研究报告 行业点评行业点评 2023 年年 10 月月 16 日日 强于大市强于大市 中银国际证券股份有限公司中银国际证券股份有限公司 具备证券投资咨询业务资格具备证券投资. 

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请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告证券研究报告|2022023 3年年1010月月1717日日【国信通信国信通信专题报告专题报告】通信通信企业出海展望：企业出海展望：关注空间与周.

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请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告证券研究报告|2022023 3年年1010月月1 16 6日日【国信通信国信通信 行业行业专题专题】AristaArista：交换机新锐，引领.

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2023 年深度行业分析研究报告 目 录 1 卫星产业蓬勃发展，开启“大航天”时代.5 2 卫星通信：大国博弈加剧，低轨卫星互联网建设或将提速.9 2.1 低轨卫星互联网：构建空天地一体化网络的重要一. 

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分析师分析师落地期或至,聚焦星网基建卫星通信+北斗高精度时空要素应用卫 星 互 联 网 行 业卫 星 互 联 网 行 业 深 度深 度 研 究 报 告：研 究 报 告：证券研究报告|2023年10月1.

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华为下一代铁路移动通信系统白皮书(2023)华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 12023/9/28 20:02:15C O N TE N TS华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 22023/9/28 20:02:16C O N TE N TS目 录0.01020303.040506.070808..铁路无线通信的现状与趋势2.总体技术分析3.FRMCS网络架构分析1.1 铁路无线通信发展现状1.2 铁路无线通信系统发展趋势1.3 无线通信技术现状1.4 小结2.1 FRMCS网络服务分析2.2 FRMCS无线制式和频率选择2.3 TDD制式分析3.1 FRMCS无线网络架构3.2 无线冗余组网方案3.3 无线场景设计4.FRMCS无线网络关键技术5.产品及商用解决方案6.结论4.1 大功率终端提升FRMCS无线网络覆盖4.2 多阵列智能天线提升FRMCS无线网络覆盖和容量4.3 频偏预估和共小区技术保障高速列车稳定通信4.4 冗余方案提升FRMCS无线网络可靠性4.5 4G/5G融合网络保障业务平滑演进和长期稳定运行华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 32023/9/28 20:02:16上个世纪 90 年代，在国际铁路联盟（UIC）的倡导和引领下，全球移动通信系统（GSM）被引入铁路行业，并形成了GSM-R 铁路移动通信系统标准，GSM-R 被广泛采用，并一直沿用至今。然而，基于 GSM-R 的铁路移动通信系统已不能满足未来数字铁路诉求，同时 GSM 逐步退网，其产业链也在加速收缩，这给全球 GSM-R 存量线路的维护、运营以及演进造成诸多困难。GSM-R 属于窄带通信，业务承载能力有限，在铁路大站、枢纽地区及并线区域，已经出现容量受限问题；同时，由于系统内部同频、邻频干扰等问题，网络规划难度也不断加大。预计到2030 年左右，设备商将终止 GSM-R 产品及技术支持。当前，随着铁路行业数字化发展，数字铁路对更高安全、更高性能、高效运维、更好业务体验提出了新的诉求。而在消费者领域，移动通信系统已发展到第四代（4G/LTE）和第五代（5G），形成非常成熟的产业链，并在全球大规模商业部署。相比之下，行业均认同铁路移动通信系统亟待升级换代。为了应对铁路移动通信系统升级换代的迫切需求，UIC 于2012 年启动未来铁路移动通信系统（FRMCS）计划，为了更好地支撑列控、列调、旅客信息系统等多业务，也进一步将建议频谱从 900MHz 扩展到 1.9GHz（1900MHz-1910MHz）。铁路行业可以依托 3GPP LTE 成熟的标准、频谱、生态、产品和解决方案，实现快速商用部署。基于产业链生态及频谱现状分析，业界普遍认为 1.9GHz 的终端生态较完善，频谱干扰较小，是现阶段FRMCS 商用部署的优先选择。根据 UIC 最新计划，欧盟各国铁路将于 2025 年底前验证和分阶段引入基于 FRMCS 的未来铁路移动通信系统，通过更成熟、可快速灵活部署的无线宽带网络满足铁路数字化发展的需求，FRMCS 系统将和 GSM-R 系统并行工作，以便在 2030 年左右实现向 5G 的平稳过渡。考虑到 FRMCS 5G 标准尚未冻结，LTE 网络是优先选择。LTE 网络支持平滑升级到 5G，使能 FRMCS 方案面向未来持续演进，在保护客户投资前提下满足商用部署需求。本白皮书探讨 FRMCS 系统在无线技术选型、无线频率选择、网络部署方案等方面内容，并提出了相关建议，期望能为FRMCS下一代铁路无线网络的规划和建设提供技术借鉴和参考。前 言P R E F A C E华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 12023/9/28 20:02:17华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 22023/9/28 20:02:17华为下一代铁路移动通信系统白皮书01铁路无线通信的现状与趋势1.11994 年，GSM 被 UIC 选定为车地无线通信系统。GSM-R 源自欧洲综合铁路无线电增强网络（EIRNEN），由ETSI 标准化和增强。其频段 876-880 兆赫（列车到地面）和 921-925 兆赫（地面到列车）由欧洲联盟（欧盟）分配。欧盟从 1997 年开始部署 GSM-R 网络，目前已部署 GSM-R 铁路线 10 万多公里。中国也从 21 世纪初引入GSM-R 技术，并部署了超过 6.5 万公里的 GSM-R 铁路线。这些可靠、安全、成熟的商业网络见证了 GSM-R 20 多年的成功。然而，作为定制的铁路 GSM 系统，GSM-R 生态系统受电信行业生命周期的强影响。经过了 20 多年的发展，GSM 产业已经进入生命周期末期，全球各国主流运营商已开始逐步停止 GSM 网络建设，并启动 GSM 退网。可以预见，基于 GSM 技术制式的 GSM-R 也即将面临产业生命周期到期的局面。此外，GSM-R 只有 5.6MHz 带宽，且频点须错开部署，业务承载能力有限，仅能满足最基本的语音列调和列控业务传输要求，没有额外业务的容量，无法灵活部署如铁路多媒体调度通信、铁路基础设施智能管理、轨旁物联网、预测维护、客运业务信息传输等增值业务。虽然 2013 年欧洲和中国引入了基于 IP 的 GPRS，进一步扩大 GSM-R 的数据容量，但由于两个根本原因，GPRS关键业务没有成功商用。首先，GPRS“尽力而为”的数据承载能力不能保证铁路行业的高 QoS 要求。其次，窄带本身也限制了 GPRS 的使用。因此，GPRS 的应用场景仅限于非安全、不连续、小数据包业务。同时，基于移动闭塞的新型列车控制系统也对车地无线通信系统的带宽提出了更高的要求。综上所述，铁路行业亟需新的宽带无线通信系统满足激增的应用需求。铁路无线通信发展现状1.铁路无线通信的现状与趋势华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 12023/9/28 20:02:18华为下一代铁路移动通信系统白皮书02铁路无线通信的现状与趋势1.2随着铁路信息技术的发展，多媒体调度通信、基于移动闭塞的列控系统、列车车况实时监测、智能运维、铁路物联网等各种新业务需求不断涌现，GSM-R 的带宽与时延逐渐无法满足需求。2012 年，UIC 成立 FRMCS 项目组，启动下一代铁路移动通信系统研究。FRMCS 项目成立了三个工作组。功能工作组负责制定用户需求和功能需求。架构与技术工作组负责制定系统需求和技术方案。频率工作组负责研究FRMCS 的频率相关主题。2019 年，UIC 发布了 FRMCS 用户需求规范（UGS）v4.0.0。功能需求规范（FRS v0.5.0）和系统需求规范（SRS v0.5.0）的第一个完整版本已发布。2023 年第一季度，UIC 发布了 TOBA FRS v1.0.0 和 FRMCS SRS v1.0.0。同时，UIC 也计划在 2024 年第一季度发布 FRMCS v2.0。由于 FRMCS 使用 3GPP 技术，FRMCS 的基本要求也将纳入 3GPP。2016 年，ETSI 和 3GPP 启动铁路业务需求与已完成的 Rel-14 规范的差距分析。并从 Rel-15 开始，结合铁路业务需求对基于 LTE 的关键业务进行了进一步补充和完善。FRMCS 的架构也利于铁路业务的发展。与 GSM-R 不同，FRMCS 采用三层架构，由应用层、业务层和传输层组成，每个层都与其他层解耦，这给每层的业务升级或扩容带来更高的灵活性。新架构有效促进了铁路应用的扩展（如管理可视化、预测维护、入侵报警、精确定位、数字地图、灾难报警等）。对于 FRMCS 的频率选择，作为 UIC 的成员，欧盟铁路组织拥有庞大的互联铁路网，他们对 FRMCS 可能使用的频段进行了大量研究。根据欧盟委员会下属的无线频率委员会（RSC）发布的决议，在目前 GSM-R 的 24MHz 频率资源的基础上，将 FRMCS 频率扩展为 25.6MHz（874.4-880/919.4-925MHz）。同时使用 1900-1910MHz 的10MHz 频段作为 900MHz 频段的补充。在 2022 年 1 月 1 日之前，成员国应指定并在非排他性基础上提供铁路移动无线电的配对频段 874,4-880,0 MHz 和 919,4-925,0MHz 欧盟成员国最迟应在 2025 年 1 月 1 日之前，根据国家需求，指定并在非排他性的基础上提供铁路移动无线电的非配对频段 1900-1910MHz（委员会执行决定（欧盟）2021/1730 2021 年 9 月 28 日)铁路无线通信系统发展趋势华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 22023/9/28 20:02:19华为下一代铁路移动通信系统白皮书03铁路无线通信的现状与趋势1.31.4无线通信技术现状小结无线通信技术在过去几十年中发展迅速。LTE 作为主流技术，已经被全球电信运营商商业化，并取得了巨大成功。根据 GSMA 报告，到 2023 年 LTE 网络连接的百分比接近 60%。LTE 作为一项 3GPP 成熟的移动通信技术，在部分区域的轨道交通领域已有广泛商用实践（包括韩国火车快线、中国重载铁路、中国城市轨道交通、法国城市轨道交通）。以中国为例，LTE 规模承载了城轨最核心的列控和列调业务，为中国城轨行业的高速发展奠定了坚实的车地无线通信基础。也正是由于 LTE 在轨道交通行业的规模应用，奠定了 LTE 在轨道交通行业坚实的生态基础。同时，最新的无线通信技术已经完全实现了 4G 和 5G 共软硬件平台，使得 4G LTE 向 5G 的平滑演进成为可能。5G 作为 4G 的后续演进技术，也进入了部署阶段并逐步投入商用。5G 引入了 C 波段和 mmWave 波段等频段，大大扩展了可选择的频率范围。未来，它还将为 FRMCS 网络提供端到端的铁路移动通信能力。综合看来，基于移动通信 2G 技术的 GSM-R 已经无法满足铁路无线通信系统的发展要求。而基于 4G/5G 通用软硬件技术的 FRMCS 将是铁路车地无线网络发展的方向。得益于 4G/5G 通用的软硬件模块，也可以实现未来的长期平滑演进，最大限度保护铁路运营商的投资。华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 32023/9/28 20:02:20华为下一代铁路移动通信系统白皮书04总体技术分析FRMCS 旨在建设数字化、智能、高效的铁路通信网络。相比传统 GSM-R 承载的 TCS 列控和语音列调外，FRMCS 网络在承载业务上有如下创新应用：ATO 系统主要用于实现“地对车控制”，即用地面信息实现对列车驱动、制动的控制，根据控制中心指令完成对列车的启动、牵引、惰行和制动，送出车门和屏蔽门同步开关信号，使列车按最佳工况正点、安全、平稳运行。列车自动驾驶（ATO）信息传送业务通信模式主要为点对点数据传输。在 ATO 列控区段车载设备向地面设备发送列车状态、运行速度、控车策略、站内停准停稳等信息，地面设备向车载设备发送运行计划、线路数据等信息。ATO 信息对于车地无线通信系统要求的带宽是上下行各不小于 40kbps，端到端传输时延小于 150ms，丢包率不大于 0.1%。视频业务在数字铁路中发挥着重要作用。入侵报警、轨旁灾害报警、维修助手、驾驶员行为评估等功能，大大提高了铁路运营效率，减少了事故或灾害损失。视频业务包括：视频类业务对于车地无线网络带宽要求较高，一般单路视频需要上行达到 1024 kbit/s 以上，但视频类业务一般不属于行车安全业务范畴，对于可靠性和优先级的要求不如列控和列调业务高。在某些区域例如车站和铁路站场，非安全视频业务可以考虑采用运营商网络进行承载。2.1FRMCS 网络服务分析点对点视频服务点对多点视频业务视频组呼业务，包括：1)基于区域和基于用户的预定义组呼；2)基于用户的自定义组呼；02.视频业务01.列车自动运行(ATO)2.总体技术分析华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 42023/9/28 20:02:21华为下一代铁路移动通信系统白皮书05总体技术分析根据业务优先级、可靠性要求和带宽要求，可以把 FRMCS 需要承载的铁路业务分为 8 类。如上表所示，FRMCS 网络应该保证优先级较高的业务（紧急呼叫业务、列车调度和紧急语音通信以及列车控制和调度业务），在任何情况下可靠传输。基于上述带宽分析，可以大致估算出大型车站、普通车站和行车区间 FRMCS 网络业务容量需求（Mbit/s）。无线电频率是铁路移动通信技术创新发展的基础和先决条件，涉及生态系统、成本和网络性能。以下我们将分析 FRMCS 各频率的产业情况。如前所述，2021 年 9 月 28 日发布的指令性规范（EU）2021/1730 已经明确欧洲将使用 FDD 频段的 874.4-880.0MHz（上行，终端到基站）/919.4-925.0MHz（下行，基站到终端）和 TDD 频段的 1900-1910MHz 作为 FRMCS 的无线频率。但是由于 FDD 2*5.6MHz 属于传统的铁路无线频率，虽然 3GPP 已经为铁路定义了 n100序号业务类型优先级业务流向业务连续性带宽(单用户)1铁路紧急呼叫0车-地地-地要求连续32kbps，上下行对称2行车调度、应急语音通信1车-地车-车地-地要求连续32kbp5，上下行对称3列控业务，行车安全数据1车-地 地-地要求连续150kbps4非行车调度，运营及维护语音2车-地地-地 列车内要求连续32kbps，上下行对称5行车安全视频，应急视频2车-地 地-地要求连续上行 1024kbps6调度视频通信，运营视频通信2/3车-地 地-地要求连续上下行对称 1024kbps7运营维护检测数据4车-地 地-地允许断点续传上行 512kbps8运营维护车载远程数据更新、运营维护作业指导4车-地地-地允许断点续传下行 1024kbps业务类型大型车站普通车站行车区间上行下行上行下行上行下行行车应用、运营及维护13.7714.345.926.094.404.45行车应用7.367.934.264.433.523.582.2FRMCS 无线制式和频率选择华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 52023/9/28 20:02:21华为下一代铁路移动通信系统白皮书06总体技术分析TDD 是一种高效频谱技术，因此 TDD 1900-1910MHz 被引入FRMCS。不同于 FDD 系统上下行使用不同的频率，TDD 系统上下行共享同一频率上的无线帧，通过占用不同的时隙来区分上下行，用户可以根据业务需求不同，灵活调整上下行资源分配。相比于 FDD 系统，TDD 系统具有如下显著的优势：当前，TDD 制式的网络已经在全球成熟广泛应用。铁路沿线的运营商网络也已大量部署基于 TDD 制式的网络，TDD 技术在高速移动场景下的性能已得到充分验证。因此，综合考虑技术特点和产业发展，现阶段 FRMCS 网络建设可以优先采用 1900M 的 TDD 频段。GSM-R 网络完全退出后，可将其 874.4-880.0MHz（上行）/919.4-925.0MHz（下行）对称频谱带宽用于发展 FRMCS 网络的FDD 制式，作为既有 TDD 制式的补充。频段（874.4-880.0MHz/919.4-925.0MHz），但当前这个频段还缺乏产业支撑，主流厂家均没有相关产品。同时，如何实现 4G/5G 和 GSM-R 在这个频段内的共部署而避免相互干扰也还需要理论和工程研究。因此，874.4-880.0MHz/919.4-925.0MHz 现阶段很难应用于 FRMCS 的部署，只有在产业和工程部署等难题解决后才适用于在该频段部署 FRMCS。相比之下，TDD 频段的 1900-1910MHz 属于 3GPP 标准中的 B39/N39（1880-1920MHz）频段范围，端到端的生态更加成熟，大多数主流商用产品，如基站、终端以及一些行业手台都支持 LTE B39。虽然 TDD 1900-1910MHz 也在 5G N39 频段范围内，但是 3GPP 标准目前未定义具体 BAND 号、子帧配比等，且 5G 当前目标是扩大 C 波段和 mmWave 的可用频率。因此，1.9GHz 并不是整体产业的优先选项，产业支持性较LTE 差。如果直接用于铁路通信，生态系统将是一个不得不考虑的问题。综合考虑，LTE TDD 1900 MHz 是目前 FRMCS 的首选制式和首选频率。2.3TDD 制式分析TDD 支持上下行非对称业务，符合铁路业务特点在 FRMCS 网络承载的众多业务中，大多数业务的上行业务量都明显高于下行，如列车远程监控、铁路基础设施无线监测、铁路多媒体调度指挥通信、铁路物联网等。TDD 系统可以根据上下行业务量的不同关系，灵活地进行上下行时隙配比，实现对频谱的有效利用。TDD 不需要成对频率，频率获取难度相对较低对于 FRMCS，2GHz 以下频段可以更好实现大规模覆盖，减少小区间切换和多普勒频移。然而这些黄金频段，绝大多数都已经分配给了公网电信运营，如果采用必须有成对频段的 FDD 制式，势必将进一步增大频率申请的难度。有效利用非对称零散频段的 TDD 模式已逐渐被交通行业运营商接受。TDD 可以利用上下行信道的互易性信道估计对于无线系统来说是很重要的。信道估计的结果反映了空口状态，如传播、频移和干扰。由于 TDD 网络共享同频，基站可以利用终端上报的上行信道信息预判下行信道模型，有利于智能多天线技术的应用，并有助于实现精确的多普勒频移补偿。华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 62023/9/28 20:02:21华为下一代铁路移动通信系统白皮书07FRMCS 网络架构分析随着无线通信技术和虚拟化技术的发展，4G 和5G 时代的网络架构与 2G 和 3G 时代相比发生了巨大变化。从 4G 开始，2G/3G 中的基站控制器被删除，网络结构进一步简化，缩短了整网端到端传输时延。与GSM-R 网络采用 TDM 传输不同，LTE 及后续网络支持端到端 IP 传输，这使得业务与网络解耦成为可能。从整体架构的角度来看，FRMCS 网络由核心网、无线接入网、用户设备、运营支撑系统和铁路 Mission Critical X（MCX）紧急任务业务系统五部分组成。列调业务整体网络架构如下图所示。从3G时代开始，为了控制建设成本、简便运营，开始采用基站主控单元和射频单元分离的分布式基站（BBU RRU）方案替代传统宏基站。此方案一直延续至 LTE 和 5G 时代。所以，在 FRMCS 无线网络中，不会存在 GSM-R 时代的宏基站产品形态，转而全线采用分布式基站架构。BBU 部署在铁路沿线的机房内，RRU 部署则比较灵活，可以与BBU 共站部署也可以与 BBU 拉远部署。下面对 FRMSC 最关键的核心网和无线接入网进行业务和组网分析。运营支撑系统铁路MCX服务器FRMCS核心网IP承载网FRMCS无线接入网车载终端手持终端3.1FRMCS 无线网络架构3.FRMCS 网络架构分析华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 72023/9/28 20:02:22华为下一代铁路移动通信系统白皮书08FRMCS 网络架构分析高可靠性是 TCS 传输网络的基本要求，应避免单点故障影响系统业务。根据 GSM-R 的经验，在 FRMCS 网络设计中引入了冗余机制。一般情况下，基站的冗余方式推荐采用共站址双网络。共站址双网络覆盖方式是在同一站址设置两套独立基站（天馈线采用独立或共用方式均可），形成双层网络。两层网络的覆盖区域基本重叠，每一层网络的覆盖方式与普通单网类似。共站址双网方案在中国城市轨道交通行业已经广泛部署，大量商用实际证明该方案成熟可靠、工程投资低、运维简单，完全满足轨道交通对于可靠性要求。根据冗余组网的要求，可以将 1900-1910MHz 的 10MHz 频段分为两个 5MHz 进行组网，可以承载列控业务、集群语音业务、旅客信息系统以及列车状态信息等。UIC 推荐了 1.9GHz 频段上的 10MHz 频段用于 FRMCS。为了更好地满足多媒体业务的诉求，可以选择更宽的频段资源，比如 1895-1915MHz。FRMCS网络在不同场景应采取不同的覆盖方案和基站设备，根据场景可分为正线、站场/车站、交叉/并线区段、隧道等场景。3.23.3无线冗余组网方案无线场景设计频道序号工作频段(MHz)频道中心频率F.5F21905 19101907.5正线相比于站场/车站和交叉、并线区段，对无线网络容量的需求相对较小，可采用 BBU RRU 无源天线的基站设备。正线：华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 82023/9/28 20:02:23华为下一代铁路移动通信系统白皮书09FRMCS 网络架构分析根据 UIC 发布的 FRMCS 用例，站场/车站的通信方式很多种，如列车调度组成员之间以及货物检验人员、列车检验人员之间的语音、数据和视频通信、值班人员、地面操作员或任务关键场景。FRMCS 系统在仅有 10MHz 带宽情况下无法承载所有应用业务。因此，站场/车站的 FRMCS 网络应优先保障关键业务，其他应用可以在公网或 Wi-Fi 上承载。站场/车站：对于交叉、交越区段，可采用多条线路共用基站的方式，基站设置在交叉或交越点附近，共用基站设置多副天线满足多条线路覆盖需求，利用共小区等技术，将不同物理站址的 RRU 在逻辑上合成为同一个小区，减少切换和重选次数，从而提升网络性能。对于并线区段，需要根据线路之间平行间距采取适合的无线覆盖方案，为避免相互之间产生干扰，可考虑采用窄波瓣天线，将能量集中在各自线路上。交叉/并线区段：FRMCS 在隧道等弱场区段同样有覆盖需求。隧道采用 RRU 漏缆覆盖方案。在该解决方案中，FRMCS 和部分运营商公网可以使用相同宽频段漏缆覆盖，减少隧道的设施布局和维护工作量。隧道：FRMCS 核心网设备铁路 MCX 服务器根据 FRMCS 定位，该标准将符合 3GPP，这意味着 FRMCS 核心网将是一个 3GPP 标准定义的典型核心网。它具有网络接入控制、注册和连接管理、接入管理和移动性管理、注册区管理、策略控制等基本核心网功能，可承载基本的数据传输业务。FRMCS 核心网采用云化网络架构及 SDN/NFV 技术的通用服务器，支持构建专用数据中心和云化系统，具备向未来演进的能力。核心网可靠性要求级别高，在组网方案上必须考虑核心网灾备。两套灾备核心网的业务面网元负荷分担模式，作为一种经济高效的解决方案，在单点故障时铁路应用业务无感知，保障铁路关键业务的高可靠运行。MCX 服务器首次作为关键部件引入铁路行业。它包括初始会话协议核心（SIP Core）、接口网关和 MC（Mission Critical 关键业务）应用。SIP Core 主要实现信令控制平面的注册、服务选择和路由功能。接口网关主要实现与铁路既有通信系统的互联。MC 业务应用由铁路宽带集群语音通信（MCPTT）、铁路宽带集群视频通信（MCVideo）和铁路宽带集群数据通信（MCData）组成，分别实现语音、视频和数据集群通信业务的呼叫控制。华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 92023/9/28 20:02:23华为下一代铁路移动通信系统白皮书10FRMCS 无线网络关键技术1900MHz 频谱相比与 900MHz 在无线覆盖上有所减弱，为了节省铁路运营商的站点投资，需要寻找新技术来改善 1900MHz 的覆盖范围。与传统的 GSM-R 相比，FRMCS 终端的上行功率有限。如下表所示，根据 3GPP 协议，LTE 和 5G 的终端发射功率做了限制，不能超过 23dBm。目前业界的终端都是严格按照这个要求进行射频硬件设计。4.1大功率终端提升 FRMCS 无线网络覆盖Table 6.2.2.1:UE Power ClassEUTRAbandClass 1(dBm)Tolerance(dB)Class 2(dBm)Tolerance(dB)Class 3(dBm)Tolerance(dB)Class 4(dBm)Tolerance(dB)1-23 2/-2-4-23 2/-2-5-23 2/-2-6-23 2/-2-9-23 2/-2-10-23 2/-2-11-23 2/-2-13-23 2/-2-1431 2/-3-23 2/-2-17-23 2/-2-19-23 2/-2-20-23 2/-2-21-23 2/-2-4.FRMCS 无线网络关键技术华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 102023/9/28 20:02:24华为下一代铁路移动通信系统白皮书11FRMCS 无线网络关键技术EUTRAbandClass 1(dBm)Tolerance(dB)Class 2(dBm)Tolerance(dB)Class 3(dBm)Tolerance(dB)Class 4(dBm)Tolerance(dB)22-23 2/-3.5-24-23 2/-2-27-23 2/-2-28-23 2/-2.5-30-23 2/-2-31-23 2/-2-.33-23 2/-2-34-23 2/-2-35-23 2/-2-36-23 2/-2-37-23 2/-2-38-23 2/-2-39-23 2/-2-0-23 2/-2-42-23 2/-3-43-23 2/-3-44-23 2/-3-NOTE 1 VoidNOTE 1 For the UE which supports both Band 11 and Band 21 operating frequencies,the tolerance is FFS.而 GSM-R 终端发射功率可达到 33dBm（手持终端）和 39dBm（车载台）。终端发射功率间的差异，会导致基于现有产品下 FRMCS 1900MHz 的覆盖能力仅能做到 GSM-R 900MHz 的 1/3。因此，提升 FRMCS 终端上行发射功率就成为了提升 FRMCS 覆盖能力的关键所在。根据业界通用的 Okumura-Hata 模型估算，如果 FRMCS cab radio 的上行功率可以做到 31dBm，FRMCS 覆盖能力可以达到 GSM-R 网络的60%左右，可以极大减少 FRMCS 网络站点投资。目前，UIC 已在 FRMCS 标准中定义了 cab radio 发射功率可达31dBm。综上，8T8R MIMO 应该被视为提高无线网络能力的重要特性和关键网络能力。随着无线通信技术的发展，多天线发射和多天线接收（MIMO）技术已经在 LTE 和 5G 网络中广泛应用。信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，成倍地提高移动通信系统信道容量。根据运营商网络的统计结果，以 4T4R 和 8T8R 对比，8T8R 技术无论在覆盖还是容量上都有明显提升。4.2多阵列智能天线提升 FRMCS 无线网络覆盖和容量TDD 4T4R35dBcoverageCapacity： 10%TDD 8T8R华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 112023/9/28 20:02:24华为下一代铁路移动通信系统白皮书12FRMCS 无线网络关键技术FRMCS 网络在高速移动场景下，其可靠性存在以下 2 种挑战：针对多普勒频移问题，基站利用上行信道导频信号进行终端频偏预估，并对终端频率进行持续校正。通过该技术，可提升小区上行吞吐率，从而保障铁路终端在高速场景下吞吐率和正常接入能力。经过运营商网络部署经验看，当时速超过 120km/小时时，开启该特性可以有效保证高速移动无线信号质量。从 LTE 时代开始，分布式基站架构广泛应用，基于分布式基站架构开发的 RRU 共小区技术已成熟应用。通过RRU 拉远，一个 BBU 下的多个 RRU 可以在位置上分属不同站址，但是在逻辑上属于同一个小区。这样列车在多个共小区 RRU 覆盖范围内运行可以不需要进行切换，不感知小区边界，提高了网络的性能。通过上行频率纠偏和 RRU 共小区等特性，基于 TDD 频段的 FRMCS 网络可以很好满足高速场景下无线信号的覆盖质量从而保证铁路列控和列调的行车业务稳定可靠传输。多普勒频移频繁切换4.3频偏预估和共小区技术保障高速列车稳定通信在高速移动场景下，受多普勒效应影响，接收端接收信号频率发生变化，导致发射频率与接收频率不同。在列车高速移动情况下，终端用户发生频繁切换，可能造成吞吐率下降甚至掉话，影响业务稳定性。d ff fdf fdfCell2Cell1RRU0RRU1RRU2RRU3华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 122023/9/28 20:02:25华为下一代铁路移动通信系统白皮书13FRMCS 无线网络关键技术4.44.5冗余方案提升 FRMCS 无线网络可靠性4G/5G 融合网络保障业务平滑演进和长期稳定运行在铁路无线网络建设中，最为关注的就是网络整体的可靠性，需要确保单点故障不能影响安全类行车业务。在实际铁路无线网络部署中，可采用组网冗余、设备冗余、单板冗余等方式，避免设备单点故障，提升系统可靠性。在消费者领域，移动通信系统已发展到第四代（4G/LTE）和第五代（5G），形成非常成熟的产业链，并在全球大规模商业部署。相比之下，行业均认同铁路移动通信系统亟待升级换代。华为积极与产业伙伴一起深入研究 4G/5G 无线宽带技术在铁路行业的应用，同时推动 4/5G 大功率终端的标准和生态构建，有效提升基站覆盖范围，降低客户网络投资。考虑到 FRMCS 5G 标准尚未冻结，现阶段依托 3GPP 标准成熟产业生态，先上快用 1.9GHz 频谱的 LTE 网络，既能满足客户快速商用部署 FRMCS 的诉求，又能助力加速行业数字化转型。LTE 网络支持平滑升级到 5G，使能 FRMCS 方案面向未来持续演进，在保护客户投资和业务稳定运行前提下满足商用部署需求。无线网络通过部署同站址双网实现同一区域的无线冗余覆盖。正常情况下双网同时工作，终端可以通过参数设置选择优先接入网络，当工作网络故障后终端可以快速切换到备用网络。双网覆盖：分布式基站架构下，一个 BBU 连多个不同物理站点 RRU。多个 RRU 间可以通过环型组网的方式连接，当连接 BBU 和 RRU 的光纤故障时，可以实现快速环内倒换确保基站正常工作。RRU 环网：如果 FRMCS 核心网故障，铁路关键业务将受到很大影响。因此，FRMCS核心网的业务面网元应该采用主备方案来保证在设备故障后整网用户面业务无感知。设备异地容灾：除了组网和设备级的冗余方案，FRMCS 网络的基站和核心网设备的关键电源模块，主要控制处理单板等也都应该具备冗余备份能力。主用单板故障后系统应该有能力自动切换到备用单板，无需人工干预。另外，网络设备具有在线扩容能力，在增加业务扩充场景下，不影响既有的可靠性。单板冗余备份：RRUBBURRURRUMCX ServerMCX Server1 1redundancy华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 132023/9/28 20:02:25目前，华为下一代铁路移动通信解决方案，Huawei Railway Wireless for FRMCS，是业界首个基于 1.9GHz LTE 网络的 FRMCS 商用方案。相比传统 1.9GHz 方案，华为 FRMCS 商用方案覆盖能力提升2倍以上，可利旧GSM-R站点资源。定制窄带射频模块，有效降低异系统干扰风险。该方案包含 8T8R 新基站和大功率终端关键网元。8T8R 新基站作为业界首款铁路定制4G/5G 融合基站，功率 8*40W，具备硬件 5G 演进能力，以及 5 5M&10M 组网能力。大功率终端是业界首款大功率车载台，发射功率可达31dBm。5.产品及商用解决方案SOLUTIONS华为下一代铁路移动通信系统白皮书14华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 142023/9/28 20:02:26华为下一代铁路移动通信系统白皮书15结论华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 152023/9/28 20:02:27华为下一代铁路移动通信系统白皮书16结论6.结论铁路 FRMCS 无线网络的发展，离不开标准的支持、产业的成熟、技术的匹配等各方面因素。作为铁路信息化、现代化、智能化的重要基础设施，FRMCS 网络的发展需要行业组织、标准协会、设备厂家和铁路业主的共同推动。现阶段 3GPP 无线宽带技术应用已经相当成熟，借鉴 3GPP 成熟的生态和产业技术，叠加铁路行业应用形成铁路 FRMCS 解决方案是已成趋势。现阶段 FRMCS 频率已经分配，铁路行业数字化改造需求强烈。华为相信 FRMCS 时代已到来。如果设备厂家和铁路业主共同推进 FRMCS 产业生态和商用部署，它将是全球下一个成功的车地无线通信解决方案。CONCLUSION华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 162023/9/28 20:02:28华为技术有限公司深圳龙岗区坂田华为基地电话： 86 755 28780808邮编：免责声明本文档可能含有预测信息，包括但不限于有关未来的财务、运营、产品系列、新技术等信息。由于实践中存在很多不确定因素，可能导致实际结果与预测信息有很大的差别。因此，本文档信息仅供参考，不构成任何要约或承诺，华为不对您在本文档基础上做出的任何行为承担责任。华为可能不经通知修改上述信息，恕不另行通知。版权所有 华为技术有限公司 2023。保留一切权利。非经华为技术有限公司书面同意，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本手册内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。商标声明 ，是华为技术有限公司商标或者注册商标，在本手册中以及本手册描述的产品中，出现的其它商标，产品名称，服务名称以及公司名称，由其各自的所有人拥有。华为下一代铁路移动通信系统白皮书（2023）.indd 172023/9/28 20:02:28

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