無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)十年演進(jìn)一代，從4G改變生活，到5G改變社會(huì)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋逐漸向行業(yè)應(yīng)用延伸。“當(dāng)前4G和5G等陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)在行業(yè)應(yīng)用中有一定局限，面對(duì)行業(yè)應(yīng)用的廣域與空間覆蓋稀疏性和分散性，衛(wèi)星移動(dòng)通信大有可為。”陳山枝如是說。
三大趨勢(shì)洞見星地融合發(fā)展
一是衛(wèi)星與地面蜂窩系統(tǒng)由競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛パa(bǔ)。隨著移動(dòng)通信走向萬(wàn)物互聯(lián)，人類活動(dòng)空間拓展、環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事應(yīng)用、行業(yè)應(yīng)用等需求強(qiáng)盛，引入衛(wèi)星通信能夠更好地滿足通信需求。借助衛(wèi)星通信，城市與鄉(xiāng)鎮(zhèn)通過基站覆蓋，發(fā)揮容量和規(guī)模成本優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)海量接入;偏遠(yuǎn)地區(qū)與海洋通過衛(wèi)星覆蓋，發(fā)揮覆蓋優(yōu)勢(shì)，可以節(jié)省建設(shè)成本。因此以較低成本構(gòu)建衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，作為5G/6G地面覆蓋的補(bǔ)充，形成星地融合組網(wǎng)，可支撐多樣化的服務(wù)和應(yīng)用。
二是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與地面蜂窩系統(tǒng)體制走向融合。傳統(tǒng)衛(wèi)星通信技術(shù)體制多、不兼容、產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、成本高，無(wú)規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，業(yè)界紛紛開展基于5G體制的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座組網(wǎng)探索，比如ITU開展了下一代衛(wèi)星通信相關(guān)研究;3GPP開展了NTN(非地面網(wǎng)絡(luò))標(biāo)準(zhǔn)制定;ETSI Set 5G聯(lián)盟開展了融合網(wǎng)絡(luò)研究工作等，有效規(guī)范了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)了衛(wèi)星通信與蜂窩通信在體制上的融合。
三是不同需求有不同組網(wǎng)模式。針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景，星地融合系統(tǒng)具有靈活的組網(wǎng)模式可以解決相應(yīng)問題，適應(yīng)不同場(chǎng)景需求。采用透明轉(zhuǎn)發(fā)的獨(dú)立組網(wǎng)模式與地面互聯(lián)互通，可應(yīng)用于技術(shù)復(fù)雜度低、建網(wǎng)成本低的場(chǎng)景，助力解決中繼通訊的問題;采用高頻段星上處理獨(dú)立組網(wǎng)模式與地面網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，適合大容量高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于車載、機(jī)載、船載或者固定接入通信;采用中低頻段星地聯(lián)合組網(wǎng)模式(手機(jī)直連衛(wèi)星)，使用5G NTN兼容手機(jī)，可根據(jù)環(huán)境和信號(hào)變化，動(dòng)態(tài)選擇接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)或者地面網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)兩者無(wú)縫切換和漫游。
5G兼容、6G融合展望星地融合未來(lái)
“鑒于低軌衛(wèi)星通信與地面蜂窩通信的差異，星地融合也面臨諸多挑戰(zhàn)。”陳山枝認(rèn)為星地融合還需要在信道建模、鏈路預(yù)算等基礎(chǔ)問題，透明轉(zhuǎn)發(fā)、星上處理等網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，傳播參數(shù)、信道設(shè)計(jì)等物理層關(guān)鍵技術(shù)，移動(dòng)性管理、用戶面協(xié)議等高層關(guān)鍵技術(shù)等方面進(jìn)行攻關(guān)。對(duì)于星地融合未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，他提出以下展望。
星地融合演進(jìn)路徑：從5G體制融合走向6G系統(tǒng)融合。5G體制的衛(wèi)星通信系統(tǒng)是星地獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星通信體制借鑒5G，隨著6G的研發(fā)演進(jìn)，面向6G的星地融合系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)星地一體，提供無(wú)感知一致服務(wù)。
6G星地融合關(guān)鍵技術(shù)：實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與地面蜂窩通信有機(jī)融合。星地融合關(guān)鍵技術(shù)包含統(tǒng)一設(shè)計(jì)、彈性重構(gòu)等網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案，統(tǒng)一空口設(shè)計(jì)、終端快速接入等無(wú)線傳輸技術(shù)，多層網(wǎng)絡(luò)間自適應(yīng)路由等組網(wǎng)技術(shù)，以及頻率管理方案等。
陳山枝建議應(yīng)將“5G兼容、6G融合”作為我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)路徑。5G兼容(體制融合)搶占先機(jī)、奠定基礎(chǔ)，以5G技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)衛(wèi)星鏈路等差異化，針對(duì)性修改和優(yōu)化的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng);最大程度復(fù)用5G技術(shù)，并利用5G規(guī)模經(jīng)濟(jì)，降低成本，實(shí)現(xiàn)差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。6G融合(系統(tǒng)融合)達(dá)到全球引領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)陸地移動(dòng)通信和高中低軌衛(wèi)星通信的有機(jī)融合;形成衛(wèi)星與地面蜂窩通信的統(tǒng)一空口、統(tǒng)一接入、統(tǒng)一認(rèn)證方案;支持終端在星地間無(wú)縫切換，跨運(yùn)營(yíng)商漫游。
回顧星地融合移動(dòng)通信已有成果，陳山枝講到，中國(guó)信科聯(lián)合無(wú)線移動(dòng)通信國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，已在CCSA、3GPP、ITU等標(biāo)準(zhǔn)組織牽頭多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)制定;深入研究星上再生處理和透明轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，研制5G NTN相關(guān)設(shè)備，2023年繼續(xù)與合作伙伴開展地面測(cè)試和星地聯(lián)試等工作;連續(xù)兩年發(fā)布年度“全域覆蓋，場(chǎng)景智聯(lián)”6G白皮書，未來(lái)將繼續(xù)助力6G愿景實(shí)現(xiàn)。
