1、面向6G天地一體的路徑思考和核心技術攻關黃宇紅中國移動研究院院長、中關村泛聯院常務副院長 2023.05 面向天地一體，國家大力推進衛星互聯網發展IMT-2020(5G)工作組：2023年4月成立NTN工作組，加強衛星互聯網技術和標準研究，推進衛星互聯網產業發展運營商：2022年中國移動、中國電信先后完成5G NTN外場測試，全面驗證手機直連衛星能力;中國移動聯合兵器集團完成5G與北斗短報文融合互通網絡設備：中興、華為、中信科積極支持NTN，并完成NTN基站樣機研制與外場測試芯片終端：聯發科、展銳完成NTN芯片研制，OPPO、VIVO完成測試終端研制衛星公司：開展大規模相控陣天線、激光星間鏈路

2、研究，支撐衛星互聯網發展中央指示習近平總書記在2021年十九屆中央政治局第三十四次集體學習講話強調,“加快建設高速泛在、天地一體、云網融合、智能敏捷、綠色低碳、安全可控的智能化綜合性數字信息基礎設施”2020年4月，發改委首次明確將衛星互聯網納入新基建設施范疇2021年，工信部“十四五”信息通信行業發展規劃“完善高中低軌衛星網絡協調布局，實現5G地面蜂窩通信和衛星通信融合，初步建成覆蓋全球的衛星信息網絡，開展衛星通信應用開發和試點示范”北京、上海、雄安等多地出臺政策支持衛星互聯網相關產業的發展中央部委及各地政府黨和國家高度重視，密集出臺政策推進衛星互聯網發展，產學研用各方積極投入，技術產業發展

3、迅速全球高度關注基于手機直連、星地融合的天地一體國際試點進展：泰雷茲、高通、愛立信啟動5G太空項目，利用低軌衛星開展NTN試驗西班牙公司Sateliot成功完成基于R17標準IOT NTN測試，并獲得歐洲航天局認可SpaceX和T-Mobile成立技術聯盟，開展“手機直連衛星”研究測試AST與AT&T合作，完成基于存量手機直連衛星的雙向語音通話測試衛星頻率補充地面網絡：2023年2月，西班牙授權Globalstar基于其衛星移動通信頻譜提供互補的地面服務；地面頻率補充衛星網絡：2023年3月，FCC通過地面頻譜共享的提案，為手機直連衛星提供政策支持基于衛星私有協議：華為、蘋果手機支持衛星通信功

4、能高通與榮耀、OPPO、vivo和小米合作，支持手機廠商開發具備衛星通信功能的智能手機基于3GPP NTN協議：英國手機公司Bullitt推出IoT NTN智能手機全球天地一體進入全新快速發展階段，管制機構、衛星及地面設備廠商和運營商巨頭紛紛入場。一是加速制定天地頻率共享政策，二是推進手機直連衛星端到端能力構建和啟動商用中國移動積極開展天地一體技術攻關、標準推進和產業合作（1/3）天地互聯天地融合一體階段組網架構衛星與地面網絡互通，或衛星網絡作為地面網絡回傳通道衛星與地面網絡在架構、空口、頻率、多軌等方面融合，最終實現空天地一體，為用戶提供終端無感知服務關鍵特征技術創新衛星終端地球站蜂窩終端蜂

5、窩核心網互通網關互通網關聯合中國兵器工業集團完成5G與北斗短報文融合，實現天地互通依托清華-中國移動聯合研究院，創新研發天地一體化智能活動基站透明轉發基站+核心網上星星間鏈路手機終端GEOMEOLEONTN基站基站+核心網上星大網基站主導北斗短報文與地面網互通系列行標立項與制定依托3GPP/ITU-T/CCSA國際國內標準，主導天地一體化標準體系建設主導3GPP/CCSA NTN標準制定：240+3GPP提案，10+CCSA行標立項牽頭構建ITU全球首個“固定、移動、衛星融合”國際標準體系標準推進面向星地大時空尺度多層異構網絡，加速星地資源協調和管控能力深度融合攻關無線空口：超遠距離和超高速移

6、動傳輸增強、移動性管理增強、跳波束覆蓋增強、空時頻資源調度、星地融合組網、基站上星架構網絡架構：分布式自治架構、算力融合網絡、基于統一IP基座的組網路由中國移動積極開展天地一體技術攻關、標準推進和產業合作（2/3）中國移動積極承擔國家任務，加強與高校、企業聯合攻關，并通過協同創新基地建設，深化創新聯盟建設，攻關天地一體“硬骨頭”，提升產業協同力，加速打造開放健壯生態高校載體協同創新基地國家平臺+聚力攻關，加速技術突破積厚成勢，鑄造“國之重器”融通帶動，引領產業發展目標：搭建空天地一體化網絡實驗室，為產業提供重大科學試驗裝置和聯合創新平臺舉措：構建空天地一體化實驗室與在軌測試環境，協同產、學、研

7、、用合作伙伴打造空天地一體化重大技術策源之地、科技成果轉化之地目標：打造面向未來的“中軌+低軌+地面 3in1”天地一體網絡舉措：聯合清華等高校聚焦協議、組網、資源、系統和設備等五大融合創新，攻關一批核心技術，引領一批產品，打造一套中低軌協同技術創新實驗平臺目標：構建暢通高效、協作共享、融合開放的NTN合作鏈，加快NTN技術及產業成熟舉措：集聚產業力量，加快NTN性能提升、產品研制、試點驗證、提供商用組網解決方案，構建開放共榮生態中國移動積極開展天地一體技術攻關、標準推進和產業合作（3/3）衛星NTN終端NTN基站地面核心網業務服務器信關站天線同步準備手機直連低軌衛星能力驗證NR NTN R1

8、7端到端實驗室測試構建產業生態，加速NR NTN產品研發2022.8運營商5G IoT NTN終端直連衛星技術外場驗證2023.55G IoT NTN手機直連衛星實驗室驗證率先開展5G手機直連高軌衛星能力驗證提速率 上行極致子載波（3.75kHz）終端高功率（26dBm）擴容量降時延 定制化SPS上行預調度 TBSize增強定制化HARQ反饋關閉上行容量 2倍消息時延3.5s 60字節降低 0.5秒上行速率 1.3kbps20%提升下行速率 2.2kbps100%提升中國移動率先完成全球首個運營商5G NTN技術外場驗證以及我國首款5G NTN手機終端直連衛星實驗室驗證，6G天地一體愿景目標、

9、關鍵技術及路徑 6G天地一體服務目標：終端融合一體，連接全球無縫天地一體網絡將面向偏遠地區、海洋、航空等泛在立體空間提供全場景融合的新服務：大眾手機直連服務、行業終端直接物聯服務和各類應急保連接服務偏遠地區海面通信跨國通信應急通信手機直連民航衛星物聯網實現偏遠地區、海洋、航空等陸?？杖蛄Ⅲw覆蓋服務連接泛在大眾市場：短信、語音、上網、感知等手機直連衛星服務場景泛在行業市場：窄帶、寬帶物聯網等終端直連衛星服務應急市場：個人、公眾、專業應急等極端情況下的保連接服務四大融合關鍵技術個人通信航空互聯網海洋互聯網一帶一路智慧交通智慧農業智慧教育智慧工業架構融合空口融合6G天地一體目標：技術融合、標準融合

10、、產業融合、應用融合6G天地一體將實現衛星和地面在技術、標準、產業和應用的全方位融合，使得客戶可以在使用同一個應用時，通過同一部終端，在全球任何地方都能夠獲得服務，最大化客戶利益，提高衛星互聯網價值，做大衛星互聯網產業泛在通信立體感知導航定位MEOLEO衛星網絡UE空間段地面段蜂窩網絡GEO統一終端、一體服務賦能千行百業頻率融合多軌融合四大核心能力算力協同架構融合：高效協同，鍛造動態實時、無縫切換的一體化網絡通過架構融合，實現星地覆蓋、資源、調度等高效協同，最大化網絡效率，降低網絡成本，同時實現無縫的星地切換能力，保障業務連續性和用戶體驗 兼容透明轉發與再生模式的星地融合無線組網架構設計 保障

11、業務連續性的星地融合高效協同技術 集中和分布協同的自治網絡架構設計 與星座構型解耦的動態新型路由衛星網絡拓撲高速動態變化星地協同無線組網、動態路由等存在挑戰星地網絡異構且差異大星地網絡架格存在挑戰手機終端飛機輪船.無縫切換衛星獨立覆蓋區域郊區衛星打底網城區地面蜂窩網透明轉發模式星上網元地面NTN基站波束協同星地交疊帶大網基站地面基站 透明轉發與再生模式混合組網 星上網元可包括gNB-DU、gNB、UPF、核心網中的一種或幾種覆蓋協同調度協同星間鏈路統一核心網單星重量、體積、功耗受限單星通信網元、算力的部署存在挑戰架構融合創新技術：星地智能動態協作的高效新型無線組網架構提出星地智能動態協作網元，

12、使天地一體網絡兼容透明轉發與再生模式，并實現動態感知、快速交互、統籌調度、協同控制，在降低星地協同復雜度的同時，保障服務質量網絡動態配置通過星地智能動態協作網元，梳理星地鄰區關系，實現衛星網絡節點與地面網絡節點間接口按需動態自動配置，實現高效星地協同組網地面基站高效資源調度通過星地智能動態協作網元，面向業務實現衛星與地面網絡的統一資源調度，實現覆蓋快速切換、業務負荷均衡、智能干擾規避等星地智能動態協作網元無線連接層協同鏈路提出天地一體分布式自治網絡架構，從“集中”向“集中+分布協同”轉變，支持融合動態網絡新型路由，奠定未來天地一體化網絡部署基礎架構融合創新技術：集中和分布協同的自治網絡架構提出

13、面向分布式自治、彈性可重構的天地一體融合網絡架構，完成核心網分布式部署，解決單星受限難題融合動態網絡新型路由:基于衛星運動軌跡劃分地表區塊，構造層次化的IPv6編制，實現編址與移動性解耦，避免用戶IP地址頻繁切換和網關地址轉換，保持動態連接下地址的穩定性融合自治網絡架構空口融合：統一空口，最大化保持技術體系一致星地傳輸信道環境差異大大時延、多普勒頻偏接入網絡拓撲高速動態變化快速頻繁切換衛星硬件及平臺能力限制天線、功耗、重量受限手機等終端一體化設計低成本、低功耗以5G/6G地面網絡技術為基礎，兼顧衛星和地面傳輸的差異性，形成統一融合的空口協議設計，滿足地面與衛星通信的聯合需求，最大化保持技術體系

14、一致，為融合的網絡及終端產業生態奠定技術基礎高精準時頻同步技術高動態多普勒頻移補償技術大尺度覆蓋增強技術超遠距離和超高速移動傳輸技術統一波形技術統一雙工模式統一多址方式基本物理層技術物理層關鍵技術激光及太赫茲通信技術信道測量、設計、建模星間與星地網絡快速切換饋電鏈路群切換高動態拓撲網絡移動性管理面向補充覆蓋、業務協同、綠色節能的靈活波束管理技術端星地三方時間精準同步技術符號級波束調度及控制技術動態波束管理技術終端位置感知技術多波束掃描場景的快速接入技術快速接入技術高層關鍵技術基于業務特征的最優接入及資源管理技術基于QoS 的最優接入選擇技術最優資源分配技術中國移動重點關注超大規模相控陣天線技術

15、激光星間鏈路硬件關鍵技術低成本、小型化地面終端天線空口融合創新技術：地面控制的靈活衛星波束管理技術波束管理信息交互：星地動態關系構建波束控制：端星地三方精準同步中國移動提出基于地面控制的衛星波束管理全新技術路徑，研究突破星地交互動態關系構建、端星地三方精準波束控制同步等核心技術。該路徑具有較大價值：一是通過使能地面網絡深度參與衛星資源的管理調度來提高星地協同覆蓋效果，二是通過提高透明轉發架構的性能降低星上基站的數量，有效降低星座建設成本：星地間缺乏按需、動態建立的連接能力支持實時、高效波束信息交互：提出基于饋電鏈路的星地Xn動態增強接口，地面基站可以控制衛星波束的指向及覆蓋區域：實現星地間面向

16、協同覆蓋場景需求的實時波束控制：現有3GPP NTN技術基于透明轉發架構，只能支持凝視或者平掃波束，無法靈活跳變適應星下動態變化的業務需求，頻譜利用率及整星容量較低：提出基于輕量化帶內接收指令的波束控制機制，與地面基站調度器配合，解決地面發送的波束切換指令和空口信號經過遠距離高動態時變傳輸后在星上的精準同步：透明轉發架構支持多波束掃描、凝視波束跳變按需提供業務傳輸，提高譜效及容量頻率融合：星地互補，提升天地一體頻譜使用效率現階段低頻段資源緊張、衛星頻譜利用率低，星地頻率融合實現星地頻率高效互補，提高兩張網絡的聯合頻譜利用率，大幅增加衛星的容量和支持手機直連應用；但需解決星地頻率干擾等問題高效頻

17、譜感知技術通過分布式協同感知網元，感知空閑頻譜并進行空閑頻譜接入申請，實現兩網頻譜共享動態干擾規避、抑制技術利用空間隔離、多色復用、跳波束等實現干擾規避；基于超窄波束、低ACLR設計實現干擾抑制高效頻譜資源分配技術開展動態高效的頻譜資源分配算法研究 星地動態頻譜共享時會產生復雜的星地頻率干擾，影響系統性能 面向無線信道條件及業務到達具有隨機性、衛星環境動態未知等問題，基于時、空、頻、功率等多域的動態頻譜共享算法，系統建模難度大、計算復雜度成倍增加 衛星波束頻率進行多色復用；在波束周邊建立電子圍欄，圍欄中的蜂窩用戶或基站選擇其他頻段感知決策中心感知結果傳輸感知鏈路星地鏈路（感知的空閑頻譜）蜂窩鏈

18、路決策結果告知衛星終端作為感知網元電子圍欄F1F2F3F4F5F6F7多維資源：時隙、頻率、功率、波束多種目標：最大資源利用率、最優用戶滿意度、最大系統容量多個因素：信道條件、QoS、業務需求、混合共信道干擾頻率融合創新技術：空、時、頻多域的動態頻率干擾規避技術中國移動開展了空、時、頻多域的動態頻率干擾規避方案、統一高效頻譜資源分配方案等多種星地頻譜共享技術研究，提出創新資源動態調度等算法星地電子圍欄平臺實時更新電子圍欄范圍衛星利用靈活波束調整，及時調整波束指向，實現星地覆蓋范圍更靈活地調配時隙0時隙1時隙2時隙3tf時隙4時隙5時隙6時隙7時隙8時隙9時隙10跳波束a覆蓋下的地面蜂窩網絡頻段

19、跳波束a頻段時隙11時隙12動態電子圍欄當業務波束跳至星地交疊波位時，兩網根據跳變圖樣實現時隙級頻譜共享或基于流量預測實現頻譜資源分配當業務波束跳離該波位后，兩網則可以恢復全頻段的頻率復用面向跳波束的動態頻率干擾規避星地電子圍欄平臺地面網絡覆蓋區域（F1）新增地面網絡覆蓋區域（F1）隔離帶（其他頻率）衛星網絡覆蓋區域（F1）面向空、時、頻多域的動態頻率干擾規避方案引入多軌異構混合星座組網體系，有效利用高、中軌星座網絡拓撲簡單穩定、覆蓋能力強等特點，降低組網、星間鏈路復雜度和測控難度，進一步提升天地一體網絡的全局系統性能和降低星座建設成本多軌融合：分層聯合，從軌位層面融合實現多軌一體MEOLEO

20、衛星網絡UE空間段地面段蜂窩網絡GEO統一核心網價值與關鍵技術多軌分層組網，簡化網絡架構：由中高軌為主承擔骨干控制與承載網絡，低軌為主承擔用戶接入網絡，通過分層組網架構，降低衛星轉發跳數，簡化傳輸路由與網絡傳輸。另外，特定軌道高度下高軌和低軌衛星軌道周期成倍數關系，高低軌混合組網可簡化衛星連接關系。優化星間鏈路，降低星座成本：低軌衛星通過星間鏈路接入中軌星座，降低低軌激光星間鏈路使用量。中軌星基測控，解決全球測運控難題：通過利用中軌衛星覆蓋優勢與激光星間鏈路，對低軌衛星實施測控，降低低軌巨型星座海外測控站建設難度。私有空口協議向統一空口發展 獨立組網向高效融合組網發展 星地異頻向星地頻率共享發展 單一軌道向多軌融合發展2023空口初步融合架構、頻率初步融合空口、架構、頻率、多軌一體融合衛星與地面獨立發展，技術、產業、用戶、設備均相互獨立星地獨立發展NTN商用元年6G天地一體技術發展路徑：穩步推進，由淺入深分階段實現最終一體融合基于技術特點，將星地融合劃分為初步融合、一體融合兩個階段：從5G開始經5G-A演進階段，實現空口初步融合到架構、頻率初步融合，在6G階段實現空口、架構、頻率、多軌的一體融合