【中國信科-中信科移動】2023星地融合通信白皮書

引言

FOREWORD

星地融合通信

近年來，低軌（）衛(wèi)星互聯網成為無線通的軍事價值也在不斷地體現出來。在手機直連衛(wèi)星

LEO

信領域新的競爭賽道和焦點，并對傳統(tǒng)地面移動通方面，公司正在積極開展存量

ASTSpaceMobile

信技術提出巨大挑戰(zhàn)。手機直連衛(wèi)星的技術試驗，和

SpaceXT-mobile

第代合作伙伴組織（）在非地面表示將合作建設可支持手機直連的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，

33GPP5G

網絡（）及未來協議中，從無線傳輸技術、愛立信、泰雷茲、高通聯合聲明將共同研制基于

NTN6G

網絡架構與安全、終端接入與認證等方面融合衛(wèi)星的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，蘋果公司也表示

5GNTNAPPLE

通信和地面移動通信，為構建天地一體、全球立體、等產品將支持衛(wèi)星通信。此外，

WatchiPhone14

無縫覆蓋的星地融合通信系統(tǒng)創(chuàng)造條件，以滿足萬國內的衛(wèi)星運營商、移動通信運營商、系統(tǒng)設備廠

物互聯、無限溝通的需要。星地融合通信也是國家商和終端廠商也在積極關注手機直連衛(wèi)星的需求與

戰(zhàn)略需要，在《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)技術發(fā)展。中國信科以及國內相關企業(yè)、研究機構

展第十四個五年規(guī)劃和年遠景目標綱要》中，和大學也在持續(xù)開展星地融合通信技術的

20355G/6G

明確指出“要建設高速泛在、天地一體、集成互聯、研究與驗證。

安全高效的信息基礎設施”。本白皮書主要從驅動力、需求與應用場景、關

衛(wèi)星互聯網在國內外發(fā)展迅猛。美國“星鏈”鍵技術指標與技術挑戰(zhàn)、技術發(fā)展路徑、關鍵技術、

（）是目前最大的低軌寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)，標準推進與技術驗證等方面對星地融合通信技術進

Starlink

已擁有萬以上的用戶，并在湯加火山救行了探究，重點剖析手機直連衛(wèi)星模式的關鍵技術，

100VSAT

援、俄烏戰(zhàn)爭戰(zhàn)場通信中發(fā)揮了重要作用，其潛在為業(yè)界更深入了解星地融合通信提供參考。

03

2

驅動力、需求與應用場景

DRIVINGFORCE,REQUIREMENTSAND

APPLICATIONSCENARIOS

星地融合通信

2.1星地融合通信驅動力

過去數十年內，在人們不斷地追求“更高頻譜效逐漸走向普通個人，以手機為中心的個人移動通信

率”和“更高傳輸速率”的過程中，移動通信系統(tǒng)被業(yè)務與應用越來越需要“手機直連衛(wèi)星”，以避免

優(yōu)化成為一個越來越適于“地面通信信道模型和業(yè)務專用衛(wèi)星通信終端引起的各種問題與不便。手機能

模型”的“地面”通信系統(tǒng)，為個人移動用戶和物聯靈活地接入星、地網絡，省去衛(wèi)星專用終端，可降

網用戶提供移動通信服務；而在不斷地追求“更高功低用戶使用成本，并能提升手機用戶體驗，這無疑

率效率”和“更高通量”的過程中，衛(wèi)星通信系統(tǒng)被是星地融合通信的重要市場驅動力。

優(yōu)化成為一個越來越適于“衛(wèi)星通信信道模型和業(yè)務無縫覆蓋與隨時隨地接入需求[1]

模型”的“衛(wèi)星”通信系統(tǒng)，為專業(yè)移動用戶和專業(yè)地面移動通信系統(tǒng)雖然可以在陸地上為所有的

用戶提供衛(wèi)星通信服務。因用戶群、應用場景、人和物提供寬帶移動接入服務，卻難以覆蓋海洋、

VSAT

信道環(huán)境等方面的不同，它們的技術演進相對獨立。高山、森林、沙漠、中高空域和臨近空間。衛(wèi)星通

雖然，在目前已部署的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，有部分系統(tǒng)信系統(tǒng)雖然可以覆蓋整個地球表面、中高空域和臨

的協議（如：、）是基于地面移動通信近空間，卻難以為手機用戶提供寬帶衛(wèi)星接入服務。

GMRS-UMTS

系統(tǒng)協議做適應性修改而成的，但因協議和具體實現因此，需要二者相互配合、互為補充，提供無縫覆蓋，

上的差異，導致星、地通信系統(tǒng)間的融合仍然困難重才能為用戶提供隨時隨地的接入服務和融合業(yè)務。

重。隨著無線通信技術的發(fā)展，特別是技術需求萬物智聯的需求

6G

的逐漸清晰，無論是從用戶需求，還是從運營商期望以信息傳遞和應用處理為中心的萬物智聯不僅

或者從產業(yè)發(fā)展的角度，對星地融合通信的需求越來需要低成本局域物聯網連接，也需要經濟的廣域物

越強烈，在所有的驅動力中，以下四個方面尤為突出：聯網連接，以支持信息的快速交互與共享，實現融

衛(wèi)星通信用戶的大眾化合的業(yè)務與應用。星地融合通信為地面偏遠地區(qū)、

傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信用戶是政府、軍隊、專業(yè)機構中高空域和臨近空間的萬物智聯提供了更加便捷和

和專業(yè)人員。隨著人類活動空間的拓展，衛(wèi)星通信經濟的技術手段。

05

衛(wèi)星通信和地面移動通信產業(yè)鏈共享技術更新慢的一個重要原因。如何充分利用地面移

地面移動通信擁有數十億的用戶、強大的技術動通信的產業(yè)鏈，如何把普通移動通信用戶發(fā)展為

隊伍和完備的產業(yè)鏈。但衛(wèi)星通信目前只有百萬級衛(wèi)星通信用戶，是運營商面臨的兩個重要問題，而“星

的用戶量，并且其參與人員與產業(yè)規(guī)模也遠遠低于地融合通信”則為這兩個問題的解決提供了技術路

地面移動通信，這也是衛(wèi)星通信設備和運營成本高、徑。

2.2星地融合通信的典型應用場景

星地融合通信在個人移動通信、交通運輸、航海島、海上平臺、移動平臺提供基站回傳業(yè)務、寬

空航海、電信、物聯網、航天、應急救災等領域都帶接入業(yè)務和衛(wèi)星中繼業(yè)務，可在不改造存量通信

有廣泛的應用場景。網絡條件下提供衛(wèi)星連接和數據中繼服務。

個人移動通信場景物聯網智聯場景

手機是目前最為常用的個人通信工具，在有地在固定平臺或移動平臺上，為物聯網終端提供

面移動網絡覆蓋的情況下，可以通過地面移動網絡“直接連接”業(yè)務或“間接連接”業(yè)務，進而提供

接入；在沒有地面移動網絡信號的地方，或者因不電網監(jiān)控檢修、地質監(jiān)測、森林監(jiān)測、無人機數傳

可抗力導致地面移動網絡失效時，手機可以通過衛(wèi)與控制、海上浮標信息收集、遠洋集裝箱信息收集、

星接入到網絡，實現真正意義上的無縫覆蓋和隨時農作物監(jiān)控、珍稀動物無人區(qū)監(jiān)控等服務，以及相

隨地接入。應的應急處理。星地融合通信可滿足大規(guī)模、低成

交通運輸場景本終端接入的需要。

無論是行駛在陸地上的專業(yè)車輛、火車，還是導航與航天場景

航行在江海湖泊上的船只，都有專業(yè)通信、數據回傳、星地融合通信的衛(wèi)星網絡支持更為強大的導航

或向乘客提供網絡接入的需求。當有地面移動網絡功能，為個人和專業(yè)用戶提供定位與導航增強業(yè)務；

或專用網絡覆蓋時，可以通過地面網絡接入；當進同時，星地融合通信可以支撐航天相關信息傳輸業(yè)

入到沙漠、無人區(qū)、江海湖泊中心時，可以通過衛(wèi)務，例如：高速數傳業(yè)務、測控業(yè)務。

IP

星接入。應急救災場景

航空航海場景利用星地融合通信系統(tǒng)，可以通過手機向普通

當飛機停在機場、艦船泊在碼頭時，飛機和艦個人用戶預報各種自然災害，如：地震、洪水、臺風、

船可以通過地面移動通信系統(tǒng)實現專業(yè)通信、數據海嘯、森林火災、火山等。在災害發(fā)生后，災民可

回傳；而在航行的過程中，則需要通過衛(wèi)星通信系以利用手機通過衛(wèi)星通信保持與救災人員的必要聯

統(tǒng)實現專業(yè)通信、數據回傳，或向乘客提供網絡接系，救災人員也可以通過衛(wèi)星通信來實現應急指揮。

入服務。此外，在日常的應急通信中，如沒有地面應急通信

電信場景網絡或地面移動網絡覆蓋時，也可以通過衛(wèi)星來實

星地融合通信系統(tǒng)可以以較低成本為邊遠地區(qū)、現應急通信。

06

星地融合通信

2.3星地融合通信愿景

星地融合通信網絡，是一個星地立體通信網絡，使用一體化的星地協同無線資源分配與業(yè)務管理，

由地面網絡、臨近空間網絡和天基網絡組成[2]（如為多種通信設備提供寬帶或窄帶接入服務，滿足天

圖）。其中，地面網絡主要包括地面蜂窩基站、衛(wèi)

1基、空基、?；完懟脩綦S時隨地通信需要[3]。

星信關站和核心網；臨近空間網絡包括無人機和臨空星地融合通信使得衛(wèi)星通信和地面移動通信在通信

接入平臺；天基網絡主要包括高中低軌衛(wèi)星通信載荷技術、元器件、通信設備、通信網絡、通信系統(tǒng)、

與平臺。星地融合通信網絡使用統(tǒng)一的網絡架構和標通信業(yè)務與應用方面得以深度融合，極大地降低成

準體制，使用一體化的無線接入、傳輸和網絡技術，本，提升用戶體驗，促進整個產業(yè)的良性發(fā)展[4]。

高軌

衛(wèi)星節(jié)點

低軌

衛(wèi)星節(jié)點

臨空網絡節(jié)點

智能網絡管理

與編排系統(tǒng)

衛(wèi)星互聯網地面網絡地面蜂窩網絡

圖星地融合的立體網絡

1-

手機直連衛(wèi)星是星地融合通信的一個重要方面，使得應用最廣泛的移動通信終端與覆蓋范圍最大

的衛(wèi)星網絡緊密結合，是增強終端能力與網絡覆蓋廣度的重要途徑，是對基于專用終端、提供話音及

低速率數據業(yè)務的傳統(tǒng)衛(wèi)星通信的重新定義，是面向6G真正實現隨遇接入、無縫覆蓋的重要舉措。手

機直連衛(wèi)星的星地融合通信系統(tǒng)的基本愿景為：系統(tǒng)在全球范圍內提供無縫覆蓋及不間斷服務，手機

用戶可以隨時隨地接入地面移動網絡或/和衛(wèi)星網絡，并能在它們之間無感知地切換。

07

關鍵技術指標和技術挑戰(zhàn)

KEYPERFORMANCEINDICATORSAND

TECHNICALCHALLENGES

08

星地融合通信

3.1關鍵技術指標

基于用戶與業(yè)務的需要，結合典型的衛(wèi)星星座、傳輸實時交互業(yè)務時，應盡量減少重傳次數或避免

頻率資源和載荷配置，并考慮到衛(wèi)星通信技術、器使用重傳機制。

件和組件發(fā)展水平，本文初步估算星地融合通信系多普勒頻移

統(tǒng)中衛(wèi)星通信需要滿足的技術指標[5][6][7]，具體分多普勒頻移由信號頻率、衛(wèi)星與終端信關站

/

析如下：之間的相對徑向速度決定，對于常用的和頻

KuKa

峰值速率段的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)來說，多普勒頻移可高達數

未來星地融合通信系統(tǒng)的衛(wèi)星應具有部分或全百千赫茲；對于常用的和頻段的低軌衛(wèi)星通信

CX

部基站功能，每顆衛(wèi)星支持數十至數百個波束。對系統(tǒng)來說，多普勒頻移也可超過千赫茲；對于

100

于為低增益（幾分貝以內）天線的終端（如手機、常用的和頻段的低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)來說，多普

LS

物聯網終端）提供接入服務的波束來說，單波束下勒頻移也有數十千赫茲。在低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，

行峰值速率可設在～之間；對于為高增不僅多普勒頻移絕對值很大，而且多普勒頻移的變

1050Mbps

益（以上）天線的終端（如終端）提化率也比較大，因此，多普勒頻移對同步、隨機接入、

30dBVSAT

供接入服務的波束來說，單波束下行峰值速率可設信號檢測等有明顯的影響，星地融合通信系統(tǒng)應具

在～之間；每顆衛(wèi)星的容量可設定在有容忍大多普勒頻移的特性。

501000Mbps

～之間。終端移動速度

10100Gbps

空口時延衛(wèi)星通信系統(tǒng)支撐的典型終端類型為手持終端、

空口時延包括傳播時延、處理時延、跳波束調固定終端、車載終端、船載終端和機載終端等。對

度時延和重傳引入的時延，它與“接入網核心網”于機載終端，其移動速度可高達，會影

-1000km/h

間的時延、核心網內時延之和應滿足所支持的通信響對星、同步和移動管理等方案的設計，對波束寬

業(yè)務的包時延預算[8]的要求。傳播時延是由軌道高度和波控也有一定的約束。

度和最低仰角決定的，對于星上處理和透明轉發(fā)的頻譜效率

衛(wèi)星通信系統(tǒng)來說，傳播時延分別在～衛(wèi)星通信系統(tǒng)因功率受限，功率回退不宜太多，

LEO1.111ms

和～之間；對于地球靜止軌道（）衛(wèi)因此，線性度、調制階數（特別是用戶鏈路）和頻

2.323msGEO

星來說，傳播時延則超過百毫秒。處理時延相對較小，譜效率不會太高。一般而言，對于低增益天線的終

一般單側在～之間。跳波束調度時延的最大值端來說，用戶鏈路調制階數在以內；對于高增益

12ms4

與平均值分別是實際回跳周期的一倍和一半，受跳天線的終端來說，用戶鏈路調制階數在或者以內，

56

波束同步時間的約束，跳波束周期一般設在最高頻譜效率應大于。

80ms3bit/s/Hz

以內，應根據業(yè)務的包時延預算和其它時延情況設頻段與頻率復用

置實際回跳周期。重傳引入的時延由重傳次數、傳地面移動通信系統(tǒng)一般使用低頻段，

Sub-6GHz

播時延、處理時延和跳波束調度時延等因素共同決多采用同頻復用。衛(wèi)星通信系統(tǒng)部分采用、、、

LSC

定，當傳播時延或跳波束調度時延比較大時，或在低中頻段的頻率，部分采用、高頻段的頻率，

XKuKa

09

通常基于波束空分及多色復用頻分來組網。此外，域和代價等方面綜合考慮鏈路的可用度指標，并與

原來用于饋電鏈路或星間鏈路的頻段也開始用用戶簽訂適合的服務水平協議。

Q/V

于用戶鏈路。在星地融合通信網絡中，不僅需要支小區(qū)半徑

持星內和星間的頻率復用，也需要支持星地頻率復衛(wèi)星通信系統(tǒng)的單波束對應的小區(qū)半徑從數十

用，頻率復用因子不超過。對于寬帶衛(wèi)星通信系公里到上千公里，其覆蓋范圍可為數萬平方公里，

4

統(tǒng)來說，每顆衛(wèi)星的波束數與頻點數之比一般在比地面移動通信系統(tǒng)小區(qū)覆蓋范圍高出多個數量級。

2

至之間，這也是頻率復用的一個重要指標，會從單波束服務的用戶數

8

多個方面影響衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設計。雖然城市區(qū)域人口稠密，但是真正使用衛(wèi)星通

鏈路可用度信系統(tǒng)的用戶還是少數。對于無地面網絡覆蓋或者

衛(wèi)星通信無線鏈路的可用性會受到電離層、大覆蓋不足、主要由衛(wèi)星網絡覆蓋的區(qū)域，例如海洋、

氣、云、雨等無線環(huán)境的影響。在做鏈路預算時，森林、沙漠等地廣人稀的偏遠區(qū)域，用戶密度也不

需要根據使用的頻率考慮上述因素的影響。一般而會太大。參照典型場景中用戶分布情況和已有衛(wèi)星

言，在沒有異地鏈路備份機制的條件下，用戶鏈路通信系統(tǒng)的設計目標，未來的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的每顆

的可用度應不低于，饋電鏈路的可用度應不低衛(wèi)星和每個波束支持的激活用戶數將分別超過

98%5000

于。在實際中，可以從用戶群、頻率、覆蓋區(qū)和個。

99%500

10

星地融合通信

3.2主要技術挑戰(zhàn)

為滿足上述關鍵技術指標要求，星地融合通信上述問題的處理需要隨著衛(wèi)星的運動、波束指向變

系統(tǒng)面臨著眾多挑戰(zhàn)，主要包括：化等動態(tài)調整。

同一通信體制對多種迥異部署環(huán)境的適應性輕量化的協議

對于衛(wèi)星通信而言，信道環(huán)境受軌道、頻率、受載荷能力的限制和空間環(huán)境的約束，星地融

終端天線類型等方面的影響，信道以強萊斯信道為合通信系統(tǒng)應該保證星上處理的各層協議簡潔、輕

主。對于高軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)來說，傳播時延和信道量化，并便于軟件固件空間防護措施的實現。

/

衰減問題突出；對于中低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)來說，多多樣化的終端

普勒頻移、信道衰減、傳播時延和時間漂移問題突出。在星地融合通信系統(tǒng)中需要支持多種類型終端。

衛(wèi)星通信雖然傳輸路損很大，但同一衛(wèi)星覆蓋范圍因終端的部署及使用場景不同，不同終端在能力上也

內的終端間的信號強度差異比較小，通常只有十分存在巨大差異，這將導致終端在工作頻段、工作帶

貝左右。此外，對于采用全向天線或低增益天線的寬、峰值速率、動態(tài)適應性、業(yè)務類型、能耗等方面

低頻段衛(wèi)星通信終端來說，多徑效應的影響不容忽可能存在較大的差異。因此，需要在通信協議、資源

視。而對于地面移動通信而言，信道環(huán)境明顯不同調度編排、移動性管理、業(yè)務管理等方面適應多樣化

于衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其典型特征包括：較強的多徑衰終端的需求，這可能提高星載通信設備的復雜度。

落、微秒級的傳播時延、線性射頻通道（含功放）、高動態(tài)巨型空間承載網絡

終端到基站之間信號強度差異可達數十分貝。上述在星地融合通信系統(tǒng)中，低軌衛(wèi)星數量可達數

差異對統(tǒng)一空口設計帶來巨大挑戰(zhàn)。千至上萬顆，衛(wèi)星間將通過星間鏈路組網，形成巨

有限數量波束與充分覆蓋需求之間的差距大的空間承載網，典型跳數可達數十跳，且難以用

跳變波束雖然能夠按照業(yè)務需求動態(tài)調整衛(wèi)星簡單的方法把它分成多個固定的路由域?？臻g承載

覆蓋、增加系統(tǒng)容量，但因跳變波束數量有限，系網拓撲動態(tài)變化，缺少鏈路級彈性機制，設備級彈

統(tǒng)往往需要在波束效率與覆蓋率之間尋求折中方案。性機制也很弱，而且激光星間鏈路的穩(wěn)定性較弱。

如何利用有限的波束覆蓋更廣闊的區(qū)域，將是衛(wèi)星因此，空間承載網絡遠比地面移動通信系統(tǒng)的承載

星座設計和通信體制設計需要面對的一個重大挑戰(zhàn)。網絡復雜，如何在這樣的網絡上實現滿足服務質量

復雜而動態(tài)的干擾管理（）要求的承載網將是一個巨大的挑戰(zhàn)。

QoS

在星地融合通信系統(tǒng)中，需要處理同一衛(wèi)星通

信系統(tǒng)內的干擾問題、不同衛(wèi)星通信系統(tǒng)間干擾問

題，以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)與地面移動通信系統(tǒng)之間的

干擾問題。在與衛(wèi)星系統(tǒng)共用頻率時，非對地

GEO

靜止衛(wèi)星（）系統(tǒng)還需要實現規(guī)避對系

NGSOGEO

統(tǒng)干擾的功能。同時，還要防止衛(wèi)星通信系統(tǒng)對地

球探測、氣象衛(wèi)星等系統(tǒng)的干擾。更為復雜的是，

11

3.3手機直連衛(wèi)星的關鍵指標和主要挑戰(zhàn)

對于手機直連衛(wèi)星模式來說，因手機采用全向受手機天線增益、手機發(fā)射功率、頻率資源和

天線、發(fā)射功率較小、頻率資源有限，其關鍵技術通信監(jiān)管的約束，手機直連衛(wèi)星面臨如下主要挑戰(zhàn)：

指標取值有別于終端，也不同于手機接入地低信噪比對速率影響

VSAT

面移動通信網絡時的情況。手機直連衛(wèi)星的關鍵技低信噪比造成傳輸速率低、可靠性差，需要每

術指標如下：個物理信道都能適應低信噪比場景。

峰值速率高動態(tài)對時頻同步影響

手機直連衛(wèi)星系統(tǒng)受終端天線增益、發(fā)射功率衛(wèi)星的高速運動帶來較大的多普勒頻偏和多普

等因素的影響，造成上下行速率受限，其峰值速率勒變化率；星地間長距離造成較大的傳輸時延，而

相比終端或接入傳統(tǒng)地面移動網絡的終端而且時延隨著衛(wèi)星運動快速變化；上述因素均對時頻

VSAT

言有較大的降低。同步產生影響，需要手機具備高動態(tài)時頻同步能力。

頻段帶寬星地間頻率協調問題

手機直連衛(wèi)星系統(tǒng)，受無線傳播特性以及終目前可用于衛(wèi)星移動通信的業(yè)務的頻率資源受

端天線形式等因素的影響，一般工作在低頻段，如限，特別是、頻段，幾乎沒有新的可用于衛(wèi)星

LS

以下頻段、或頻段。按照國際電信聯盟（）移動通信的頻率資源。地面移動網絡占用了大量的

1GHzLSITU

的規(guī)劃，在以下頻段、波段和波段，為衛(wèi)頻段。手機直連衛(wèi)星的星地融合通信需

1GHzLSSub-6GHz

星移動業(yè)務分配的頻段帶寬分別在、要在低頻段為地面通信和衛(wèi)星通信劃分相關頻帶，

6MHz41MHz

和以內（除在區(qū)內的通常有兩種方式：一種方式是地面通信和衛(wèi)星通信

50MHz22120~2220MHz

頻段外）；在波段內，沒有為普通衛(wèi)星移動業(yè)各自沿用目前劃分的頻段，避免相互干擾，但

CITU

務（不包含衛(wèi)星水上移動業(yè)務和衛(wèi)星航空移動業(yè)是這種方式未必現實，因為現有可用于衛(wèi)星通信的

務）分配頻率。對于運營商來說，可用于衛(wèi)星移動低頻段幾乎已全部被占用，很難挪用出來用于星地

業(yè)務的低頻段的帶寬更低，遠低于為新空口（融合通信；另一種方式是衛(wèi)星移動通信借用地面蜂

5G

）以及傳統(tǒng)高通量衛(wèi)星通信分配的頻段帶寬。窩網的頻段，在星地融合通信網絡部署方面根據干

NR

頻譜效率擾準則統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一管理，但這種方式

由于手機直連衛(wèi)星系統(tǒng)功率受限，低信噪比導存在頻段使用合規(guī)性問題，需要各參與單位形

ITU

致高階調制難以應用。同時衛(wèi)星距離地面較遠，傳成共識，可能存在共識難以達成的風險，造成星地融

統(tǒng)的多輸入多輸出（）系統(tǒng)難以用于單星增加合通信頻段共享僅在某些特定區(qū)域可以實施的局面。

MIMO

容量，因此這些因素都會限制手機直連衛(wèi)星系統(tǒng)的移動性管理方面挑戰(zhàn)

頻譜效率。手機直連衛(wèi)星在擴展網絡覆蓋范圍及服務空間

多普勒頻偏的同時，也帶來了服務地域區(qū)分、法規(guī)約束等新問題。

衛(wèi)星由于運動速度快，因此會帶來較大的需要網絡側精準地獲取手機的位置，并據此選擇對

LEO

動態(tài)特性。即便是在較低的和頻段，低軌衛(wèi)星應的、合法的核心網為之服務，以滿足當地的法律

LS

帶來的多普勒頻偏也有數十千赫茲。法規(guī)及監(jiān)管的要求。

12

4

發(fā)展路徑

ROADMAPFORINTEGRATEDTERRESTRIAL-

SATELLITECOMMUNICATION

在學術界和產業(yè)界的推動下，星地融合通信正朝著“體制兼容”到“系統(tǒng)融合”的技

5G6G

術路徑進行發(fā)展。

4.15GNTN與地面網絡（TN）在標準體制的兼容，為星地融合通信

奠定了初步基礎

在設計之初并沒有考慮衛(wèi)星通信，用并分享的產業(yè)鏈和規(guī)模經濟效應。支

5G3GPPR155G5GNTN

是第一個商用版本。對衛(wèi)星通信的研究在持、中軌道（）和場景，目前支持

5G3GPPGEOMEOLEO

啟動，在完成第一個版本的標準規(guī)范頻段，未來將支持更多頻段，能適應透

R15NTNR17Sub-6GHz

制定，主要在定時關系、時間和頻率的補償、混合明轉發(fā)和星上處理兩種部署場景，支持終端、

VSAT

自動重傳請求（）機制、移動性管理與切換等手持終端和物聯網終端，支持衛(wèi)星固定、“靜中通”、

HARQ

方面做了技術優(yōu)化，以適應衛(wèi)星通信場景。這就決“動中通”和衛(wèi)星移動通信業(yè)務?；诘?/p>

5GNTN

定了星地融合通信在階段是體制兼容，即在已手機直連衛(wèi)星方案，既契合手機更迭周期短的特點，

5G

有地面標準的整體技術框架下通過優(yōu)化的方式又能滿足行業(yè)應用需求，也為星地融合通信奠

5G6G

實現星地融合通信。使得衛(wèi)星通信能夠利定了堅實的基礎。

5GNTN

14

星地融合通信

4.26G星地融合通信將是全面的系統(tǒng)融合

在時代，從標準制定之初，就充分考慮了融合，具有多層立體、空間大尺度、動態(tài)時變的特點，

6G

地面與衛(wèi)星兩種不同類型的接入方式，地面移動通在網絡架構設計、傳輸效率提升、網絡拓撲維護、

信將與、、衛(wèi)星通信充分融合，實現移動性管理、以及服務質量與業(yè)務連續(xù)性保障等方

GEOMEOLEO

全球無縫覆蓋，使得任何人或物在任何地點和任何面都面臨巨大的挑戰(zhàn)，這些都將在網絡中予以

6G

時間都可以接入到網絡。星地融合通信網絡是一充分考慮，并在網絡初始設計中予以解決，實現星

6G

個多維復雜的“巨系統(tǒng)”，是多個異構接入網絡的地網絡充分融合。

4.3手機直連衛(wèi)星是星地融合通信網絡發(fā)展的重要階段

星地體制兼容階段，已就手持終端接這種應用最廣泛、數量最多的移動終端類型——接

5GNTN

入衛(wèi)星和衛(wèi)星的關鍵技術及解決方案進入星地融合通信網絡的問題。以統(tǒng)一網絡架構、

LEOGEO6G

行了討論，并將在階段不斷完善手機接統(tǒng)一空口協議以及統(tǒng)一頻譜規(guī)劃管理為基本技術途

R185GNR

入透明轉發(fā)模式的衛(wèi)星網絡的技術方案和標準，為徑，力圖解決手機直連星地融合通信網絡的問題，

初步的星地融合通信提供解決方案和標準支撐。以確保在階段，手機用戶能夠在地面接入和衛(wèi)

6G

在標準研究之初業(yè)界就非常重視手機——星接入之間無感知切換。

6G,

15

5

星地融合通信關鍵技術

KEYTECHNOLOGIESOFINTEGRATED

TERRESTRIAL-SATELLITECOMMUNICATION

16

星地融合通信

為應對在構建星地融合通信系統(tǒng)時所面臨的挑戰(zhàn)，需要在網絡架構與組網方式、星地融合通

信空口、移動性管理、網絡與安全、星地頻譜共享及干擾規(guī)避、工程實現等多個方向開展關鍵技

術攻關。

5.1網絡架構與組網方式

圖是星地融合通信系統(tǒng)網絡架構，支持基于由于星地融合通信系統(tǒng)需要在全球運營，出于通信

2

和的多種通信接入方式，可支持手機直連監(jiān)管的需要，各個國家監(jiān)管機構可能要求在其國家

TNNTN

或者終端接入。對于來說，星上處理內建立獨立的信關站和核心網，甚至要求使用透明

VSATNTN

（）模式和星間鏈路的使用可以大幅度降低信轉發(fā)模式。因此，星地融合通信系統(tǒng)應支持基于多

OBP

關站布站的數量和難度、提高覆蓋度，是星地融合運營商核心網（）的接入網共享方式，多個

MOCN

通信系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。受技術條件、發(fā)射能力和成核心網共享接入網，支持、和

TNNTN-OBPNTN-

本的約束，以及實際需要，透明轉發(fā)（）模式也混合組網的方式[8][9][10]。

TPTP

是星地融合通信系統(tǒng)可能采用的一種模式。此外，

接入網智能

設備NF1NF2NF3NF4網絡

承載網管控

設備輕量化云化平臺功能

同步衛(wèi)星

接入網

設備網絡

NF空間承載網NF1NF2NF3感知

輕量化云化平臺承載網功能

設備輕量化云化平臺

低軌衛(wèi)星低軌衛(wèi)星

-OBP-OBP

星載基站

轉發(fā)器

星載路由器

低軌衛(wèi)星

-TP

星載激光

低軌衛(wèi)星

-OBP

信關站

基站信關站

饋電NF6NF5NF4NF3NF2NF1

-Nnf6Nnf5Nnf4Nnf3Nnf2Nnf1

地基路由器Nnf7Nnf8Nnfn智能

網絡

Nnf7Nnf8NnfnSCP

地面網絡基站管控

路由器路由器

平臺

VNFVNFVNF

地面承載網云

OS

通用計算設備通用存儲設備通用交換設備

核心網

圖星地融合通信網絡架構

2-

17

在星地融合通信系統(tǒng)架構中，主要包括終端、和多媒體子系統(tǒng)（），支持用戶面與控制面

IPIMS

無線接入網、承載網、核心網四個部分，此外，還分離。為用戶提供認證鑒權、會話管理、

5GC/6GC

有應用系統(tǒng)和運營支撐系統(tǒng)。移動性管理、用戶管理、計費等功能，為系統(tǒng)運營

無線接入網的主要功能是為終端提供衛(wèi)星或地提供基礎能力開放接口。系統(tǒng)可為各類業(yè)務建

IMS

面無線接入以及數據傳輸的功能，支持不同速率、立多媒