近兩年，“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”從戰(zhàn)略概念迅速躍升為全球通信行業(yè)的競賽場。無論是低軌星座大規(guī)模部署，還是手機(jī)直連衛(wèi)星能力加速落地，都標(biāo)志著一個(gè)趨勢：空天地一體化網(wǎng)絡(luò)正在成為下一代移動通信的基本形態(tài)。
為什么需要星載核心網(wǎng)？
要理解星載核心網(wǎng)的意義，必須先回到低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)最本質(zhì)的痛點(diǎn)：時(shí)延與并發(fā)。傳統(tǒng)的“透明轉(zhuǎn)發(fā)”衛(wèi)星模式里衛(wèi)星只負(fù)責(zé)把鏈路“搬運(yùn)”回地面核心網(wǎng)處理。隨著星座規(guī)模擴(kuò)大、終端數(shù)爆發(fā)，這種模式的短板越來越明顯：
星地間信令太密集，大量用戶同時(shí)訪問，都要通過衛(wèi)星回傳地面核心網(wǎng)，需要的時(shí)間可能數(shù)百毫秒，容易造成鏈路擁塞。同時(shí)，業(yè)務(wù)調(diào)度、用戶面轉(zhuǎn)發(fā)都在地面完成。衛(wèi)星越多、終端越多，地面網(wǎng)絡(luò)負(fù)載越重，難以應(yīng)對真正全球化的接入需求。
尤其在跨區(qū)域通信場景中，傳統(tǒng)模式需經(jīng)過多顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至地面核心網(wǎng)再路由分配，鏈路跳轉(zhuǎn)多、傳輸路徑長，不僅時(shí)延大幅增加，還易受地面網(wǎng)絡(luò)瓶頸影響。而星載核心網(wǎng)與衛(wèi)星間激光鏈路的協(xié)同，成為破解這一難題的關(guān)鍵：激光鏈路具備高帶寬、低時(shí)延、抗干擾的特性，配合星載核心網(wǎng)的星上處理能力，可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在衛(wèi)星星座內(nèi)部直接流轉(zhuǎn)，無需依賴地面核心網(wǎng)中轉(zhuǎn)，從根本上提升全球通信的效率與覆蓋能力。
因此，行業(yè)逐漸形成共識：要讓衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)真正具備移動網(wǎng)絡(luò)級別的體驗(yàn)，核心網(wǎng)上星很有必要。星載核心網(wǎng)是低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)從“能用”走向“好用”的關(guān)鍵一步。
圖片來源：震有科技
星載核心網(wǎng)技術(shù)難點(diǎn)
衛(wèi)星不同于地面機(jī)房，資源極為有限，存在著諸多的限制因素，對產(chǎn)品和技術(shù)的要求極高，主要有以下幾大難點(diǎn)：
算力緊張：星載芯片功耗與散熱有限；
存儲受限：無法像地面那樣隨意擴(kuò)展；
部署環(huán)境苛刻：真空、高輻射、溫差大；
鏈路復(fù)雜：星間鏈路、星地鏈路動態(tài)變化。
因此，一套星載核心網(wǎng)系統(tǒng)必須具備：
· 輕量化、高可靠、可裁剪的核心網(wǎng)架構(gòu)；
· 極致優(yōu)化的 UPF 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率和智能資源管理能力；
· 需具備高可靠、容錯(cuò)自愈的運(yùn)營級能力；
· 對星間鏈路拓?fù)渥兓瘶O高的動態(tài)適配能力。
星載核心網(wǎng)不是簡單的“把地面核心網(wǎng)搬到天上”，而是要設(shè)計(jì)一套適配空間環(huán)境的中樞核心網(wǎng)。
在國內(nèi)，核心網(wǎng)的技術(shù)壁壘非常高。因?yàn)楦鶕?jù)監(jiān)管要求，需要通過大約 20 項(xiàng)入網(wǎng)證，每一項(xiàng)都非常嚴(yán)格，技術(shù)、可靠性、安全性都要達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。也正因?yàn)殚T檻高，目前國內(nèi)真正“拿齊所有入網(wǎng)證”、具備完整核心網(wǎng)能力的企業(yè)，其實(shí)就三家。而能夠同時(shí)支持完整的地面和星載核心網(wǎng)，并且在國內(nèi)低軌星座核心網(wǎng)建設(shè)擁有項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的，震有科技不出其二。
震有科技的星載核心網(wǎng)方案遵循“柔性功能分割”原則——地基網(wǎng)絡(luò)與天基網(wǎng)絡(luò)按需分工，既可完全上星，也可靈活分層，同時(shí)充分考慮衛(wèi)星間激光鏈路的高帶寬特性，實(shí)現(xiàn)功能部署與鏈路資源的最優(yōu)匹配。總體上，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)核心網(wǎng)由地面核心網(wǎng)+星載核心網(wǎng)兩部分構(gòu)成，震有科技星載核心網(wǎng)主要包括控制面S-5GC和用戶面星載S-UPF，既可以單獨(dú)S-UPF上星，也可以同時(shí)上星。
星載S-UPF是裝在衛(wèi)星上的用戶數(shù)據(jù)處理網(wǎng)元，專門負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)、接通電話、建立通信連接、保障通信安全這些關(guān)鍵功能，同時(shí)深度融合衛(wèi)星間激光鏈路優(yōu)勢，支持專線業(yè)務(wù)、語音業(yè)務(wù)、局域網(wǎng)業(yè)務(wù)等通過激光鏈路實(shí)現(xiàn)星間直達(dá)，徹底擺脫對地面核心網(wǎng)的依賴，為星地融合通信場景提供高效的用戶面功能支撐。
因?yàn)樾l(wèi)星上硬件資源少，和地面環(huán)境要求也不一樣，震有科技做了針對性裁剪和改造：讓軟件更緊湊，盡可能少占用衛(wèi)星的CPU、內(nèi)存和存儲空間；精簡非星載場景核心的增強(qiáng)型功能；簡化流量控制策略；同時(shí)優(yōu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議與激光鏈路傳輸協(xié)議的適配性，降低鏈路適配時(shí)延，強(qiáng)化與地面 5GC 在 5GLAN 和 T2T 業(yè)務(wù)場景的協(xié)同能力，在星載環(huán)境下實(shí)現(xiàn)性能、資源效率與激光鏈路利用率的三重平衡。
圖片來源：震有科技
從功能上看，震有科技S-UPF重點(diǎn)覆蓋四大方向：
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)能力：支持網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)隧道建立，保障星地間、星間數(shù)據(jù)通過激光鏈路傳輸?shù)母咚偻罚?/p>
用戶面管理：涵蓋會話管理、QoS 管理等用戶面關(guān)鍵管理環(huán)節(jié)，根據(jù)星間激光鏈路帶寬動態(tài)調(diào)整 QoS 調(diào)度策略，確保通信質(zhì)量與業(yè)務(wù)連續(xù)性；
T2T語音業(yè)務(wù)：讓語音數(shù)據(jù)直接在衛(wèi)星內(nèi)部或衛(wèi)星間傳送，不用繞地面核心網(wǎng)，讓衛(wèi)星間語音通話更快；
5GLAN功能：支持多個(gè)設(shè)備間的局域網(wǎng)通信不用落地，給星地場景里的局域網(wǎng)業(yè)務(wù)打造又快又穩(wěn)的通信環(huán)境。
震有科技星載 S-5GC 是一款專為低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)打造的輕量化核心網(wǎng)產(chǎn)品，深度適配衛(wèi)星間激光鏈路的動態(tài)特性?；?nbsp;3GPP NTN 標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，并結(jié)合低軌衛(wèi)星的高速運(yùn)動、頻繁切換、星上算力受限以及激光鏈路對準(zhǔn)敏感等特性，對地面 5G 核心網(wǎng)進(jìn)行了深度裁剪與優(yōu)化。
它用“輕量化架構(gòu)”減少衛(wèi)星和地面的信號溝通，節(jié)省資源；加了“增強(qiáng)移動性管理”，能穩(wěn)穩(wěn)處理衛(wèi)星波束切換、衛(wèi)星間跳轉(zhuǎn)這些動態(tài)場景，業(yè)務(wù)不中斷。還簡化了通信規(guī)則和步驟，更適應(yīng)衛(wèi)星鏈路信號延遲高、條件受限的環(huán)境。
產(chǎn)品嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)來，還在信號定位、接入類型識別、離線短信等細(xì)節(jié)做了定制。依托震有成熟技術(shù)，它自帶“容錯(cuò)、自愈、在軌調(diào)整”能力，達(dá)到商用穩(wěn)定運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。性能上通過精簡組件、優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲和計(jì)算，在衛(wèi)星有限的CPU、存儲和電量下也能高效跑，滿足各種通信需求。
總體而言，S-5GC為低軌星座提供了一套真正可上星、可商用、可擴(kuò)展的 5G 核心網(wǎng)控制平面，為構(gòu)建新一代星地融合通信網(wǎng)絡(luò)奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。
關(guān)鍵技術(shù)亮點(diǎn)
震有科技的星載核心網(wǎng)方案依托多年衛(wèi)星通信經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)關(guān)鍵突破，包括：
關(guān)鍵技術(shù)一：星地功能柔性編排
支持根據(jù)任務(wù)場景動態(tài)決定哪些功能在星上、哪些在地上執(zhí)行，提高網(wǎng)絡(luò)靈活性與資源效率。
關(guān)鍵技術(shù)二：輕量化S-UPF 高性能轉(zhuǎn)發(fā)
通過深度優(yōu)化的數(shù)據(jù)面算法，使UPF在算力有限的衛(wèi)星平臺上仍能實(shí)現(xiàn)高吞吐和低時(shí)延轉(zhuǎn)發(fā)。
關(guān)鍵技術(shù)三：動態(tài)拓?fù)渑c星間鏈路適配
針對低軌衛(wèi)星高速運(yùn)動特點(diǎn)，支持快速切換、拓?fù)渲貥?gòu)、星間路由尋優(yōu)，讓數(shù)據(jù)在星座內(nèi)部高效流動。
圖片來源：震有科技
震有科技已在多個(gè)實(shí)際項(xiàng)目中推進(jìn)星載核心網(wǎng)關(guān)鍵能力驗(yàn)證，包括：
· 多項(xiàng)低軌星座的核心網(wǎng)技術(shù)預(yù)研和方案設(shè)計(jì)；
· 與多家機(jī)構(gòu)合作開展星載 S-UPF、S-5GC、星地分層核心網(wǎng)等工程化實(shí)驗(yàn)；
· 在天通、高通量衛(wèi)星項(xiàng)目積累的大規(guī)模用戶運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，為星載核心網(wǎng)的工程化落地提供成熟模型。
隨著國內(nèi)兩大低軌星座加速建設(shè)，震有科技正在持續(xù)參與相關(guān)信關(guān)站和核心網(wǎng)項(xiàng)目，為未來的星載部署奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
震有科技十余年在星地融合與核心網(wǎng)領(lǐng)域的持續(xù)投入，成為這一關(guān)鍵技術(shù)方向的排頭兵。隨著星座建設(shè)進(jìn)入規(guī)模化時(shí)代，一個(gè)由更多中國企業(yè)參與構(gòu)建的全球衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)正在到來，而星載核心網(wǎng)，將是這張網(wǎng)絡(luò)最重要的基礎(chǔ)能力之一。