北斗、5G融合进行时：实现无缝连接的时空信息服务

“从今天起，无论你走到哪里，北斗将始终伴你左右。”用了24年的时间，中国人实现了这样的梦想。

2018年12月27日，喜大普奔的消息传来，我国宣布北斗三号基本系统完成建设，并于当日开始提供全球服务。从1994年开始立项到如今提供全球服务，从北斗一号、北斗二号到北斗三号，我们终于可以不用再仰望GPS。

在北斗卫星导航系统取得重大突破的同时，我国的5G发展也进入了商用前的关键时期，5G时代即将来临。

北斗和5G，两项“大国重器”，它们的融合发展，将会打造出智能时代的时空基础设施，实现从地面到地下无缝连接的时空信息服务，从粗略走向精准、从事后走向实时、从静态走向动态。这是种基础服务能力，在其赋能下，智慧城市、自动驾驶、智慧物流等众多领域将会产生新的“化学反应”。

北斗导航进击的24年

在很多人的眼中，GPS等同于卫星导航，卫星导航也就是GPS。

的确，作为卫星导航领域的先进入者，GPS在全世界得到非常广泛的应用，从军用领域到民用领域，皆是如此。在军用领域，武器精确制导、军舰航行、飞机巡航等需要依靠GPS，战场指挥尤其是大空间跨度的指挥也需要GPS提供极其精确的时间同步。在民用领域，尤其是在智能手机普及之后，很多用户都已离不开GPS，出行导航、手机订餐、网约车、网购物流等生活服务都建立于GPS地理位置信息服务的基础之上。

“我们只能仰望GPS”，这其实很危险，尤其是对国家安全来说。一旦GPS被他方关闭或者被干扰，舰船、精确制导武器都会迷失方向，飞机无法高精度起飞降落。对于普通人来说，无法在微信上共享位置信息，也不能用手机导航了。

所以说，卫星导航是大国重器，必须要有自己的系统。

1994年，我国开始进行北斗系统的研制工作，并制定了“三步走”战略：第一阶段是到2003年，建成北斗一号系统，向中国提供服务；第二阶段是从2007年-2012年，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；第三阶段是从2013年开始，到2018年12月北斗三号基本系统完成建设并提供全球服务，北斗系统正式迈入全球时代，按照计划北斗三号将于2020年底前完成全球组网，30多颗星将在全球范围内提供更高质量服务。

从北斗一号，到北斗二号，再到北斗三号，提供服务的区域从中国到亚太再到全球，定位精度也越来越高，用了24年时间，我国的北斗系统实现了跨越式发展。

“通导一体”融合发展之路

北斗卫星导航系统和通信系统，并非是两条并行线，而是走融合发展之路，北斗需要通信，通信也需要北斗。

“北斗与通信的融合，就是我们所说的‘通导一体’”，中国信息通信研究院专家万屹认为，“通导一体”具有多方面的积极意义：有利于推动北斗产业高速发展，降低北斗产业链成本；为用户提供更迅速、更可靠的位置服务；保障我国公民位置信息安全等等。

目前，北斗导航已经在交通运输、农林渔业、水文监测等等众多领域得到了广泛应用。以交通运输业为例，据中国卫星导航系统管理办公室发布的《北斗卫星导航系统发展报告》显示，截至2018年12月，国内超过600万辆营运车辆、3万辆邮政和快递车辆都应用了北斗导航系统。

但是在作为最主要的卫星导航应用市场——智能手机领域，北斗导航的应用还不够广泛。

相关数据显示，在2018年前三季度，在中国市场销售的智能手机中，支持北斗定位的机型在六成左右。这一比例并不低，但问题在于，北斗功能开机率并不高，部分手机硬件虽然具备北斗功能但未启用，同时手机用户对北斗导航的感知率偏低。在万屹看来，以手机为代表的消费类电子产品是未来北斗发展的重心和依托，北斗的未来想要更美好，必须要打开智能手机市场。2018年9月，信通院联合国内主流手机厂商、芯片厂商发布《北斗手机应用倡议书》，鼓励产业链加大研发投入，努力推动北斗定位成为智能手机的标准配置，同时要推动北斗开机率的提升，在中国大陆发售的手机出厂默认打开北斗功能。

不仅是在终端层面，在标准层面，我国一直在积极推动北斗导航技术标准与移动通信技术标准的融合，为北斗在手机行业中得到广泛应用而铺平道路。前些年，信通院联合大唐、中兴等厂商完成了北斗二号信号在3GPP的标准化工作，目前，信通院在牵头3GPP北斗三号信号体制标准项目，提出了在3GPP R16版本启动北斗三代标准化的推进建议。

5G时代更会相得益彰

按计划，2020年北斗三号系统将完成全球组网，而到2020年，我国的5G将开始大规模商用。这不仅是时间上的巧合，也是北斗和5G之间的彼此需要。

对于包括北斗在内的所有卫星导航系统来说，存在一个共同难题，那就是卫星信号穿透不了屋顶、桥面，一旦信号被阻挡，那就“束手无策”了。比如车辆行驶在高架桥下时，总是会听到导航发出“信号弱”的语音提示。

但是，人们80%的位置服务需求恰恰是来自于室内地下，这就尴尬了。虽然空中有导航卫星，但是“最后一公里”却遇上了大麻烦。怎么去消除这个麻烦呢？

在业内人士看来，北斗和5G的融合，是不错的解决方式，相互配合形成“卫星主外、5G主内”的局面，从而实现从室外到室内的无缝连接的时空信息服务。

中国卫星导航定位协会专家张力对记者表示，在北斗三号后期或者说北斗四号时代，要解决北斗卫星信号无法到达任何地方的问题，而解决之道就是北斗导航与5G的融合。“将数量庞大的5G基站变成固定的‘导航卫星’，也就是虚拟的导航卫星，成为北斗导航中的一部分。用户终端接收到地面5G基站的信号，也就是接收到北斗卫星的信号，这是用移动通信技术来传播卫星系统的导航信号。”张力还表示，目前我国在5G建设过程中，正在同步进行这方面的试验和验证。

5G可为高精度距离测量提供支持，同时5G时代的基站密度将远远高于3G/4G，用户信号可被多个基站同时接收到，有利于多基站协作实现高精度定位。

对于我国5G而言，北斗系统同样极具重要性，比如在网络安全性方面。众所周知，通信基站需要依靠有时钟源才能正常工作，才能时间同步、步调一致。目前，我国的通信基站基本是以GPS为时钟源，进行授时和同步。试想，如果GPS被切断或者被干扰，那会给我国的移动通信安全带来极大威胁。

“2G/3G/4G时代，北斗还没有发展起来，芯片等也跟不上，没办法。到了5G时代，正好又是北斗初步建成、具有一定市场规模的时候，两者结合起来具有很大的意义，提升我国的信息安全水平。”张力说道。

我国5G网络的商用时间是在2020年，届时北斗三代也已经全面建成，由北斗取代GPS提供基站授时和同步服务，按照张力的话来说是“恰逢其时”，让我国信息基础设施更加安全可靠。

而且，北斗系统还具有其他卫星导航系统所不具备的短报文功能，简单来说，通过北斗可以发送接收“短信”。那么，今后在5G信号到达不了的地方，可以通过北斗进行信息沟通。

刺激更多行业产生“化学反应”

在智能时代，需要各类设备能在统一精准时空下协同作业，“北斗+5G”将成为一种基础能力，为更多行业带来产生新变化的动能，比如说无人驾驶。

无人驾驶需要高精度定位支持，而且是移动状态下的高精度定位。我国的北斗卫星导航系统，实际上不仅有卫星，还有地基增强系统。目前，北斗卫星的定位精度在米级左右，加之地基增强系统的配合，使得定位精度提升至厘米级。今后随着北斗卫星系统更加成熟，定位精度有望进一步提升，这为无人驾驶车辆的自主定位、安全行驶打下了良好基础。

同时，无人驾驶需要传输海量数据，让信息能充分流通、共享。比如说有行人准备穿越马路，路口的传感器就会将行人动向信息发送给来往车辆，避免事故发生。更高带宽、更低时延的5G网络，无疑是传递这些海量数据的最佳方式，承载无人驾驶交通网络的数据流通。

显然，“北斗+5G”的搭配将为打造城市智能交通网络、为无人驾驶的发展插上翅膀。

不仅是无人驾驶，“北斗+5G”改变的领域会很多。

现在，我国的快递物流已经相当发达，支撑起兴盛的网购经济。但是现在的物流领域仍存在很多痛点，配送效率较低、时效性较差、准确性难以保障等等。很常见的场景是，在小区里，经常会碰到快递小哥在兜兜转转，询问“×号楼在哪里”。而在“北斗+5G”使能之后，这样的场景将会消失，因为能提供厘米级的定位，能具体到用户家楼下。而且，如果将时间规划好，还能实现动态精确配送，可以把货物精确地、在动态中送给需要的人。

“北斗+5G”的协作带来了巨大的空间，更多的使用场景还有待今后去挖掘