文章來源：睞芯科技LightSense

原文作者：LIG在車公廟燒水

本文介紹了6G技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一：通訊非地面網(wǎng)絡(luò)。

第五代移動(dòng)無線通信系統(tǒng)(5G)引入了增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(enhanced Mobile Broadband，eMBB)、大規(guī)模機(jī)器類型通信(mMTC，mMTC)和超可靠低延遲通信(Ultra-Reliable Low Latency Communications，URLLC)的概念，以滿足新興服務(wù)和應(yīng)用日益增長(zhǎng)的需求。這些推動(dòng)并推動(dòng)了地面網(wǎng)絡(luò)(terrestrial networks，TN)的要求，使其能夠在目前無法以成本效益的方式提供服務(wù)的地區(qū)提供新的服務(wù)。因此，正在探索在這些領(lǐng)域提供服務(wù)的新方法。隨著SpaceX、Starlink等公司最近的發(fā)射，以低延遲在無法到達(dá)的地區(qū)提供衛(wèi)星寬帶服務(wù)，開辟了前所未有的可能性。

此外，第六代(6G)技術(shù)將通過地面和非地面?zhèn)鬏攲?shí)現(xiàn)未來服務(wù)的交付，從而徹底改變無線生態(tài)系統(tǒng)。非地面網(wǎng)絡(luò)(Non-terrestrial networks，NTN)是指基于星載飛行器或機(jī)載平臺(tái)進(jìn)行通信傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。預(yù)計(jì)的6G無線生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于確保服務(wù)可用性、連續(xù)性、普遍性和可擴(kuò)展性至關(guān)重要。由于地面網(wǎng)絡(luò)在部署和覆蓋方面存在局限性，因此非地面網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)全球連接的補(bǔ)充，例如通過納米衛(wèi)星星座。然而，NTN的區(qū)別特征(如軌道類型、高度、足跡大小)在很大程度上取決于NTN平臺(tái)類型，從地球靜止/中/低地球軌道(具有Geostationary/Medium/Low Earth Orbit，GEO、MEO、LEO)的太空衛(wèi)星到無人機(jī)系統(tǒng)(High Altitude Platform Systems，UAS)，包括機(jī)載高空平臺(tái)系統(tǒng)(High Altitude Platform Systems，HAPS)。

圖1：非地面網(wǎng)絡(luò)示例

必須研究使用自由空間光學(xué)(Free-Space Optical，F(xiàn)SO)通信鏈路進(jìn)行跟蹤和捕獲對(duì)準(zhǔn)的技術(shù)挑戰(zhàn)和重要問題，如FSO單元精度對(duì)準(zhǔn)和大氣引起的光束衰減/波動(dòng)。必須同樣研究網(wǎng)絡(luò)接入的可用性。圖顯示了不同NTN平臺(tái)之間的不同空中鏈路。這些平臺(tái)與其地面GW之間的連接未顯示。

許多組織認(rèn)識(shí)到NTN是未來6G無線通信網(wǎng)絡(luò)中提供經(jīng)濟(jì)高效和高容量連接的關(guān)鍵組成部分。盡管有這個(gè)前提，但正確的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)仍有許多問題需要回答，包括與延遲和覆蓋范圍限制相關(guān)的問題。

當(dāng)前的服務(wù)使傳統(tǒng)部署的射頻(Radio Frequency，RF)頻譜擁塞。自由空間光學(xué)作為一種光載波，與射頻通信相比具有許多優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是高速寬帶連接的下一個(gè)前沿，因?yàn)樗峁┝藰O高的帶寬、易于部署、無需許可的頻譜分配、降低的功耗(約為射頻的1/2)、減小的尺寸(約為RF天線直徑的1/10)和提高的信道安全性。此外，與頻譜使用受到限制的RF載波相反，光載波不需要任何頻譜許可，因此對(duì)于高帶寬和容量應(yīng)用來說是一個(gè)有吸引力的前景。必須研究鏈路的高方向性及其對(duì)傳播信道上觀測(cè)到的條件(特別是大氣層低層的天氣條件)的高靈敏度，以確定服務(wù)的可用性。此外，應(yīng)研究利用鏈路方向性的充分用例的識(shí)別、光鏈路跟蹤性能的挑戰(zhàn)、光學(xué)子系統(tǒng)(特別是衛(wèi)星段)的成本、簡(jiǎn)化和小型化、鏈路可用性和鏈路分集(混合方法FSO/RF等)。