空天地一体化网络研究现状与新技术的应用展望

摘要为了实现全时全域“泛在连接”,全球覆盖、随遇接入、按需服务的空天地一体化网络,是未来无线通信系统发展的方向。建设空天地一体化网络,需要深度结合天基网络、空基网络、地基网络,在不同的空间维度上发挥自身的功能,不断突破网络体制的边界限制,进而实现广域的全覆盖和无线网络的互联互通。文中主要从科研项目实施、技术研究和标准推进等方面探讨空天地一体化网络发展进程。同时,对新技术在空天地一体化网络中的应用进行展望,并探讨未来空天地一体化网络的发展方向。

关键词空天地一体化网络 ; 协同传输技术 ; 认知无线电 ; 非正交多址接入技术 ; 内容分发网络

1 引言

为了解决在任意位置无缝的信息接入问题,天基、空基、海基、地基等各种网络服务不断涌现。地面无线通信系统经过五代的发展,目前已经较为成熟,但是仍然存在覆盖范围不够广的问题。为了实现低时延、高带宽、全球覆盖的要求,低轨(LEO)卫星星座逐渐成为研究热点。以Starlink、OneWeb为代表的商业LEO星座项目的开展,使得全球任意位置实现无线接入高速互联网成为可能。它与成熟的高轨(GEO)卫星星座、中轨(MEO)卫星星座共同组成了天基网络的基础设施。卫星通信相比于地面无线通信系统,最主要的特点是信号传输距离相对较远,因此非常依赖视距传输。若传输信号受到遮挡或者产生衰落,视距传输链路将变得不可靠。例如位于城市中心人口密集场所被各种高楼大厦遮挡的用户、人口稀少的丛林地区被灌木丛和树林遮挡的用户、室内的用户以及处于波束边缘的用户等。同时,卫星网络面临着拓扑复杂、传输时延大以及部署成本高等问题。可以看出,仅仅

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