天地一體 衛星通信與5G/6G的融合之路

萬屹

中國信息通信研究院技術與標準研究所副所長，正高 級工程師。擔任中國通信標準化協會（CCSA）導航與位置服務特設任務組（ST9）組長、航天通信技術工作委員會（TC12）副主席，以及北鬥衛星導航標準化技術委員會委員等職務。主要從事無線通信標準化方面的研究工作，涉及CDMA、3G、4G、5G和6G，以及衛星通信、衛星導航等。

李俠宇

中國信息通信研究院技術與標準研究所總工程師，正高 級工程師。擔任IMT-2020（5G）推進組5G NTN工作組組長，中國通信標準化協會（CCSA）行業無線信息化標準推進委員會(TC611)工作組副主席。榮獲國家科技進步獎二等獎一次，中國通信學會科學技術獎一等獎兩次。

徐冰玉

國家發展和改革委員會創新驅動發展中心高 級工程師，博士。參與多項國家 級科研項目和部委課題，發表論文十餘篇。支撐國家發展和改革委員會、工信部等部門開展多項創新驅動、新興產業相關的研究與政策制定工作。

劉碩

中國信息通信研究院技術與標準研究所工程師。主要從事衛星通信和衛星定位技術標準研究工作，擔任國際電信聯盟（ITU）6G衛星技術趨勢研究和5G衛星無線接口技術規範編輯人，牽頭研製多項國際標準、國家標準和通信行業標準，承擔國家 級科研項目十餘項。

馬玉娟

中國信息通信研究院技術與標準研究所工程師。主要從事無線及移動通信設備測量方法研究、衛星通信技術與測量方法研究工作，參與編寫通信行業標準二十餘項，授權專利十餘項，發表論文多篇。

第1 章　全球衛星因特網發展情況 001

1.1　衛星通信概述　002

1.1.1　傳統衛星通信體制　002

1.1.2　衛星通信產業發展概況　004

1.2　國際衛星因特網發展進展　004

1.3　我國衛星因特網發展進展　005

1.4　國內外衛星因特網推進政策和產業佈局　006

1.4.1　國外　006

1.4.2　國內　008

第2　章 全球6G 發展情況　009

2.1　6G 發展願景及特徵　010

2.1.1　總體願景　010

2.1.2　網絡架構　010

2.1.3　典型特徵　011

2.1.4　關鍵能力　011

2.2　全球6G 總體發展現狀　011

2.2.1　6G 發展總體規劃　011

2.2.2　國家和地區6G 佈局　014

第3　章 衛星因特網與5G/6G 融合發展應用　017

3.1　發展需求　018

3.2　應用場景　018

3.2.1　3 個維度　018

3.2.2　一個需求　020

3.2.3　星地一體化　020

3.3　應用示例　020

3.3.1　eMBB 類應用　020

3.3.2　mMTC 類應用　021

3.4　業務場景　022

3.4.1　中繼到站業務　022

3.4.2　數據回傳及分發業務　023

3.4.3　動中通業務　023

3.4.4　混合多媒體業務　024

3.4.5　直連終端業務　024

3.5　系統和終端要求　025

3.6　融合發展方向　025

第4　章 衛星因特網與5G/6G 融合發展現狀　029

4.1　標準化情況　030

4.1.1　ITU　030

4.1.2　3GPP　033

4.1.3　CCSA　034

4.1.4　ETSI　035

4.2　系統建設情況　035

4.2.1　Lynk 公司　035

4.2.2　AST 公司　036

4.2.3　Omnispace 公司　036

4.3　業務開展及測試情況　037

第5　章 3GPP NTN 場景及架構　041

5.1　3GPP NTN 場景分析　042

5.2　3GPP NTN 的無線接入網架構　045

5.2.1　透明轉發模式下的無線接入網架構　045

5.2.2　可再生模式下的無線接入網架構　047

5.2.3　基於雙連接的無線接入網架構　052

第6　章 架構和接口協議關鍵問題　055

6.1　註冊更新和尋呼處理　056

6.1.1　用戶可獲得其地理位置信息　056

6.1.2　用戶無法獲得其地理位置信息　057

6.2　連接態移動性管理　059

6.2.1　概述　059

6.2.2　gNB 內移動性管理　060

6.2.3　gNB 間移動性管理　060

6.2.4　接口改變引發的移動性管理　061

6.3　傳輸層技術　062

6.3.1　NTN 傳輸環節的特徵　062

6.3.2　通過SRI 傳輸F1 接口信令　063

6.3.3　Xn 接口對NTN 的適用性　064

6.4　網絡身份管理　065

6.5　用戶位置　066

6.6　饋電鏈路切換　067

6.6.1　原則　067

6.6.2　程序　072

第7　章 空口無線技術　077

7.1　移動性管理技術　078

7.1.1　衛星移動性管理面臨的問題　078

7.1.2　優化小區選擇/ 重選流程　080

7.1.3　縮短切換中斷時間　081

7.1.4　提升切換的穩健性　081

7.2　同步技術　083

7.2.1　下行同步技術　083

7.2.2　上行同步技術　084

7.2.3　時頻同步方案　084

7.3　時序優化增強技術　090

7.3.1　物理層時序優化增強　090

7.3.2　高層時序優化增強　092

7.4　HARQ　093

7.5　鏈路層和系統層評估　093

7.5.1　系統層模擬　093

7.5.2　鏈路層模擬　107

7.5.3　鏈路預算分析　109

7.5.4　多衛星模擬　114

第8　章 空口協議設計　117

8.1　整體需求和關鍵問題　118

8.2　用戶面增強技術　118

8.2.1　MAC　118

8.2.2　RLC　130

8.2.3　PDCP　132

8.3　控制面增強技術　133

8.3.1　閑置模式下的移動性增強技術　134

8.3.2　連接模式下的移動性增強技術　137

8.3.3　尋呼問題　142

8.3.4　NTN 星歷數據　144

第9　章 衛星因特網測試進展　147

9.1　衛星因特網測試標準情況　148

9.2　衛星因特網技術試驗挑戰及探索　148

9.2.1　毫米波波段器件特性　148

9.2.2　跳變波束技術的驗證　149

9.2.3　星載放大器測試　149

9.2.4　測試環境構建及在軌試驗驗證　150

9.3　衛星因特網星地無線通道建模　153

9.3.1　大尺度衰落　156

9.3.2　小尺度衰落　165

9.3.3　目標用戶無線衰落環境模擬　173

9.3.4　衛星及用戶天線模型　179

第10　章 衛星物聯網發展情況分析　187

10.1　國外衛星物聯網系統　188

10.2　國內衛星物聯網系統　191

10.3　衛星物聯網的發展現狀分析　193

10.3.1　傳統運營商發展佈局分析　194

10.3.2　新興初創企業發展現狀分析　194

10.3.3　因特網企業衛星物聯網佈局分析　194

10.4　衛星物聯網的發展趨勢　195

10.5　衛星物聯網的技術挑戰與關鍵技術　197

10.5.1　衛星物聯網的技術需求　197

10.5.2　衛星物聯網技術挑戰　197

10.5.3　衛星物聯網空口適應性設計　199

10.5.4　海量物聯接入技術　201

10.5.5　移動性管理關鍵技術　202

10.6　衛星物聯網應用分析　203

10.6.1　衛星物聯網的應用領域　203

10.6.2　衛星物聯網的業務特點　204

10.7　發展展望和潛在技術　205

10.7.1　衛星因特網發展趨勢與展望　205

10.7.2　衛星因特網潛在技術　205

參考文獻　209