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(guī)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?shù)牧α抠Y源研發(fā)5G網(wǎng)絡，目前5G移動通信主要應用在超密集異構網(wǎng)絡、自組織網(wǎng)絡、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡、D2D通信、M2M通信等領域，不過目前在研發(fā)5G網(wǎng)絡上面還存在著監(jiān)管不足、牌照限制、組織機構受控、行業(yè)開放標準等阻礙。

1.2 特點

（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(qū)間的相互杰作、以構成組合網(wǎng)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(tǒng)通信室內(nèi)通信業(yè)務的設計理念，將優(yōu)先的設計目標定位在室內(nèi)無線網(wǎng)絡的系統(tǒng)設計上。

（3）成本降低

隨著5G無線網(wǎng)絡的發(fā)展，運營商會根據(jù)動態(tài)業(yè)務流量變化而實時調(diào)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(wèi)星星座，是低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)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(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，各大國利用富余的力量建立起低軌星座系統(tǒng)，用于經(jīng)濟全球化的發(fā)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(yè)做出巨大貢獻；如今商業(yè)化的運作模式，日加完善的經(jīng)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(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(yè)務與應用的面向需求，國際通信組織陸陸續(xù)續(xù)發(fā)表5G遠景白皮書，其中有組織提出了根據(jù)“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(fā)平面和控制平面等三大網(wǎng)絡平面，其中控制平面實現(xiàn)控制功能，接入平面靈活接入無線資源，轉發(fā)平面實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速度、低延時的均負載傳輸，三大平面的綜合，實現(xiàn)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(wǎng)和核心網(wǎng)，同時也分為了接入平面、轉發(fā)平面和控制平面等三大網(wǎng)絡平面。

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

3.2 協(xié)議適應性

以往的2G、3G、4G的地面移動通信技術系統(tǒng)架構都有與之對應的協(xié)議，如今逐步發(fā)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(xié)議和用戶面協(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(xié)議包括了空口協(xié)議、IP網(wǎng)絡層和上層協(xié)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(xié)議加以應用，需要根據(jù)它的特點對協(xié)議進行分層的適應性優(yōu)化調(diào)整。在控制面上增加低軌星座星星間路由、T2T功能的會話管理層和優(yōu)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(yōu)化、增加了空間增強傳輸協(xié)議等協(xié)議轉換子層、空間增強IP協(xié)議；在控制面與用戶面的鏈接層面，針對低軌星座接入網(wǎng)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(fā)設計。

以低軌星座路由協(xié)議設計為例。低軌星座路由協(xié)議是關系到低軌星座能多實現(xiàn)空間組網(wǎng)的關鍵性協(xié)議，主要對應5G地面移動通信技術的網(wǎng)絡路由協(xié)議，由于地面網(wǎng)絡的動態(tài)變化，該協(xié)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(wěn)定網(wǎng)絡路由協(xié)議的動態(tài)變化[3]。

4 結束語

中國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(wǎng)絡框架、空口體制、用戶與控制協(xié)議等方面，展開針對低軌星座的創(chuàng)新性研發(fā)探究。結合中國開展的信息網(wǎng)絡項目的推進，預定目標，逐步實現(xiàn)構架一個低軌星座的技術試驗示范網(wǎng)絡系統(tǒng)，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(wǎng)絡的鏈接融合。在以上基礎下，爭取在未來五十年內(nèi)完成網(wǎng)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(lián)網(wǎng)應用等多樣化多領域的服務能力，讓低軌星座發(fā)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(fā)展壯大。