【研究】5G6G天地一体化技术探索与实践2024

通信和地面蜂窝通信的共同需求。第三代合作伙伴计划（3rdGenerationPartnershipProject，3GPP）在Release17正式引入非地面网络(Non-TerrestrialNetworks,NTN)作为地面网络的补充，并对5GNTN展开了更进一步的研究及标运营商、设备、终端和芯片等公司针对5GNTN技术积极开展研发与验证工作。智慧服务，为人类提供全球无间断且一致性的信息服务。本白皮书主要从六个方面阐述了我们对天地一体化通信系统的探索与实践面向6G天地一体化发展预见。-通信场景丰富、模型复杂、规模测试难-卫星通信与地面通信体系迥异、互通难-业务管理运营机制差异，融合运营挑5GNTN能够充分利用地面网络丰富的产业链基础存在互联互通和网络协同效率低等缺点，未能真正新型网络架构以及组网技术；新型接入技术主要包括：波形/调制/多址技术、波束管理技术、星间协作技术、星地协同传输摘要 1 62.天地一体化需求与愿景 72.1.需求 72.2.愿景 83.天地网络发展现状 93.1.卫星通信 93.1.1卫星通信系统 93.1.2标准体系 3.1.3卫星通信系统技术路线 3.1.4卫星系统业务运营 3.2.地面通信 194.基于5GNTN的天地一体化关键技术 214.1.网络架构 214.2.空口传输技术 224.2.1同步技术 224.2.2时序管理 234.2.3覆盖 244.2.4系统吞吐量提升技术 254.2.5波束管理 264.2.6移动性 284.3.安全技术 294.4.卫星实现技术 304.5.终端实现技术 334.6.测试技术 365.基于5GNTN的天地一体化产业发展与实践 385.1.5G天地一体化产业链 385.1.1卫星平台 385.1.2网络设备 395.1.3终端及应用 415.1.4测试仪器 435.1.55G天地一体化服务与运营 455.2.5G天地一体化标准制定 465.3.5G天地一体化应用场景/实例 485.3.1手机直连卫星 495.3.2物联网 495.3.3车联网 505.3.4宽带接入 505.4.5G天地一体化实践大事件 516.天地一体化工程实践难题 556.1.卫星通信与地面通信体系迥异、互通难度大 556.2.通信场景丰富、模型复杂、规模测试难度大 556.3.业务管理运营机制差异，融合运营挑战大 557.面向6G天地一体化发展预见 567.1.5GNTN局限性 577.2.6G天地一体化核心问题 587.3.6G天地一体化关键技术 597.3.1新型网络架构 597.3.2新型接入技术 60波形设计 60多址技术 60波束管理 61星间协作传输 62星地协同传输 64星地资源共享 65移动性增强 667.3.3边缘协同计算技术 677.3.4通信感知融合 707.3.5网络安全 717.3.6卫星技术 727.3.7终端技术 737.3.8测试技术 737.4.6G天地一体化技术演进路线预见 757.5.6G天地一体化商业模式预见 778.总结 78缩略语 79参考文献 致谢 空口传输技术、安全技术等相关领域技术规范制定，并于2022年发布第一个产业界各研究院所、运营商、设备公司、芯片公司、终端公司等积极开展务包括短消息、语音对讲等。NR-NTN延通信和大规模通信，还催生出全新的应用场景，包括感知通信一体化、AI通普遍预计2030年以后，更多的消费者和更多用途的设备将以一种更加智慧特征，随着ITU-R的6G建议书的确定，6G的设计原则如可持续是“科技创新2030新重大项目”之一，与量子通信、脑科学、深海空间站一起作（1）统一的网络架构与接口协议：在统一的逻辑架构和实现架构下将卫星（2）统一的空口技术：卫星通信和地面通信采用同一框架下的空口传输技（3）统一的智能管控：通过对系统资源等进行统一的调度和控制，实现网信关站、测控站、运控中心等；应用段包括各类LEO）卫星通信系统。GEO卫星通信系统中，卫星星体轨道高且相对地球位置固定，单颗卫星覆盖面积大，可提供几百Kbps级别的信、数据、传真等业务需求。近些年，随着高通量卫星、跳波束等技术发展，信系统应用是全球导航定位系统，如GPS定位、北斗定位。LEO卫星运行轨道大小年的数字通信阶段，出现了LEO卫星系统，提供窄带通信业务，典型卫星系统星座轨道高度在轨卫星单星最大容量通信制式Inmarsat国际海事组织GEO94.5GbpsSL/S-UMTSThuraya阿联酋GEO313750信道GMRViasat美国GEO2300GbpsSurfbeamIridium美国700Km66960信道私有GlobalStar1414Km562800信道私有Oneweb英国1200Km61810GbpsDVBStarlink美国550Km387520GbpsDVBInmarsat卫星系统是最早的GEO卫星移动系统，由国际海事卫星组织管理运营，主要提供全球海事卫星通信服务。Inm卫星包括1个全球波束和7个L频段宽点波束。第四代波束、19个宽点波束和228个窄点波束。第非洲、中东等区域，提供话音、传真、数据、短信、互联网接入以及GPS定位径达12.25米，可产生300个点波束。Thuraya卫星系统具有星上路由功持卫星手机直接通过卫星和系统内外的固定电话、移动手机和卫星电话通信。Viasat-2和Viasat-3等卫星，Viasa轨移动通信卫星系统。Iridium卫星系统包括运行于6条轨道的66颗卫星，每颗相关公司共同发射运营。包括分布在8个低轨道平面的48颗卫星，典型轨OneWeb卫星系统由英国OneWeb公司提出，规划卫星2648颗，分三个阶Starlink卫星系统由美国SpaceX公司提出，计划分两个阶段部署。第一阶采用Ku、Ka频段，单星通信容量约20Gbps，全系统数据吞吐量约100Tb信系统。典型的有天通、中星、天启、北斗、全球高通量（亚太6D）、出行、星座轨道高度在轨卫星单星最大容量技术体制天通GEO3/GMR-1星座轨道高度在轨卫星单星最大容量技术体制GEO3百GbpsDVB天启GEO+LEO/GMR-1北斗GEO+MEO55540000户/小时GMR-1亚太GEO150GbpsDVBLEO9/GMR-1GWLEO///天通卫星系统由中国电信运营，包括三颗GEO卫星（天通一号01星、02频段，馈电波束在C频段，可实现我国周边、中东、非洲等相关地区、一带一路地区，以及太平洋、印度洋大部分海域的覆盖。2018年5月，中国电信正式北斗卫星系统是我国自行研发的卫星导航系统，分三阶段建设运营，45颗导航、授时服务，定位精度为分米、厘米级别，测速精度0.2米/秒，授时精度亚太高通量宽带卫星系统由亚太宽带通信公司发射运GW卫星系统由2021年4月成立的中国星网公司进行规划建设运营，从星网公司向ITU提交的星座频谱申请资料显示，星座规划卫星12992颗，分为星座轨道高度(km)轨道倾角轨道面数单轨星数(颗)卫星数量(颗)GW-A5959085°3048060050°4050200050855°60603600小计6080GW-230°483640°483650°483660°4836小计6912合计卫星总数12992标准和地球同步轨道卫星移动通信（GEO-MobileR播标准（DVB-S2/S2X）[3][4][5]。DVB-S2在DVB的基础上进行升级以支持交互式互联网业务，可以支持广播业务（BroadcastingsatelliteserMSS）的支持能力较差。DVB不具备移动性管理功能和核心网功能，和地面固现有的卫星通信体制极大的推动了商用卫星和卫星技术的发展,但是现有的业务；GMR频谱效率低，同样无法满足卫星互联（2）标准体制多，互相不兼容；产业规模小，成本高，无规模经济优势。（3）终端设备形态繁杂多样，难以统一。国内外卫星通信设备形态多种多信和中低速数据业务，典型的技术体制有GMR-1、S-UMTS等。窄带卫星移动技术体制有DVB-S/S2/RCS、Surfbeam2等。这些高通量卫星（2）3GPPNTN技术演进路线3GPPNTN技术演进路线是指由3GPP等地面移动通信组织制定的天地一体务欠佳地区，消除数字鸿沟。NTN标准能够与地面蜂窝系统兼容，可以提供天格局相比，3GPPNTN技术完全公开透（3）类3GPPNTN技术演进路线类3GPPNTN技术是指与3GPPNR-NTN技术采用类似技术体制，并结合低NTN技术，该技术有部分私有属性，符合国家信息基础设施的安全性要求。该技术演进路线也逐步成为卫星通信技术发展最重要的方向之一。类NTNNR-NTN/类NTN/直连卫星成一体化运营模式和经销商代理运营模式[此模式适用于用户规模大、市场性质较为类似的国家和地区（如美国、中国营商等企业。此模式属于B2B模式，适用于市场相对分散的区域，如欧洲、非转发器租用服务；北斗星通则进行北斗导航定渗透到了人们生活的各个领域，并成为推动1G时代，美国的“高级移动电话系统(AMPS)”和英国的“全接入通信系统(TACS)”是模拟移动通信的两个主要系统[8]，传输和处理都使用模拟信号，采用FDMA接入方式。由于各国采用不同的制式、不同的频带和信道带宽，1G只是一个区域性的移动通信系统。从1G进入2G则是从模流的网络制式包括GSM和CDMA[9]。2G支持的业务也由1G时代单一的语音业务发展为语音、短信和数据传输（窄带）等业务。从2G进入3G，有了统一标准——IMT-2000无线接口技术规范，主流技术包括WCDMA，CDMA-2000和TD-SCDMA。TD-SCDMA是由中国提出的标准，采用异步TDD模了频率资源来利用率。3G可以向用户提供各种宽带信息业务，如图像、音乐、网页浏览和视频会议，是一种真正的“宽频多媒体全球数字移动电话技术”。到20Mbps。在4G的大规模商用后，支持更多的用户连接等。从业务和市场发展来看，移动互联网与物联网是5G通信演进的两大重要的驱动力。5G的演进可以归纳为两大分支，一个是大流量，（2）连接数密度：106/km2（7）频谱效率：3倍提升（相对于4G）5G应用呈现出垂直行业市场、传统消费市场齐头并进的态势，世界各国积极推动5G应用落地，中美欧日韩等领先国家和地区在AR/VR、超高清视频、工业互联网、智慧交通、智慧医疗、公共安全、应急和军事专网等领域开展5G融合应用投资、探索与示范。2022年，全球5G市场在网络人口覆盖、基站部署数5G网络覆盖全球近三分之一人口。全球5G连接数突破10亿，渗透率12%，发展当前3GPP进入R19标准制定阶段，在大力发展5.5G的同时，各国已启动6G的研究工作。欧美日韩等国高度重视6G发展，通过组建研究小组、建设公共研究设施、增设6G研究项目等方式，加大6G领域资金投入，带动学术界与产业界“6G研发实行计划”、日本6G研发基金等。同时，爱立信、诺基亚、三星、德国电信等龙头企业进一步加大6G研发投入力度，搭建联合测试验证平台。3GPPNTN在R17和R18版本中均采用透明转发架构[12]，卫星仅实现射频3GPP对再生模式网络架构也进行了研究，在未来NTN演进版本中有望实现。除了射频部分，基站的部分（DU/CU)或全部功能、核心网的部分网元（例如用户面功能）或者全部功能均可以部署在星上。再接口，馈电链路根据卫星所具备的功能实现Xn/N1/N2/N3等接口，如图4-2所星上部署NG-RAN（+5GC）功能实现相关的一卫星回传类别；当从SMF接收到动态卫星回传信息后，策略控制功能（PolicyControlfunction,PCF）可以申请对UE和用户面功能（Userplan终端与基站的正常通信建立在终端与基站间严格的上下行时频同步。在5GNTN中，卫星与地面的终端之间存在较大的距离和较高的相对运动速度，因此了挑战。终端接收机需要额外复杂度来获得可靠的下行初始同步性能[12]。对于上行定时同步，UE根据卫星星历信息和自身UE到卫星之间的来回传播时延，并根据所计算种方式是馈电链路上的上行定时值完全由网络处理，UE不需要处理馈电链路上共定时提量）相关参数，UE根据网络提供的公共定时提前量参数可以实时确定馈电链路上部分或者全部的定时提前量值[13]。情况1：终端在发送上行数据时应用完整的定时提前量，即网络指示的公共TA参数为整条馈电链路上的定时提前量，这种情况下，基站侧上下行的帧定时是对齐的，终端侧的上下行定时相差一个完整的定情况2：终端在发送上行数据时应用部分的定时提前量，即网络指示的公共在NTN通信系统中，卫星高度可达几百到几万公里，终端与卫星之间存在两侧的天线增益，采用定向天线，窄带传输，低频传输等方式实现，如图4-5在5GNTN初期阶段，终端侧的特性定义如下[12]：从上述终端特性定义可以看出，5GNTN初对于卫星侧，5GNTN对卫星的能力也进行了加强，以3GPP定义的卫星参智能手机的天线增益只有-5.5dBm，甚至更低，这与5GNTN早期定义的手持终端天线增益（0dBm）存在很大的差距，为了能让智能手机也能够接入5GNTN实现VoIP以及低速率数据传输，3GPPR18开展了5GNTN场景下的覆盖增强研卫星侧功率受限以及单星覆盖区域内波束个数较大（以LEO为例，单星波束个量。在现有的HARQ机制中，发送端需要等待接收端的反馈（ACK）才能发送新数据，在NACK的情况下，发送端可能需要重新发送数据包。这种停止等待以内，因此现有的HARQ传输的停止等待机制带来的影响比较小。在5GNTN该HARQ进程进行新的数据调度或者数据重传，为了改善5GNTN的数据传输速率，可以采用以下三种方式：方式1：增大5GNTN支持的HARQ进程数，使得网络在5GNT端先接收网络下发的调度指示（即调度DCI然后根据调度指示进行数据的接对地面提供覆盖，多波束间共享卫星的带宽和功率资源。和5GNR相比，卫星（2）在高多普勒频移场景下，使用SSB或CSI-RS进行波束测量时，存在（3）同一小区不同位置的信号质量差异较小，即卫星通信系统中远近效应（4）对于地表固定波束场景，当波束覆盖区域发生变化，会导致波束覆盖（5）卫星运动是具有规律性的，波束切换时间以及波束切换顺序是可预测（6）基站与UE之间存在较大的传播时延，波束测量上报与波束指示存在基于上述特点，NTN系统在波束管理方面需要提出更优的波束切换机制来机制进行增强[12]。长到期，则按照波束切换顺序切换至下一个波束，如图4-7所示。另一种方式UE组[15]级别的波束切换机制。在实际应用中可能会出现卫星覆盖区域中一些波位的通信需求大大超过波在卫星通信网络中，移动性管理面临一些新的问何时会覆盖某一区域，终端可以动态准确地搜索难点。3GPPR16中提出了固定跟踪区域的方法，即跟踪区域码（TrackingArea也对小区的系统消息更新或寻呼周期带来了新的问题。因此在R17中提出了软部分安全功能如鉴权、密钥管理，UE安全上下文信息也系统，通常包括天线系统、转发器系统以及其它金属/非金属材料和电子元器件天线，可产生更多高增益低副瓣的点波束。GEO卫星，由于所处轨道高，传输TeereStar-1卫星采用直径达18m的超大型S频段金属网反射面天线，美国波束、波束调整重构，波束凝视、等通量覆盖等优点。LEO卫星，由于卫星轨道低、视角宽，要求天线具备较大扫描角，一放主要分为行波管放大器（Traveling-wavetubeamplifier,T星上功率发射器最早采用TWTA，TWTA管）和稳压电源电子功率调节器组成，工作频率范围为300MHz至50GHz，功能难以满足现代航天应用的需求。美国NASA提出采用低品级的商业级或工业号,限制了设备的便携性和外观美观。对于大众消费应用场景的手持终端，轻小方面，研发星地一体基带芯片，支持面向5GNTN等天地融合标准协议，减小终控制，可快速调整跟踪低轨卫星，实现一副天线目前，相控阵毫米波射频芯片主要是基于GaAs、GaN工艺，发射性能和接CMOS工艺的射频芯片技术。硅基CMOS芯片技术成熟度好，可以利用目前的等数字控制部分一起集成，通过RFSOC封装，实现相控阵天线的高集成。由于大规模商用的低成本优势，硅基CMOS芯片技术目前是国际卫星终端相控阵天率低，导致采用CMOS工艺的芯片效率很难做高。目前毫米波频段国平单管芯达到了20%的效率，与GaAs通常40%的效率仍有较大差距；功率很难射频前端的PCB面积是无法增加的。此外，随着通信制式射频复杂度的提升，射频前端模组是以系统封装（SystemInaPackage,SiP）的形式集成数个不大器等分立器件。射频前端模组面临的挑战之一主要来自于高性能滤波器。要基于声表波、声体波或MEMS等新技术。同时，功率放大器的效率随着频率成度越来越高，不同工艺SiP趋势也越来越明显，Chiplet技术给射频电路/系统的设计带来新的思路。未来的系统越来越复杂，IP越来越多，需要大的协同创地面站/用户终端与卫星之间距离较远，会带根据NTN典型场景，NTN通信测试技术体系主要包括：MIMO是NTN技术方向，是调高频谱利用率的主要手段。主要针对NTN测试和信道模拟等。空/星载平台与UE之间的载波频率涉及0.5–100GHz之间的整个频率范围。NTN通信模拟器设备对于新技术及产品研发十分重要。通过具有终端模拟拟、基于TTCN(TreeandtabularcombineNTN通信系统需要满足流量增长、降低时延、设备连接的网络发展需要，支持异构网络融合和多种业务场景。终端/信关站一致性进行终端/信关站研发的必备测试验证平台，系统级测试与验证技术包括射频一致性备、终端设备与应用、测试仪器以及天地一体化网络运营。天地一体化作为B5G/6G新型网络架构，其所涉及的相关产业链各可满足500～1200kgMEO轨道、GEO轨道有效载荷的需求。该平台包含若干子BSS-702SP和BSS-702X（主要Eurostar-E3000/E3000S/E3000GM/E3000EOR/Neo等卫星平台，发射质量6.4T，采用化学或化学+等离子电推进的方式，卫星有效支持S频段通信，发射质量大于6500kg，采用氙离子霍尔推力器进行在轨位置Starlink卫星平台采用快速迭代的方式进行技术与被称为一代卫星，采用平板设计，长3.2m，具有4部高通量相控阵天线和单翼式太阳能电池板，自带霍尔推进器。V0.9重227Kg支持K星重260Kg,新增支持Ka波段，V1.5卫星重295Kg，新增支持激光星间链路。我国主要以东方红系列卫星平台为主，现有卫星平台包括“东三、东三B、有大容量、长寿命的特点，可用于大容量通信/广播卫星、视频/音频直播卫星、数据中继卫星、区域移动通信、高轨遥感卫星等。“东四”增强卫星平台在“东四”蓄电池、下一代电源控制器，有效提高卫星的承载比及供电能力。此外，“东五”卫星平台采用双组元化学推进+多模式电推进，提高卫星经济型、平台能力以及对多种火箭的实用性。提供了有力支撑。通过对5G-Advanced核心网UPF进行模块化重构和轻量化裁剪的创新，以及在嵌入式系统加载，实现了极简星载2023年6月，中信科移动基于卫星透明转发协议和全新的星地融合平台，际标准，共同完成了NR-NTN透明转发和星上再生两种基本组网模式下的手机座真实星历数据，模拟500km轨道高度卫星真实运行轨迹，基于3GPPR17以及NTN基站，采用3GPPR17NR-NTN透明转发模式，进行手机直连卫星业持NR-NTN能力的基站、5G核心网，以及IMS业务服务器等，终端采用支持NR-NTN协议和IMS业务的是德科技终端模拟仪表，满足端到2023年12月，中国移动研究院联合产业共同研制成功基于3GPPR17试模拟了550Km轨道高度卫星运行轨迹，与星移联信、唯亚威、是德科技、坤预期。MTK发布了基于3GPPR17IoT-NTN标准的芯片组MT6825。MT6支持Bullitt卫星通信服务，可用于双向卫星通信信息传输、位置共享、SOS紧难以覆盖地区的通信需求。V8821支持TCP/IP协议，适用多种上层业务系统优化设计、系统集成与优化、认证/预认证、生产、发射、运行和维护。整例如,星间链路的选取,卫星间的切换,网络拓扑结构的优化等都必须在选定信关NTN基站/信关站测试仪器的主要功能是对NTN基站/信关站的各项参数和功能进行测试和评估，以确保其正常运行和性能达标。NTN基站站测试仪、基站/信关站一致性测试仪等。信关站测试仪用于测量基站/信关站通波信关站测试仪用于测量微波毫米波基站/信关站通信链路的功率、频谱、调制特性等射频参数。基站/信关站一致性测试仪用于验证NTN基站/信关站的各项功能与性能的一致性，包括接口功能、协议功能、业务功能等。通过使用NTNNTN终端/芯片测试仪器是指用于对5GNTN终端和芯片进行测试的仪器设备。NTN终端/芯片测试仪器主要包括终端测试仪、微波毫米波终端测试仪端/芯片研发协议仿真测试仪、终端产线测试仪、终端一致性测试系统等。终端测试仪用于测量高度集成多天线的通信终端通信OTA测试核心测试系统用于验证NTN终端的各项功能与性能的一致性，包功能、业务功能等。NTN终端/芯片测试仪器是NTN终端和芯片研发和生产过NTN外场环境模拟与监测仪器是指用于模拟和监测5G外场环境的仪器设备。NTN外场环境模拟与监测仪器主要包括信道模拟器、空口监测仪、网络优化测试仪等。信道模拟器用于模拟NTN通信环境中无线信道特性的设备，模拟互过程，在建网时解决通信协议可能存在问题。网络优化测试仪用于测量NTN与生产过程中测试的仪器设备。NTN通信设备器部件测试仪器主要包括矢量信号源、信号分析仪、矢量网络分析仪等。矢量信号源针对NTN通信元器件、收NTN终端在接入时的通信质量、业务性能、通信性能等。NTN通信接入网性能等。多种节点传输和新型网络架构。NTN通信核心网测试仪器主要包括核心网模拟5G天地一体化服务与运营是上下游产业链向高质量和高价值发展的重要牵引力。5G天地一体化网络基础业务将以通信服务为核心，兼顾天基监视、导航增强和网信服务[19]。应用拓展情况决定5G天地一体化的运营市场空间，亦是未来5G天地一体户的通信需求，当前3GPP和CCSA推动5G天地一体化标准的演进。2016年，无线接入网（RadioAccessNetwork,RAN）工作组在R15正式开展“支持非地面网络（NTN）的新空口”研究项目（StudyItem,SI形成技术报面网络的部署场景及相关系统参数（如结构、高度、轨道等提出了适用于非2018年，R16正式开展5GNTN的研究，服务和系统（Service&System5G卫星通信技术的场景和需求开展研究工作，形成技术报告TR22.822《5G卫NTN标准化工作奠定了基础。2021年，R17全面开展卫星通信的系统架构和空口接入技术研究与标准化工作。SA2根据SA1的需求，对卫星通信网络架构开展研究工作并形成技术报网络架构相关标准化工作。RAN工作组基于R16研究结果，开展卫星通信的标2022年6月，R17NR-NTN/IoT-NTN基础协议版本冻结，其中RAN针对非地面网络中长传播时延、大多普勒效应和移动小区等问题开展研究，RAN2主要针对用户面和控制面流程进行相关增强，RAN3主要针对NG-RAN的架构进行增强，RAN4主要针对NTN终端性2022年9月，3GPP启动了R18NTN议题，在R17版本的基础上进一步增括：上行覆盖增强以实现智能手机接入NTN；引入网络验证终端位置以符合监宽带业务。R18IoT-NTN所做工作包括：HARQ-ACK反馈增强以提升系统吞吐的限制和信道环境的快速变化，下行可能也存在覆盖问题。此外，对于NTN还图5-43GPPNTN技术演进路线标准研究集中在TC5WG10（卫星与微波通信主要围绕卫星终端开展标准化工作，如天通1号手持/非手持终端、Ka/Ku频段卫星地球站等相关的技术要求中国移动、中国联通等单位在2022年6系统技术研究等领域的研究也已形成对应的技术报告。WG3的研究重点在协同设成本，全球仍有25%的人(20亿）未接入互联网，80%的陆地面积和95%以上轻度探险旅游运动，有6000万人进行登山、攀岩、及应急信息上报、应急现场监测、应急救援通手机直连是卫星互联网拓展大众市场应用的基础，美国北方天空研究所受限于建设难度和建设成本，全球80%以上陆地面积和95%以上海洋面积，物联网采集设备在离岸100公里以后无法通过地面蜂窝网络解决，通过卫星物联卫星物联网具有广阔的市场空间，据全球技术市场咨询公司ABIResearch宣布，到2024年，将有2400万个物联网设备通过卫星连接。麦肯锡公司预测,播发，实现与用户设备或传感器的高效直接连接根据市场研究机构的数据，卫星车联网市场规模正在迅速增长，预计到2027年无缝提供视频等宽带网络内容连接与转发服务根据大视野研究公司的一份报告,2022年卫星互联网市场的规模为82.3亿美元,预计到2030年将达到225.7亿对5GNTN技术积极开展研发与验证工作。泰雷兹、高通、爱立信启动5G太空标准的IoT-NTN测试，并获得欧洲航天局认可。国内各大运营商、研究院、网将NB-IoT技术引入卫星通信领域，采用信通院开发的NTN试验验证平台，依托银河航天低轨试验卫星和地面信关站，开展IoT-NTN信号的卫星在轨测试。首次验证了基于3GPPIoT-NTN协议的窄带物联网体制中国移动先后开展两轮测试验证。2022年8月，中国移动、紫光展锐、中兴通讯、交运集团等单位联合发布全球首个运营商5GNTN技术外场验证成果。外场验证基于R17NTN协议，依托海事卫星系统，突破超远3.6万公里和普通实现了5GNTN端到端全链路技术贯通，完成短消息和语音对讲等业务演示，性技术上星验证。此次验证基于天通一号卫星，采用3GPPR17NTN协议，突破了难题，实现了国产安全、自主可控的5GNTN端到端全链路连通，初步验证了基紫光展锐多次开展IoT-NTN产品测试，相关芯片产品即将量产。2022年9在预商用基站上完成了通信组网测试，并实现数据传输。2022年9月，紫光展锐联合中国移动、中兴通讯，基于海事卫星通信系统在大理开展R17NTN上星测试。2023年1月，紫光展锐联合中国电信、中兴通讯、佰才邦，基于天通卫漂浮终端，内嵌5GNTN模组，用于监控海洋环境。2023年9月，中国移动携手中兴通讯、是德科技共同完成国内首次运营商R17NR-NTN国际标准，成功验证了NR-NTN透明转发和星上再生两种基本组公司协同，联合北京捷蜂创智科技与北京邮电大学，基于同步轨道卫星，完成NR-NTNUE直连卫星现网环境测试验证。测试遵循3GPPR17版本国际标准，结果表明，基于同步轨道卫星的NR-NTN网络具备提供宽带数据及语音业务的体系统设计及标准制订奠定了基础。2023年11月，中国联通研究院携手中兴通讯和是德科技共同完成了环境下，基于3GPP标准的NTN技术端到端工作正常，性能符合预期，证明手机直连低轨卫星通信的技术可行性。2022年8月份，MTK与罗德史瓦兹联合完成了5GNTN卫星手机实验室连线测试，可以让智能手机直接通过卫星信号上网。测试以3GPPR17规范定义功能与程序为基准，通过MTK搭载5GNR-NTN卫星网络功能的移动通信芯片，2023年1月，高通公司联合是德科技完成5GNTN端到到验证工作。此次端到端5GNTN连接在高通公司的圣地亚哥实验室中通过构建低轨卫星(LEO)模型，将是德科技的5G基站和航空航天仿真解决方案与高通公司的5G移动测试平台(MTP)相连接而完成。高通公司的MTP智能手机参考设计测试平台，可用制造商加速3GPPR17的研发设计。体网络融合的复杂性。7.面向6G天地一体化发展预见域智能连接与全球无缝宽带接入等迫切需求，在AI技术、云技术、卫星技术、运载技术等技术快速发展的驱动下，6G天地一体化需要把空间网络与地面网络5GNTN技术是5G系统设计中后期引入的，其基本思想是以5GTN空口技术与网络架构为基础适配NTN场景。5GNTN实现了陆地网与非陆地网在网络和网络协同效率低等缺点。面向未来天地一体化需求与愿景，5GNTN存在以下因此，5GNTN设计基本上是在不改变现有5GTN设计的前提下，针对NTN场（2）5GNTN系统在对空间环境与设备能力考虑不足，在网络架构、协议（3）组网方面，5GNTN与5GTN是独立组网，并未实现天地统一的组网（4）5GNTN与5GTN之间网络资源是独立管理的，包括：空口资源（例（5）5GNTN与5GTN之间的频谱资源是静态划分的，未考虑NTN与TN（6）5GNTN在覆盖、系统容量、系统吞吐量等方面存在明显不足，很难是卫星物联网场景。因此，提升系统容量（包括上行容量与下行容量）是未来台、中低空悬浮器/飞行器和地面设备等不同层次的节点组成，具有一个和传统5G核心网引入了服务化架构，网络功能间采用轻量级服务化接口，利用服越来越多的重视。6G预计会在核心网服务化的基础上，进一步推动服务化技术体化设计，降低空间节点的能耗。同时可以利用大数据和AI技术，根据不同应即服务（NetworkasaService,NaaS）的总体架构，从而实现天地一体化网络按在4G与5G通信系统中，OFDM为主要波形设计，即将符号调制于多个正交的子载波上并通过添加循环前缀来对抗多径信道时延扩展和符号间干扰。频移敏感性等缺点，这意味着在高速移动场景下使用OFDM波形设计并不能获•卫星快速移动，终端与卫星之•同时兼顾地面通信与非地面通信波形设计需求，具备较高的频谱利用体化场景下的波形设计目前的一些候选波形包括，前五代移动通信中采用的是正交多址方案（OrthogonalMultipleAccess,MultipleAccess,NOMA）技术因其高可靠、低时延的免调度（Grant-free）传输和超大容量的通信需求，成为未来移动通信的关键技术之一。6G时代的连接数要满足大范围覆盖和海量连接需求的星地融合的网络场景，NOMA能够充分发多普勒频移严重、信道条件复杂、异构通信系统间频率冲突的问题，而NOMA和处理能力有限，接收机的复杂度不能太高，相对而言，MUSA技术具有较低的复杂度，因此将是适用的潜在多址技术。此外，MUSA技术的低互相关性序6G倾向于使用太赫兹载波频率[22]以获得更大的通信带宽，由于卫星高速移动性、天线数量的增加、频率的提升等因素，在大规模多输入多输出(MassiveMIMO)[23]系统找到最佳的波束进行传输或接收是一个复杂度极高的问题。由于6G天地一体化网络的高动态性和灵活性，现有的波束管理通过波束扫描来获取资源，有效匹配地面流量需求是卫星波束管理面临分类模型可以用于群切换场景中，根据用户的针对地面用户分布不均和LEO卫星的高移动性对资源管理提出的要求，实现卫大规模星座卫星，特别是超密集低轨卫星网络在实现全球广域覆盖的同时，和频谱效率[28]。另一方面，超大规模MIMO作为5G的关键使能技术，为地面网时可以缓解单个卫星的发射功率有限导致的链路预算不足以及多星覆盖区域的主要集中在多星多波束之间的干扰抑制以及联合的鲁棒性波束赋形算法设计[31][32]。关于多星协作传输的控制信息、数据信息及信道状态信息的获取与共享分离的。频谱共享可分为静态/半静态频谱共享与动态频谱共享模式。对于静态/特点以及业务特点等方面提取有效的信息，设计有效的静态/半静态频谱共享机效克服星地传播时延大带来的频谱感知滞后的难点问置管理进行统一设计，UE、基站等使用基于地理位置的统一管理方式，使其在天地一体化过程中得到真正的融合[36]。为提高星地融合网络的切换可靠性，双激活协议栈（DAPS）是一种潜在的续性。但是由于TN与NTN特性的差异，DAPS机制面临着巨大的挑战。例如NTN的传播时间比TN大很多，RLF和切换失败处理和恢复流程未考虑基站的高速运动而无法适用于NTN存在的场景等，还需要进一步研究。确的候选小区集合，可有效降低TN与NTN小区切换失败率、避免乒乓切换。动边缘计算（MobileEdgeComputing,MEC）技术被广泛研究。作为6G关键技术之一，MEC在地面移动网络中已获得成熟的应用，但在天地一体化网络中的地球轨道（GEO）的卫星星座。该系统使用具有较强计算能力的L机等集群中存在的高动态、弱连接等特点带来的问题基于调度式/竞争式算法进行求解，形成满足天地一体化网络性能指标需求的任技术难点为：若将人工智能模型完全部署在边缘服务器上，将会给边缘服边缘智能本身的优势并不会被其本身带来的带宽知与通信融合的研究主要聚焦于地面应用以及未来与6G地面移动通信的融合，6G天地一体化的通感融合技术具有重要意义[41]。对于天地一体化网络场景下的通感融合可以考虑（2）协同感知技术。在单个网络节点感知资源受限的应用场景下，往往不（3）通感一体化波形设计。通过一体化波形设计，一方面可以减轻或消除（4）通感一体化波束赋形技术。对于通信感知一体化系统中的波束赋形技（5）通感一体化干扰消除技术。在6G天地一体化场景下，将部署海量智化网络场景下通感一体化的发展也会预期从初步的简单融合慢慢向着深度融合6G天地一体化网络包含多个子网络，各个子网互联互通，因此相比于地面衡性将日益明显。由于不同覆盖区域由不同波束服务，如对每个波束进行带宽/理，并降低地面部署成本。面向未来的卫星互联网需要突破100Gbps量级小型过10GHz带宽信号的处理能力，未来将在太赫兹通信上进行超大备数100Gbps速率的数据传输处理能力，包括宽带数据传输、海量数据存储，THz通信系统测试是指对THz通信系统进行测试，以验证系统的性能。主要包括THz通信系统的吞吐量测试、THz通信系统的误码率测试、THz通信系THz通信信号测试是指对THz通信信号进行测试，以验证信号的质量。主THz通信网络测试是指对THz通信网络进行测试，以验证网络的性能。主络信令层联合关联分析，准确定位网络故障、实现份验证、连接稳定性等，以确保设备能够正常控制等方面，以确保网络中的数据和设备不受未（4）星空星地协同组网测试技术是指在星空星地协同组网系统中，通过对为了适应场景和需求的多样性，6G核心技术也将会呈现多元化。一方面可调制编码技术等。另一方面，6G也会去探索全新的技术领域，例如拓展频谱的合在一起的联合设计。此外，6G还会研究天地一体化技术，实现从天空到陆地通信与非陆地网络通信，与其它6G关键技术（例如，MIMO技术、多址接入技术、调制编码技术、AI+通信以及感知+通信等）是并列存在的，但相互之间又再基于6GTN空口与网络技术适配6G实现6G天地一体化网络系统。在这种路线下，6GTN与NTN在空口体制与网路线2：6G设计之初就以天地一体化场景为设计蓝本，进行统一的设计，调制编码、AI+通信以及感知+通信等）与6GNTN的空口和网络技术独立并行TN场景分别做个性化设计。以波形设计为例，卫星场景下的多普勒主要通过终端侧的时频预补偿机制来解决，如果波形具有良好的抗多普勒性能（例如，OTFS波形终端侧的压力就会减少；OFDM波形的高PAPR特性对于卫星通信来讲也是一个比较严重的问题，未来6G针对NTN波形设计可以考enhancementNTN，5GFeNTN作为6GNTN场景的标准技术。最终，通过6GTN与5GFeNTN实现6G天地一体化愿景。这种技术路线类似于5G通过进作为一个技术分支以实现全球立体无缝覆盖。分布式可信账本和权益原生赋能天地联盟网络“各种资源上链服务和价值兑现”，为6G激活用户、行业和区域参与度、打造商业模式创新平台。天地联盟及面向6G天地一体化发展预见等。The3rdGenerationPAR/VRBroadcastingsatelliteChinaCommunica地球静止轨道卫星移动无InternetofThingsITU-Radiocommunication国际电信联盟无线电通信NRNewRadioNTNNon-terrestrialnetworkSatelliteComponentofUMTSBroad-BandServices[J].Proceedingsofthenewsgatheringandotherbroadbandsa