11.0L天地一体化技术探索与实践2.0

天地一体化技术探索与实践

需求与愿景

• 地面蜂窝网络难以覆盖广阔地域和海域，而卫星通信具有覆盖范围广、抗干扰能力强、部署灵活等特点，可弥补地面网络不足。
• 天地一体化通信系统融合地面网络和卫星通信，为用户提供更优质、更可靠、更智能的服务，是未来移动通信系统演进的主流方向。
• 天地一体化通信系统目标满足十年后的广域智慧连接和全球泛在无缝接入需求，为广域对象建立智能连接，提供智慧服务，为人类提供全球无间断且一致性的信息服务。

天地网络发展现状

• 卫星通信经历了卫星试验、模拟通信、数字通信、宽带卫星通信四个发展阶段，目前进入新时代，高通量、低轨卫星巨型星座相继出现。
• 地面蜂窝通信经历了四十多年的爆发式增长，已经渗透到人们生活的各个领域，并成为推动社会发展的重要动力之一。
• 3GPP在R17正式引入非地面网络NTN作为地面网络的补充，并对5GNTN展开了更进一步的研究及标准化工作。

基于NTN的天地一体化关键技术

• 网络架构：NTN在R17和18版本中均采用透明转发架构，卫星仅实现射频相关功能，对卫星能力要求低，有利于NTN组网的快速落地。
• 空口传输技术：主要包括时频同步技术、时序管理技术以及移动性管理技术等。
• 卫星实现技术：主要包括星载多波束天线技术、星载功放技术、星间链路技术等。
• 终端实现技术：主要包括天线技术以及射频前端集成技术。
• 测试技术：主要包括MIMO通信测试技术、微波毫米波通信测试技术、通信信令仿真与模拟技术、网络性能测试技术、系统级测试与验证技术等。

基于NTN的天地一体化产业发展与实践

• 标准制定：当前主要有3GPP、中国通信标准化协会CCSA从标准层面推动5G天地一体化技术的演进。
• 应用场景：主要包括手机直连卫星、物联网、车联网以及宽带接入等。
• 实践探索：重点介绍IoTNTN语音技术实践与探索，其加速了IoTNTN的商业落地，同时也为未来6G天地一体化奠定了坚实的基础。

6G天地一体化发展与演进

• 5GNTN局限性：5G系统设计并未深度考虑卫星通信大时延、高动态和广域覆盖特性，组网方面，5GNTN与5GTN是独立组网，并未实现天地统一的组网方式。
• 6G天地一体化核心问题：系统容量问题、覆盖与吞吐量问题、频谱资源受限问题、高动态时变网络问题、广域通信安全问题。
• 6G天地一体化关键技术：新型网络架构、新型接入技术（波形设计、多址技术、时频同步、接入增强、波束管理、星间协作传输、星地协同传输）、定位增强、RIS辅助星地通信、边缘协同计算技术、星间多径路由传输、网络运维与业务管理、网络安全、卫星技术、终端技术、测试技术。
• 6G天地一体化技术演进路线预见：6G核心技术多元化，天地一体化作为6G的基本网络形态与支柱性技术之一，包含陆地网络通信与非陆地网络通信，与其它6G关键技术（例如，MIMO技术、多址接入技术、调制编码技术、AI+通信以及感知+通信等）是并列存在的，相互之间紧密相连，相互影响。