姓名：任爽     学号：21011210089

转自：https://blog.csdn.net/Anne033/article/details/112301570

【嵌牛导读】6G网络的重要需求之一是空天地一体化实现全球无缝覆盖。6G网络架构设计需要融合空天地一体化的多种接入方式。首先介绍了空天地一体网络的应用场景，然后提出了多接入的新型融合架构和组网方案，最后分析了适用于空天地一体网络的新型动态路由方式和轻量级的新型接口协议。

【嵌牛鼻子】空天地一体；6G网络架构；多接入

【嵌牛提问】 空天地一体化融合组网下可能的新型路由方式、网络可能采用的新型接口协议？

【嵌牛正文】 

空天地一体网络架构是6G的核心方向之一，被ITU列为七大关键网络需求之一。6G的空天地一体网络架构将以地面蜂窝移动网络为基础，结合宽带卫星通信的广覆盖、灵活部署、高效广播的特点，通过多种异构网络的深度融合来实现海陆空全覆盖，将为海洋、机载、跨国、天地融合等市场带来新的机遇。国内外产业已经开始积极布局，美国SpaceX公司正在积极储备太空能力、欧洲也在积极开展OneWeb等项目，希望打造规模巨大、覆盖全球的低轨卫星互联网，以抢占卫星网络的运营先机。

1 应用场景

目前，全球范围内移动通信覆盖的陆地范围大约30%，无法覆盖诸如沙漠、戈壁、海洋、偏远山区和两极等区域，6G空天地一体网络可以实现全球全域立体覆盖和随时随地的超广域宽带接入能力，在广覆盖、公共安全等方面有广阔的应用场景。

海洋、天空等特殊场景应用。在大力推进海洋经济发展、加大航运的背景下，卫星通信作为海上唯一通信手段，是潜在的新兴通信市场。若采用低轨卫星方案，将可提供时延更短、速率更高、性价比更高、全球覆盖的宽带通信网络，有助于船载、机载通信从低速到高速、从国内至全球的发展。

地广人稀、海外地区提供低成本通信服务。随着电信普及服务工作不断深入，针对扩展到地面通信最难覆盖的边疆、深山、海岛等区域，低轨卫星将具有一定的部署和维护成本优势。

作为传输备用链路，增强地面网络稳定性。通过卫星网络承载基站传输备份保障和应急等任务，可以有效提高基站抵御各种自然灾害的能力，增强地面网络稳定性。未来还可考虑无线网、核心网部分设备上星作为容灾备份节点的可行性。

2 多接入的新型融合构架

6G空天地一体网络是一种多接入的新型融合架构，将在地面蜂窝移动网络的基础上，融合天基卫星网络，通过多种异构网络混合组网。本章将先简要介绍传统天基卫星网络、地面蜂窝移动网络，然后重点分析空天地一体化融合组网可能的架构及涉及的关键技术。

天基卫星网络是一个以卫星通信节点为核心的通信系统，由空间的多颗同步卫星、中轨/低轨卫星、中继卫星、航天器、无人机以及装载在各种平台上的地面接收机、地面终端组成，形成一个多层次、多连接的多源数据传输和处理系统。卫星具有星上处理、交换和路由能力，多颗卫星之间具有星际链路并形成星座。

天基卫星网络主要分为天基骨干网、天基接入网、地基网三部分。天基骨干网由布设在地球同步轨道的若干骨干节点联网而成，具备宽带接入、数据中继、路由交换、信息存储等功能。天基接入网由布设在高、中、低轨的若干节点组成，负责连接地面以及其他用户的接入处理。地基网主要是指地面信关站，主要完成网络控制、资源管理、协议适配等功能，并与地面其他通信系统进行互联互通。

地面蜂窝移动网络是覆盖范围最广的陆地公用移动通信系统。在蜂窝移动网络中，覆盖区域一般被划分为类似蜂窝的多个小区，每个小区内设置固定的基站，为用户提供接入和信息转发服务。基站则一般通过有线的方式连接到核心网, 核心网主要负责用户的签约管理、互联网接入等服务、移动性管理和会话管理等功能。

5G时代全球采用了统一的标准，具有超高速率、超大连接、超低时延三大特性，核心网采用了颠覆性的服务化架构。2020年，随着5G的逐步商用，6G的研究成为行业新的关注点。当前各国已竞相布局，紧锣密鼓地开展相关研究工作。国际方面，3GPP 、ITU等国际标准化组织对6G及2030年网络技术研究方向都进行了探讨。当前业界主流观点认为，在6G网络中，地面蜂窝移动网络一定会和天基卫星网络融合，从而实现空天地一体化的立体网络。

天基卫星网络和地面蜂窝移动网络的融合有多种方案，多种融合的架构将在演进过程中可能长期并存，最终将实现深度融合。最简单的融合方式是卫星网络作为地面基站和核心网的回传或者作为地面有线回传的备份。此外，卫星可以作为Non-3GPP接入的方式，接入到6G核心网，和地面移动网络共用核心网。而卫星还可以作为3GPP接入的方式，作为一种特殊的6G基站接入到6G核心网，这种融合方式是卫星网络和地面网络的深度融合方式。

卫星回传在3G、4G网络中已经有较为普遍的应用，主要用于应急通信或者边远地带的回传。例如，在山区、海域等光传输网络难于抵达的地区，3G、4G基站回传需要使用卫星来接入到核心网。

在6G时代，卫星回传除了上述应用场景外，还可能作为有线传输增强的补充，例如在城市内光纤难以部署的地方，可以考虑作为机载基站、热气球基站等的回传。随着低轨卫星的大量部署，考虑到低轨卫星的容量大、时延低，卫星回传很可能成为6G的一个普遍场景。 图1为卫星回传的示意图。

在将卫星用作地面基站节点（例如，在远程位置或在移动平台、飞机或轮船）和地面核心网节点之间的回传的情况下，该卫星连接可能无法为所有流提供满足其需求的QoS。例如，有的数据流可能需要超低延迟，如几毫秒到几十毫秒，但卫星链路可能是GEO卫星链路，通常单向延迟至少为240 ms～280 ms。在这种情况下，核心网需要感知其和基站之间的链路类型以及具备的QoS能力，用户接入或者会话建立时，网络根据用户和会话类型以及当前网络能满足的QoS能力，为终端下发特定的QoS，或者采用特殊的接入策略，如重定向UE到有线回传基站。当用户在卫星回传基站和有线回传基站之间移动时，核心网根据用户和会话类型以及回传类型，为用户及会话选择特定的数据面锚点，或者为其采用特定的切换策略。

按照移动通信产业“使用一代、建设一代、研发一代”的发展节奏，业界预期2030年左右商用6G 。6G空天地一体网络可以实现全球全域立体覆盖和随时随地的超广域宽带接入能力，通过卫星网络与地面网络融合，能够提供更好的用户体验，已经成为6G网络的核心发展方向。多种融合的架构将在演进过程中可能长期并存，最终将实现卫星网络和地面网络的深度融合，采用统一的空口协议和统一的核心网。为了适应卫星星座拓扑的动态性，需设计新的路由策略。针对卫星网络的特点，可考虑采用基于SRv6和QUIC等的轻量级接口协议来提升网络性能。