無線移動通信系統(tǒng)十年演進一代，從4G改變生活，到5G改變社會，網(wǎng)絡覆蓋逐漸向行業(yè)應用延伸。“當前4G和5G等陸地移動通信系統(tǒng)在行業(yè)應用中有一定局限，面對行業(yè)應用的廣域與空間覆蓋稀疏性和分散性，衛(wèi)星移動通信大有可為。”陳山枝如是說。
三大趨勢洞見星地融合發(fā)展
一是衛(wèi)星與地面蜂窩系統(tǒng)由競爭轉(zhuǎn)變?yōu)榛パa。隨著移動通信走向萬物互聯(lián)，人類活動空間拓展、環(huán)境監(jiān)測、軍事應用、行業(yè)應用等需求強盛，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，實現(xiàn)海量接入;偏遠地區(qū)與海洋通過衛(wèi)星覆蓋，發(fā)揮覆蓋優(yōu)勢，可以節(jié)省建設成本。因此以較低成本構建衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，作為5G/6G地面覆蓋的補充，形成星地融合組網(wǎng)，可支撐多樣化的服務和應用。
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)星通信技術體制多、不兼容、產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、成本高，無規(guī)模經(jīng)濟優(yōu)勢。近年來，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)星通信相關研究;3GPP開展了NTN(非地面網(wǎng)絡)標準制定;ETSI Set 5G聯(lián)盟開展了融合網(wǎng)絡研究工作等，有效規(guī)范了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展標準化，促進了衛(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。針對不同應用場景，星地融合系統(tǒng)具有靈活的組網(wǎng)模式可以解決相應問題，適應不同場景需求。采用透明轉(zhuǎn)發(fā)的獨立組網(wǎng)模式與地面互聯(lián)互通，可應用于技術復雜度低、建網(wǎng)成本低的場景，助力解決中繼通訊的問題;采用高頻段星上處理獨立組網(wǎng)模式與地面網(wǎng)絡互聯(lián)互通，適合大容量高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于車載、機載、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(手機直連衛(wèi)星)，使用5G NTN兼容手機，可根據(jù)環(huán)境和信號變化，動態(tài)選擇接入衛(wèi)星網(wǎng)絡或者地面網(wǎng)絡，實現(xiàn)兩者無縫切換和漫游。
5G兼容、6G融合展望星地融合未來
“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)。”陳山枝認為星地融合還需要在信道建模、鏈路預算等基礎問題，透明轉(zhuǎn)發(fā)、星上處理等網(wǎng)絡架構，傳播參數(shù)、信道設計等物理層關鍵技術，移動性管理、用戶面協(xié)議等高層關鍵技術等方面進行攻關。對于星地融合未來的發(fā)展趨勢，他提出以下展望。
星地融合演進路徑：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)是星地獨立網(wǎng)絡，衛(wèi)星通信體制借鑒5G，隨著6G的研發(fā)演進，面向6G的星地融合系統(tǒng)將實現(xiàn)星地一體，提供無感知一致服務。
6G星地融合關鍵技術：實現(xiàn)衛(wèi)星與地面蜂窩通信有機融合。星地融合關鍵技術包含統(tǒng)一設計、彈性重構等網(wǎng)絡架構方案，統(tǒng)一空口設計、終端快速接入等無線傳輸技術，多層網(wǎng)絡間自適應路由等組網(wǎng)技術，以及頻率管理方案等。
陳山枝建議應將“5G兼容、6G融合”作為我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的技術路徑。5G兼容(體制融合)搶占先機、奠定基礎，以5G技術為基礎，根據(jù)衛(wèi)星鏈路等差異化，針對性修改和優(yōu)化的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng);最大程度復用5G技術，并利用5G規(guī)模經(jīng)濟，降低成本，實現(xiàn)差異化競爭優(yōu)勢。6G融合(系統(tǒng)融合)達到全球引領，實現(xiàn)陸地移動通信和高中低軌衛(wèi)星通信的有機融合;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)一認證方案;支持終端在星地間無縫切換，跨運營商漫游。
回顧星地融合移動通信已有成果，陳山枝講到，中國信科聯(lián)合無線移動通信國家重點實驗室，已在CCSA、3GPP、ITU等標準組織牽頭多項標準制定;深入研究星上再生處理和透明轉(zhuǎn)發(fā)關鍵技術，研制5G NTN相關設備，2023年繼續(xù)與合作伙伴開展地面測試和星地聯(lián)試等工作;連續(xù)兩年發(fā)布年度“全域覆蓋，場景智聯(lián)”6G白皮書，未來將繼續(xù)助力6G愿景實現(xiàn)。
