卫星通信与5G融合关键技术与应用
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卫星技术的现状和未来发展趋势卫星技术在人类社会中扮演着越来越重要的角色。
随着信息技术的快速发展,卫星技术不仅改变了人与人之间的交往方式,也在诸如通信、天气预报、军事侦察等重要领域发挥了重要作用。
本文将介绍卫星技术的现状以及未来的发展趋势。
一、卫星技术的现状卫星技术的发展历程可以追溯到20世纪初。
1960年,苏联发射了世界上第一颗人造卫星,开创了卫星技术的新时代。
现在,卫星技术已经成为人类社会中不可或缺的一部分,不仅在科技、军事、民用等领域得到广泛应用,也和国家的发展息息相关。
卫星技术主要包括轨道卫星与地面站两部分。
轨道卫星可分为地球轨道卫星和深空探测卫星两种。
地球轨道卫星可以实现通信、导航、气象、资源探测、航天科学实验等目的,深空探测卫星则可用于测绘、着陆、遥感等等。
地面站则起着收发卫星信号、处理数据,对卫星进行轨道控制和工作状态监测的作用。
随着技术的不断提高,卫星发射成本不断降低,卫星应用领域也不断拓展,如今卫星技术已广泛应用于通信、导航、气象、遥感、农业、地震预警等众多领域。
卫星技术的应用迅速改革着人类对世界的认知与利用方式。
二、未来卫星技术的发展趋势未来卫星技术的发展将受到多重因素的影响。
首先,在卫星制造方面,随着工艺和技术的不断改进,卫星将逐渐向多功能、超大容量,高带宽方向发展。
同时,卫星的制造成本也将进一步降低,使得更多国家可以加入到卫星队伍中来。
其次,在卫星通信方面,卫星通信系统将变得更加可靠、高效、便捷,同时也更加具有广度和深度。
卫星通信系统的频谱资源可进行灵活转换,以适应多样化的通信需求,实现与 4G、5G等融合,使得卫星通信成为涵盖全球的重要通信网络。
第三,在气象预报方面,卫星领域的技术已经非常成熟,但天气预报的精度和可靠性仍需要大幅提高。
未来,卫星技术将会在天气预报领域大展拳脚,传感器、监测和预报模型等技术将做出重大创新,卫星监测实时预报,提高对极端天气的响应能力。
第四,在资源探测方面,卫星技术也将向精讲高效方向发展。
多网融合技术在通信工程中的应用摘要:随着5G网络的研发和应用,现代通信工程技术水平不断提高,在此基础上发展多网络融合,为推动物联网和云技术的发展创造了更好的条件。
为了在多网络融合的背景下加强全球发展,必须灵活利用通信技术,促进我国通信工程的建设和发展。
关键词:多网融合技术;通信工程;应用1多网融合技术在通信工程中的应用1.1多网融合技术概述在多网融合系统中,光纤是主要的媒介,可以用来传输宽带信息。
在通信工程中,多网融合技术的应用可以对通信工程中的运行数据信息进行整合,使得多个不同的子系统可以得到充分的管理和融合。
多网融合技术的应用通常采取直接或间接的形式,建立网络协议之后,可以保证系统的数据信息得到更好的管理,进而实现应用效果最大化。
1.2多网融合技术的作用多网融合技术的应用在很大程度上促进了通信工程的发展,具体表现为以下几个方面:首先,不断地完善了网络应用技术。
在对多网融合技术不断探索之后可以明确该技术的优势与劣势,同时可以有效地发展网络传输以及可靠性技术等网络技术,不仅可以有效地扩大该技术的应用范围,同时可以使得用户拥有的体验感更加良好。
其次,通过对多网融合技术的应用,可以有效地构建新型的网络应用模式,同时,可以推动电子信息化的发展进程,充分地利用视频与音频资源,使得资源利用率不断提高。
最后,多网融合技术的应用使得农村信息化建设进程逐渐加快,可以逐渐提高农村信息化建设的水平。
农村范围较广,人口数量较大,与城市相比发展速度较慢,因此,多网融合技术的应用可以使通信基础设施得到有效的改善,并且可以不断加快网络基本设施的建设速度,进而有效地提高农村的信息化建设水平。
2发展现状多网络发展过程在这个社会发展过程中彰显了一定功效,但是同时也有一定的局限。
(1)在合拼过程中,通信工程技术的应用务必依靠运营商的协助,我国三大电信运营商在合作时,在资源分配和经济效益分配等方面存在一些问题,有所不同运营商的技术水准不一样,因而,在相应基站的建设与融合过程中,所使用的技术和投资资源的现象有所差异,受竞争力的危害,对网络的发展速度增加了一些限定。
5G时代卫星通信新发展河北省石家庄市单位邮编:050081摘要:卫星通信具有通信距离远、覆盖区域大、通信容量大、线路稳定可靠、机动灵活等优点。
在5G时代背景下,卫星通信迎来了新的机遇和挑战。
文章首先分析了卫星通信在5G时代下新的发展趋势,最后对5G时代卫星通信需要发展的关键技术进行了探讨。
关键词:5G;卫星通信;技术发展随着移动数据流量的爆炸性增长,设备的海量连接和各种新业务与应用场景的不断涌现,第五代移动通信系统(5G)应运而生,目前已经进入试验部署阶段。
5G是各种先进通信技术的集大成者,代表了地面移动通信网络的最高水平。
1 5G和卫星通信发展情况①5G技术。
2012年是5G的第一阶段,提出了5G的基本概念;2013—2014年是5G的第二阶段,重点关注了5G的关键能力、应用场景、愿景与需求等;2015—2016年是5G的第三阶段,主要考虑验证工作和开展关键技术的研究;2017—2020年是5G的第四阶段,验证了系统的可行性以及标准方案的制定,大幅度提高了5G的性能。
②卫星通信。
卫星通信正逐渐迈向远洋与天空,在连接应用场景方面,具有一定优势,可以开发更多资源,促进了卫星通信类终端用户的发展,提供经济和便捷的服务连接。
在卫星运行过程中,根据轨道高度,可以分为低轨卫星通信系统和地球同步卫星通信系统,最早研发的是GEO卫星系统,具有广阔的覆盖范围与较高的轨道高度,除了南北极之外,仅仅需要三颗卫星就可以覆盖全球多数区域,经过几十年的发展,我国卫星系统已经形成一定规模,例如亚太7号、9号、5C、6C等。
此外,LEO卫星通信与GEO卫星通信相比,具有一定优势,可以增强消息的实效性,降低传输损耗,为小型化终端提供方便,有效调节GEO轨道频率与位置,实现全球覆盖。
目前,国家LEO卫星通信系统尚处于发展阶段,仅有预期中的卫星系统,其中包括“行云工程”“鸿雁”系统、信息网络重大工程等,尚且没有低轨互联网星座系统。
卫星通信技术的发展与未来趋势随着科技的不断进步,卫星通信技术已经成为了全球通信领域的重要组成部分。
它将信息传输从地面提升到了天空,不仅提高了通信的质量和效率,也拓展了人类的沟通空间。
本文将从卫星通信技术的历史发展、现状和未来趋势三个方面进行探讨。
一、卫星通信技术的历史发展卫星通信技术的起源可以追溯到20世纪50年代,在当时,美国率先推出了第一颗通信卫星,并成功将语音信号传输至地面。
此后,各国纷纷加入卫星通信领域,经过几十年的不断磨砺和发展,卫星通信技术逐渐成熟,也实现了由单向通信向双向交互通信的转型。
到了21世纪,卫星通信技术的应用领域愈发广泛。
卫星通信技术不仅广泛应用于广播、电视、航空、海事等传统领域,还被应用于无线通信、农业、环保、气象预报、安全监控、教育等新兴领域。
它将世界各地的人们紧密联系在了一起,大大促进了信息交流、经济发展和文化交流。
二、卫星通信技术的现状目前,卫星通信技术已经成为全球通信领域的基础设施之一,各国均在该领域进行了大规模投资,并建立了相应的卫星通信网络。
根据数据显示,截至2020年底,全球运行中的通信卫星数量已经超过2800颗。
其中,近800颗卫星是由美国、俄罗斯、欧洲、中国等发达国家或地区发射的。
卫星通信技术的市场规模也在不断扩大。
据统计,2019年全球卫星通信市场规模已经达到了249亿美元,其中包括载人航天、无人机通信、智能交通、物流货运等多个领域。
预计到2027年,全球卫星通信市场规模将达到300亿美元以上。
卫星通信技术的应用领域也在不断扩展。
近年来,随着电商、电子支付、物联网等新业态的崛起,人们对卫星通信网络的依赖程度也越来越高。
此外,卫星通信技术还被广泛应用于科学研究、军事领域和国家安全等方面。
三、卫星通信技术的未来趋势面对未来的发展趋势,卫星通信技术将在以下几个方面有所突破和发展:1.提高卫星通信网络的可靠性和稳定性。
目前,卫星通信网络在遭受自然灾害、恐怖袭击等不可预测的因素时会受到很大影响,因此未来卫星通信技术的发展将致力于提高网络的可靠性和稳定性,保证通信的连续性和安全性。
5G标准及关键技术魏运锋;刘庆东;杨锐【摘要】用户需求数据业务及智能终端的普及,致使4G网络在容量、速率、承载及频谱等方面不能满足人们对网络的需求,因此,5G网络伴随历史的潮流迎面而来。
首先回顾移动通信近年来的发展历史,总结出符合应用的5G网络结构,包括无线接入云、智能开放的控制云、高效低成本的转发云3个域,该架构具有容量大、速率高、低延时的优势;其次在该构架基础上论述5G的四大潜在技术:覆盖增强技术、频效提升技术、频谱扩展技术及能效提升技术;最后总结5G技术的优势特点,同时叙述了未来研究存在的挑战。
%The popularity of user demand for data services and intelligent terminal, resulting in 4G network in capacity, speed, load spectrum and etc. can not meet people's demand on the network. Therefore, 5G network along with the tide of history the oncoming. Begins with a review of the development history of mobile communication in recent years, summed up in line with the application of 5G network structure, including wireless access cloud, intelligent open cloud control, high effi ciency and low cost of forwarding cloud three domains, the modifi ed architecture has large capacity, high rate, low latency advantage; second again mechanism on the basis of discussing 5G of four potential technology: coverage enhancement technique, frequency effect lifting technology, spread spectrum technology and energy effi ciency promotion technology, at last, summarize the advantages of 5G technology are described, and future research challenges.【期刊名称】《电信工程技术与标准化》【年(卷),期】2016(029)012【总页数】6页(P55-60)【关键词】5G;覆盖增强;接入云【作者】魏运锋;刘庆东;杨锐【作者单位】中国联合网络通信大庆市分公司,大庆 163318;中国联合网络通信大庆市分公司,大庆 163318;中国联合网络通信大庆市分公司,大庆 163318【正文语种】中文【中图分类】TN915伴随信息通信技术及网络商用部署的发展与进步,未来网络将面临数据容量大幅度增长,无线设备连接和用户速率加快的需求,当前移动互联网络产业进一步影响着人们的日常生活,5G网络将实现无线、终端、业务及应用场景等领域的进一步创新与整合。
卫星通信关键技术研究卫星通信关键技术研究小组成员:冉文,李鹏翔,杨亚飞小组分工:冉文(学号:15085208210015):程序审查,论文校订李鹏翔(学号:15085208210008):收集资料,编辑文献,结果分析杨亚飞(学号:15085208210023):仿真程序设计专业:电子与通信工程引言卫星通信系统具有覆盖范围广、受地理环境因素影响小等特点,从而使得卫星通信成为当前通信领域中迅速发展的研宄方向和现代信息交换强有力的手段之一。
目前,下一代卫星通信网络正朝着更高速率、更大带宽的方向发展,其与地面通信网络联合组成全球无缝覆盖的信息交换网络。
随着空间通信技术的飞速发展和业务需求的急速增长,有限的无线资源与多媒体业务不断提高的QoS要求之间的矛盾曰益尖锐,使得设计可以支持高速、高质量多媒体传输的资源管理策略成为当前空间通信领域关注的重点。
同时,卫星组网技术直接关系到卫星网络能否实现全球覆盖以及卫星网络的可扩展性问题,是卫星通信系统研宂中的关键问题。
相应的,路由协议、链路切换等都要针对卫星网络的特点重新设计,以星上路由交换为核心的新型卫星通信系统是空间通信领域的另一个研究重点。
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波,在两个或多个地球站之间进行的通信。
它是微波通信和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无线通信技术,所使用的无线电波频率为微波频段(300MHz~300GHz,即波段lm~1min)。
这种利用人造地球卫星在地球站之间进行通信的通信系统,则称为卫星通信系统,而把用于现实通信目的的人造卫星称为通信卫星,其作用相当于离地面很高的中继站,因此,可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展,是微波接力通向太空的延伸。
卫星通信是空间通信的一种形式,它主要包括卫星固定通信、卫星移动通信和卫星直接广播三大领域。
由于卫星通信具有覆盖面大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、机动灵活、不受地理条件限制、成本与通信距离无关等优点。
未来卫星通信的技术挑战与解决方案在当今科技飞速发展的时代,卫星通信已经成为了现代通信领域中不可或缺的一部分。
它为全球范围内的人们提供了广泛的通信服务,包括电视广播、电话通信、互联网接入、导航定位等等。
然而,随着人们对通信需求的不断增长和通信技术的不断进步,未来卫星通信也面临着一系列的技术挑战。
首先,频谱资源的有限性是未来卫星通信面临的一个重要挑战。
随着卫星通信业务的不断增加,频谱资源变得越来越紧张。
目前,许多常用的频段已经被大量占用,导致新的卫星通信系统在频谱分配上面临困难。
此外,不同的卫星通信系统之间还可能存在频谱干扰的问题,这会严重影响通信质量。
其次,卫星通信中的信号传输延迟也是一个不容忽视的问题。
由于卫星距离地球较远,信号需要经过较长的传输路径,这就导致了明显的延迟。
对于一些对实时性要求较高的应用,如在线游戏、视频会议等,这种延迟可能会带来不良的用户体验。
再者,卫星的轨道资源也是有限的。
地球同步轨道上能够容纳的卫星数量有限,而低轨道卫星虽然数量可以更多,但也存在着轨道拥挤和碰撞的风险。
另外,卫星通信系统的成本也是一个关键问题。
卫星的制造、发射和运营成本都非常高昂,这限制了卫星通信的广泛应用和大规模发展。
面对这些技术挑战,科学家和工程师们正在积极探索各种解决方案。
在频谱资源方面,通过采用更先进的频谱复用技术和频谱共享机制,可以提高频谱的利用率。
例如,认知无线电技术能够让卫星通信系统智能地感知和利用未被占用的频谱资源,从而缓解频谱紧张的问题。
此外,国际间的频谱协调和管理也变得越来越重要,通过合理的规划和分配频谱资源,可以减少频谱干扰,提高通信效率。
为了减少信号传输延迟,研究人员正在努力改进通信协议和算法。
采用更高效的数据压缩和预处理技术,可以减少需要传输的数据量,从而降低延迟。
同时,结合地面通信网络,构建天地一体化的通信架构,也能够在一定程度上弥补卫星通信延迟的不足。
对于实时性要求极高的应用,可以通过优化网络拓扑结构和路由策略,选择最优的传输路径,以减少信号传输的时间。
卫星移动通信业务介绍在当今高度信息化的时代,通信技术的发展日新月异,卫星移动通信作为其中的重要组成部分,正逐渐走进人们的生活,并发挥着越来越重要的作用。
那么,究竟什么是卫星移动通信业务呢?让我们一起来揭开它的神秘面纱。
卫星移动通信业务,简单来说,就是通过卫星作为中继站来实现移动终端之间的通信。
与我们常见的地面移动通信(比如手机通过基站通信)不同,卫星移动通信不受地理条件的限制,能够在海洋、沙漠、山区等地面基站无法覆盖的区域提供稳定的通信服务。
卫星移动通信系统主要由卫星、地面控制站、用户终端等部分组成。
卫星位于太空中的特定轨道上,负责接收和转发来自用户终端的信号。
地面控制站则负责对卫星进行监控、管理和控制,确保卫星的正常运行和通信服务的质量。
用户终端可以是手持式卫星电话、车载卫星通信设备等,用户通过这些终端设备接入卫星移动通信网络,实现语音通话、短信发送、数据传输等功能。
卫星移动通信业务具有许多独特的优势。
首先,它的覆盖范围广。
无论您身处地球的哪个角落,只要能看到天空,就有可能接收到卫星信号,实现通信。
这对于那些从事远洋航行、极地探险、边远地区工作等的人员来说,无疑是至关重要的。
其次,卫星移动通信具有很强的可靠性。
在遇到自然灾害、突发事件等导致地面通信设施受损的情况下,卫星移动通信往往能够成为唯一的通信手段,为救援和应急指挥提供保障。
此外,卫星移动通信还具有保密性好、通信容量大等优点。
在实际应用中,卫星移动通信业务涵盖了多个领域。
在航海领域,船舶可以通过卫星移动通信系统与岸上保持实时联系,获取气象信息、导航数据等,保障航行安全。
在航空领域,飞机上的乘客可以使用卫星电话与地面进行通信,满足商务和个人需求。
在应急救援方面,当发生地震、洪水等灾害时,救援人员可以依靠卫星移动通信设备迅速建立通信联络,协调救援行动。
在边远地区,如山区、荒漠等地,卫星移动通信为当地居民提供了与外界沟通的渠道,促进了当地的经济发展和社会进步。
5G通信系统摘要5G,第五代移动通信技术,也是4G之后的延伸,目前正在研究中。
本文主要介绍了什么是5G通信系统,5G的优势及其主要技术。
5G有以下六大关键技术:高频段传输;新型多天线传输技术;同时同频全双工技术;D2D技术;密集组网和超密集组网技术;新型网络架构。
本文有重点介绍这六大技术。
关键词5G通信5G优势新型多天线传输技术新型网络架构Abstract 5G,the fifth generation mobile communications technology,is also an extension of 4G, and is currently under study. This article mainly introduces what is the advantage and the main technology of 5G communication system, 5G。
5G has the following six key technologies:high frequency transmission, new multi antenna transmission technology,simultaneous full duplex technology,D2D technology,dense networking and ultra dense networking technology, and new network architecture. This article focuses on these six technologies.Key words 5G communication 5G advantage new multi antenna transmission technology new network framework引言在移动通信领域:第一代是模拟技术;第二代实现了数字化语音通信;第三代是人们熟知的3G技术,以多媒体通信为特征;第四代是4G技术,通信速率大大提高,标志着进入无线宽带时代;简单来看,5G的速度将会更快,而功耗将低于4G,从而带来一系列新的无线产品。
Space International 国际太空·总第474期11汪春霆 翟立君 卢宁宁 李宁 (中国电子科技集团公司第五十四研究所) 关键技术与应用地面第五代移动通信(5G)即将进入商用,卫星通信与地面5G的融合成为业界讨论的新热点。本文首先介绍了星地融合的发展历史,分析了星地融合的发展趋势;进而提出了星地融合的设计思路,并在此基础上对可能涉及到的关键技术进行了探讨;最后,给出了未来卫星与5G相融合的应用场景设想。
Key Technologies and Application of Satellite Communications and 5G Integration
1 国际星地融合现状与趋势从20世纪90年代开始,随着移动卫星通信的发展,关于卫星与地面移动通信相互融合的讨论与尝试就从未停止。地面移动通信系统为用户提供了便捷
的服务,然而在山地、荒漠及海上等地区,由于基站架设困难,卫星成为地面的补充和延伸。如今,地面移动通信系统即将进入5G时代,卫星通信呈现高中低轨多层立体化发展、由单星系统向网络化发展及宽带高通量发展的特征,星地融合迎来新的时代。
卫星通信与5G融合
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12移动卫星通信与地面的融合随着地面移动通信系统的世代更替,卫星与地面的相互融合也随之不断发展。早期的北美卫星移动通信(MSAT)系统采用地面模拟蜂窝网技术;瑟拉亚(Thuraya)卫星通信系统在设计过程中采用了类似全球移动通信系统(GSM)/通用分组无线服务技术(GPRS)体制的对地静止轨道无线接口(GMR)标准;低轨卫星星座“铱”卫星(Iridium)和全球星(GlobalStar)的空中接口则是以第二代移动通信的GSM和IS-95作为蓝本。国际移动卫星-4(Inmarsat-4)系统采用的IAI-2标准以及欧洲电信标准化协会(ETSI)发布的全球卫星移动通信系统(S-UMTS)标准均基于宽带码分多址(WCDMA)框架设计。在国内,我国从2010年开始启动了一系列基于长期演进(LTE)标准的卫星移动通信相关研究,并于2012年5月向国际电联提交了卫星通信系统LTE标准草案。2016年发射的天通一号(Tiantong-1)卫星在空中接口的设计上也借鉴并部分采用了3GPP-R6的标准。值得一提的是,美国光平方公司(MSV,其前身为美国移动卫星风险公司)的天际陆地(SkyTerra)系统,其主要思路是通过布设地面辅助基站(Ancillary Terrestrial Component,ATC)来解决卫星在城市及室内覆盖不佳的问题。卫星与基站复用同一频段,空中接口信号格式几乎相同,终端可以在卫星与地面基站间无缝切换,用户无需使用双模终端即可在全美国范围内使用天际陆地系统提供的全球微波互联接入(WiMAX)、LTE等4G无线宽带网络。同样采用地面辅助基站实现星地融合的系统还有支持4G的同步轨道卫星“陆地星”(TerreStar),其地面网络由美国电话电报公司(AT&T)提供,借助18.28m直径的S频段可展开天线,“陆地星”可以直接支持地面网级别的手持机。
互联网卫星星座与地面的融合近年来,互联网卫星星座的发展突飞猛进,典型的代表系统包括“另外三十亿人”(O3b)系统、“一网”(OneWeb)系统和美国太空探索技术公司(SpaceX)计划打造的“星链”(Starlink)互联网星座。其主要特征包括:多采用中、低轨道,相比同步轨道卫星可以大幅度降低往返传输延时,使卫星传输的体验可以与地面光纤相媲美;采用几十甚至几百颗小卫星星座组网实现大范围覆盖,通过模块化设计大幅度降低卫星生产成本,从而降低通信资费,为用户提供平价的通信服务;多采用Ka或Ku频段,系统容量大幅度提高,例如,“另外三十亿人”系统的单波束可以提供1.6Gbit/s的传输速率,每颗星70个波束,“一网”系统单星传输能力大于6Gbit/s,下行速率可达50Mbit/s,系统总容量约5Tbit/s,可以为传统互联网架设成本过于昂贵的地区提供高速宽带互联网接入服务。在与地面移动通信系统的融合方面,互联网星座大多采用IP交换技术,实现与地面互联网的融合互通。在市场策略上,互联网卫星星座摒弃了卫星星座的鼻祖——“铱”卫星系统独立建网、与地面移动通信相竞争的策略,转而与电信运营商开展合作。用卫星为地面蜂窝提供回程服务,拓展现有地面电信运营商的网络覆盖范围;或是用卫星接收设备为周围一定范围内的用户提供高速无线接入服务,满足车辆、偏远地区家庭等用户的上网需要。不出售类似铱星电话似的专用卫星终端设备,用户可以继续使用现有的智能手机和平板电脑访问卫星网络。
星地融合国际组织随着5G技术的日益成熟,卫星与5G的融合也引起了许多关注,包括3GPP、ITU在内的标准化组织成立了专门工作组着手研究星地融合的标准化问题,业内的部分企业与研究组织也投入到星地一体化
《国际太空》2018年6月611(公开).indd 122018/6/20 9:54:35Space International 国际太空·总第474期13的研究工作当中。1)SaT5G:2017年6月,BT、Avanti、SES、University of Surrey等16家企业及研究机构联合成立了SaT5G(Satellite and Terrestrial Network for 5G)联盟,研究卫星与地面5G融合技术,计划在30个月内完成无缝集成方案,并进行试用。其工作内容包括网络体系结构、商业价值主张、关键技术及验证等,最终将进行演示验证,同时还将推进星地5G融合在国际组织中的标准化工作。2)3GPP:3GPP也对卫星与地面5G的融合开展了一系列探讨,认为在一些工业应用场景中,卫星的广域覆盖能力是不可或缺的,但是由于星地传输时延较大,因此需要网络至少能够支持280ms的传输延时。对于星地融合的网络架构,3GPP提出了4种初步模型,并对与卫星相关的接入网协议及架构进行了评估,并计划进一步开展基于5G的接入研究,重点讨论新的以及现有服务的需求,卫星终端特性的建立、配置与维护,以及在卫星网络与地面网络间的切换问题。3)ITU:国际电信联盟(ITU)提出了星地5G融合的4种应用场景,包括中继到站、小区回传、动中通及混合多播场景,并提出支持这些必须考虑的关键因素,包括多播支持、智能路由支持、动态缓存管理及自适应流支持、延时、一致的服务质量(QoS)、
3GPP非陆地网络架构示意图
网络功能虚拟化(NFV)/软件定义网络(SDN)兼容、商业模式的灵活性等。
星地融合趋势从发展历史来看,星地融合包含了技术与市场两方面。1)技术方面。星地融合架构既有透明弯管转发,也有星上接入,松耦合与紧耦合的星地融合网络架构将在很长时间内并存;目前,制约星地融合的主要瓶颈是频率资源,随着低轨星座的大面积部署,频率冲突的问题将愈发严重,探索星地频率规划及频率复用新技术是实现星地融合需要解决的首要问题;为了实现地面终端一体化、小型化,卫星与地面的空中接口逐步趋向融合,大规模多输入多输出(Massive MIMO)、非正交多址及新型多载波传输等5G新的空中接口技术在卫星通信中的应用将成为未来一段时期内的研究热点,目前有部分技术已经逐步在浮空平台等非地面网络中开展试验;星地网络全IP化是大势所趋,NFV/SDN等技术在星地融合中发挥突出作用。2)市场方面。星地网络由竞争走向合作,卫星网络以提供回程服务、基站拉远等方式成为地面网络的补充。在国外,合作共赢的星地融合新商业模式正在兴起;在国内,产业割裂的壁垒短期内仍然存在,需要依托政府力量,通过企业间的合作实现产业融合。
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142 设计思路总体思路截至2017年年中,全球互联网普及率仅为51.7%,我国为54.3%,尚有近一半的人群未能接入互联网,而这些人中的绝大多数位于老少边穷地区,网络基础设施架设困难,如何利用卫星通信来弥合数字鸿沟成为脱贫致富的重要因素。全球范围内物流、交通、油矿业、林业、渔业以及工业互联网等新型业态的发展,对统一的全球信息基础设施提出很高的要求,星地融合设计提供了解决该问题的思路。通过引入先进地面商用通信技术,军民融合聚焦国防科技创新,也可改善军事卫星通信装备作战效能。最后,星地一体的融合设计有助于打破天网与地网的分立局面,实现频谱等无线资源的优化配置,采用虚拟化等新技术,提升卫星有效载荷的能效,简化终端设计,降低用户成本。本文提出了一种全面星地融合的设计思路,重点考虑了以下三个方面的内容:首先,要实现星地网络架构的一体化设计,实现网络层面的互联互通;其次,要从整体角度出发进行统一的频率规划,避免星地间的频率冲突与干扰,提高频率资源使用效率;最后,考虑星地网络功能的协同部署将网络和信息服务功能分解,实现功能的就近按需调度。
组网设计星地网络融合的模式可以采用松耦合的分立组网模式与紧耦合的融合组网模式。在松耦合的模式下,卫星与地面网络各自独立,由卫星将数据中继到地面中
心站,再由地面网络实现数据分发,或者由卫星为地面基站提供回传服务;在紧耦合的模式下,卫星与地面采用统一的空口设计,卫星与地面网协同服务、统一管理、统一计费,终端采用融合设计,用户只需要一台终端就可以在卫星与地面网络间实现无缝切换。2017年12月,3GPP冻结了非独立组网NSA方案(R15),作为5G商用的初期架构,在物理层面上,尤其是业务传输信道上采用5G关键技术,在接入网协议体系上,仍然采用类似于LTE的方案。作为5G独立组网SA的接入网协议架构标准尚在研究与制定中,考虑到部署时间,未来星地融合的卫星接入网可以考虑采用与 SA同样的协议体系。频率设计频率资源是制约星地融合的瓶颈之一,无论是用于移动卫星业务(MSS)的低频段,还是用于宽带业务的高频资源都极其紧张,因此,频率的使用需要通过星地协同规划实现资源的优化配置。例如,在L、S等低频段,星地采用不同载频,由地面基站服务小区中心用户,由卫星为小区边缘用户提供服务,此方案可以同时提高地面蜂窝网的频率复用效率;在Ku、Ka等高频段,由于天线波束角较窄,可以利用波束的自然空间分割降低系统间干扰。
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