当前5G技术主要定位于解决区域性通信问题,也就是在陆地地表10km以内高度的有限空间范围的通信,无法实现“空天海地”无缝覆盖的通信愿景。诸如高空、海洋和太空等很多建站不可能的地方,仍然是常规通信的盲点。
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如何实现这些通信盲点的覆盖呢?
我们将依靠后续的5G 演进及6G技术来完成,成为这些地方信号覆盖的强有力手段,从而将覆盖范围扩大到无人机、飞机(及未来的飞行汽车)、船舶,甚至是我们的天宫空间站。据可预测的技术手段来说,目前有两种方式:
- 卫星:地球同步轨道卫星GEO、低轨卫星LEO;
- HAPS:High Altitude Platform Station,一种机载平台,用于在飞机或飞艇等交通工具上的平流层中运行。
以上技术都是非地面网络 (NTN) 技术,NTN即Non-terrestrial Network,表示通信区域不再局限于地面,而是通过使用卫星和HAPS等非地面设备扩展到空中、海洋和太空等其他地方的任何网络;
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其中:
(1) 地球同步轨道卫星GEO
在大约3万6千公里的高度绕地球飞行,只需要3~4颗即可覆盖整个地球,但单向延迟约120ms。同时6G时代将需要更大的网络容量,因此高吞吐量的卫星是必需的,其系统容量可以通过优化跨多个波束的功率和频率的分配来提高。
(2) 低轨卫星LEO
在几百公里至约2千公里的高度绕地球飞行,其轨道比GEO低得多,单向延迟几毫秒。LEO卫星目前用于卫星移动电话系统和卫星传感。由于相对GEO覆盖范围小,因此可以通过降低卫星制造成本提高覆盖,并结合MIMO以及多卫星之间的协同来提供高容量、低延迟的网络接入。
(3) 高空平台HAPS
简单理解就是将无线基站安放在长时间停留在高空的飞行器上来提供电信业务。大概高度在20公里的高空,覆盖半径约50公里或更大区域,可以提供0.1ms的单向延迟通信业务。主要应用在灾害等紧急通信场景。
有了以上物理手段,如何达成呢,就需要我们在后5G和6G时代的通信技术方面,实现比5G更高的通信频率,并提供更高的容量和更低的延迟,为此,在ITU-T 2030网络技术焦点组(FG NET-2030)对此提出了如下技术目标。
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5G于2019年开始部署没有几年,但预计至少到2030年它将成为主要的移动通信技术,这也是目前为什么大多数人并没有体验到5G的原因。而对于6G,预测将在2030年至2035年的时间范围内出现,到时将实现一个集地面通信、卫星通信、海洋通信于一体的全连接通信世界,沙漠、无人区、海洋等如今移动通信的“盲区”有望实现信号覆盖。
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