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中國聯(lián)通天地一體融合通信愿景白皮書中國聯(lián)通2023 年10 月

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目錄1 發(fā)展需求與現(xiàn)狀分析......................................................................................... 21.1 天地一體發(fā)展需求............................................................................................................ 21.2 天地一體化的發(fā)展現(xiàn)狀.................................................................................................... 21.3 應(yīng)用場景和發(fā)展預(yù)測........................................................................................................ 31.3.1 深井型價(jià)值應(yīng)用場景...............................................................................................31.3.2 海量型價(jià)值應(yīng)用場景...............................................................................................41.4 標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀.................................................................................................................... 52 發(fā)展路徑與愿景目標(biāo) ...............................................82.1 天地一體融合通信發(fā)展路徑............................................................................................ 82.2 天地一體融合通信愿景.................................................................................................... 83 關(guān)鍵技術(shù)問題分析 ................................................123.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與組網(wǎng)模式...................................................................................................... 123.2 頻率規(guī)則及頻譜方案研究.............................................................................................. 143.2.1 手機(jī)直連的頻率..................................................................................................... 143.2.2 頻譜方案研究......................................................................................................... 153.3 無線技術(shù).......................................................................................................................... 163.3.1 信道模型................................................................................................................. 163.3.2 鏈路預(yù)算................................................................................................................. 163.3.3 關(guān)鍵技術(shù)................................................................................................................. 173.4 終端技術(shù).......................................................................................................................... 183.5 QoS 保障........................................................................................................................... 203.6 跨國業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn).................................................................................................................. 214 總結(jié)與展望 ......................................................22

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1 發(fā)展需求與現(xiàn)狀分析1.1 天地一體發(fā)展需求

近年來，低軌（LEO）衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的迅

猛發(fā)展，不僅對傳統(tǒng)衛(wèi)星通信產(chǎn)生了巨大

的沖擊，還對傳統(tǒng)地面移動通信技術(shù)的發(fā)

展提出了新的挑戰(zhàn)。寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)融合

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)成為無線通信

領(lǐng)域的新焦點(diǎn)和新賽道。為了應(yīng)對低軌寬

帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的國際競爭，也為了在后續(xù)

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展占頻保軌，我國在積極推

動天地一體加速發(fā)展。

國家政策上，國務(wù)院立足國際競爭和

國家安全，在“十四五”系列規(guī)劃中提出

建設(shè)高速泛在、天地一體網(wǎng)絡(luò)，加速構(gòu)建

天地一體基礎(chǔ)設(shè)施；發(fā)改委從戰(zhàn)略新興產(chǎn)

業(yè)發(fā)展的角度，將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)納入“新基

建”；工信部則強(qiáng)調(diào)天地一體深度融合，

推進(jìn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)與地面信息通信系統(tǒng)深

度融合。地方政府層面，國內(nèi)多個(gè)省份 10

余個(gè)地方政府將空天信息產(chǎn)業(yè)、衛(wèi)星應(yīng)用及衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)劃為重點(diǎn)，提出了具體的發(fā)展目標(biāo)及相關(guān)政策舉措。從技術(shù)發(fā)展上看，衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射和衛(wèi)星通信技術(shù)的迅速發(fā)展，為天地一體的發(fā)展準(zhǔn)備了條件。首先，衛(wèi)星制造技術(shù)和衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)，如一箭多星、火箭回收等，極大降低了衛(wèi)星制造和衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)的成本，為建設(shè)大規(guī)模低軌衛(wèi)星星座提供了有力支撐。其次，星上處理、星間鏈路和相控陣等先進(jìn)的衛(wèi)星通信技術(shù)則為終端直聯(lián)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)寬帶通信提供了技術(shù)基礎(chǔ)。最后，3GPP 等標(biāo)準(zhǔn)組織針對衛(wèi)星通信特點(diǎn)進(jìn)行了時(shí)頻同步和移動性等研究，制定了一系列的解決方案逐步推進(jìn)地面網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)形成深度融合。從通信市場與業(yè)務(wù)發(fā)展看，大眾用戶和行業(yè)用戶對星地融合的天地一體通信需求也越來越強(qiáng)烈。大眾用戶面向個(gè)人移動通信需求不斷演進(jìn)，期待實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋與隨時(shí)隨地接入；行業(yè)用戶面向應(yīng)急、交通、海洋覆蓋、泛在低空等場景，也需要通過天地一體化的網(wǎng)絡(luò)提供泛在連接。1.2 天地一體化的發(fā)展現(xiàn)狀海外低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已初具規(guī)模。當(dāng)前以 SpaceX、AST SpaceMobile 和Lynk為代表的衛(wèi)星公司，紛紛部署低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，并積極探索手機(jī)直連，與多個(gè)國家和地區(qū)的移動運(yùn)營商建立合作伙伴關(guān)

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系。SpaceX 與美國的 T-Mobile、澳大利亞

Optus 等運(yùn)營商合作，推出星鏈直連手機(jī)業(yè)

務(wù)；AST SpaceMobile 公司與美國 AT&T 運(yùn)

營商合作，通過使用 BlueWalker3 衛(wèi)星，

實(shí)現(xiàn)雙向語音通話；Lynk 已與全球 30 多個(gè)

移動通信運(yùn)營商簽訂了手機(jī)直連衛(wèi)星服務(wù)

商業(yè)協(xié)議。

除運(yùn)營商以外，地面終端產(chǎn)業(yè)鏈也在

積 極 推 動 衛(wèi) 星 應(yīng) 用 。 蘋 果 公 司 與

GlobalStar 合作，為 iPhone 14 系列、15

系列提供緊急 SOS 技術(shù)；高通也宣布與銥

星合作，為智能手機(jī)提供衛(wèi)星服務(wù)。

我國盡管是世界第二大在軌有效衛(wèi)星

的擁有國，但低軌通信衛(wèi)星和國際一流水

平尚有差距，處在積極發(fā)展、積極追趕的

階段。在衛(wèi)星星座建設(shè)方面，當(dāng)前已有多

家衛(wèi)星公司提出低軌星座計(jì)劃；地面運(yùn)營

商積極開展天地一體關(guān)鍵技術(shù)研究及技術(shù)

驗(yàn)證，探索演進(jìn)方向；終端產(chǎn)業(yè)鏈也在積

極 尋 求 衛(wèi) 星 通 信 解 決 方 案 ， 目 前 華 為

Mate60 系列手機(jī)已基于高軌衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星

短報(bào)文/語音業(yè)務(wù)。

1.3 應(yīng)用場景和發(fā)展預(yù)測

借鑒顧客價(jià)值定位理論，從市場規(guī)模

和對衛(wèi)星的需求剛性兩個(gè)維度對天地一體

各類應(yīng)用場景進(jìn)行評估，將其分為淺層型、

海量型、深井型、低儲量四個(gè)類型價(jià)值業(yè)

務(wù)。運(yùn)營商可重點(diǎn)挖掘需求剛性高、市場

空間大的深井型和海量型兩大類應(yīng)用場景，

在高價(jià)值領(lǐng)域打造高品質(zhì)的天地一體融合

通信業(yè)務(wù)。

圖 1-1 天地一體融合業(yè)務(wù)場景分類1.3.1 深井型價(jià)值應(yīng)用場景深井型價(jià)值應(yīng)用場景對衛(wèi)星通信依賴性較高，屬于天地一體融合通信業(yè)務(wù)的剛需型場景，主要應(yīng)用場景包括：? 應(yīng)急救災(zāi)場景

應(yīng)急救災(zāi)是最為剛性的應(yīng)用場景之一。天地一體網(wǎng)絡(luò)利用空天的獨(dú)立通信和抗毀能力，不依賴地面通信網(wǎng)絡(luò)和電力系統(tǒng)而獨(dú)立工作，在應(yīng)急救災(zāi)領(lǐng)域具有不可替代的獨(dú)特優(yōu)勢。傳統(tǒng)應(yīng)急救災(zāi)場景主要包括為應(yīng)急部門提供應(yīng)急通信、災(zāi)害預(yù)警、救援等。隨著低軌星座部署及終端直連技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)急通信服務(wù)對象有望從B 端轉(zhuǎn)向 C 端用戶，網(wǎng)絡(luò)通信容量的不斷提升將更好的支持高并發(fā)場景的個(gè)人應(yīng)急通信場景實(shí)現(xiàn)。2022 年全國受災(zāi)1.12 億人次，約占總?cè)丝诘?10%，按應(yīng)急通信服務(wù)費(fèi)和滲透率估算，個(gè)人客戶應(yīng)急通信市場規(guī)?？蛇_(dá) 140 億元/年。

? 大型交通工具場景大型交通工具場景主要是在民航客機(jī)、遠(yuǎn)洋游輪、國際列車等交通工具上借助天

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地一體網(wǎng)絡(luò)的全球無縫覆蓋特性，讓艙內(nèi)

用戶無論在天上、海里、深山中都能隨時(shí)

隨地通過 WiFi 接入享受通信服務(wù)，保障用

戶服務(wù)連續(xù)性；隨著手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)的

成熟，實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)與地面通信一樣的服務(wù)體

驗(yàn)。數(shù)據(jù)顯示，目前我國民航機(jī)載 WIFI 普

及率僅為 5%，商業(yè)化運(yùn)營大有可為。2022

年底，我國民航飛機(jī)架數(shù)為 4165 架，預(yù)計(jì)

到 2030 年以機(jī)載 WiFi 滲透率和每架飛機(jī)

流量費(fèi)估算，機(jī)載通信費(fèi)用規(guī)模有望超 20

億元/年。再加上遠(yuǎn)洋游輪、國際列車等衛(wèi)

星通信場景，大型交通工具通信需求有望

為運(yùn)營商帶來約百億級市場增量。

? 海洋覆蓋場景

海洋覆蓋場景將是未來天地一體業(yè)務(wù)

的廣闊藍(lán)海市場。當(dāng)前中遠(yuǎn)海網(wǎng)絡(luò)覆蓋不

足是制約智慧海洋發(fā)展的瓶頸，隨著天地

一體網(wǎng)絡(luò)的成熟中遠(yuǎn)海覆蓋盲區(qū)消弭，智

慧海洋應(yīng)用將加速普及。海洋覆蓋場景涉

及漁業(yè)、能源、旅游、執(zhí)法、觀測等多個(gè)

垂直行業(yè)領(lǐng)域。其中近海旅游、海水養(yǎng)殖、

海洋執(zhí)法多為高并發(fā)、大帶寬常態(tài)連接業(yè)

務(wù)需求，而中遠(yuǎn)海風(fēng)電場、油氣平臺、海

上牧場多為基礎(chǔ)語音和數(shù)據(jù)通信需求。在

政企端市場空間最大的場景為海洋漁業(yè)及

海洋能源，據(jù)估算 ICT 信息化市場規(guī)?？?/p>

達(dá)百億級。在個(gè)人客戶端市場空間較大的

場景主要有濱海旅游、漁民、船員通信等，

這些領(lǐng)域也有望帶來百億級的市場增長空

間。

? 偏遠(yuǎn)陸地場景

偏遠(yuǎn)陸地覆蓋主要針對沙漠、森林、草原、高山等野外無人區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)盲，面向野外施工的工人、草原放牧的牧民、喜好戶外旅行的深度驢友等對野外通信需求較高的個(gè)人用戶群體，提供“無所不在”的泛在通信服務(wù)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)測算，目前野外施工人群約 500 萬，牧民約800 萬，深度驢友約 600 萬，天地一體個(gè)人通信剛需群體規(guī)模約 2000 萬，按衛(wèi)星通信流量費(fèi)估算剛需群體的市場規(guī)模約為120 億元/年。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信功能將融入更多的智能手機(jī)中，為更多公眾客戶在偏遠(yuǎn)場景提供更廣泛的通信選擇，將有望為運(yùn)營商帶來新增長級。1.3.2 海量型價(jià)值應(yīng)用場景海量型價(jià)值應(yīng)用場景屬于新興市場，可擴(kuò)展空間規(guī)模大，有望帶來較可觀的收益，主要應(yīng)用場景包括：? 車聯(lián)網(wǎng)場景

衛(wèi)星車聯(lián)網(wǎng)主要可應(yīng)用在無人駕駛、房車旅行、部件遠(yuǎn)程管理等民用場景及戰(zhàn)車、指揮車等軍用場景。由于車聯(lián)網(wǎng)包括車與人、路、網(wǎng)絡(luò)等多要素的有機(jī)聯(lián)系，對數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性、靈活性、健壯性要求更高。天地一體網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋、低時(shí)延、高可靠等特點(diǎn)可高效無縫為車聯(lián)網(wǎng)處理海量數(shù)據(jù)、提供高精度定位、全自動化保障，提升復(fù)雜環(huán)境的感知能力。數(shù)據(jù)顯示，未來 10 年我國低軌星座+車聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備和運(yùn)營市場整體行業(yè)規(guī)模預(yù)計(jì)可達(dá)近

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三千億元，其中運(yùn)營服務(wù)超 1600 億元。截

至今年 6 月底我國汽車保有量 3.28 億輛，

預(yù)估到 2030 年以衛(wèi)星車載通信滲透率和車

載套餐費(fèi)用估算，車聯(lián)網(wǎng)通信費(fèi)用規(guī)?？?/p>

達(dá) 230 億元/年。

? 泛在低空網(wǎng)聯(lián)場景

泛在低空網(wǎng)聯(lián)場景主要包括無人機(jī)物

流、娛樂直播等商業(yè)應(yīng)用場景和應(yīng)急指揮

調(diào)度、信息采集報(bào)送等救災(zāi)民生場景。天

地一體網(wǎng)絡(luò)可有效彌補(bǔ)地面通信基站覆蓋

的不足，在偏遠(yuǎn)地區(qū)為低空飛行器提供無

縫覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，保障更加穩(wěn)定的飛行服務(wù)。

隨著終端直連技術(shù)成熟，通過復(fù)用地面終

端產(chǎn)業(yè)鏈，可解決當(dāng)前終端模組成本高、

體積大、功耗大的缺點(diǎn)，為小型無人機(jī)應(yīng)

用帶來新發(fā)展空間。據(jù)預(yù)測，2025 年運(yùn)營

商可主導(dǎo)參與的低空市場規(guī)模達(dá) 360 億元。

截至今年 8 月，國內(nèi)實(shí)名登記的民用無人

機(jī)已超 110 萬架，以現(xiàn)階段蜂窩網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)

產(chǎn)品價(jià)格預(yù)估，2030 年民用無人機(jī)終端直

連衛(wèi)星通信費(fèi)用規(guī)模約為 6 億元/年。

? 運(yùn)營商出海國際業(yè)務(wù)場景

隨著天地一體網(wǎng)絡(luò)的形成，提供出海

國際通信業(yè)務(wù)可成為運(yùn)營商的增量應(yīng)用場

景。該場景不僅可面向國外旅行、海外短

期工作等高價(jià)值用戶提供境外漫游服務(wù)；

同時(shí)可面向一帶一路、非洲等欠發(fā)達(dá)地區(qū)

及國家開展盲區(qū)覆蓋，提供通信運(yùn)營服務(wù)。

2019 年出境游人數(shù)達(dá) 1.55 億人次，預(yù)計(jì)到

2030 年按單次出境流量費(fèi)和手機(jī)直連滲透

率比例進(jìn)行估算，市場規(guī)模近百億元。由

于境外衛(wèi)星業(yè)務(wù)落地權(quán)的獲取是運(yùn)營商出海業(yè)務(wù)發(fā)展的關(guān)鍵，可優(yōu)先面向一帶一路國家與目標(biāo)落地國協(xié)調(diào)政策，突破關(guān)鍵環(huán)節(jié)打造示范后推動大規(guī)模應(yīng)用。當(dāng)前一帶一路國家約 44 億人口，以用戶滲透率和通信月資費(fèi)進(jìn)行估算，則每年通信市場規(guī)模將達(dá)數(shù)千億元。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀天地一體化網(wǎng)絡(luò)融合地面網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星通信，能夠提供更加廣闊和多樣化的通信服務(wù)。但長期以來，衛(wèi)星通信與地面移動通信系統(tǒng)獨(dú)立組網(wǎng)，標(biāo)準(zhǔn)體制、架構(gòu)協(xié)議等方面存在高度差異性，各衛(wèi)星體系之間間仍保持一定獨(dú)立性，不利于未來天地一體無縫覆蓋網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。ITU、3GPP、CCSA、ETSI、SaT5G 等國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)組織或聯(lián)盟紛紛投入空天地一體化網(wǎng)絡(luò)的研究中，積極推進(jìn) 5G 星地融合技術(shù)發(fā)展和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，解決衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與 5G 點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)融合的標(biāo)準(zhǔn)化問題，為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)做出了巨大貢獻(xiàn)，也將為 6G 星地融合研究奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

? ITU

國際電信聯(lián)盟（ITU）是聯(lián)合國主管信息通信技術(shù)事務(wù)的專門機(jī)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)全球衛(wèi)星軌道和頻譜資源的分配和管理，以及衛(wèi)星業(yè)務(wù)、場景需求的研究。ITU-R SG1頻譜管理組負(fù)責(zé)無線電頻譜資源和衛(wèi)星軌道的全球資源的研究和管理，探索新的可用頻率，進(jìn)行全球無線電頻譜和衛(wèi)星軌道

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劃分，規(guī)劃和協(xié)調(diào)衛(wèi)星頻軌資源分配。世

界無線電通信大會（WRC）由國際電信聯(lián)盟

（ITU）發(fā)起，對頻譜分配的引領(lǐng)作用，并

為全球的移動通信發(fā)展提供基礎(chǔ)資源保證。

在衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)化工作方面，主要在 ITU-T

SG13 和 ITU-R SG4 兩個(gè)研究組開展研究工

作 。 ITU-T SG13 工 作 組 2020 年 開 面 向

IMT-2020 的固移衛(wèi)網(wǎng)絡(luò)融合課題研究，重

點(diǎn)研究固移衛(wèi)網(wǎng)絡(luò)融合需求、框架、移動

性和連接管理等方面；2023 年 4 月，啟動

面向 IMT-2030 的 6G 空天地一體化標(biāo)準(zhǔn)研

究。ITU-R SG4 （衛(wèi)星業(yè)務(wù)研究組）制定

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)覆蓋的業(yè)務(wù)類型及典型應(yīng)用場景、

定義衛(wèi)星通信與 5G 結(jié)合需解決的核心問題

等。在 2015 年發(fā)布的 5G 愿景建議書中明

確提出了 5G 地面網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)同

合作，為用戶提供隨時(shí)隨地服務(wù)的愿景；

2019 年 7 月發(fā)布的 Report ITU-R M.2460 “衛(wèi)星系統(tǒng)融入下一代接入技術(shù)的關(guān)鍵因

素”中闡明了 5G 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的常見應(yīng)用場景

包括中繼到站、小區(qū)回傳、動中通或者混

合多播；2022 年 9 月，ITU-R 發(fā)布“5G 衛(wèi)

星無線電接口愿景與需求報(bào)告書”并制定

5G 衛(wèi)星的三大主要應(yīng)用場景要求：增強(qiáng)移

動寬帶，海量機(jī)器類通信和高可靠通信，

5G 衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)工作穩(wěn)步推進(jìn)。

? 3GPP

3GPP 是 5G 標(biāo)準(zhǔn)化組織，聚焦于 5G 地

面移動技術(shù)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)的融合，開展

NTN 標(biāo)準(zhǔn)化的研究，把衛(wèi)星通信納入 5G 網(wǎng)

絡(luò)，解決 5G 空口支持 NTN 的關(guān)鍵問題。

3GPP R14 正 式 啟動對NTN （nonterrestrial network，非地面網(wǎng)絡(luò)）的研究，R14 版本的 TS 22.261 中，將衛(wèi)星作為5G 接入技術(shù)的一個(gè)分支，探討衛(wèi)星在5G 系統(tǒng)的應(yīng)用。R15 定義了NTN 網(wǎng)絡(luò)部署場景及信道模型，評估了衛(wèi)星相關(guān)接入網(wǎng)協(xié)議和架構(gòu)，并在 SA2 定義了衛(wèi)星接入5G 網(wǎng)絡(luò)的3 類用例，即連續(xù)服務(wù)、泛在服務(wù)和擴(kuò)展服務(wù)。R16 在 RAN1/RAN2/RAN3 研究NR 支持非地面網(wǎng)絡(luò)的解決方案，包括架構(gòu)、物理層 設(shè) 計(jì) 和 高 層 協(xié)議。R17 版本發(fā)布5G NTN 第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，制定基于新空口技術(shù)的終端與衛(wèi)星直接通信技術(shù)，重點(diǎn)研究在透明轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的終端直連技術(shù)；包括 IoT NTN 和 NR NTN 兩個(gè)工作組，IoTNTN 側(cè)重支持衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，NR NTN 則研究 5G NR 框架下的手機(jī)直連，提供低速率數(shù)據(jù)服務(wù)和語音服務(wù)。R18 階段，3GPP進(jìn)一步對 NTN 增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行研究，研究內(nèi)容包含 UE 位置管理、移動性增強(qiáng)、覆蓋增強(qiáng)、UPF 上星等?；九c核心網(wǎng)上天的星上處理、跳波束等技術(shù)將在R19 進(jìn)一步研究，面向 6G 統(tǒng)一空口體制的研究也將在后續(xù)階段逐步展開。

? CCSA

CCSA 中國通信標(biāo)準(zhǔn)化組織主要負(fù)責(zé)衛(wèi)星通信的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，天地一體化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)主要在 TC5（無線通信技術(shù)工作委員會）和 TC12（航天通信技術(shù)工作委員會）兩個(gè)工作組開展，致力于衛(wèi)星系統(tǒng)與地面

7

蜂窩系統(tǒng)的融合，實(shí)現(xiàn)廣域、連續(xù)和泛在

接入服務(wù)。TC12 成立于 2019 年，研究內(nèi)容

涉及基于 5G 的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)總體要求、天地

一體化協(xié)同組網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)、基于光交換的

空間組網(wǎng)技術(shù)研究、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與邊緣計(jì)算

網(wǎng)絡(luò)融合組網(wǎng)技術(shù)等。

TC5 聚焦產(chǎn)業(yè)需求，先后通過核心網(wǎng)、

物聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星終端多項(xiàng)立項(xiàng)研究，全面推

進(jìn) 5G 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定。其中 5G 非地

面網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)技術(shù)要求 (第一階段)行業(yè)

標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)，研究衛(wèi)星核心網(wǎng)與地面核心網(wǎng)

的互聯(lián)互通要求；基于非地面網(wǎng)絡(luò) (NTN)

的物聯(lián)網(wǎng)窄帶接入 (NB-IOT)等五項(xiàng)系列行

業(yè)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)，包括接入網(wǎng)總體技術(shù)要求、

衛(wèi)星接入節(jié)點(diǎn)設(shè)備技術(shù)要求、衛(wèi)星接入節(jié)

點(diǎn)設(shè)備測試方法、終端設(shè)備技術(shù)要求和終

端設(shè)備測試方法，為我國構(gòu)建天地一體的

窄帶物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)奠定了重要的基礎(chǔ)；衛(wèi)星終

端方面，通過了“Ka 頻段衛(wèi)星通信地球站

相控陣天線技術(shù)要求”及配套的測試方法

兩項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)，開展對衛(wèi)星相控陣天

線標(biāo)準(zhǔn)的研究。

? ETSI

ETSI 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會是歐盟批準(zhǔn)

建立的一個(gè)非贏利性的電信標(biāo)準(zhǔn)化組織，

下設(shè) 13 個(gè)技術(shù)委員會，TC SES 衛(wèi)星地面站

及系統(tǒng)技術(shù)委員會負(fù)責(zé)衛(wèi)星通信領(lǐng)域研究，

致力于為全球范圍內(nèi)的衛(wèi)星通信提供標(biāo)準(zhǔn)

化的解決方案。2020 年 6 月的 ETSI TR

103 611 技術(shù)報(bào)告對于將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和高空通

信平臺 HAPS 無縫融入到 5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行

了研究，并對進(jìn)行必要的標(biāo)準(zhǔn)化活動。? SaT5G

SaT5G 成立于 2017 年，成員單位涉及衛(wèi)星行業(yè)生產(chǎn)廠家、運(yùn)營商和高校，包括AVA、SES、 空客、iDirect、BT 、薩里大學(xué)等 16 家單位，重點(diǎn)研究衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)及仿真驗(yàn)證等與5G 網(wǎng)絡(luò)的融合通信技術(shù)。參與研究衛(wèi)星與5G 融合的國際標(biāo)準(zhǔn)制定工作，在3GPP 和ETSI 中，推動多項(xiàng)衛(wèi)星 5G 融合的標(biāo)準(zhǔn)化工作。2019 年6 月成功進(jìn)行 5G 衛(wèi)星系列業(yè)務(wù)演示，如通過衛(wèi)星和地面?zhèn)鬏斅窂浇尤?G 網(wǎng)絡(luò)，為4K 視頻用戶提供了增強(qiáng)的質(zhì)量體驗(yàn)。

8

2 發(fā)展路徑與愿景目標(biāo)2.1 天地一體融合通信發(fā)展

路徑

天地一體融合通信逐步向更深層次的

融合階段發(fā)展，大體可劃分為三個(gè)階段的

融合層次。

第一階段是業(yè)務(wù)融合階段，該階段主

要特征是星地網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立，核心網(wǎng)間通

過網(wǎng)關(guān)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)互通。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與

地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)、體制、頻率相互獨(dú)

立，衛(wèi)星核心網(wǎng)與蜂窩核心網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)對

接，實(shí)現(xiàn)兩張網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通，用戶

需要使用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)專用終端接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，

或者通過衛(wèi)星中繼模式使用 WIFI 接入衛(wèi)星

網(wǎng)絡(luò)。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)主要作為地面網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，

或中繼鏈路。

第二階段是體制融合階段，該階段主要特征是星地網(wǎng)絡(luò)在空口體制和頻率融合。不同類型單模/多模終端可分別或者同時(shí)通過天基/地基接入網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星提供蜂窩空口轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)覆蓋，從用戶角度實(shí)現(xiàn)一部終端能夠接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)星地網(wǎng)絡(luò)的體制融合。第三階段是深度融合階段。該階段主要特征是星地網(wǎng)絡(luò)深度融合，構(gòu)建全球無縫覆蓋、網(wǎng)元按需分布式部署、滿足隨遇接入、為用戶提供星地一致性業(yè)務(wù)體驗(yàn)的立體網(wǎng)絡(luò)。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)在空口，架構(gòu)等進(jìn)一步深度融合，實(shí)現(xiàn)天地一體組網(wǎng)，網(wǎng)元按需分布式部署。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)深度融合，星地在芯片、終端實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈共享。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)保障實(shí)現(xiàn)深度融合，用戶實(shí)現(xiàn)星地網(wǎng)絡(luò)漫游，獲得一致性業(yè)務(wù)體驗(yàn)。2.2 天地一體融合通信愿景2.2.1 總體愿景中國聯(lián)通以構(gòu)建地基網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，天基網(wǎng)絡(luò)（含通信/導(dǎo)航/遙感衛(wèi)星）為補(bǔ)充的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，建設(shè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)一體發(fā)展、全域無縫覆蓋、通導(dǎo)遙有機(jī)結(jié)合、全場景泛在連接的天地一體深度融合通信基礎(chǔ)設(shè)施，面向公眾、行業(yè)提供數(shù)據(jù)、語音等寬帶通信業(yè)務(wù)，追求“永遠(yuǎn)在線、永不失聯(lián)”的服務(wù)和應(yīng)用體驗(yàn)。

9

天地一體融合通信總體愿景以“兩全

兩融合”為基本特征，即海陸空全域覆蓋、

全場景泛在連接、高中低融合發(fā)展、星地

間有機(jī)融合。

天地一體將進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋的廣

度和深度，提供跨地域、海域、空域、天

域的多維立體網(wǎng)絡(luò)覆蓋，用戶使用統(tǒng)一終

端在陸地、空中、海洋等不同區(qū)域之間接

受各類應(yīng)用服務(wù)，享受無縫切換、無縫漫

游，真正實(shí)現(xiàn)永遠(yuǎn)在線、永不失聯(lián)。

天地一體將充分?jǐn)U展業(yè)務(wù)場景多樣性，

滿足人、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、飛機(jī)、無人機(jī)、船

舶等各類服務(wù)主體，隨時(shí)隨地享有安全可

靠、無限泛在的網(wǎng)絡(luò)連接和應(yīng)用服務(wù)的需

求，天地一體融合可以將業(yè)務(wù)場景全面擴(kuò)

展到陸海應(yīng)用和空間應(yīng)用，提供全場景泛

在連接。

天地一體充分融合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)能力，廣

泛利用和發(fā)揮衛(wèi)星作用，不同類型、不同

功能、不同軌道高度的衛(wèi)星與蜂窩網(wǎng)絡(luò)多

種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)通信、導(dǎo)

航、遙感等數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)有機(jī)融合，為用戶

提供融合創(chuàng)新應(yīng)用。

天地一體深度融合地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)

星網(wǎng)絡(luò)，以地基網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，天基網(wǎng)絡(luò)為

補(bǔ)充，建設(shè)天地一體深度融合通信基礎(chǔ)設(shè)

施，使用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，遵循統(tǒng)一的技

術(shù)體制，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無線接入、終端能

力、智能管理等方面實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一融合，形成

統(tǒng)一融合、多維立體的天地一體深度融合

系統(tǒng)。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)愿景天地一體融合通信系統(tǒng)基于分層立體架構(gòu)建立，由地面基礎(chǔ)設(shè)施、陸海應(yīng)用層、空間應(yīng)用層和空間基礎(chǔ)設(shè)施組成。同時(shí)采用高低頻協(xié)同組網(wǎng)，多站型混合部署等方式，滿足不同區(qū)域的差異化覆蓋需求，打造全域無縫一張網(wǎng)，提供業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。

在地面基礎(chǔ)設(shè)施層，主要包括兩種類型的基礎(chǔ)設(shè)施，一類是支持不同技術(shù)的接入設(shè)備：如衛(wèi)星信關(guān)站、地面蜂窩基站、Wi-Fi 接入設(shè)備、LAN 接入設(shè)備、ATG 基站等；另一類是核心網(wǎng)、承載網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、控制中心等通用共享傳輸和管理設(shè)施。地面接入設(shè)備根據(jù)不同區(qū)域的場景條件和業(yè)務(wù)需求進(jìn)行部署。

在陸海應(yīng)用層和空間應(yīng)用層，主要包括天地一體提供服務(wù)的應(yīng)用場景，按照不同區(qū)域可以分為陸地/海洋區(qū)域和空間區(qū)域。在空間基礎(chǔ)設(shè)施層，主要包括組成天基網(wǎng)絡(luò)的各類型衛(wèi)星，按照運(yùn)行軌道可以分為低軌衛(wèi)星 LEO、中軌衛(wèi)星MEO、高軌道衛(wèi)星 GEO；按照衛(wèi)星類型和功能可以分為通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星和遙感衛(wèi)星。各類衛(wèi)星在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮不同作用，融合接入、協(xié)同覆蓋，為不同場景的陸海應(yīng)用和空間應(yīng)用提供相應(yīng)的服務(wù)。2.2.3 應(yīng)用場景愿景天地一體面向應(yīng)用分為兩類，分別是陸海應(yīng)用和空間應(yīng)用。陸海應(yīng)用是為陸地和海洋區(qū)域的用戶

10

和設(shè)施提供服務(wù)，通常集中在海拔高度 150

米以內(nèi)的區(qū)域，陸海區(qū)域可以分為偏遠(yuǎn)地

區(qū)、農(nóng)村地區(qū)、城鎮(zhèn)地區(qū)、海洋地區(qū)、跨

國地區(qū)等五大類型，各類區(qū)域分別提供多

種具體應(yīng)用場景，如野外作業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)、

智慧城市、遠(yuǎn)洋運(yùn)輸、一帶一路、國際漫

游等?？臻g應(yīng)用是為空中各類飛行器提供

服務(wù)，通常集中在海拔高度 150 米到 100

千米的區(qū)域，主要包括無人機(jī)、熱氣球直

播、直升機(jī)警用安防、應(yīng)急救援、民航飛

機(jī)等不同應(yīng)用場景。

各類應(yīng)用場景共同發(fā)展，相互結(jié)合，

也可能復(fù)合交叉應(yīng)用，共同服務(wù)于天地一

體無縫覆蓋、廣泛連接的要求。如在前述

七大典型應(yīng)用場景中，大型交通工具寬帶

通信、海洋覆蓋、偏遠(yuǎn)陸地覆蓋、車聯(lián)網(wǎng)、

運(yùn)營商出海國際業(yè)務(wù)等屬于陸海應(yīng)用，泛

在低空網(wǎng)聯(lián)屬于空間應(yīng)用，而應(yīng)急救災(zāi)則

可能兩類應(yīng)用同時(shí)存在，如應(yīng)急通信車屬

于陸海應(yīng)用，而應(yīng)急通信無人機(jī)屬于空間

應(yīng)用。

2.2.4 融合發(fā)展愿景天地一體融合通信系統(tǒng)以天基網(wǎng)絡(luò)和地基網(wǎng)絡(luò)的深度統(tǒng)一融合為必然趨勢和發(fā)展目標(biāo)，其主要內(nèi)涵和特征包括統(tǒng)一融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，統(tǒng)一融合的空口技術(shù)、統(tǒng)一融合的終端能力和統(tǒng)一融合的智能管理。其中統(tǒng)一融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是指融合地面網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用統(tǒng)一的系統(tǒng)邏輯架構(gòu)和具體實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，將天基通信網(wǎng)絡(luò)和地基通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)和部署；統(tǒng)一融合的空口技術(shù)是指衛(wèi)星通信和地面移動通信共享同樣的空口接入技術(shù)架構(gòu)，兼容多樣化的無線接入方式，為終端統(tǒng)一智能接入提供條件；統(tǒng)一融合的終端能力是指基于統(tǒng)一空口構(gòu)造一體化終端，終端天線技術(shù)和射頻技術(shù)具備適應(yīng)多頻段的能力，用戶可以在不同網(wǎng)絡(luò)中自主切換和漫游，具有連續(xù)一致的業(yè)務(wù)體驗(yàn)；統(tǒng)一融合的智能管理是指統(tǒng)籌調(diào)度系統(tǒng)無線資源，統(tǒng)一進(jìn)行業(yè)務(wù)管理、運(yùn)營管理、應(yīng)用管理，實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)跨業(yè)務(wù)的優(yōu)質(zhì)高效管理。

11

圖 2-1 天地一體融合通信發(fā)展愿景

12

3 關(guān)鍵技術(shù)問題分析天地一體網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)類型分為衛(wèi)星中繼模式和手機(jī)直連模式，衛(wèi)星中繼模式主要面向固定衛(wèi)星、通過衛(wèi)星中繼設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)接；手機(jī)直連面向大眾用戶提供應(yīng)急等場景的泛在連接，是天地融合演進(jìn)方向。手機(jī)直連能夠促進(jìn)地面與衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈的融合，推動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的快速規(guī)模化發(fā)展，但手機(jī)直連衛(wèi)星受限于手機(jī)發(fā)射功率、天線尺寸，需要解決遠(yuǎn)距離、高動態(tài)傳輸?shù)逆溌窊p耗問題。本章節(jié)關(guān)鍵技術(shù)將重點(diǎn)聚焦手機(jī)直連方向，探討一系列技術(shù)方案。

3.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與組網(wǎng)模式

天地一體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要分為衛(wèi)星中繼

和終端直連衛(wèi)星兩種典型方式，其中，終

端直連衛(wèi)星模式包括基于私有協(xié)議的傳統(tǒng)

終端直連、3GPP NTN 終端直連、存量商用

終端直連，實(shí)現(xiàn)分場景覆蓋及網(wǎng)絡(luò)互補(bǔ)。

? 衛(wèi)星中繼模式

衛(wèi)星中繼模式由用戶終端、特定場景

設(shè)備、天基網(wǎng)絡(luò)、陸基網(wǎng)絡(luò)，用戶接入地

面基站/WiFi 組成，通過專用的衛(wèi)星用戶站

連接衛(wèi)星，衛(wèi)星是作為鏈路回傳。適用于

用戶集中、行動路線明確的場景部署，來

替代有線光纖回傳，目前已成熟應(yīng)用在特殊場景覆蓋、應(yīng)急通信等行業(yè)領(lǐng)域。圖 3-1 衛(wèi)星中繼網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)衛(wèi)星中繼方案相對來說產(chǎn)業(yè)成熟，衛(wèi)星及配套設(shè)備商較多，地面運(yùn)營商主要是衛(wèi)星資源的租賃者，雖然前期成本較高，時(shí)延及容量受限，但隨高通量及低軌衛(wèi)星的發(fā)展，成本逐漸降低，規(guī)模性應(yīng)用會增

13

多。

? 傳統(tǒng)終端直連模式

蜂窩手機(jī)聯(lián)合在軌已商用星座，在手

機(jī)側(cè)增加衛(wèi)星通信芯片來連接衛(wèi)星，衛(wèi)星

與蜂窩核心網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)對接，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互

通，衛(wèi)星與蜂窩網(wǎng)架構(gòu)、體制、頻率相互

獨(dú)立。

圖 3-2 傳統(tǒng)終端直連架構(gòu)

傳統(tǒng)終端直連主要與在軌衛(wèi)星合作，

頻率牌照無需申請，蜂窩基站與核心網(wǎng)無

改動，終端側(cè)通過多模形式升級及部署互

通網(wǎng)關(guān)，具有部署快的優(yōu)勢，能快速解決

蜂窩盲區(qū)應(yīng)急通信以及偏遠(yuǎn)地區(qū)的小包物

聯(lián)數(shù)據(jù)采集需求。但目前受限于在軌衛(wèi)星

的能力，僅能解決短信、話音和窄帶業(yè)務(wù)，

難以滿足寬帶業(yè)務(wù)要求，產(chǎn)業(yè)方面也受限

于封閉的通信體制，規(guī)模小，成本高。

? 3GPP NTN 終端直連模式

3GPP NTN 組網(wǎng)場景是未來天地一體融

合通信的重要組網(wǎng)模式，包括透明轉(zhuǎn)發(fā)和

再生轉(zhuǎn)發(fā)兩種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

? 基于透明轉(zhuǎn)發(fā)的 NTN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

透明轉(zhuǎn)發(fā) NTN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，透明轉(zhuǎn)發(fā)

載荷可以看作是網(wǎng)絡(luò)側(cè)的中繼節(jié)點(diǎn)，它改

變上行射頻信號的頻率載波，在下行鏈路

傳輸之前對其進(jìn)行濾波和放大，但所負(fù)載的信號波形不發(fā)生變化，而信關(guān)站只是透傳信號，不同的透傳衛(wèi)星可以連接相同的地面基站。

圖 3-3 透明轉(zhuǎn)發(fā)NTN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)? 基于再生轉(zhuǎn)發(fā)的NTN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)再生轉(zhuǎn)發(fā) NTN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，再生轉(zhuǎn)發(fā)載荷是在上行射頻信號在下行鏈路上傳輸之前對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換和放大的有效載荷，相當(dāng)于在衛(wèi)星上擁有部分基站及核心網(wǎng)功能，主要包括 DU 上星、基站上星、UPF 上星、簡化核心網(wǎng)上星等幾種模式。同時(shí)，衛(wèi)星有效載荷還可提供衛(wèi)星間的星間鏈路，UE 可以通過星間鏈路接入核心網(wǎng)，不同衛(wèi)星上的gNB 可能會連接到地面上相同的核心網(wǎng)。圖 3-4 再生轉(zhuǎn)發(fā)NTN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NTN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，衛(wèi)星與蜂窩空口體制融合、頻率融合，具有統(tǒng)一的通信協(xié)議，可以復(fù)用蜂窩通信產(chǎn)業(yè)能力，潛在發(fā)展前景較好。結(jié)合低軌寬帶星座，能提供寬帶通信能力，面向公網(wǎng)用戶（toC）實(shí)現(xiàn)廣域連續(xù)覆蓋，面向特殊場景（toB）提供航空、海洋等場景全球?qū)拵Ы尤胍约皩拵锫?lián)等

14

應(yīng)用。其中，兩種模式特點(diǎn)如下：

透明轉(zhuǎn)發(fā)模式下，UE 可通過直連衛(wèi)星

接入地面基站與核心網(wǎng)，適用于信關(guān)站輻

射范圍內(nèi)的偏遠(yuǎn)地區(qū)個(gè)人用戶應(yīng)急通信、

無地面覆蓋地區(qū)補(bǔ)充覆蓋等場景。但受地

理因素或者政治因素的限制，部分地區(qū)無

法部署信關(guān)站，進(jìn)而無法實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。

再生轉(zhuǎn)發(fā)模式下，UE 通過星載基站、

星載核心網(wǎng)接入地面網(wǎng)，可在無信關(guān)站地

區(qū)通過星間鏈路進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)靈活路由

全球無縫覆蓋。

? 存量手機(jī)終端直連模式

存量手機(jī)終端直連模式是不改變手機(jī)

終端，通過定制衛(wèi)星和基站來適配蜂窩終

端和空口協(xié)議，實(shí)現(xiàn)存量手機(jī)接入衛(wèi)星網(wǎng)

絡(luò)。

圖 3-5 存量手機(jī)終端直連網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

存量終端直連模式無法利用在軌星座，

需使用地面蜂窩頻率，解決頻率許可及牌

照問題，同時(shí)需定制化星座設(shè)計(jì)及衛(wèi)星基

站設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)難度較大，成本高，但適用于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，NTN 業(yè)務(wù)滲透率低時(shí)，能快速推廣衛(wèi)星業(yè)務(wù)。未來，天地一體融合通信網(wǎng)絡(luò)將逐步發(fā)展成天基多層子網(wǎng)和地面蜂窩多層子網(wǎng)等多個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合，并從多體制逐步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，具有多層立體、動態(tài)時(shí)變的特點(diǎn)。構(gòu)建融合的天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)需解決多層復(fù)雜跨域組網(wǎng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)問題，大尺度空間傳播環(huán)境導(dǎo)致的傳輸效率低問題和衛(wèi)星的高速運(yùn)動會導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓邉討B(tài)變化等問題；并根據(jù)業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，智能生成組網(wǎng)策略，完成選路等功能配置和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)星地網(wǎng)絡(luò)的無縫切換，保障業(yè)務(wù)連續(xù)性與可靠性，實(shí)現(xiàn)資源高效調(diào)度和智能管控。3.2 頻率規(guī)則及頻譜方案研究從衛(wèi)星頻率使用規(guī)則看，衛(wèi)星頻率和軌道資源屬全世界共有，其使用權(quán)的獲取不由一個(gè)國家單方面決定。世界各國須遵守國際電信聯(lián)盟（ITU）的有關(guān)規(guī)則，以衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料為基本管理單元，主要依照“先登先占”的原則競爭使用。目前，可用于衛(wèi)星移動通信的業(yè)務(wù)的頻率資源有限，需要對新增衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的頻譜方案進(jìn)行研究。

3.2.1 手機(jī)直連的頻率

根據(jù)頻率規(guī)則，手機(jī)直連所用頻率根

據(jù)不同體制下的不同解決思路，形成目前

三條頻率技術(shù)路徑：? 專用衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)技術(shù)體制的使用頻率

15

主要使用 ITU 為衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)劃分的 L

和 S 頻段頻段，代表公司有代表的包括銥

星、全球星，海事衛(wèi)星、天通等。海事衛(wèi)

星 等 系 統(tǒng) 使 用 1525-1559/1626.5-

1660.5MHz，1610-1626.5/2483.5-2500MHz，

銥 星 、 全 球 星 等 系 統(tǒng) 使 用 1610-

1626.5/2483.5-2500MHz 頻段，天通系統(tǒng)使

用 1980-2010/2170-2200MHz。

? 現(xiàn)有地面蜂窩系統(tǒng)的使用頻率

該方案面向低軌道通信系統(tǒng)，主要使

用地面基礎(chǔ)電信運(yùn)營商頻率。通過《無線

電規(guī)則》4.4 條款申報(bào)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料，并承

諾不干擾現(xiàn)有無線電業(yè)務(wù)，也不尋求無線

電干擾保護(hù)。主要典型代表包括 AST、Lynk

以及 Space X 等。AST 公司采用 UHF（663-

960MHz）、S 頻段（1710-2360MHz）作為用戶 鏈 路 ， Lynk 公 司則使用UHF （617-960MHz）頻段在美國以外地區(qū)開展相關(guān)業(yè)務(wù)，Space X 與 T-Mobile 合作使用其PCS（1910-1915/1990-1995MHz）頻段。? 3GPP NTN 技術(shù)體制的使用頻率基于 3GPP NTN 技術(shù)方案既支持低軌道通信模式也支持靜止軌道通信模式，其衛(wèi)星通信頻段使用在 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)化的衛(wèi)星移動頻段，目前主要為 L 和S 頻段，而對于FR2頻段，3GPP 正在討論和評估Ka 波段優(yōu)先級最高，其上行鏈路為17.7-20.2GHz，下行鏈路為 27.5-30GHz。該頻段較高，不適合用于手機(jī)直連衛(wèi)星。表 3-1 NTN FR1 衛(wèi)星頻段

NTN 衛(wèi)星頻段

UL 上行頻段

（衛(wèi)星接入點(diǎn)接收/UE 發(fā)射）

DL 下行頻段

（衛(wèi)星接入點(diǎn)發(fā)射/UE 接收）

雙工方式n256 1980MHz-2010MHz 2170MHz-2200MHz FDD

n255 1626.5-1660.5MHz 1525-1559MHz FDD

注釋：NTN 衛(wèi)星頻段從 n256 開始降序編號

3.2.2 頻譜方案研究

發(fā)展天地一體手機(jī)直連衛(wèi)星系統(tǒng)，最

關(guān)鍵的是需要解決頻率資源的問題，目前

可用于衛(wèi)星移動通信的業(yè)務(wù)的頻率資源有

限，需要進(jìn)行新的可用頻率研究。主要途

徑為新增衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)的頻率資源和借用

地面蜂窩系統(tǒng)的頻率資源。

新增衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)的頻率需要世界無

線電大會的研究與論證；借用地面蜂窩系

統(tǒng)的頻率資源方面，則存在著合規(guī)性以及

干擾問題。對于借用地面蜂窩系統(tǒng)的頻率資源的合規(guī)性，最合適的方式是通過設(shè)立新的 WRC 議題的方式修改無線電規(guī)則，使其合法化。對于借用地面蜂窩系統(tǒng)的頻率資源的干擾問題，則需要進(jìn)行星地頻譜共享和干擾規(guī)避的研究。減少干擾最直接的方法是空間隔離，即把相同的頻率資源分配給地理上相距較遠(yuǎn)的地面蜂窩和衛(wèi)星系統(tǒng)使用，通過一定的物理空間隔離實(shí)現(xiàn)干擾規(guī)避。如地面蜂窩基站周圍標(biāo)記“電子

16

圍欄區(qū)域”，此區(qū)域內(nèi)不允許衛(wèi)星波束照

射，進(jìn)行兩者的空間隔離，實(shí)現(xiàn)地面與衛(wèi)

星網(wǎng)絡(luò)的互補(bǔ)覆蓋。

3.3 無線技術(shù)

與地面網(wǎng)絡(luò)不同，手機(jī)直連無線技術(shù)

面臨更多的挑戰(zhàn)，需要對傳輸信道模型特

征、鏈路預(yù)算，以及時(shí)頻增強(qiáng)、HARQ 增強(qiáng)

和波束管理增強(qiáng)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

3.3.1 信道模型

天地一體通信傳輸距離遠(yuǎn)，空口鏈路

損耗較大，較難滿足建筑內(nèi)通信需求，主

要考慮室外環(huán)境。根據(jù)頻段不同，將考慮

幾種用戶環(huán)境：開放、農(nóng)村、郊區(qū)、城市

和密集的城市。

在 3GPP TR 38.811 研究報(bào)告中給出了

非地面網(wǎng)絡(luò)信道的頻率和運(yùn)動范圍定義，

即支持 0.5GHz 至 100GHz 頻率范圍，典型

的頻率包括 6GHz 以下頻率和 Ka 頻段，對

于 Ka 頻段，上行鏈路頻率約為 30GHz，下

行鏈路頻率約為 20GHz；應(yīng)對可進(jìn)行衛(wèi)星通

信的飛行器，需支持 1000 公里/小時(shí)移動

速率。

通常衛(wèi)星軌道幾百公里至幾萬公里高，

與地面蜂窩通信信道相比，非地面網(wǎng)絡(luò)信

道具有超大路徑損耗、超高時(shí)延等特征，特別對于低軌衛(wèi)星還存在超大頻偏等特征。此外，相比地面信道，地空通信中波束幾乎無角度擴(kuò)散，且反射徑相對較少。3GPPTR38.811 定義了 CDL 和TDL 模型表征非地面網(wǎng)絡(luò)空間鏈路。

3.3.2 鏈路預(yù)算利用鏈路預(yù)算可分析天地一體網(wǎng)絡(luò)空口環(huán)境上行/下行覆蓋性能評估，得到地空通信環(huán)境下的鏈路性能。在手機(jī)直連衛(wèi)星通信模式，影響鏈路性能的關(guān)鍵因素包含：工作頻率，影響傳播損耗，隨工作頻率升高，傳播損耗增大，鏈路性能變差。此外，不同頻率受到大氣影響（如雨衰）差異大，面向手機(jī)直連衛(wèi)星通信時(shí)宜采用Sub6GHz（如 L 或 S）頻段。衛(wèi)星軌道，影響傳播損耗，隨著軌道高度升高，空間傳播損耗增大，鏈路性能變差，面向手機(jī)直連衛(wèi)星通信時(shí)宜采用低軌衛(wèi)星。

衛(wèi)星發(fā)射/接收，影響上下行接收能力，增大衛(wèi)星天線口徑是提升手機(jī)直連衛(wèi)星通信鏈路性能的有效手段。手機(jī)發(fā)射/接收，影響上下行接收能力，優(yōu)化終端天線方案，可提升終端接收能力，但受限與手機(jī)終端尺寸，提升空間較小。表 3-2 鏈路預(yù)算參數(shù)

SET1+Option2 DL UL

鏈路 LEO-600 LEO-1200 GEO LEO-600 LEO-1200 GEO

頻點(diǎn)/MHz 2100.00 2100.00 2100.00 2100.00 2100.00 2100.00

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帶寬/MHz 10.00 10.00 10.00 0.36 0.36 0.36

發(fā)射功率/dBm 44.00 50.00 48.00 23.00 23.00 23.00發(fā)射天線增益/dB 30.00 30.00 51.00 0.00 0.00 0.00

EIRP/dBm 74.00 80.00 99.00 23.00 23.00 23.00軌道高度/Km 600.00 1200.00 35768.00 600.00 1200.00 35768.00路徑損耗/dB 154.41 160.43 189.91 154.41 160.43 189.91接收天線口功率

/dBm

-85.81 -85.83 -96.31 -136.81 -142.83 -172.31噪聲系數(shù)/dB 7.00 7.00 7.00 4.00 4.00 4.00

G/T -31.60 -31.60 -31.60 1.10 1.10 19.00CNR 11.19 11.17 0.69 7.33 1.31 -10.28如表 3-2，參考 3GPP TR38.821 衛(wèi)星參數(shù)和

信道指標(biāo)，利用鏈路預(yù)算評估在 S 波段頻

率下，手機(jī)直連不同類型衛(wèi)星時(shí)的鏈路性

能。手機(jī)與低軌衛(wèi)星直接通信具備可行性，

理論上可支持話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等，但手機(jī)

直連靜止軌道衛(wèi)星通信時(shí)，鏈路質(zhì)量較差。

3.3.3 關(guān)鍵技術(shù)

天地一體通信相對地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋具

有超大時(shí)延、超高運(yùn)動速度，以及超大鏈

路損耗等特征，原有蜂窩空口無法兼容地

空通信，需對無線鏈路性能增強(qiáng)。

? 時(shí)頻增強(qiáng)

天地一體通信超遠(yuǎn)距離帶來較大空口

傳輸時(shí)延，此外，低軌衛(wèi)星圍繞地球超高

速運(yùn)動，引起較大頻偏，對用戶接入、鏈

路性能造成較大的影響，時(shí)頻補(bǔ)償是天地

一體通信需解決的重要問題。

3GPP R17 提出了增強(qiáng)方案，用戶終端

需具備 GNSS 能力，同時(shí)衛(wèi)星廣播自己的星

歷信息。這樣可以計(jì)算用戶到衛(wèi)星的時(shí)延

及頻率補(bǔ)償。

時(shí)間同步，由于用戶難以知道地面信關(guān)站位置，無法單方實(shí)現(xiàn)全鏈路時(shí)延的時(shí)間提前，協(xié)議引入公共定時(shí)提前量和參考點(diǎn)，根據(jù) GNSS 獲取的用戶自身位置和衛(wèi)星星歷確定用戶與衛(wèi)星間的傳輸時(shí)延，再以公共定時(shí)提前量修正，即為用戶需要補(bǔ)償?shù)亩〞r(shí)提前，參考點(diǎn)到信關(guān)站部分的時(shí)延由網(wǎng)絡(luò)側(cè)補(bǔ)償。

對于頻偏補(bǔ)償，用戶終端利用GNSS獲取自身的位置信息，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)側(cè)通過網(wǎng)管獲取衛(wèi)星星歷信息并廣播給用戶。根據(jù)星歷信息可以對衛(wèi)星的位置和速度進(jìn)行估計(jì)，然后就可以計(jì)算用戶到衛(wèi)星的時(shí)延和頻偏，并進(jìn)行上行頻率預(yù)補(bǔ)償。對于衛(wèi)星到地面信關(guān)站鏈路，由網(wǎng)絡(luò)側(cè)自行完成頻率補(bǔ)償。

? HARQ 增強(qiáng)

HARQ 即混合自動重傳請求是一個(gè)蜂窩通信中重要功能，提升了鏈路自適應(yīng)工作

18

模式下的鏈路可靠性。地面蜂窩網(wǎng) HARQ 往

返時(shí)間通常低于 10 毫秒，而天地一體地空

通信環(huán)境因距離帶來的傳播時(shí)延較大，甚

至高達(dá)上百毫秒，所以地空通信時(shí) HARQ 過

程時(shí)間較長，影響鏈路性能，目前主要有

兩種解決方案，一種是增加 HARQ 進(jìn)程，補(bǔ)

充 HARQ 往返時(shí)間過長造成的等待，該方案

主要用于時(shí)延相對較短的低軌衛(wèi)星通信；

針對與 GEO 衛(wèi)星通信時(shí)百毫秒以上的超長

往返時(shí)延，可以采用禁用 HARQ 反饋流程方

案避免停等，依賴更高層重傳提升可靠性。

? 波束管理增強(qiáng)

現(xiàn)有的衛(wèi)星通信系統(tǒng)大多使用固定的

波束來覆蓋。例如傳統(tǒng) GEO 通信衛(wèi)星，銥

星、OneWeb 等 LEO 通信星座等。但地球表

面海洋、陸地地形多樣，用戶分布不均，

傳統(tǒng)固定波束覆蓋資源利用率較低，此外，

固定波束覆蓋也難以滿足天地一體網(wǎng)絡(luò)融

合共存時(shí)的天地網(wǎng)絡(luò)間的干擾協(xié)調(diào)。采用

靈活可調(diào)的非固定波束覆蓋設(shè)計(jì)可精細(xì)化

波束管理，如覆蓋范圍可變的點(diǎn)波束或者

按需覆蓋的跳波束方案等，優(yōu)化衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)

資源利用率。

? 寬窄波束設(shè)計(jì)

為了提高波束效率，可使用星載相控

陣天線賦形技術(shù)，參考地面 5G 的天線賦形

技術(shù)，將控制數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分別承載在

不同波束上，如寬波束負(fù)責(zé)窄帶控制信令

接入，窄波束用于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)收發(fā)，提升業(yè)

務(wù)數(shù)據(jù)傳輸能力。此外，利用星載相控陣

天線的賦形能力，也可以根據(jù)地面用戶地

面用戶分布、業(yè)務(wù)需求等實(shí)時(shí)調(diào)整覆蓋波束，按需調(diào)整覆蓋區(qū)域的波束增益，采用大半徑波束廣域覆蓋衛(wèi)星通信需求低的區(qū)域，集中波束覆蓋衛(wèi)星業(yè)務(wù)需求較高的區(qū)域。

? 跳波束設(shè)計(jì)

衛(wèi)星波束是功率受限系統(tǒng)，面對不均勻的衛(wèi)星用戶分布，恒定波束覆蓋造成大量的衛(wèi)星功率浪費(fèi)，可采用按需服務(wù)的跳波束方案提升衛(wèi)星效率。利用星載相控陣少量點(diǎn)波束輪詢，周期性掃描衛(wèi)星需覆蓋的全部波位，衛(wèi)星功率可集中在少量點(diǎn)波束按需覆蓋，減少功率浪費(fèi)。跳波束的輪詢模式可能會造成部分用戶無法的到實(shí)時(shí)服務(wù)，衛(wèi)星波束輪詢和資源調(diào)度還需要深度結(jié)合，保證業(yè)務(wù)質(zhì)量。3.4 終端技術(shù)終端是天地一體系統(tǒng)與用戶連接的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著天地一體應(yīng)用的拓展，天地一體終端將呈現(xiàn)泛在化、多樣化的特點(diǎn)。根據(jù)應(yīng)用場景的不同，天地一體終端形態(tài)主要有三種：手持式如消費(fèi)類智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)終端及 VAST 終端（甚小口徑終端）。消費(fèi)類智能手機(jī)可進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及語音業(yè)務(wù)；物聯(lián)網(wǎng)終端以低成本低功耗為特征，進(jìn)行窄帶數(shù)據(jù)連接；VAST 終端可作為衛(wèi)星寬帶接入節(jié)點(diǎn)提供一定范圍內(nèi)的通信如車載衛(wèi)星通信、船載衛(wèi)星通信、機(jī)載衛(wèi)星通信。為實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信，終端除了支持NTN空口基本接入?yún)f(xié)議，還可在終端節(jié)能、天

19

線、AI 等方面進(jìn)行增強(qiáng)。

? 終端節(jié)能

衛(wèi)星通信的應(yīng)用場景多為偏遠(yuǎn)地區(qū)，

尤其是智能手機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備電池續(xù)航能

力有限，對終端功耗極其敏感。低軌衛(wèi)星

通信涉及衛(wèi)星超高速運(yùn)動下的小區(qū)頻繁切

換，進(jìn)一步增加了終端功耗。因此，終端

節(jié)能技術(shù)研究對于用戶體驗(yàn)意義重大。天

地一體終端功耗優(yōu)化可從硬件設(shè)計(jì)之初對

整機(jī)硬件方案進(jìn)行優(yōu)化，通過提升電路集

成度來降低整機(jī)功耗。在軟件層面上，天

地一體終端通信模塊可以沿用地面蜂窩通

信的常用功耗優(yōu)化思路來實(shí)現(xiàn)終端節(jié)電，

如非連續(xù)接收（DRX）、節(jié)電模式 (PSM)、

喚醒信號 (WUS) 或 RRM 測量放松。由于

R17 階段 NTN 終端默認(rèn)支持 GNSS，應(yīng)考慮

GNSS 定位對終端功耗的影響，尤其在非連

續(xù)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場景下，包括改進(jìn)長連

接時(shí)間內(nèi)的 GNSS 運(yùn)行以及降低空閑時(shí)段的

GNSS 功耗。

? 天線優(yōu)化

天線增強(qiáng)天線設(shè)計(jì)與用戶體驗(yàn)直接相

關(guān)。隨著智能終端越來越輕薄化、小型化，

留給天線設(shè)計(jì)的可用空間也在逐漸縮小，

這也進(jìn)一步影響了天線的性能。智能手機(jī)

受設(shè)備體積的限制，通常采用線極化天線，

天線增益小于 0dbi。要提升天線性能，除

了傳統(tǒng)的提升天線效率，還可以考慮使用

圓極化天化來減少極化損失；或根據(jù)不同

的手握場景進(jìn)行動態(tài)調(diào)整天線參數(shù)；此外

還可在天線方向性追蹤能力等方面進(jìn)行突

破。而對于 VAST 終端，由于不受天線體積的影響，可采用拋物面和相控陣天線實(shí)現(xiàn)定向增益，且可以實(shí)現(xiàn)33dbm 以上的發(fā)射功率，因此能實(shí)現(xiàn)較高的通信性能。發(fā)射機(jī)性能增強(qiáng)：發(fā)射功率的大小影響著衛(wèi)星通信上行鏈路質(zhì)量。目前FDD 頻段手機(jī)的最大發(fā)射功率為23dbm，如研發(fā)更大發(fā)射功率的終端將會帶來PA 體積的增加，并且需要對手機(jī)天線、功放等關(guān)鍵器件進(jìn)行較大的技術(shù)創(chuàng)新。需要關(guān)注的是，增大發(fā)射功率也會帶來終端功耗的增加，同時(shí)也需要考慮對 SAR 值的影響。總體來說，要在智能手機(jī)上做天線技術(shù)和發(fā)射功率的增強(qiáng)，對手機(jī)研發(fā)來說難度極大，也是終端廠家技術(shù)突破的重要方向。

? AI 增強(qiáng)

人工智能技術(shù)的加速發(fā)展正在逐漸改變終端用戶體驗(yàn)。在天地一體場景下，終端的人工智能增強(qiáng)可以在以下方面展開探索：

1)網(wǎng)絡(luò)選擇/切換：終端根據(jù)用戶模型及網(wǎng)絡(luò)性能，智能地選擇可用的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接和切換，如 4G、5G、衛(wèi)星通信等，以確保獲得最佳的網(wǎng)絡(luò)性能。2)智能網(wǎng)絡(luò)加速：終端通過數(shù)據(jù)壓縮、緩存和預(yù)取等技術(shù)來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，提高數(shù)據(jù)傳輸速度和效率。3)智能電源管理：終端能夠智能地管理電池，延長電池壽命，包括自動休眠、應(yīng)用程序能源優(yōu)化和屏幕亮度控制等。

20

4）智能天線優(yōu)化：AI 智能偵測用戶手部使

用習(xí)慣，配合機(jī)器學(xué)習(xí)以及算法的不斷優(yōu)

化，可以更準(zhǔn)確地偵測使用場景，判斷天

線的使用狀態(tài)，動態(tài)調(diào)諧天線，提升用戶

體驗(yàn)。

5)其他：智能感知、智能語音和圖像識別、

位置感知、自動更新、遠(yuǎn)程管理和自動連

接其他智能設(shè)備等。

3.5 QoS 保障

星地異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)存在拓?fù)涓邉討B(tài)、星地

能力高差異、資源強(qiáng)受限等特征，難以保

障低時(shí)延、高可靠、一致性的差異化網(wǎng)絡(luò)

服務(wù)，需要從星地融合 QoS 流統(tǒng)一編排管

理、星地融合 QoS 指標(biāo)參考體系、星地融

合 QoS 保障技術(shù)等方面探索星地異構(gòu)聯(lián)合

QoS 保障系統(tǒng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)，建立靈活管

控、按需適變、高效保障 QoS 保障方法。

? 星地融合 QoS 指標(biāo)

隨著星地異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)高度融合發(fā)展，為

滿足高差異性業(yè)務(wù)承載、一致性業(yè)務(wù)體驗(yàn)

的需求，星地異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)需要提供端到端全

局一致性 QoS 保障機(jī)制及 QoS 指標(biāo)體系，

以保證業(yè)務(wù)傳輸及用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)需

求面向網(wǎng)絡(luò)資源需求的準(zhǔn)確描繪及映射。

長期以來衛(wèi)星系統(tǒng)和地面移動通信系

統(tǒng)具有獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能實(shí)體。由于兩

者承載業(yè)務(wù)類型差異，衛(wèi)星系統(tǒng)和地面移

動通信系統(tǒng)具有獨(dú)立的業(yè)務(wù)質(zhì)量保障體系

及指標(biāo)，如何合理描述端到端一致性 QoS

指標(biāo)存在體系融合難題。同時(shí)，星地異構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜、具有多層多域網(wǎng)絡(luò)特性，如何進(jìn)行全局 QoS 指標(biāo)定義并向多層多域網(wǎng)絡(luò)分解、實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)指標(biāo)向網(wǎng)絡(luò)資源映射存在極大挑戰(zhàn)。

? 星地融合 QoS 流統(tǒng)一策略編排管理星地異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)具有星座拓?fù)涓邉討B(tài)、衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)資源受限、星間鏈路異構(gòu)等特征，為星地融合 QoS 流統(tǒng)一策略編排管理帶來了挑戰(zhàn)。一方面在時(shí)間尺度上，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的高速移動，導(dǎo)致相對地面用戶的天基資源類別、數(shù)量等隨時(shí)間呈現(xiàn)高動態(tài)性；另一方面在空間尺度上，星間、星地鏈路跨度大，物理資源的動態(tài)變化，難以實(shí)時(shí)在虛擬資源池中實(shí)時(shí)更新，進(jìn)而影響控制器資源調(diào)度的精確性。基于星地融合 QoS 流統(tǒng)一策略編排管理，首先針對業(yè)務(wù)流進(jìn)行流分類、流行為識別，將流行為和流動作進(jìn)行統(tǒng)一編排，如流量統(tǒng)計(jì)、流量過濾、重標(biāo)記等，將流分類和流行為綁定起來，形成完整的流策略編排。

? 星地融合 QoS 保障技術(shù)星地融合網(wǎng)絡(luò)中，涉及到不同衛(wèi)星、地面站和用戶終端之間的通信，需要進(jìn)行跨系統(tǒng)星地融合 QoS 保障?？缧堑叵到y(tǒng)融合 QoS 保障技術(shù)可實(shí)現(xiàn)：1)資源共享與調(diào)度：跨星地系統(tǒng)的全面打通使得不同星座之間的資源可以進(jìn)行共享和調(diào)度；從而優(yōu)化整體網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率，提高整體性能；2)QoS 協(xié)調(diào)與保證：不同星座之間的

21

QoS 需求可能存在差異，并且星地融合網(wǎng)絡(luò)

需要統(tǒng)一的 QoS 協(xié)調(diào)機(jī)制來滿足用戶的服

務(wù)質(zhì)量要求。通過跨星地系統(tǒng)的全面打通，

可以實(shí)現(xiàn) QoS 參數(shù)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和調(diào)整，確

保網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)星座之間的服務(wù)質(zhì)量得以平

衡，提升用戶體驗(yàn)。

3.6 跨國業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

不同于地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星星座可實(shí)

現(xiàn)全球組網(wǎng)，具備提供全球服務(wù)的能力。

但衛(wèi)星業(yè)務(wù)在海外的實(shí)現(xiàn)，受限于各國不

同頻率許可、運(yùn)營許可和數(shù)據(jù)出境管理等

政策，需獲得當(dāng)?shù)卣l(wèi)星業(yè)務(wù)許可。衛(wèi)

星小區(qū)的覆蓋大，可能跨越個(gè)國家／地區(qū)，

難以通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)確定 UE 的可靠位置，甚

至難以確定 UE 所在的國家，對網(wǎng)絡(luò)接入限

制、數(shù)據(jù)出境、計(jì)費(fèi)和緊急呼叫及公共預(yù)

警等服務(wù)上形成挑戰(zhàn)。

3GPP 研究了通過 AMF 進(jìn)行 UE 位置驗(yàn)證

的方案，為 NTN 跨境服務(wù)等提供標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)

支持。在初始 PLMN 接入過程中進(jìn)行 UE 位

置驗(yàn)證，確定 UE 所處的國家，接入與 UE

所處國家相同的網(wǎng)絡(luò)中，保障天地一體化

網(wǎng)絡(luò)提供適用于 UE 所處國家或地區(qū)監(jiān)管要

求的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

22

4 總結(jié)與展望

天地一體是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要目標(biāo)，是移動通信和衛(wèi)星通信融合發(fā)展的必然趨勢，當(dāng)前天地一體發(fā)展以網(wǎng)絡(luò)融合和業(yè)務(wù)融合為主，隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的深化，未來將向網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、終端、資源、管理等全面深度融合，地?？仗烊蚋采w的天地一體融合通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，廣泛滿足多種陸海應(yīng)用和空間應(yīng)用需求。

天地一體目前還處于較為初級的發(fā)展階段，面臨多方面的挑戰(zhàn)，包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、頻率資源、空口傳輸、終端能力等技術(shù)方面的問題和產(chǎn)業(yè)協(xié)同、運(yùn)營挑戰(zhàn)、產(chǎn)業(yè)鏈共同發(fā)展等產(chǎn)業(yè)方面的問題，還需要產(chǎn)業(yè)各方廣泛動員，積極投入，盡快實(shí)現(xiàn)體術(shù)和產(chǎn)業(yè)雙突破。面向未來，中國聯(lián)通將攜手產(chǎn)業(yè)合作伙伴，服務(wù)國家推進(jìn)天地一體新基建戰(zhàn)略大局，共同推動天地一體加速發(fā)展，體系化開展關(guān)鍵技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)、科研環(huán)境構(gòu)建、技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證、國產(chǎn)化引領(lǐng)等方向布局，形成完備的天地一體技術(shù)體系和研發(fā)實(shí)力，構(gòu)建真正意義上的立體全域覆蓋的天地一體網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供天基地基網(wǎng)絡(luò)共享、隨時(shí)隨地任意接入的一體化通信體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)天地一體全面深入融合的遠(yuǎn)景目標(biāo)。

23

《中國聯(lián)通天地一體融合通信愿景白皮書》編寫委員會總策劃：魏進(jìn)武、周澄華、劉化雪主編：周晶、王澤林、李福昌、謝鷹、張作鳳、楊錦州、石玉龍

編委員會成員：

高一維、劉會、朱斌、崔航、黃婭、郝蕓霞、熊雄、劉煜、趙歡、朱子園、丁志東、溫鋒、劉湘華、肖征榮、金明星附錄

更新記錄

版本號 主要修訂內(nèi)容 更新日期V1.0 分析天地一體發(fā)展需求和現(xiàn)狀，制定中國聯(lián)通天地一體融合通信愿景，分析關(guān)鍵技術(shù)問題

2023.10

略語列表

縮略語 英文全名 中文解釋LEO Low Earth Orbit 低軌道MEO Medium Earth Orbit 中軌道GEO Geostationary Earth Orbit 同步軌道3GPP 3rd Generation Partnership Project 第三代合作伙伴計(jì)劃

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ITU

International Telecommunication

Union

國際電信聯(lián)盟ETSI European Telecommunications

Standards Institute

歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會CCSA China Communications Standards

Association

中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會WRC World Radiocomunication

Conferences

世界無線電大會IMT International Mobile

Telecommunications

國際移動通信NTN Non-Terrestrial Networks 非地面網(wǎng)絡(luò)HARQ Hybrid Automatic Repeat-reQuest 混合自動重傳請求DU Distributed Unit 分布單元UPF User Plane Function 用戶面功能AMF Authentication Management Function 認(rèn)證管理功能WUS Wake Up Signal 喚醒信號GNSS Global Navigation Satellite System 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)DRX Discontinuous Reception 不連續(xù)接收RRM Radio Resource Management 無線資源管理PA Power Amplifier 功率放大器SAR Specific Absorption Ratio 比吸收率QoS Quality of Service 服務(wù)質(zhì)量

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