2021空天地一体化通信系统.pdf

2021空天地一体化通信系统WHITE PAPER V7.0 本白皮书主要从四个角度阐述了我们对空天地一体化通信系统的思考，包括发展驱动与愿景、需求与挑战、立体融合网络架构以及潜在的关键技术。 发展驱动 空天地一体化通信系统发展受到业务需求和技术发展的双重驱动。业务需求主要体现在广域万物智联和全球随遇接入两方面。卫星技术和运载技术的创新发展为未来建设大规模卫星网络提供了有力支撑。AI 技术与通信将会更加深度融合，解决复杂的异构通信系统问题。区块链作为一种极具潜力的安全技术，为开放融合、异构共存的空天地一体化通信系统中的数据传输安全问题提供了解决途径。 发展愿景 空天地一体化通信系统是 6G 的一种典型体系架构，其愿景是满足十年后的广域智慧连接和全球泛在无缝接入需求，为广域的对象建立智能连接，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。空天地一体化通信系统具有三大典型特征：统一的空口技术、统一的网络架构和统一的智能管控。 网络能力需求 相对于传统卫星通信系统，空天地一体化通信系统需要具备更全面的能力，不仅需要传统的通信能力，还需要计算能力、AI 能力和安全能力。其中，通信能力是未来 6G 空天地一体化通信系统发展的基本需求，AI 能力则是空天地一体化通信系统的核心能力，包括感知、学习、推理、预测和决策五大能力。 面临的挑战 空天地一体化通信系统具有网络异质异构、空间节点高度动态、拓扑结构时变、极大的时空尺度、空间节点资源受限、卫星广播传输链路易受攻击等特点，这些特点对网络架构、星地融合通信制式、星间组网协议等方面的设计提出了更高的要求。 立体融合网络架构 未来的空天地一体化通信网络，是以地面网络为依托、以天基网络和空基网络为拓展的立体分层、融合协作的网络，各星座卫星（包括高、中、低轨）、临近空间平台（如热气球、无人机等）和地面节点共同形成多重覆盖。网络总体架构包含物理架构、逻辑架构、实现架构三层含义。在实现架构上，借鉴微服务思想，空天地一体化通信网络采用资源虚拟化技术，实现接入网、承载网和核心网的星地一体虚拟化。 关键技术方向 本白皮书从五个方向探讨了空天地一体化通信系统的关键技术。 * 无线传输技术：发展新型的载波调制技术，以对抗卫星载荷中大功率射频器件的非线性特性以及星地链路传输的非理想特性。 * 网络技术：发展组网协议，借鉴地面成熟的 TCP/IP 互联网协议体系，将 DTN 和 CCSDS 等各协议体系逐渐统一到 TCP/IP 为核心的组网体系中。 * 新型星上载荷技术：面对未来空天地通信高度一体化的挑战，星载多波束天线技术在未来通信卫星系统中将扮演重要角色。 本白皮书对空天地一体化通信系统的发展趋势和挑战进行了深入分析，并提出了关键技术方向，旨在推动空天地一体化通信系统的发展和应用。