面向 6G 的天地一體融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)白皮書 2024

1絡(luò)技術(shù)白皮書發(fā)布單位：中移智庫編制單位：中國(guó)移動(dòng)通信研究院2前言由清華大學(xué)-中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合研究院提供技術(shù)指導(dǎo)。未經(jīng)授權(quán)，任何單3聯(lián)合編寫單位及作者劉京、王桂英、鄧平科、施南翔哈爾濱工業(yè)大學(xué)：王振永、李德志、邱實(shí)、周北京航空航天大學(xué)：肖振宇、耿宇暉、楊峻一武漢大學(xué)：王密、徐彥彥、仵倩玉41天地一體融合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景 61.1大眾手機(jī)直連衛(wèi)星服務(wù) 61.2行業(yè)終端直連衛(wèi)星服務(wù) 71.3應(yīng)急救援保障服務(wù) 72天地一體融合網(wǎng)絡(luò)愿景及目標(biāo) 93天地一體融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)挑戰(zhàn) 113.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓咚賱?dòng)態(tài)變化 113.2星地信道環(huán)境差異巨大 113.3星地網(wǎng)絡(luò)各自獨(dú)立組網(wǎng) 113.4星上網(wǎng)元平臺(tái)能力受限 123.5通感算異構(gòu)網(wǎng)融合困難 124天地一體融合網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新技術(shù) 134.1一體架構(gòu) 144.1.1集中和分布協(xié)同的自治網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 144.1.2智能動(dòng)態(tài)協(xié)作的新型無線組網(wǎng)架構(gòu) 154.2統(tǒng)一高效 164.2.1統(tǒng)一空口 164.2.2統(tǒng)一頻率 184.3動(dòng)態(tài)靈活 194.3.1靈活波束管理 194.3.2統(tǒng)一資源調(diào)度 214.3.3彈性多軌組網(wǎng) 224.4一網(wǎng)多能 224.4.1感知融合 234.4.2算力融合 234.4.3測(cè)控融合 245天地一體融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展倡議 26縮略語列表 28參考文獻(xiàn) 295星及地面設(shè)備廠商和運(yùn)營(yíng)商巨頭紛紛入場(chǎng)。一是加速制定天地頻率共享政策。2023年5月，完成了我國(guó)首款5GNTN手機(jī)直連衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。67等各類通信業(yè)務(wù)服務(wù)，挖掘星地融合的潛能，提8Communication）五位一體的融合構(gòu)想，并進(jìn)一步提出建議加速構(gòu)建“通、導(dǎo)、92天地一體融合網(wǎng)絡(luò)愿景及目標(biāo)移動(dòng)通信系統(tǒng)由5G向6G逐步演進(jìn)，將充分結(jié)合社會(huì)發(fā)展的新需求和新景打造6G全新技術(shù)生態(tài)。6G的愿景是助力人類社會(huì)實(shí)現(xiàn)“萬物智聯(lián)、數(shù)字孿生”，空天地一體化作為6G核心基礎(chǔ)技術(shù)之一，目標(biāo)是支持終端融合一體、空口、頻率、多軌四大融合關(guān)鍵技術(shù)為基礎(chǔ)的“一體架構(gòu)”、“統(tǒng)一高效”、“動(dòng)態(tài)靈活”、“一網(wǎng)多能”四大技術(shù)體系，構(gòu)建泛在通信、立體感知、導(dǎo)航定位、算力協(xié)同四大核心業(yè)務(wù)能力，最終實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的全方位融合，為大眾客戶和千行百業(yè)提供統(tǒng)一終端、一體服務(wù)。ATG難以覆蓋區(qū)域，切換為由衛(wèi)星提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)航空互聯(lián)網(wǎng)的低成本建3天地一體融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)挑戰(zhàn)星地/星間通信鏈路性能變化大、穩(wěn)健性差等問題；另一方面也存在低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母咚賱?dòng)態(tài)變化也意味天地一體融合網(wǎng)絡(luò)中星地/星間路由的建立、維護(hù)3.2星地信道環(huán)境差異巨大3.3星地一體組網(wǎng)復(fù)雜度高3.4星上網(wǎng)元平臺(tái)能力受限3.5通感算異構(gòu)網(wǎng)融合困難4天地一體融合網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新技術(shù)呈現(xiàn)泛在智能、泛在計(jì)算、沉浸式多媒體和多感官通超大規(guī)模連接、極高可靠低時(shí)延、人工智能與通信的廣域物聯(lián)及應(yīng)急救援保障等多場(chǎng)景連接服務(wù)，實(shí)4.1.1集中和分布協(xié)同的自治網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)集中和分布協(xié)同的自治網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：基于統(tǒng)一IP基座實(shí)現(xiàn)一套既支持衛(wèi)星通下的IP搜索，解決單星能力受限導(dǎo)致核心網(wǎng)上星難，以及衛(wèi)星動(dòng)態(tài)變化導(dǎo)致與網(wǎng)元靈活部署：透明轉(zhuǎn)發(fā)模式對(duì)衛(wèi)星能力要求最低，衛(wèi)星僅作為地面NTN站DU或基站上星配合星間鏈路組網(wǎng)，進(jìn)一步降低接入時(shí)延；UPF+MEC/CDN面向動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的新型路由體系：高、中、低軌星座異構(gòu)，傳統(tǒng)IP難以解決避免用戶IP地址頻繁切換和網(wǎng)關(guān)地址轉(zhuǎn)換，保持動(dòng)態(tài)連接下地址的穩(wěn)定性，實(shí)戶連續(xù)性等問題，形成適配衛(wèi)星和地面環(huán)境下的4.1.2智能動(dòng)態(tài)協(xié)作的新型無線組網(wǎng)架構(gòu)增強(qiáng)已有波形。復(fù)用地面系統(tǒng)的OFDM波形，如采用CP-OFDM波形，同時(shí)通功放效率?；蛘卟捎玫头寰鹊腄FT-S-OFDM波形，以提升系統(tǒng)在多用戶資源新型多址接入：目前無論5GNR還是3GPPNTN感知系統(tǒng)是否存在空閑頻譜，由統(tǒng)一決策中心收集全能力以支持實(shí)時(shí)高效的波束管理信息交互。考慮采用拓展的動(dòng)態(tài)星地Xn接口在地面蜂窩基站和NTN基站之間傳輸波束管理及干擾協(xié)同等信息。一是針對(duì)星上處理模式的星載NTN基站，地面蜂窩基站增加饋電鏈路窄帶傳輸模塊，采用基于地面，地面蜂窩基站基于地面連接即可以與地面NTN基站建立星地動(dòng)態(tài)Xn透明轉(zhuǎn)發(fā)架構(gòu)下端星地三方精準(zhǔn)同步技術(shù)：現(xiàn)有3GPPNTN技術(shù)基于透明轉(zhuǎn)發(fā)架構(gòu)下的凝視或平掃波束完成超遠(yuǎn)距離和超高速移動(dòng)傳輸技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工的協(xié)同需求靈活跳變。透明轉(zhuǎn)發(fā)架構(gòu)下NTN基站位于地面，相控陣天線及波束NTN基站位于地面，相控陣天線及波束控制器位于星上，考慮采用星上輕量化帶內(nèi)接收指令的波束控制機(jī)制，在地面NTN基站調(diào)度器統(tǒng)一控制下，保證地面發(fā)送的波束切換指令和空口信號(hào)經(jīng)過遠(yuǎn)距離高動(dòng)態(tài)時(shí)變傳輸后在星上的精準(zhǔn)同通過地面通信網(wǎng)絡(luò)分發(fā)或手機(jī)直連衛(wèi)星方式，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)、定位、識(shí)別、成像等感知功能，地面基站、高/中/低軌星載基基于蜂窩基站的分布式測(cè)控云服務(wù)：利用5/6G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建面向大規(guī)模星座的模星座的自主運(yùn)行管理與大規(guī)模星座的在軌智能5天地一體融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展倡議標(biāo)準(zhǔn)共同制定。以3GPPNTN標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)為基礎(chǔ)，共同制定和推動(dòng)形成衛(wèi)星望星河璀璨，筑泛在互聯(lián)，6G天地一體發(fā)軔于5G，未來成功的關(guān)鍵在于跨領(lǐng)域、跨環(huán)節(jié)各方深度協(xié)同和開放創(chuàng)新，愿大家攜手共筑天地一體數(shù)字信息縮略語列表ThirdGenerationPartnershiNTNNon-terrestrialNetworkHybridAutomaticRepeatMulti-AccessEdgeCompuAccessandMobilityManag參考文獻(xiàn)ofCo-ChannelinterferenceinHybridTerrestrial-SatelliteMobileCommunandCR,"inIEEENe