星地融合→→→6G移动通信关键技术的未来

在20世纪90年代，地面蜂窝移动通信（GSM和CMDA）和低轨道卫星通信（铱星系统）在全球是竞争关系。虽然地面移动通信从2G到3G、4G和5G得到了快速发展及广泛应用，但只覆盖约20%的陆地面积和6%的地球表面积。随着人类活动空间日益拓展和行业及军事应用，对具有覆盖范围广、受地理条件限制小等特性的卫星通信有着强烈需求。因此，卫星通信与地面移动通信在5G/6G走向互补关系，共同构建覆盖全球的星地融合通信网络是大势所趋。　　

相对高轨卫星通信，低轨卫星具备成本低、通信时延低、速率高、容量大等特性。因此，低轨卫星互联网作为地面蜂窝网络的补充有着巨大优势。低轨卫星可以以较低的发射成本和低时延等高使用价值投入商业应用，通过星座组网实现全球无缝覆盖。低轨卫星以星地融合方式扩展地面移动通信的无线覆盖范围，在Ka/Ku高频段实现星地高速宽带移动通信，还可以在8GHz以下中低频段内实现地面手机或手持终端直接与低轨卫星的中低速通信。

陈山枝总结说，卫星通信系统由窄带话音向宽带数据传输发展，从通信管道服务向移动互联网和移动物联网演进，从行业应用向普遍服务转变。各科技大国从2014年左右开始发展宽带卫星星座。　　

然而，由于现有卫星通信系统标准化程度低，导致卫星通信系统成本高、应用范围小。同时，宽带卫星通信系统有着诸多不足：现有协议体制多、不兼容，产业规模小、成本高，资源调度灵活性不足、效率和可靠性低、服务质量得不到保障。虽然实现了空口基本传输的底层协议标准化，但是极少涉及系统上层协议标准、系统构建、测试等，缺乏支持网络切换、灵活传输架构、星间接口、网络安全等组网必要的能力。　　      

从2017年到2022年，ITU、3GPP和ETSI大力开展并推动基于5G体制的卫星通信探索。3GPP开始将卫星网络划入非地面网络（NTN）开展研究与标准化。这些举措拉开了卫星通信体制与地面蜂窝通信体制走向融合的序幕。

由于卫星的形态类型和轨道差异，且星上处理能力与地面存在较大差异，星地融合网络架构需要考虑网络部署的灵活性和扩展性，兼顾透明转发或星上处理，考虑不同的传输条件、不同的传输时延以及链路动态切换、地面信关站等因素。

因此，根据不同的应用需求和成本等条件约束有三种组网模式。一是透明转发的独立组网，与地面网络互联互通。二是高频段星上处理独立组网，与地面网络互联互通。三是中低频段星地联合组网，实现手持终端直接接入卫星。

在星地融合的5G体制兼容阶段，属于星地独立网络或者星地互补网络、星地混合网络，卫星通信体制借鉴5G。在6G时代，星地融合需要提升网络频率资源利用率、实现天地频谱共享共用；同时，通过天地协作传输提升业务支持能力和传输效率，构建绿色高效节能的网络通信环境。　　

他特别强调，与5G体制兼容的星地融合相比，未来6G是在设计之初就考虑系统融合。

这些融合包括七个方面：一是体制融合，统一空口体制；二是网络融合，全网统一网络架构；三是管理融合，统一资源调度与管理；四是频谱融合，频率共享共用，协调管理；五是业务融合，统一业务支持和调度；六是平台融合，网络平台采用一体化设计；七是终端融合，统一终端标识与接入方式。用户终端、信关站或者卫星载荷可大量采用地面网络技术成果。