专题二：电信产业的历史经验对航天发展的启示
[ 本期视点 ]作为支柱型产业的发展逻辑与发展路径——以电信产业为参照●航天产业的历史定位及其成长路径——基于支柱型产业发展规律的视角●军民融合如何改变产业图景——电信产业的历史经验对航天发展的启示●天地一体化融合 借助电信产业推动航天产业发展
●从电信产业发展看航天产业未来架构
●国企和民企在商业航天发展中的角色与分工
军民融合如何改变产业图景
——电信产业的历史经验对航天发展的启示
文 | 王健平本文原载于《卫星与网络》杂志2021年11月刊“本期视点”栏目正如前文所谈到的，作为社会支柱型产业，大致要经历价值生产、价值实现、价值增值这样一个不断丰富的内涵发展过程，而在此过程中，军民融合是基本的实现途径之一。电信产业就是其中一个典型的案例，回顾电信产业的发展史，可以发现，这个现代国民经济中最重要的支柱型产业之一，也是从极低水平逐渐发展起来的，并且，最终通过军民需求和研发的交替和融合，从根本上促进了电信产业的爆发式成长。
事实上，航天产业与电信产业的产业架构和发展阶段具有很高的同构性。
首先，航天产业在近期和中期的主要业务形式，就是信息服务业。实际上，航天信息服务在很大程度上融入了当今的信息服务业，通过电信服务商和电信基础设施向消费者提供服务。
其次，电信产业与航天产业，两者具有基本一致的产业架构体系：基础设施制造（例如电信基站和通信卫星制造）、基础设施建设（电信网络建设和卫星发射部署）、基础设施运营（电信网络运营和卫星运营）、终端制造（手机和卫星终端制造）。
其三，在某种程度上，我们可以将电信产业看做支柱型产业的一种成熟形态，将航天产业看做支柱型产业的一种生长形态。由于航天产业的发展程度较低、产业盘子较小，因此没有衍生出电信产业那样庞大而高渗透率的营销、服务网络。航天产业的技术更新迭代速度也远不如电信产业。但二者在产业发展的各个阶段具有相当高的同构性，因此我们可以从电信产业的发展来窥探航天产业发展为成熟的支柱型产业的路径和前景，特别是军民融合在其中发挥的关键性作用。
从电信产业的发展历史来看，军用需求促进了一些电信关键技术的突破，转向民用市场后取得了巨大的成功，包括我们所熟悉的电话电报技术和互联网。民用市场的大发展让军用电信技术实现了社会价值，并且推动了新技术的开发，反哺了军用技术， 达成了良性循环。
因此，电信产业的军民融合，不仅引领了通信技术的不断演进，促进了信息业的大发展，改变了工业生产和军事斗争的模式，而且从根本上塑造了当今人类社会的社会生活形态和文化发展趋势。
在现代电信技术诞生前，所谓通信系统，主要是通过壁板信号机、旗语、火光和烟雾进行信号传递，应用于军事（例如法军在19世纪初已经有比较完善的壁板信号器系统，结合旗语用于军事情报和调动军令的传递， 使之获得了极好的战术优势）和行政治理，而民用通信往往仅限于书信的传递，时效性极差。当时还是画家的塞缪尔·莫尔斯有感于民用通信时效太差（传说他的爱妻死讯由于书信传递迟延了一周时间，导致在创作绘画作品的他没有见到爱妻最后一面；另一说是他在邮轮上听到一件事，当年哥伦布的船队在大海上遭遇极端天气，居然将求援信放入椰壳中，指望其漂回西班牙求救），开始研究如何用电信号来传递复杂信息。自学了电磁学后，莫尔斯成功发明了编码通信系统，也就是有线电报，成为即时通信技术之父。
虽然早期电报不能脱离电线传输，但是由于编码和载波技术的突破，能够在远超视距的距离上快速传递复杂的信息，可靠性和准确性大大提高，传输距离仅受限于电线杆和传输线路，而且受雨雪雾、光照条件影响几乎可以忽略不计。这种技术使固定的信号机系统被快速淘汰。在得到政府关注后，电报很快成为政令、军令、民用通信的首选方式。通过编码的形式和有线传输，在固定即时通信应用领域，有线电报的保密性、快捷性，保证了军事、经济情报和民间信息的快速传递，极大提高了社会的通信效率。
同时由于有线通信的大发展和电磁感应原理的发现，通信的需求快速转为能否脱离电线，在茫茫大海上、在遥远荒芜复杂地形条件下实现超视距的实时通信，无线电报便应运而生。在19世纪末，不论是特斯拉还是马可尼，都基本解决了无线电传输信号的大问题。而无线电报技术仍然是以莫尔斯编码系统为信息载体，通过无线电跨越海洋、天空、山脉河流， 把重要的航海情报、求援信息、军事调动和行政命令快速传播出去。
另一个典型的例子是亚历山大·格雷厄姆·贝尔发明的电话。
贝尔本来是一个聋哑人学校的教师和声学专家。他的发明本意是解决聋哑人群体的发声和与健全人的通信交流问题。一开始他对电学也一知半解，直到得知电报也可以通过载波谐波方式传递声音，他和一个熟悉电磁学的助手便开始一起研究电报的声学改良。一个偶然的机会，他发现了插簧震动可以转换声音为电信号，电话就应运而生。电话不论有线还是无线，都极大提高了即时通信的效率， 无需复杂的编码即可实现意思的完全表达，或者通过技术手段进行电信号的编码加密，自动编码解码来实现话音的即时传送，在军用和民用通信中的意义都非常巨大，从而得以快速地向全社会推广普及。电报电话的发明和应用，都是从民间需求和技术开发开始，转变为产业界、政府、军队普遍的信息传递手段，直接反映了在通信领域，军民协同促进技术快速应用发展的过程。
到了数字数据通信时代，正统的数据通信是从军事信息化领域开始的。大家熟知的互联网，最早称之为因特网，就是由于20世纪60年代初， 美国军方为了解决军用数据通信的容灾容错和防备军事打击摧毁的问题， 提出了分布式网络互联的设想，以实现数据网的分散和备份传输、共享， 在部分专用网失效的情况下，可以由其他备份设施和网络实现数据的互通共享。美国国防部的高级研究计划局（DARPA）建设了第一个军用互联网--阿帕网（ARPAnet），仅仅4台计算机，使用统一的阿帕网连接协议，在4所美国大学--加利福尼亚大学洛杉矶分校、斯坦福大学研究学院、加利福尼亚大学和犹他州大学实现了数据传输和分布存储共享。这就是互联网的前身。
到上世纪70年代，各种互联方式和协议支持了几十种区域网络的实验运行，DARPA继续推进了网络的广泛互联项目，支持学术界和工业界研究通过一种新的协议和处理方式将多个计算机局域网互联， 形成实质意义上的互联网--称之为“internetwork”，简称Internet，因特网因此而逐渐渗透到学术和产业、国防、政府各个领域中。
这期间，TCP/IP协议脱颖而出， 解决了数据包格式、传输模式的统一和开放性问题，为后来的互联网大发展奠定了坚实的基础。DARPA在1982年接受了TCP/IP，选定Internet 为主要的计算机通信系统，并把军用计算机网络都转换到TCP/IP协议规范。1986年美国国家科学基金组织（NSF）将分布在美国各地的5个为科研教育服务的计算机中心互联，形成NSFnet。NSFnet替代ARPAnet成为Internet的主干网，准许各大学、政府或私人科研机构的网络接入，数据通信的网络共享，不但解决了大容量信息数据的实时处理传送问题，还极大提高了当代大量数据信息使用存储效率能力，提高了信息化水平。
1989年，ARPAnet解散，Internet 从纯军用转向军民两用，很快迎来了互联网的商业化大发展。
1992年，美国的IBM、MCI、MERIT三家公司更是组建了高级网络服务公司（ANS），运营新的网络ANSnet，成为Internet的另一个主干网。与NSFnet由国家出资不同，ANSnet则是ANS公司所有，是Internet 开始走向商业化的标志。90年代中期，全球因特网规模发展到互联500 多万台计算机，5万多个网络，5000 多万用户。这时，一个新概念——信息高速公路被提了出来。
信息高速公路(Information Highway)本质上是高速宽带网络 ，其正式名称叫做国家信息基础设施（National Information Infrastructure，简称NII）。是1992年由美国副总统阿尔·戈尔提出，在乔治·H·W·布什政府时期正式形成概念，在克林顿接任后大力推进，旨在让所有的美国人方便地共享海量的信息资源，提高工商业电子化信息化程度，提高家庭娱乐、政府信息处理和普及能力，形成以数据IP信息包为主的全域高速互联互通网络。
要做到这一点，首先是要建设专用的信息高速通路。之前互联网发展到90年代中期，民用网络主要依托的还是传统电信网以话音为主的线缆和通信格式进行载波滤波方式传输。使用过电话调制解调器（俗称“猫”） 的人们都知道，当时的家用互联网和部分学校还是要用调制解调器对电话线信号进行数据载波，实现14.4Kb- 56Kb速率的接入互联。在电信网端， 则是以E1或者A1规格的话音线路带宽进行数据载波传输，到电信骨干网以同步数字传输来打包解码，其效率低、交换复杂、故障丢包率高、易干扰，严重限制了可用带宽和数据交互速度。而NII的提出，则是要开始建设以数据专线为主，数据传输和交换的专用网，与传统电信网并行，从而把高速宽带数据从传统电信网中解放出来。
光纤入户、光路由交换、同轴电缆和高速DSL技术是当时的主要选择， 互联网的接入速度从14-56Kb跃升到2 Mb，10Mb，到目前的千兆、万兆互联，而随着技术的发展，传统电信网的话音业务、电视信号也逐步整合到新型的IP为主的路由交换数据网中，从一开始的综合数字业务网接入ISDN 到后来的VOIP和光载波调制入户接入，传统电信语音、电视已经和数字数据互联网融合为一体，其传输质量和带宽速率比之前大为提高，其应用已经改变了社会形态。证明了从军用专用技术到开放的民用综合应用，打开了更广阔，更复杂繁荣的新业务时代。但是实际上，信息高速公路NII的提出，仍落在军用专用数据通信网的后面，只是发展应用的广度和速度都远超过它的鼻祖——军用数据链。
军用数据链诞生于20世纪50年代末。由于战术协同的要求，美军希望在军舰之间、军舰和舰载航空兵战机之间进行信息传递交互共享。不同于二战时期的话音电台电报通信方式， 战后军事斗争的技术应用使战场节奏大大加快，作战系统的反应时间大幅压缩，信息数据的即时性和瞬时性急剧增加。如果复杂信息用话音传输必然延误战机，造成悲剧，必须引入新的数据链路，及时发送反馈关键战场信息，以实现美国海军所属水面、空中、水下作战力量的协同。LINK4应运而生，它具备了统一的专用的信道和数据格式，实现了各系统之间的简单信息快速传递。
到20世纪60年代，新的LINK11实现了双向同步情报交换，速率有所提高，且不仅限于专用无线传输，任何点对点数据网络都可以使用LINK11的协议和调制方法实现组网。到90年代，改进的LINK16（北约国家称为16号链）是一种双向、高速、保密、抗干扰数据链，在960 ~1215MHz频段使用时分多址方式，拓展了LINK4和11 的数据流量，并能跳频和使用扩频技术拓展传输距离和增强保密强度。这些数据链的特点，就是开辟了单独的信道，拓展了从单一网络向多网络多业务，低速低带宽向高速高带宽的技术开拓，可以说是相对于民用互联网的军用版本高速公路和专用数据网，并探索了无线点对点数据通信的早期技术基础。在其后广泛快速发展起来的数据专网、移动通信（蜂窝通信）技术，都有早期军用网的技术根基。
综上所述，在电信发展过程中， 民用研发和军用拓展，军事专用技术和开放互联的信息化推进，是一个相辅相成，共同进步，互相引领的历史过程，在当代，信息技术在通信网络之上的内容重构服务，已经超越了普通的人与人之间的通信需求，迈向大数据和信息主导新业务应用的新时代。
信息技术应用已经超越了人类之间的通信需求，向机器对机器通信、工业互联网等领域发展。电信产业正得以迅速扩张。
物联网：物联网的概念从30年前就开始出现。1990年物联网首次应用于可乐贩卖机上；用来监控可乐的数量以及冰冻情况；1999年MIT教授Kevin Ashton首次提出物联网的概念；1995年比尔·盖茨也在其所著的《未来之路》中提及物联网，但是并未引起广泛的关注。物联网真正受到广泛关注是在2000年后，在技术的推进下，物联网取得了阶段性的成果， 在本世纪初开始成型，涌现出了一批独立的无线物联网技术，如LOR A，SIGFOX等等。这些技术需要客户单独建网，专业化要求比较高。直到NB-IoT技术标准作为4G的重要应用场景以及传输协议于2016年被3GPP 组织推出，物联网才迎来了大发展时期。到了5G时代，相对于4G网络，5G 网络具有速度更快、时延更小、连接更多等优点，更加能够满足物联网在多个应用场景的要求，其中5G非独立组网（NSA）标准已经在2017年12月冻结，独立组网（SA）标准也在2019年3 月完成。对于物联网来说，5G将成为开启物联网时代的金钥匙。
车联网：2020年11月18日，美国联邦通信委员会FCC举行投票，决定将5.9GHz频段划拨给Wi-Fi和C-V2X 技术使用，这标志着美国正式宣布放弃了其主导的DSRC车联网技术，并转向中国主导的C-V2X车联网技术标准。C-V2X是国际通信标准化组织3GPP纳入4G、5G标准的、全球统一的车联网无线通信技术，包括4G的LTE-V2X和5G-V2X及其后续演进。其中C指的是移动通信的小区Cell，也叫蜂窝，V代表车辆，X代表一切可以与车辆进行信息交互的对象，主要包括车、人、交通基础设施和通信网络。V2X指的是将车辆与一切事物相连接的新一代通信技术。C-V2X 技术最早是由时任大唐电信集团副总裁的陈山枝博士在2013年首次提出的, 当时叫LTE-V车联网技术。后来经过大唐电信与我国的华为公司和韩国的LG公司等共同努力，这一技术在2017年被3GPP纳入了4G标准， 在标准Release14版本中获得了全面支持。到了5G时代，这一技术在Release16版本中又得到了全面的加强。
这一技术将能使我们的驾驶更加安全和高效，并为未来的无人驾驶场景提供更高层次的保障。比如，红绿灯能够通过C-V2X技术和你的汽车交流，能够根据路面的交通情况自动安排亮灯状态，尽量让你一路绿灯；再比如，在山区公路小转弯处，路面上的车辆能够自动互相通知对方自己的存在，让被山体挡住的路面不再是盲区。对这项技术的应用完全可以发挥想象力。
工业互联网：工业互联网的概念是指通过新型传感、通信网络和计算技术，将人、设备、生产和信息化系统及整个工业体系连接起来，汇聚工业设备与产品等各类资产、研发生产与销售服务等全流程全产业链全价值链的数据，利用大数据和人工智能技术，并结合工业知识与经验，实现建模分析和决策反馈，构建数据驱动的智能优化闭环，实现从生产设备、产线、车间工厂、企业上下游到产业链价值链的动态优化，推动从制造到服务体系的智能化变革。工业互联网是实现中国制造2025战略的基础，是我国工业体系进一步升级的支柱。它能够促进我国制造能力由基于经验和规则的自动化制造向以数据为驱动的智能化生产转变，生产方式由集中式制造向网络化协同组织转变，商业模式由同质化产品售卖向个性化定制服务转变，企业形态由传统金字塔式向平台化协同生态转变，产业体系由单线条产业链价值链向智能化产业网链转变。
我国的工业互联网解决方案公司大多数是在2015年之后成立的，随后获得了飞速的发展。目前我国做得比较成功的工业互联网方案公司，都做好了两个层面的工作：一个层面是在工业互联网架构的底层，它们能够完成企业接近100%的生产要素的连接和数据采集工作，能够支持企业设备的所有工业互联网总线和协议；另一个层面是在工业互联网架构的顶层， 它们能够打通所有企业所使用的工业软件（如ERP，CRM，财务软件等等），实现数据的共享，能够对企业所有工业软件的数据进行采集，建模和优化。
由于工业生产环境中的无线电噪声和干扰比较严重，工业互联网的总线和协议大部分是基于有线网络的， 以光纤和以太网为主。但是为了配合移动工业设备和柔性生产线的应用， 无线工业互联网技术也得到了发展。而5G又是目前无线工业互联网的热门技术。
上面我们就电信产业从萌芽到发展成为人类社会的支柱型产业的历程进行了回顾和分析。可以看到，军民融合是推动其技术进步、市场开发、商业应用乃至最终成为渗透于社会经济和人类生活各个方面的支柱型产业的强劲动力和实现途径。对于与电信产业发展具有高度同构性的航天产业而言，电信产业的发展模式对航天产业的发展具有怎样的示范效应和借鉴价值，这是我们应当深入思考和探讨的。
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