“到了今天，可以说通信又来到了‘星’的时代。”在近日的2024全球6G发展大会上，中国信息通信科技集团有限公司副总经理、总工程师、专家委主任，无线移动通信全国重点实验室主任陈山枝谈到。
在陈山枝看来，星地融合将为6G解决当前5G所不能够彻底解决的全域覆盖难题，也正成为未来通信技术发展的新趋势。
6G时代为何更需要“星地融合”？
与5G相比，6G将带来什么？在陈山枝看来，6G需要解决5G在行业应用方面没有解决的很好的地方，同时也须面向2030年以后的重大需求。而这又可以看作两个层面，一是面向人机物的万物互联，二是面向个人用户的极致体验。其中，面向万物互联方面，当前一大难题就是覆盖问题，“5G面临的问题就是很多是稀疏覆盖。”假设沙漠里有一个油井，其中的输油管线需要监测，那么通信网络覆盖不足就将成为监测中的瓶颈。
面向行业的应用更需要全球性的、立体的覆盖，不仅是沙漠中的管道，如今火热的低空经济也同样需要全面的网络覆盖。“我们需要星地融合去解决这一5G并没有很好解决的覆盖问题。”陈山枝说道，通信正走向跨域融合，通信和感知、计算、星地融合至关重要。
关于卫星通信的尝试，事实上，早在上世纪90年代，摩托罗拉就曾提出“铱星计划”，以卫星通信技术与当时的GSM进行竞争，但由于与地面移动通信相比，成本、覆盖方面当时均不佳，卫星通信最后转向了垂直的行业应用。
“在过去，卫星通信全球有很多不同的体制，每个体制各自服务用户数几百万，没有形成规模化的经济，但移动通信本身从2G到5G，全球是一个体制，从而形成了巨大的规模经济效应。”陈山枝谈到。过去的窄带卫星只能服务于特定的行业，而今天随着更广阔的全域覆盖，包括手机直连卫星在内的高吞吐量卫星，会成为一个很大的趋势，星地在6G时代也将逐渐融合。
在5G时代，卫星与移动通信的融合已经开始，6G时代的星地融合不仅仅是简单的技术叠加，“我们希望基于地面移动通信5G的规模经济优势和技术优势，发展卫星网络。因此我们提出了基于5G的体制兼容。我们希望一开始设计的时候就考虑卫星和地面的融合，技术、体制是融合的，包括空口的标准也是融合的，希望通过多参数共同实现网络的融合、终端的融合、平台的融合等。”
从单一到融合，存在哪些挑战？
事实上，在星地融合的过程中，尚存有许多的挑战：卫星传输和地面传输的无线信道环境不一样，星地融合的网络架构、空口传输都有待“磨合”。过去在地面通信中，地面基站不动，车子、人在移动，但卫星移动通信中，相当于地面基站来到了卫星上，基站也在高速移动，地面与卫星的切换、卫星与卫星的切换等等，以及频率管理、地面频段存在的干扰，这些都将面临新的挑战。
也正因此，在陈山枝看来，设计一种弹性可重构的网络架构十分必要。“过去是单一的网络架构，地面是两维结构，现在变成三维的，星上网络灵活部署要满足多样化的部署要求。我们希望能够定义一个弹性可重构的网络架构服务于我们的行业和用户定制化的服务需求。”
另一方面，陈山枝谈到，随着低轨卫星的大规模部署，为通信和导航的融合带来了新的机会。但这其中同时也有频率的挑战，“频率是稀缺资源，面对稀缺资源，我们希望运营商之间的频谱卫星和地面频谱能够共享，同时通过包括波束的空间复用等方法，共同提升频率的利用效率。”
6G既需要全，也需要快，在高效传输方面，陈山枝认为，通过能效维度的优化、空间维度的拓展、功能维度的增强，以及分布式空间的拓展、AI的引入，都将为性能提升、降低成本能耗带来可能。当前，智能超表面已成为新一代移动通信中令人关注的技术之一，在这一技术中，陈山枝与团队尝试的并非增强覆盖相关的智能超表面，而是将其用在天线阵列上，用新型智能超表面表示一个天线阵列，并达到了很好的性能，可以有效降低成本与功耗。
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