摘要

5G即将普及，6G的预研已经到来。虽然5G有一个优点，甚至可以改变社会，但它并不完美，也有一些缺点。5G的缺点并不是由于第五代移动通信系统本身的问题，而是通信系统的“祖先”留下的缺点，即不可能通过海陆空一体化传输信息，现有的5G通信系统只能局限于地面使用。依靠已建成的基站进行有限的距离传输，但人类涉足的沙漠、海洋和偏远山区迫切需要流畅的网速。因此，下一代移动通信系统6G需要解决这一痛点，实现陆海空信息传输一体化，实现“想天下，为所欲为”的愿景，让人们随时随地拥有网络覆盖，享受全球范围内超高网速带来的快感。

1G-5G通信历史

从1980年到现在，通信历史从1G到5G发生了翻天覆地的变化。从最初人们熟悉的摩托罗拉手机，到现在使用的智能手机，随着通信技术的发展，智能手机的种类和功能日益增多。可以说，手机见证了人类通讯的蓬勃发展。从1-3G跟随到4G赶超再到5G超越6G领先，在中国通信研究人员和专家的带领下，通信发展非常迅速，导致处处被其他国家盯上，这恰恰反映了中国通信行业在国际舞台上的地位。

图1通信系统1G-5G发展历史

回顾移动通信的发展，每一代移动通信系统都可以用符号能力指数和核心关键技术来定义。其中，1G采用频分多址，只能提供模拟语音业务；2G主要采用时分多址，可提供数字语音和低速数据业务；3G的特点是码分多址，用户峰值速率达到2Mbps到几十Mbps，可以支持多媒体数据业务；4G以正交频分多址技术为核心，可支持峰值速率为100Mbps至1Gbps的各种移动宽带数据业务。5G是4G系统的延伸。与4G相比，5G具有更高的传输速率、更低的时延、更高的可靠性和海量互联的能力，从而实现了“一切触手可及”的愿景。

6G+卫星通信

实现天地互联，需要卫星通信技术的支持，卫星通信将在第六代移动通信中发挥重要作用。目前，世界主要国家和一些商业实体正在积极建设卫星通信系统。

2020年11月6日，由中国电子科技大学与国星航天联合研制的世界首颗6G实验卫星，由长征六号运载火箭搭载至太原卫星发射中心，进入预定轨道，标志着我国向第六代移动通信技术的大门迈进了一步。这颗卫星搭载了太赫兹通信有效载荷，将在空的应用场景下，在全球范围内首次开展太赫兹通信技术的技术验证。太赫兹技术被认为是目前潜在的关键技术，可用于远距离卫星之间的通信，实现卫星互联和星间组网，是天基网络极其重要的组成部分。同时，太赫兹的频率在0.1太赫兹到10太赫兹之间，拥有极其丰富的频谱资源。而且，超高频可以使传输速率达到100 gbit/s到1 tbit/s之间，利用太赫兹通信技术，客户可以实现机载平台与地面设备和主机台的连接，实现空与地面的联网，从而解决全球覆盖和用户高速移动的问题。同时，卫星移动通信系统的建立可以以较低的成本实现更广泛的覆盖。

国外的行业也开始积极部署。美国SpaceX公司正在积极预留空的产能，欧洲也在积极开展OneWeb等项目。希望通过建设大规模的全球低轨卫星互联网，抓住卫星网络的运营机遇，使卫星网络的部署更加快速。

美国SpaceX公司创建的星链计划正在实施，其目标是通过低地球轨道卫星提供覆盖全球的高速互联网接入服务。美国探索技术公司SpaceX计划在2020年代中期之前，在三个轨道部署近1.2万颗卫星:首先，在550公里轨道部署约1600颗卫星，其次，在1150公里轨道部署约2800颗Ku波段和Ka波段卫星，最后，在340公里轨道部署约7500颗V波段卫星。整个计划预计耗资约100亿美元。美国东部时间2020年11月24日20时12分，SpaceX完成“星链计划”卫星发射任务，搭载60颗卫星的“猎鹰9号”成功发射空，如图2所示。这个小型卫星群已经部署在绕地球550公里的轨道上。截至目前，SpaceX共发射了953颗“星链”卫星，具体如下

图3 SpaceX的星链发射计划

卫星通信问题的分析与解决

1报废问题

随着低轨卫星数量的日益增加，一旦每颗卫星的使用寿命结束，如何处置废弃卫星就成为一个重要的考虑因素。600到1000公里之间的区域已经是地球上最拥挤的轨道区域。

可以增加一个新的墓地轨道系统来处理废弃的卫星，这类似于用于处理在地球静止区运行了几十年的战后通信卫星的系统。然而，在假定的轨道高度，处置轨道可能没有足够长的寿命来确保长期稳定性。另一种替代方法是回收废弃物体用于近地空清洁、卫星轨道运行或以某种形式回收其材料。

2光污染问题

由于卫星数量的不断增加和相关法律法规的缺失，卫星集群的部署极大地影响了天文观测。天文学家说，可见卫星的数量将超过可见恒星的数量，它们在光学和无线电波长上的亮度将严重影响科学观测。而且由于卫星链可以独立改变轨道，不可能安排观测时间来避开。

光污染问题可以通过制定标准或法规，将卫星群的工作时间与天文观测任务相协调，统筹规划，有序协调工作来解决。

3碰撞问题

近年来，随着地球外层空逐渐被人造物体填满，据NASA统计，目前地球轨道上运行或废弃的人造卫星和火箭残留物约有4000颗，此外还有约6000块可以被看到和追踪的垃圾，而直径超过一厘米的垃圾更多太空这些地球轨道上的物体总是对卫星、航天飞机和国际空站的安全构成威胁。

卫星碰撞问题是卫星部署的重点。为了避免碰撞，我们可以改变卫星部署轨道，或者为卫星配置移动系统，通过远程控制改变卫星运动轨迹，不断监测卫星在Tai 空等卫星轨道上的运动状态，避免碰撞。

摘要

解决全球覆盖和用户高速移动问题的现实途径是采用卫星移动通信系统。目前全球移动通信的陆地覆盖面只有30%左右，无法覆盖沙漠、戈壁、海洋、偏远山区、极地等地区。随着人类活动的扩大，我们仍然需要解决没有移动通信网络覆盖的地区的通信问题。考虑到上述偏远地区通常人口稀少，环境条件恶劣，建立传统移动通信网络将消耗巨大的建设和维护成本。随着微小卫星制造和发射技术的发展，6G的重要要求之一是通过大规模微小卫星星座实现全球网络的无缝覆盖。随着卫星通信的发展，卫星安全问题需要做更多的工作。

参考

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