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卫星通信及其在6G实现中的作用-GSOA
技术进步的价值归根结底在于它给公民带来的好处。随着研究人员将 6G 定义为万物互联,出现了一些关键要求 让用户获得有意义、可靠和安全的体验。卫星是实现这一目标的关键。实现这一目标的关键。

一、文章汇总(人工智能)

本文件探讨了卫星通信在促进 6G 技术发展中的作用。该文件强调了 6G 的潜在优势,例如“感知互联网”和“万物互联”,同时也阐述了对高效、可靠且安全的用户体验的需求。文件强调了在制定 6G 标准时,整合地面和非地面技术的重要性。该文件提出了全球卫星运营商协会(GSOA)对于 6G 网络中卫星集成的愿景,包括网络设计的优化和多种接入技术的集成。本文还概述了卫星网络可以为 6G 做出的关键价值指标(KVI)和关键绩效指标(KPI)。它讨论了卫星在提供全球覆盖、支持可持续发展目标、确保可靠性和弹性、增强安全性和身份验证、满足容量要求以及提供定位和授时服务方面的作用。最后,文件强调政府和监管机构需要考虑 6G 部署所需的广泛技术,并确保制定包容性的政策和法规。
  • 6G technology promises the 'internet of senses' and the 'internet of everything'
    6G技术承诺“感知互联网”和“万物互联”

  • Satellite communications are essential for maximizing reach and enabling 6G use cases
    卫星通信对于最大程度地扩大覆盖范围和实现 6G 用例至关重要

  • The GSOA envisions satellite integration in 6G networks, leveraging the advantages of satellite communication and sensing systems
    GSOA 设想将卫星集成到 6G 网络中,利用卫星通信和传感系统的优势

  • Satellite networks contribute to key value indicators (KVIs) and key performance indicators (KPIs) for 6G
    卫星网络对 6G 的关键价值指标 (KVI) 和关键绩效指标 (KPI) 做出贡献

  • Satellites provide global coverage, support sustainability goals, ensure reliability and resilience, enhance security and authentication, meet capacity requirements, and deliver positioning and timing services
    卫星为全球提供覆盖,支持可持续发展目标,确保可靠性和弹性,增强安全性与身份验证,满足容量要求,并提供定位和授时服务。

  • Governments and regulators need to consider the wide range of technologies required for 6G deployment and ensure inclusive policies and regulations.
    政府和监管机构应权衡 6G 部署所需的技术多样性,并制定包容性的政策和法规。

二、文章内容

2.1、6G 技术即将改变世界(总结)

预计到 2030 年左右,6G 将使“万物互联”和“传感器互联”的愿景成为现实。 支持者们宣称,未来的通信体验将涵盖所有五种感官的数据传输:视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉。无线技术的飞速发展将使 6G 支持的应用成为可能,例如先进的虚拟现实全息通信分布式人工智能。因此,6G 将使现实世界和数字世界融合,为全球用户带来大量机遇。除了以人为本的用例之外,先进的传感和机器类通信也将得到补充,例如控制难以到达位置的机器人、地球观测以及传感与通信的深度集成。

6G 将建立在为世界带来 5G 所做的重要工作之上。虽然目前尚不清楚哪些 6G用例会成为现实,但如果要让每个人都能享受 6G 的好处,就需要将全方位的陆基和非陆基技术纳入 6G 标准。正如之前所有代的无线技术所证明的那样,使用非陆基技术对于最大限度地扩大覆盖范围至关重要。这意味着 6G 标准必须从一开始就涵盖陆基网络 (TN) 和非陆基网络 (NTN) 技术。

2.2、6G 卫星愿景:GSOA 的展望

虽然 5G 优化了地面网络设计,允许集成卫星扩展覆盖范围和可用性,但 6G 将从根本上改变网络设计、实施和运营方式,同时考虑地面和卫星通信的特性,从而创建统一的网络。

通过借鉴将非地面网络 (NTN) 集成到 5G 的经验,6G 将充分利用卫星通信和传感系统的优势。不同的 6G 设备将能够访问基于卫星的网络,其服务能力将适合其特定用例。

定义6G目标的研究正在制定一系列关键价值指标(KVI)。NTN,特别是卫星网络,可能为之贡献的潜在KVI包括:

从这些KVI中将产生一系列关键绩效指标(KPI),涵盖各种类型的设备和用例,包括位置准确性、数据速率和功耗等方面。这将导致一个未来,其中多个TN和NTN通过增强的人工智能/机器学习技术共同工作,以在任何时候、任何地方提供所需的连接性。

3、卫星在6G中的作用

为了让 6G 技术真正惠及大众,其应用场景必须结合多种通信技术的优势。因此,卫星通信的四大特性 - 无处不在 (ubiquity)、  持续可靠 (continuity)、 可扩展性 (scalability) 和抗干扰性 (resilience) 将在 6G 网络中发挥核心作用。卫星通信已经在扩展 4G 网络服务方面扮演着重要角色,并且也将进一步助力 5G 网络的发展。

以下特质使卫星通信网络尤其适用于实现 6G 的关键价值指标 (KVIs) 和关键性能指标 (KPIs):

3.1全球覆盖范围

卫星连接世界各地 从人口稠密地区到无法到达的地区否则就无法到达的地区。这包括在飞机、轮船和陆地车辆上提供移动服务、 船舶和陆基车辆及其辅助基础设施。以围绕 4G 构想的物联网、并在 5G 中进一步扩展,以支持 NTN、 6G 网络将连接各处的传感器 创建万物互联。由于通信卫星位于太空且轨道不同,因此特别适合通信卫星特别适合在 6G 网络中广泛传播关键信息。

3.2、可持续性

卫星通信将支持TN以解决全球可持续发展目标。例如,卫星可以直接向嵌入式碳成本过高的地点提供通信解决方案。此外,卫星应越来越被视为“天空中的基站”,从中可以随时随地访问内容和数据,依赖太阳能而不是像陆地数据中心一样需要大量能源来运行和冷却它们。卫星通信可以连接广泛分布的用于环境和气候监测的传感器,例如提供可能发生的野火的预警。它们还将连接需要大规模能源运行的系统,例如铁路,以降低运营能源需求。

3.3、可靠性

围绕6G对物理、数字和生物世界进行统一的用例突显了6G网络需要具备高度可靠性、弹性和安全性。一些移动运营商亲身经历了将卫星通信整合到其网络中如何显著提高网络的正常运行时间。这是由于NTN的更高可用性,因此在统一的情况下,NTN和TN可以通过使用NTN为主要TN连接提供备用连接来最大程度地提高服务可靠性。

3.4、弹性

随着气候变化和地缘政治紧张局势的加剧,世界变得越来越容易受到自然和人为灾害的影响,同时对连接性的依赖也在不断增加。利用太空网络的“始终开启”能力和固有弹性,6G网络被设定为有史以来最具弹性的网络,只要从一开始就被构想为统一网络,并基于NTN和TN技术构建在5G发展基础之上。

3.5、安全和身份验证 

怀着成为“物联网”的雄心,6G用户将合理地要求前所未有的安全、信任和身份验证水平。卫星通信的固有安全功能使得在这些网络上进行黑客攻击或窃听数据传输变得极为困难,特别是在点对点或私有电路操作中。随着量子计算机能力不断增长,朝着提供稳定环境、能够在几乎实时破解当今加密方案的可靠量子霸权发展,对增强安全性和身份验证的需求也在增长。这既涉及到安全的6G网络(包括卫星通信网络),也包括提供量子抗干扰安全服务,例如量子密钥分发(QKD)。卫星QKD可能为全球量子互联网网络铺平道路,卫星自然地解决了由于光纤吸收引起的路径长度限制。

3.6、满足容量需求

6G的多感官数据传输可能需要大量的容量。与从4G到5G的十倍增加不同,速度可能会增加百倍,这将需要在技术之间进行广泛整合,以支持预期的需求。仅仅把这种传输负荷放在地面网络上将对即使是最先进的系统造成巨大压力,从而影响服务质量,最终影响6G的采用。因此,为了满足这些数据需求,将需要多个网络。卫星连接可以在地面技术无法提供连接或需要额外带宽以缓解瓶颈并承载额外流量的情况下,提供一种有竞争力的替代方案或补充。每种无线技术,包括卫星,都需要频谱来在6G生态系统中发挥各自的作用。

3.7、位置和定时服务

为了实现6G设想中的许多服务,将需要比5G更高分辨率的定位和定时。这将使得与元宇宙和感知相关的位置依赖性服务成为可能,同时支持6G的更高保真度的服务质量和数据速率。卫星网络将需要支持这些要求,并将它们作为服务提供在它们完全适用的室外位置。

这张图展示了卫星通信与 6G 网络的各种“接触点”。图中央是 “6G” 技术和服务,围绕其外的每一圈都代表着卫星通信与 6G 的独特之处以及集成程度的降低。

例如,卫星通信可以做到:

  • 在地面网络无法提供服务的情况下,通过提供与定位导航授时 (PTN) 服务相当的精度,来支持 6G 网络的运行,从而使 6G 服务能够在原本无法实现的地方发挥作用。

  • 将 6G 技术作为卫星通信网络的首选通信技术。

  • 作为网络间的回传链路,连接一系列网络,同时向后兼容之前的通信网络世代。

  • 提供全球覆盖(如果需要的话)。

圈层解释:

  • 最内圈: 代表卫星通信可以完全采用 6G 技术,并与 6G 网络深度集成。

  • 中间圈: 代表卫星通信可以部分采用 6G 技术,并与 6G 网络有一定程度的集成。

  • 外圈: 代表卫星通信的功能与 6G 网络的关联性较低,但仍然可以作为 6G 网络的补充,提供一些独特的服务,例如全球覆盖。

5G 网络已经奠定了地面网络与卫星网络融合的基础,而 6G 将在此基础上更进一步发展,打造内置无处不在 (ubiquity)、  持续可靠 (continuity)、 可扩展性 (scalability) 和  抗干扰性 (resilience) 等特性的统一网络。

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