11.0L-天地一体化技术探索与实践2.0（中文）_93页_7mb

天地一体化技术探索与实践2.0总结

核心内容

天地一体化通信系统是融合卫星通信与地面蜂窝通信技术，实现全球无缝覆盖、广域智慧连接和全球泛在接入的新型通信网络架构。随着5G和6G技术的发展，天地一体化成为未来移动通信演进的重要方向，特别是在解决地面网络覆盖不足、提升通信能力、支持新型应用场景等方面具有重要意义。

主要观点

• 5G NTN 是3GPP在R17中引入的非地面网络技术，旨在弥补地面网络覆盖的不足，为偏远地区和海洋提供通信服务。
• 6G天地一体化 将成为未来网络的主流形态，其目标是实现更广泛的连接能力，支持沉浸式通信、AI通信融合、通信感知融合等全新场景。
• 天地一体化技术 需要统一的网络架构、空口技术、智能管控，实现卫星与地面网络的融合互补。
• 卫星通信系统 包括GEO、MEO和LEO三种类型，各有不同的覆盖能力、时延和通信速率，且随着技术发展，正逐步向天地一体化演进。
• 地面通信 已经发展到5G阶段，具备高速率、低时延、大连接密度等特性，成为推动社会智能化的重要基础。

关键信息

1. 天地一体化需求与愿景

• 需求：地面网络存在覆盖不足问题，卫星通信可提供广域覆盖，两者融合是未来通信发展的趋势。
• 愿景：构建全球无缝立体覆盖的通信系统，实现智能连接、智慧服务和全球一致性信息服务。
• 典型特征：统一网络架构、统一空口技术、统一智能管控。

2. 天地网络发展现状

2.1 卫星通信系统

• 发展历史：经历卫星试验、模拟通信、数字通信、宽带通信四个阶段。
• 系统分类：
  • GEO卫星：覆盖范围大，时延高，适用于语音、短信等传统业务。
  • MEO卫星：覆盖范围中等，时延较低，如GPS、北斗系统。
  • LEO卫星：覆盖范围小，时延低，适用于实时通信和终端小型化。
• 典型系统：Inmarsat、Thuraya、Viasat、Starlink、天通、中星、亚太6D等。
• 技术标准：包括DVB和GMR标准，但存在互不兼容、产业规模小等问题。

2.2 地面通信系统

• 发展历程：从1G到5G，经历了从模拟到数字、从窄带到宽带、从单工到全双工的演进。
• 5G特点：支持增强移动宽带、海量机器类通信、超可靠低时延通信三大场景，具备高流量密度、高连接数密度、低时延、高移动性、高能效、高频谱效率等性能。
• 6G展望：包含六大场景，包括沉浸式通信、AI通信融合、通信感知融合、泛在连接等，将成为新型数字基础设施。

3. 基于5G NTN的天地一体化关键技术

• 网络架构：
  • 透明转发架构：适用于初期组网，降低对卫星处理能力的要求。
  • 再生模式：将部分网络功能部署在卫星上，支持更灵活的网络服务。
• 空口传输技术：
  • 同步技术：应对卫星与终端之间的大时延和多普勒效应，包括下行与上行同步机制。
  • 时序管理：解决大时延下的上下行帧定时不一致问题，提出增强的时序管理方案。
  • 覆盖增强：通过跳波束、扩展SSB周期等方式提升覆盖能力，支持智能手机接入。
  • 系统容量提升：采用码分复用、共享资源、去激活HARQ反馈等方式增强系统吞吐量。
  • 波束管理：提出终端自主和网络控制两种波束切换机制，优化波束资源分配。
  • 移动性管理：支持条件切换、小区选择与重选、跟踪区管理等策略，适应卫星高速移动特性。

4. 5G NTN产业发展与实践

• 标准制定：3GPP和CCSA推动5G NTN标准演进，支持天地融合通信。
• 应用场景：
  • 手机直连卫星
  • 物联网（IoTNTN）
  • 车联网
  • 宽带接入
• 语音技术实践：IoTNTN语音业务已实现短消息、语音对讲等业务验证，为6G奠定基础。

5. 6G天地一体化发展与演进

• 5G NTN局限性：存在互联互通问题、网络协同效率低、独立发展等不足。
• 6G核心问题：包括硬件、网络、接入、安全、卫星技术、终端技术、测试等。
• 关键技术：
  • 新型网络架构
  • 新型接入技术（如RIS辅助通信、星间多径传输）
  • 定位增强
  • 边缘协同计算
  • 网络运维与安全
• 技术演进路线：包括CU/DU分离、IAB、U2N等，支持多连接和灵活组网。

总结

天地一体化通信系统是未来移动通信演进的重要方向，5G NTN作为其关键技术，正在推动全球卫星通信与地面通信的深度融合。6G将进一步拓展天地一体化技术的边界，实现更智能、更泛在、更安全的全球通信网络。当前，全球主要运营商和研究机构正在积极推动天地一体化技术的研发与测试，为6G时代奠定坚实基础。