5G地面移動通信技術在低軌星座的適應性分析

李 嬌

（廣東省電信規劃設計院有限公司，中山 528400）

1 5G地面移動通信技術

1.1 概念簡述

5G移動通信，全稱為第五代移動通信，是指第五代移動電話行動通信的標準，是4G時代的延伸。當前中國華為、韓國三星、歐盟等都投入相當的力量資源研發5G網絡，目前5G移動通信主要應用在超密集異構網絡、自組織網絡、內容分發網絡、D2D通信、M2M通信等領域，不過目前在研發5G網絡上面還存在著監管不足、牌照限制、組織機構受控、行業開放標準等阻礙。

1.2 特點

（1）通信性能提高

傳統通信系統采取編碼譯碼等方式，以點與點之間的傳輸作為技術的核心，而5G通信技術采取密集電線、多用戶多小區間的相互杰作、以構成組合網絡為實踐中的突破點，大幅度提到通信性能。

（2）設計理念先進

5G地面移動通信技術改變了傳統通信室內通信業務的設計理念，將優先的設計目標定位在室內無線網絡的系統設計上。

（3）成本降低

隨著5G無線網絡的發展，運營商會根據動態業務流量變化而實時調整，也可有效降低運營成本，增加運營商的收益。

2 低軌星座

2.1 概念

低軌星座一般指低軌衛星星座，是低軌道衛星系統的一個重要組成部分，主要用于軍事檢測方面，不過隨著5G技術的研發，低軌星座用于商業、生活指日可待。

2.2 低軌星座的發展

人類太空的發展史上經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，各大國利用富余的力量建立起低軌星座系統，用于經濟全球化的發展；第二次是當航天活動火熱開時，低軌星座又一次掀起浪潮，為航空航天事業做出巨大貢獻；如今商業化的運作模式，日加完善的經濟全球化的時代背景讓低軌星座的浪潮重新活躍起來，由于低軌衛星星座貼近地面，容量較大成本較低，麻雀雖小五臟俱全，從而開啟了低軌星座在地面移動通信的的新篇章。

3 5G地面移動通信技術在低軌星座中的適應性

3.1 體系結構的適應性

為了適應5G業務與應用的面向需求，國際通信組織陸陸續續發表5G遠景白皮書，其中有組織提出了根據“三朵云”總體框架的構想[2]。在這個框架下，5G被分割為接入平面、轉發平面和控制平面等三大網絡平面，其中控制平面實現控制功能，接入平面靈活接入無線資源，轉發平面實現數據高速度、低延時的均負載傳輸，三大平面的綜合，實現了5G技術的分離華、模塊化、虛擬化的特性。

鑒于5G的構架設計，我國低軌星座分為了接入網和核心網，同時也分為了接入平面、轉發平面和控制平面等三大網絡平面。

低軌星座的核心網可采用5G地面移動通信技術的核心網絡，通過布置多個關口站與地面網絡互連，與5G技術不同的是，低軌星座的轉發平面主要進行地面網和終端的業務處理。

3.2 協議適應性

以往的2G、3G、4G的地面移動通信技術系統架構都有與之對應的協議，如今逐步發展的5G技術也同樣，與它們相似，5G技術使用了包括控制面協議和用戶面協議的分層模型。

控制面協議包括了接入層與非接入層，接入層有數據鏈路層等四項層面構成，非接入層有管理子層以及移動管理子層構成；用戶面協議包括了空口協議、IP網絡層和上層協議三大部分。

低軌星座由于與5G地面動通信技術在某些特點上的不同，并不能直接對5G技術的協議加以應用，需要根據它的特點對協議進行分層的適應性優化調整。在控制面上增加低軌星座星星間路由、T2T功能的會話管理層和優化的移動管理層；在用戶面上增加了應用層并針對不同問題對應用層進行優化、增加了空間增強傳輸協議等協議轉換子層、空間增強IP協議；在控制面與用戶面的鏈接層面，針對低軌星座接入網口設計了新空口，包括了PRC、PDCP、RLC、MAC、PHY等功能層面的綜合應用開發設計。

以低軌星座路由協議設計為例。低軌星座路由協議是關系到低軌星座能多實現空間組網的關鍵性協議，主要對應5G地面移動通信技術的網絡路由協議，由于地面網絡的動態變化，該協議必須針對低空星座進行針對化修改，增加量時間片路由算法和基于地理位置的路由算法等，去穩定網絡路由協議的動態變化[3]。

4 結束語

中國要趕上第三次低軌星座發展的熱潮，發展低軌星座，這需要加強相關關鍵技術攻關，充分吸收接連5G地面移動通信技術的研究成果，并結合低軌星座的獨有的特點，從網絡框架、空口體制、用戶與控制協議等方面，展開針對低軌星座的創新性研發探究。結合中國開展的信息網絡項目的推進，預定目標，逐步實現構架一個低軌星座的技術試驗示范網絡系統，完成關鍵技術攻關和體制架構的重要任務，充分考量與未來5G地面移動通信網絡的鏈接融合。在以上基礎下，爭取在未來五十年內完成網絡的全面建設，提供全世界無縫的移動通信、寬帶增強和物聯網應用等多樣化多領域的服務能力，讓低軌星座發揮其最大效用，促進我國太空空間領域與地面移動通信技術領域的發展壯大。