从6G技术大会看天地一体化产业发展-武汉yy易游体育电子技术有限公司

从6G技术大会看天地一体化产业发展

2024-05-08

首页

　　随着卫星成本下降，卫星互联网成为新型基础设施的热门话题，但其性能、成本与管理仍是值得学术界和产业界共同探索的重要问题

　　卫星成本持续下降，提升产业热度。以高轨高通量星为例，在经历漫长的发展后，容量得到了大幅提升（Viasat3已经实现了1Tbps容量），成本也在持续下降（目前已经达到了3.5美元/Gbps）。带动相关公司纷纷入局部署，目前国内以上海垣信为代表的低轨卫星公司正在积极布局，包括全自动化的生产流水线、激光通信/白盒化等新技术研究、波束赋形相关芯片的设计等，以便提供更加智能、丰富的卫星商业服务，汇集地理、海事、环境、水文、车联网、航空等种类丰富的海量数据。

图1卫星通信成本变化图

　　来源：英国萨里大学孙智立教授《Future visions for Satellite systems in 5G/6G and beyond》

　　卫星互联网发展面临性能评估、成本、管理等问题。与此同时，全球低轨卫星不断发射，在轨星座规模持续扩大，带来了性能评估、成本、管理的相关问题。性能方面，西安电子科技大学李建东教授提出，单位面积内覆盖的卫星数量、业务密度、容量等指标是需要关注的重点。成本方面，目前低轨卫星用户的服务费约是5G的6倍，未来可以通过星间链路的选型、中低轨结合等方式降低成本。此外关于管理方面，与会专家均认可通过引入人工智能的方式，应对频率干扰、空间碰撞、空间路由等一系列挑战。

图2在非对称2D-Torus拓扑中删除冗余星间链路（ISL）可以降低成本

　　来源：西安电子科技大学李建东教授《Evaluation and Design of Mega Satellite Constellations》

　　手机直连是空天地一体融合的重要标志，是拓展信息消费新空间的有力手段，2024年将进入竞争期，未来将进一步带动6G星地融合。2022年产业及学术界关注卫星与地面关口站的联合，并宣布开始进行手机直连卫星的研究。2023年则展开了各类技术验证，同年我国天通一号手机直连卫星服务在全球率先商用落地。2024年，星链开始提供手机直连的短信服务、AST开始提供间歇性连接服务；中国移动开始发星验证NTN的相关标准。据TrendForce预测，2026年全球NTN市场预计可达88亿美元。可见未来NTN类业务（如手机直连等）将带动6G向星地融合方向持续发展，未来为了实现更灵活的网络覆盖以及性能，还需要持续关注网络架构演变、空口传输、频率共享以及资源管理等方面。

　　图3全球NTN市场预估

　　来源：中国信科康绍莉《Technology Trend of Integrated Terrestrial-Satellite Mobile communication》

　　天空平流层通信在技术优化下，或为6G提供更为丰富的空中通信解决方案

　　日本NTT DOCOMO公司介绍了低成本、低时延、管理简单的平流层通信（HAPS）。在成本方面，以日本为例，相较低轨卫星需要大规模的星座组网才能够实现全域覆盖，采用HIBS的方式覆盖仅需50个高空平台即可实现全域接入。在时延方面，高空平台距离地面20Km的高度，是低轨卫星高度的近1/25，拥有更低的延时和更高的服务体验。在网络架构方面，HAPS相对地面静止，且覆盖半径大（约50Km），对于移动性管理的要求不高。

　　平流层通信的概念虽然已有近20年的历史，一直以来HAPS的发展存在三大挑战：一是如何实现远距离的空口的设计；二是如何跟地面网络做好频率高效共享；三是如何做好互联互通。随着非对称的DFT、虚拟孔径技术等技术的引入，将HAPS的覆盖范围由5 km提升至50km、目标的分辨率由500m提升到300m。目前HAPS已经来到了商用的前夜，日本Space Compass公司以及法国空客公司均有计划在2025年前后开展提供HIBS商用服务。

　　图4 HAPS与LEO、GEO的性能对比

　　来源：DOCOMO（北京）通信技术研究中心陈岚

　　星地融合是6G发展的必然趋势，NTN成为天地一体网络架构的关注重点，通信技术与元器件亟待攻克

　　与会专家基本一致认可未来星地融合是必然趋势。卫星服务逐步由电视广播向4G/5G移动通信方式靠拢，如何实现地面与卫星服务的一致性体验成为了业界思考的重点，架构与技术是天地一体化落地商用的前提。

图5卫星通信服务与地面通信服务走向一致

　　来源：英国萨里大学孙智立教授《Future visions for Satellite systems in 5G/6G and beyond》

　　中国信科康绍莉《Technology Trend of Integrated Terrestrial-Satellite Mobile communication》

　　据6G大会同步发布的《天地一体化技术探索与实践》白皮书显示，在架构方面，基于3GPP的5G NTN技术被寄予厚望。尤其是再生模式的网络架构，将通过在卫星上部署NG-RAN（+5GC），实现控制面/数据面的延迟降低、并为未部署NTN网关的区域提供低延时业务、服务链路与馈线链路的频谱效率提升。

图6再生模式网络架构

　　来源：未来移动通信论坛《天地一体化技术探索与实践》

　　在技术方面，基础通信技术与专用设备有待进一步研究攻克。天地终端间的相对运动速度高，会带来传输时延和多普勒偏移，同时远距离通信也会造成偏移等问题，需要加强对于空口同步、时序管理、波束管理、移动性等基础通信技术的研究。此外，卫星互联网配套的专用的相控阵天线、转发器、星间链路、终端、星载无线设备、星载核心网设备等，在面向低轨、手机直连等新兴场景中也有待进一步研发。

　　展望

　　据GSMA数据显示，目前全球地面移动网的人口覆盖率69%，地表覆盖率不足10%，全球80%的陆地，95%的海洋还未覆盖。地面网络结合卫星通信的广覆盖优势，将持续扩展应用场景，其中手机直连卫星、物联网、车联网、海运、航空等将成为未来天地一体的实用性场景，国内有望实现近千亿级的市场空间。

　　本文作者

　　韩琳

　　战略发展研究所

　　副主任分析师

　　硕士，就职于中国电信研究院，长期从事天地一体、云网融合相关技术及行业研究，包括网络云化、网络开放等。

　　邹昭

　　战略发展研究所

　　二级分析师

　　硕士，就职于中国电信研究院，从事通信行业研究，专注于人工智能及安全战略研究。

更多资讯