文章來源：睞芯科技LightSense

原文作者：LIG在車公廟燒水

本文介紹了6G技術的關鍵技術之一：通訊非地面網絡。

第五代移動無線通信系統(5G)引入了增強型移動寬帶(enhanced Mobile Broadband，eMBB)、大規模機器類型通信(mMTC，mMTC)和超可靠低延遲通信(Ultra-Reliable Low Latency Communications，URLLC)的概念，以滿足新興服務和應用日益增長的需求。這些推動并推動了地面網絡(terrestrial networks，TN)的要求，使其能夠在目前無法以成本效益的方式提供服務的地區提供新的服務。因此，正在探索在這些領域提供服務的新方法。隨著SpaceX、Starlink等公司最近的發射，以低延遲在無法到達的地區提供衛星寬帶服務，開辟了前所未有的可能性。

此外，第六代(6G)技術將通過地面和非地面傳輸實現未來服務的交付，從而徹底改變無線生態系統。非地面網絡(Non-terrestrial networks，NTN)是指基于星載飛行器或機載平臺進行通信傳輸的網絡。預計的6G無線生態系統對于確保服務可用性、連續性、普遍性和可擴展性至關重要。由于地面網絡在部署和覆蓋方面存在局限性，因此非地面網絡被認為是實現全球連接的補充，例如通過納米衛星星座。然而，NTN的區別特征(如軌道類型、高度、足跡大小)在很大程度上取決于NTN平臺類型，從地球靜止/中/低地球軌道(具有Geostationary/Medium/Low Earth Orbit，GEO、MEO、LEO)的太空衛星到無人機系統(High Altitude Platform Systems，UAS)，包括機載高空平臺系統(High Altitude Platform Systems，HAPS)。

圖1：非地面網絡示例

必須研究使用自由空間光學(Free-Space Optical，FSO)通信鏈路進行跟蹤和捕獲對準的技術挑戰和重要問題，如FSO單元精度對準和大氣引起的光束衰減/波動。必須同樣研究網絡接入的可用性。圖顯示了不同NTN平臺之間的不同空中鏈路。這些平臺與其地面GW之間的連接未顯示。

許多組織認識到NTN是未來6G無線通信網絡中提供經濟高效和高容量連接的關鍵組成部分。盡管有這個前提，但正確的網絡設計仍有許多問題需要回答，包括與延遲和覆蓋范圍限制相關的問題。

當前的服務使傳統部署的射頻(Radio Frequency，RF)頻譜擁塞。自由空間光學作為一種光載波，與射頻通信相比具有許多優勢，被認為是高速寬帶連接的下一個前沿，因為它提供了極高的帶寬、易于部署、無需許可的頻譜分配、降低的功耗(約為射頻的1/2)、減小的尺寸(約為RF天線直徑的1/10)和提高的信道安全性。此外，與頻譜使用受到限制的RF載波相反，光載波不需要任何頻譜許可，因此對于高帶寬和容量應用來說是一個有吸引力的前景。必須研究鏈路的高方向性及其對傳播信道上觀測到的條件(特別是大氣層低層的天氣條件)的高靈敏度，以確定服務的可用性。此外，應研究利用鏈路方向性的充分用例的識別、光鏈路跟蹤性能的挑戰、光學子系統(特別是衛星段)的成本、簡化和小型化、鏈路可用性和鏈路分集(混合方法FSO/RF等)。