5G地面移動(dòng)通信技術(shù)在低軌星座的適應(yīng)性分析

李 嬌

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，中山 528400）

1 5G地面移動(dòng)通信技術(shù)

1.1 概念簡(jiǎn)述

5G移動(dòng)通信，全稱(chēng)為第五代移動(dòng)通信，是指第五代移動(dòng)電話(huà)行動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)，是4G時(shí)代的延伸。當(dāng)前中國(guó)華為、韓國(guó)三星、歐盟等都投入相當(dāng)?shù)牧α抠Y源研發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)，目前5G移動(dòng)通信主要應(yīng)用在超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、D2D通信、M2M通信等領(lǐng)域，不過(guò)目前在研發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)上面還存在著監(jiān)管不足、牌照限制、組織機(jī)構(gòu)受控、行業(yè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)等阻礙。

1.2 特點(diǎn)

（1）通信性能提高

傳統(tǒng)通信系統(tǒng)采取編碼譯碼等方式，以點(diǎn)與點(diǎn)之間的傳輸作為技術(shù)的核心，而5G通信技術(shù)采取密集電線(xiàn)、多用戶(hù)多小區(qū)間的相互杰作、以構(gòu)成組合網(wǎng)絡(luò)為實(shí)踐中的突破點(diǎn)，大幅度提到通信性能。

（2）設(shè)計(jì)理念先進(jìn)

5G地面移動(dòng)通信技術(shù)改變了傳統(tǒng)通信室內(nèi)通信業(yè)務(wù)的設(shè)計(jì)理念，將優(yōu)先的設(shè)計(jì)目標(biāo)定位在室內(nèi)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)上。

（3）成本降低

隨著5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商會(huì)根據(jù)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)流量變化而實(shí)時(shí)調(diào)整，也可有效降低運(yùn)營(yíng)成本，增加運(yùn)營(yíng)商的收益。

2 低軌星座

2.1 概念

低軌星座一般指低軌衛(wèi)星星座，是低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，主要用于軍事檢測(cè)方面，不過(guò)隨著5G技術(shù)的研發(fā)，低軌星座用于商業(yè)、生活指日可待。

2.2 低軌星座的發(fā)展

人類(lèi)太空的發(fā)展史上經(jīng)歷了兩次低軌星座的浪潮。

第一次是在兩極格局徹底瓦解時(shí)，各大國(guó)利用富余的力量建立起低軌星座系統(tǒng)，用于經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展；第二次是當(dāng)航天活動(dòng)火熱開(kāi)時(shí)，低軌星座又一次掀起浪潮，為航空航天事業(yè)做出巨大貢獻(xiàn)；如今商業(yè)化的運(yùn)作模式，日加完善的經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)代背景讓低軌星座的浪潮重新活躍起來(lái)，由于低軌衛(wèi)星星座貼近地面，容量較大成本較低，麻雀雖小五臟俱全，從而開(kāi)啟了低軌星座在地面移動(dòng)通信的的新篇章。

3 5G地面移動(dòng)通信技術(shù)在低軌星座中的適應(yīng)性

3.1 體系結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性

為了適應(yīng)5G業(yè)務(wù)與應(yīng)用的面向需求，國(guó)際通信組織陸陸續(xù)續(xù)發(fā)表5G遠(yuǎn)景白皮書(shū)，其中有組織提出了根據(jù)“三朵云”總體框架的構(gòu)想[2]。在這個(gè)框架下，5G被分割為接入平面、轉(zhuǎn)發(fā)平面和控制平面等三大網(wǎng)絡(luò)平面，其中控制平面實(shí)現(xiàn)控制功能，接入平面靈活接入無(wú)線(xiàn)資源，轉(zhuǎn)發(fā)平面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速度、低延時(shí)的均負(fù)載傳輸，三大平面的綜合，實(shí)現(xiàn)了5G技術(shù)的分離華、模塊化、虛擬化的特性。

鑒于5G的構(gòu)架設(shè)計(jì)，我國(guó)低軌星座分為了接入網(wǎng)和核心網(wǎng)，同時(shí)也分為了接入平面、轉(zhuǎn)發(fā)平面和控制平面等三大網(wǎng)絡(luò)平面。

低軌星座的核心網(wǎng)可采用5G地面移動(dòng)通信技術(shù)的核心網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)布置多個(gè)關(guān)口站與地面網(wǎng)絡(luò)互連，與5G技術(shù)不同的是，低軌星座的轉(zhuǎn)發(fā)平面主要進(jìn)行地面網(wǎng)和終端的業(yè)務(wù)處理。

3.2 協(xié)議適應(yīng)性

以往的2G、3G、4G的地面移動(dòng)通信技術(shù)系統(tǒng)架構(gòu)都有與之對(duì)應(yīng)的協(xié)議，如今逐步發(fā)展的5G技術(shù)也同樣，與它們相似，5G技術(shù)使用了包括控制面協(xié)議和用戶(hù)面協(xié)議的分層模型。

控制面協(xié)議包括了接入層與非接入層，接入層有數(shù)據(jù)鏈路層等四項(xiàng)層面構(gòu)成，非接入層有管理子層以及移動(dòng)管理子層構(gòu)成；用戶(hù)面協(xié)議包括了空口協(xié)議、IP網(wǎng)絡(luò)層和上層協(xié)議三大部分。

低軌星座由于與5G地面動(dòng)通信技術(shù)在某些特點(diǎn)上的不同，并不能直接對(duì)5G技術(shù)的協(xié)議加以應(yīng)用，需要根據(jù)它的特點(diǎn)對(duì)協(xié)議進(jìn)行分層的適應(yīng)性?xún)?yōu)化調(diào)整。在控制面上增加低軌星座星星間路由、T2T功能的會(huì)話(huà)管理層和優(yōu)化的移動(dòng)管理層；在用戶(hù)面上增加了應(yīng)用層并針對(duì)不同問(wèn)題對(duì)應(yīng)用層進(jìn)行優(yōu)化、增加了空間增強(qiáng)傳輸協(xié)議等協(xié)議轉(zhuǎn)換子層、空間增強(qiáng)IP協(xié)議；在控制面與用戶(hù)面的鏈接層面，針對(duì)低軌星座接入網(wǎng)口設(shè)計(jì)了新空口，包括了PRC、PDCP、RLC、MAC、PHY等功能層面的綜合應(yīng)用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。

以低軌星座路由協(xié)議設(shè)計(jì)為例。低軌星座路由協(xié)議是關(guān)系到低軌星座能多實(shí)現(xiàn)空間組網(wǎng)的關(guān)鍵性協(xié)議，主要對(duì)應(yīng)5G地面移動(dòng)通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，由于地面網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化，該協(xié)議必須針對(duì)低空星座進(jìn)行針對(duì)化修改，增加量時(shí)間片路由算法和基于地理位置的路由算法等，去穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的動(dòng)態(tài)變化[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)要趕上第三次低軌星座發(fā)展的熱潮，發(fā)展低軌星座，這需要加強(qiáng)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，充分吸收接連5G地面移動(dòng)通信技術(shù)的研究成果，并結(jié)合低軌星座的獨(dú)有的特點(diǎn)，從網(wǎng)絡(luò)框架、空口體制、用戶(hù)與控制協(xié)議等方面，展開(kāi)針對(duì)低軌星座的創(chuàng)新性研發(fā)探究。結(jié)合中國(guó)開(kāi)展的信息網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的推進(jìn)，預(yù)定目標(biāo)，逐步實(shí)現(xiàn)構(gòu)架一個(gè)低軌星座的技術(shù)試驗(yàn)示范網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和體制架構(gòu)的重要任務(wù)，充分考量與未來(lái)5G地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的鏈接融合。在以上基礎(chǔ)下，爭(zhēng)取在未來(lái)五十年內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)的全面建設(shè)，提供全世界無(wú)縫的移動(dòng)通信、寬帶增強(qiáng)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等多樣化多領(lǐng)域的服務(wù)能力，讓低軌星座發(fā)揮其最大效用，促進(jìn)我國(guó)太空空間領(lǐng)域與地面移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展壯大。