【中移智库】面向6G的天地一体融合网络技术白皮书2024

（2024年） 发布单位：中移智库 编制单位：中国移动通信研究院 前言 近年来，全球天地一体技术研究及应用进入全新快速发展阶段。各国卫星和地面移动通信巨头在政策、市场需求推动下开展实质性合作，促进天地产业的快速发展，加速了天地一体融合网络的成熟和商用。我国相继出台相关政策积极推进卫星互联网建设，加快推动地面移动通信与卫星通信向天地一体化发展。 本白皮书针对面向6G的天地一体融合网络，提出“一体架构”、“统一高效”、“动态灵活”、“一网多能”四大技术体系，并对天地一体融合组网的应用场景、愿景及目标、挑战和系列创新技术进行了阐述。本白皮书希望联合广大产业合作伙伴，从技术攻关、标准制定、产业推进和生态构建四个方面推进天地一体融合网络技术的发展和成熟。 本白皮书由中国移动通信研究院（新一代移动信息通信技术国家工程研究中心）、中兴通讯股份有限公司、中信科移动通信技术股份有限公司、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、武汉大学共同编制，由清华大学-中国移动联合研究院提供技术指导。未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本建议之部分或全部内容。 联合编写单位及作者 中国移动通信研究院（新一代移动信息通信技术国家工程研究中心） 丁海煜、邓伟、程锦霞、张龙、马克、崔诗雨、翁玮文、赵琳、杜琴、刘京、王桂英、邓平科、施南翔 参与编写单位（排名不分先后） 中兴通讯股份有限公司：郝瑞晶、朱和合、田开波、亓涓、周晓强中信科移动通信技术股份有限公司：孙韶辉、康绍莉、缪德山、徐晖、汪永明、韩波、侯利明、关鹃哈尔滨工业大学：王振永、李德志、邱实、周文杰北京航空航天大学：肖振宇、耿宇晖、杨峻一武汉大学：王密、徐彦彦、仵倩玉 技术指导单位 清华大学-中国移动联合研究院 目录 1天地一体融合网络应用场景........................................................................................................61.1大众手机直连卫星服务.....................................................................................................61.2行业终端直连卫星服务.....................................................................................................71.3应急救援保障服务.............................................................................................................72天地一体融合网络愿景及目标....................................................................................................93天地一体融合网络技术挑战......................................................................................................113.1网络拓扑高速动态变化...................................................................................................113.2星地信道环境差异巨大...................................................................................................113.3星地网络各自独立组网...................................................................................................113.4星上网元平台能力受限...................................................................................................123.5通感算异构网融合困难...................................................................................................124天地一体融合网络创新技术......................................................................................................134.1一体架构...........................................................................................................................144.1.1集中和分布协同的自治网络架构........................................................................144.1.2智能动态协作的新型无线组网架构....................................................................154.2统一高效...........................................................................................................................164.2.1统一空口................................................................................................................164.2.2统一频率................................................................................................................184.3动态灵活...........................................................................................................................194.3.1灵活波束管理........................................................................................................194.3.2统一资源调度........................................................................................................214.3.3弹性多轨组网........................................................................................................224.4一网多能...........................................................................................................................224.4.1感知融合................................................................................................................234.4.2算力融合................................................................................................................234.4.3测控融合................................................................................................................245天地一体融合网络技术发展倡议..............................................................................................26缩略语列表......................................................................................................................................28参考文献...........................................................................................................................................29 习近平总书记在2021年十九届中央政治局第三十四次集体学习讲话时强调,“加快建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施”。“天地一体”成为数字信息技术和网络发展的重要目标。政府密集出台政策推进卫星互联网发展，产学研用各方积极投入，产业发展迅速。 国际上天地一体技术研究及应用也进入了全新快速发展阶段。管制机构、卫星及地面设备厂商和运营商巨头纷纷入场。一是加速制定天地频率共享政策。2023年4月，FCC启动了地面频谱共享的提案，为手机直连卫星提供政策支持。二是推进手机直连卫星端到端能力构建和启动商用试点，如泰雷兹、高通、爱立信启动5G太空项目，利用低轨卫星开展NTN试验；SpaceX和T-Mobile成立技术联盟，开展手机直连卫星研究测试。 中国移动积极开展手机直连、天地融合技术攻关、标准推进和产业合作。2022年8月，中国移动率先完成全球首个运营商5GNTN终端直连卫星技术外场验证；2023年5月，完成了我国首款5GNTN手机直连卫星实验室验证。 现有地面网络仅覆盖了地球表面陆地约20%的地区，覆盖面积小于地球表面积的6%，为提供全域无缝覆盖服务，卫星网络需作为地面网络的补充，共同构建涵盖陆海空天的全空间立体通信网络。随着3GPP5G非地面网络技术（NTN）和6G天地一体技术的持续演进，卫星和地面网络正逐步形成深度融合趋势，通过地面网络的先进通信技术、设备研发和产业规模、庞大的用户群体，带动卫星产业快速发展，实现双方价值提升。 为加速天地一体融合网络技术及产业成熟，本白皮书针对6G天地一体融合网络的场景及五大技术挑战，提出天地一体融合网络一体架构和统一高效、动态灵活、一网多能的技术体系，并对创新关键技术进行了详细阐述。最后，面向产业发出面向6G的天地一体融合网络技术发展倡议。 1天地一体融合网络应用场景