中国信科陈山枝:星地融合助力数字低空发展

2025年4月10日至12日,由FuTURE论坛和紫金山实验室联合组织召开的"2025全球6G技术与产业生态大会"在南京召开。中国信科集团副总经理、总工程师、科技委主任,无线移动通信全国重点实验室主任,IEEE Fellow陈山枝博士受邀作了《星地融合助力数字低空发展》的主题演讲,陈山枝博士从星地融合移动通信发展现状出发,深入分析了6G星地融合关键技术,探讨了星地融合对低空智联网发展的促进,分享了中国信科/无线移动全国重点实验室在星地融合标准与技术验证的重要成果以及在低空经济的布局,并推荐了近期出版的专著《星地融合移动通信系统与关键技术》。


针对星地融合移动通信发展现状,陈山枝博士分析了地面移动通信系统的覆盖局限性、卫星通信与地面移动通信从过去竞争转变为现在互补的发展趋势,指出地面移动通信经历1G到5G的发展,标准数量不断收敛并具备规模经济优势,2025年初全球移动通信手机用户总数为60亿量级,而卫星通信技术体制多、不兼容、产业规模小、成本高、无规模经济优势,用户终端总数仅在1000万量级。今天的卫星通信还没有走出1G的大哥大的商业困境,终端贵、资费高、用户数量小,手机用户买卫星通信更像是在买通信保险(应急通信)。为了解决卫星通信的发展困境,陈山枝博士自2018年开始倡导"5G体制兼容、6G系统融合"的卫星互联网发展技术路径,并先后在电信科学、China Communication等期刊发表论文。该技术路径已得到国际认可,例如欧盟无线电频谱政策组(RSPG)在2025年发布的6G战略报告中提到"5G融合设计、6G统一设计",与该观点进行了呼应。此外,3GPP在持续推进5G NTN的发展,且在今年3月的6G Workshop中,绝大多数公司(卫星阵营和主流设备商)普遍同意6G Day1的 NTN & TN 统一设计,已写入3GPP RAN的立项报告中。

针对6G星地融合,陈山枝博士基于对什么是6G的思考,指出6G需要解决5G行业应用没处理好的问题并满足2030年后的"数字孪生、虚拟世界"等新需求。他提出6G具有三大突破与三大标志,首先是为应对覆盖挑战,需要实现从陆地覆盖到全域覆盖的突破,形成了星地融合的标志;其次是为应对容量挑战,需要实现从蜂窝小区架构到去蜂窝架构的突破,形成了以用户为中心的弹性可定制网络的标志;然后是为应对能力挑战,需要实现AI赋能以及从通信到通信、感知与计算的突破,形成了通信与感知、智能融合的标志。针对该观点,陈山枝博士先后在IEEE Wireless Communication、China Communication、Engineering、IEEE Network、中国科学等期刊上发表了多篇论文。陈山枝博士谈到,6G星地融合将面临丰富的场景和应用,例如高效中继回传服务、泛在宽带接入服务、泛在物联网服务、高可靠通信、高安全高可用通信等,由此需要攻克系列关键技术,涉及星地融合的网络架构、星地融合的无线传输、星地融合的组网、星地融合的频谱共享与管理等多个方面。从网络架构看,需要研究卫星与地面蜂窝通信融合的立体网络架构、基于弹性可重构的灵活网络架构设计、星地网络节点间网络功能柔性分割等;从无线传输看,需要研究卫星与地面蜂窝通信的统一无线空口设计方案、终端极简接入方案等;从组网看,需要研究小区间频率规划、多层网络间自适应路由、星地星间的无缝切换、星地一体多级边缘计算任务迁移等;从频谱共享与管理看,需要研究基于统一管理的网络频谱资源、星地间频谱的协调管理机制、频谱共享和干扰管理方案等。通过这些技术创新,促进"全域覆盖、场景智联"的6G愿景实现。

随后,陈山枝博士谈到,应对今天这个"空天地一体化与数字低空"主题,业界探讨星地融合促进低空智联网的发展。目前看,针对低空经济面临的空中交通管理、无人飞行器飞行安全等方面的需求,单一技术难以满足低空飞行与通信需求,需要卫星通信、飞行器间通信、空对地网络、地对空网络、地面蜂窝网络等多种技术。可以说,无处不在的网络,是空中飞行器正常运行的基础保障。针对数字低空,我们需要一张异构融合的低空智联网,包括5G-Advanced、卫星互联网、自组织网络、V2X通信等多项技术,以此来构成立体协同覆盖网络架构,形成空天地多层次的通信与感知网络,解决低空飞行中的通信、感知、管控以及数据处理,护航低空经济安全发展。陈山枝博士指出,星地融合移动通信将能很好地满足低空通信需求。对于高轨卫星、低轨卫星、空中平台、地面基站构成的星地融合一体化网络,需要对无人机建立统一认证与接入管理机制,需要进行移动性管理增强(涉及UAV在地面基站之间的移动性、UAV在地面和卫星的移动性、低轨卫星的高动态移动性等多方面),需要星地融合核心网对网路进行统一管理,此外还需要研制小型化、轻型化、低功耗的机载一体化终端。

随后陈山枝博士也介绍了中国信科在星地融合方面的贡献。他提到,中国信科在星地融合标准制定上发挥了突出的贡献,自R18开始首次实现中国在3GPP NTN的标准立项,目前已累计牵头16项,是全球牵头卫星NTN立项最多的公司,此外,中国信科是ITU星地融合技术领域的重要贡献者,已在ITU-T牵头完成4项固移卫星融合(FMSC)标准,并在ITU-R牵头卫星未来技术趋势研究,为ITU引领星地融合标准奠定坚实基础。中国信科在积极推进5G星地融合相关设备研制、关键技术在轨验证等,推动我国5G卫星互联网技术和产业发展;另外建立了6G星地融合验证平台,开展6G网络和无线关键技术验证,其中双星协同传输验证了1Gbps以上的用户峰值速率。

此外,中国信科围绕低空智联网的整体技术架构,进行了关键链条的产业布局,护航低空经济高质量发展。最后,陈山枝博士介绍了2024年出版的业界首本星地融合移动通信专著,反应了其所带领的中国信科团队八年来致力于星地融合移动通信系统和关键技术研究的重要成果总结,由业界院士联袂作序,曾连续一个月荣登京东通信图书热卖榜榜首。

面向未来,陈山枝博士表示中国信科将继续深入星地融合技术研究与标准、设备研发与技术验证,全面支持低空智联网的发展。他也期待在业界的共同努力下,开放合作创新,开拓星地融合,促进6G时代"全域覆盖、场景智联"的美好愿景实现。

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2025-04-11
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