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卫星通信与5G融合系统发展探究

摘要：随着移动互联网的发展和智能终端设备的推广，人们对移动通信的速

率提出了更大的要求，5G凭借其无线通信服务容量大、业务多和速率高等特点，

可广泛应用于人口密集地区，但在人烟稀少或难以铺设地面网络的地区就很难发

挥其优势。而反之，卫星通信系统主要具有覆盖范围广、地形影响小、等适应多

种业务等不可比拟的优点，因而可以和5G形成良好的互补，以此来实现真正的

全球覆盖。在这一前提下，文章分析了5G和卫星通信发展情况，以及融合场景

与核心技术，表达了对未来发展的展望，为相关人员提供参考。

关键词：卫星通信；5G；融合场景

0引言

目前，5G系统已经成为最强大的数字管道和陆地通信基础设施。虽然通过射

频手段，可以局部无线覆盖低空和近海，但是尚未包括高空和远海，没有实现全

球覆盖。而卫星通信系统适合极地、荒漠、远洋、高空等特殊地区，具有三维广

域覆盖的特点，因此，需要加快二者之间的融合。

一、卫星与5G融合场景假设分析

1.1中继到站

在中继到站的场景中，卫星的作用主要是中继，将微型接收站设置在小区内，

确保各小区和地面运营商间，始终拥有通信渠道，对不满足通信基站建设条件的

小区而言，以卫星为依托，对通信进行保持，具有重要意义。现阶段，在抗灾的

过程中，该场景较为常见，以地震为例，多数地震都会破坏通信设备，卫星可使

灾区人民与外界保持联系，救援及后续工作的开展自然会变得十分便利。

1.2混合多播

对混合多播而言，卫星所肩负的职责，通常与广播源相似，即运营商向卫星

发送有广播需求的消息，再由卫星通过一对多的方式，确保消息被准确传递给不

同区域，在保证通信质量的基础上，将通信成本降到最低。

1.3小区回传

在该场景中，微型接收站成为小区向卫星发送各类消息的平台，再经由卫星

向运营商网络进行转发，确保信息得到实时交互。

1.4移动载体

以车辆和飞机为代表的移动载体，通常会长期处于运动状态下，通过对卫星

平台进行实时跟踪的方式，使数据、语音和其他信息得到持续传递，无论是应急

通信，还是多媒体通信所提出的需求，均可因此而得到满足。

1.1.5其他场景

首先，服务对象是普遍场景。对我国偏远地区而言，要想建设通信设备，既

要投入极高成本，又无法获得相应收益。此时以卫星网络为依托，对5G服务进

行访问，确保物联网节点能够有效接入的诉求。

其次，服务对象是连续场景。该场景可使用户无缝切换5G与卫星的设想成

为现实，无论是机载平台、海事平台，还是陆地移动平台，均可提供接入服务，

这样可保证用户即便身处海洋、高山等特殊区域，仍然能够享受到所需的服务。

最

后，服务对象是可扩展场景。卫星网络和地面

网络的差别，主要体现在覆盖范围上，卫星网

络的覆盖范围更加广阔，在确保通信成本不会

出现大幅增加的前提下，直接作用于相应设备。

图1Sat5G给出的卫星5G应用场景

二、核心技术分析

2．1体系架构

目前关于星地融合网络主要有三种架构。

（1）星地互补网络。在这种架构下，5G系统和卫星系统共用网管中心，但

是各自的接入网、核心网保持独立性。接入网和部分核心网功能由卫星信关站提

供，蜂窝和卫星中的任意一种或两种接入模式由终端进行支持。

（2）星地混合网络。在这种架构下，地面系统和卫星系统共用网管中心，

同时空口部分也尽量统一，保持各自核心网和所用频段的独立性。终端可以支持

地面和卫星两种接入模式。

（3）星地一体网络。其主要特征是:整个系统的接入点(AP)、频率、接入网、

核心网完全统一规划和设计。需要指出的是，星地一体网络是星地融合通信系统

的最高阶段，面临着巨大的技术挑战。

2．2波束覆盖

目前卫星通信的数字波束成形技术主要有地面DBF、星载DBF和混合DBF三

种形式，其中混合数字波束成形在性能和复杂度之间有很好的折中并得到了广泛

的研究。

当采用混合DBF时