5G的eMBB、URLLC和mMTC三大應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)傳送網(wǎng)提出了基于靈活切片的高帶寬、低時(shí)延、高可靠等異質(zhì)化傳輸需求，而基于TDM的剛性傳輸技術(shù)或基于分組交換的柔性傳輸技術(shù)單獨(dú)都難以支撐。因此，中國(guó)移動(dòng)提出了基于“以太網(wǎng)內(nèi)生TDM”的SPN技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分組交換與TDM融合，高效支持L1層TDM時(shí)隙交叉、L2層以太網(wǎng)交換和L3層路由，滿足5G業(yè)務(wù)差異化承載需求。

        面向/6G涌現(xiàn)出的新應(yīng)用場(chǎng)景和新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，城域傳送網(wǎng)為更好地承載5G-A/6G業(yè)務(wù)發(fā)展，需要持續(xù)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。

面向5G-A/6G泛在連接愿景的空天地一體化網(wǎng)絡(luò)

        ITU-R已于2023年正式發(fā)布6G典型應(yīng)用場(chǎng)景。6G不僅基礎(chǔ)連接能力將在5G三大應(yīng)用場(chǎng)景基礎(chǔ)上進(jìn)一步向沉浸式通信、極高可靠低時(shí)延通信和超大規(guī)模連接演進(jìn)增強(qiáng)，還將基于智多要素融合支持AI與通信融合、通感一體、泛在連接三大新場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)超越連接的新一代信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。5G-A作為5G向6G代際演進(jìn)的過渡階段，已經(jīng)開始引入以上新要素能力，逐步推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍和服務(wù)能力的擴(kuò)展。

        作為5G-A/6G的三項(xiàng)重要新增場(chǎng)景之一，泛在連接需要網(wǎng)絡(luò)全面提供全域立體的連接覆蓋，這給現(xiàn)有基于地面網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)架構(gòu)帶來全新挑戰(zhàn)。一方面，地面網(wǎng)絡(luò)難以支持海域、空域等非地面連接；另一方面，在沙漠、森林、野外等地域，受限于惡劣環(huán)境和高昂網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，地面網(wǎng)絡(luò)也難以實(shí)現(xiàn)充分連接覆蓋。而以衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)為代表的空間網(wǎng)絡(luò)，由于具有覆蓋范圍廣、偏遠(yuǎn)地區(qū)部署成本低等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可以作為地面網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充和增強(qiáng)，與地面網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成空天地一體化融合網(wǎng)絡(luò)，真正實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)泛在連接。

        空天地一體化融合網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展不僅將帶來組網(wǎng)架構(gòu)變革，還將反向驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的跨越式發(fā)展：通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)提供移動(dòng)通信服務(wù)，如基站無覆蓋地區(qū)手機(jī)直連衛(wèi)星、應(yīng)急通信等；提供衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，如森林防火、野生動(dòng)物視頻監(jiān)控、天然氣管道及電力線路巡檢等；通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)提供政企專線服務(wù)，如跨國(guó)政府企業(yè)的通信與應(yīng)急響應(yīng)、跨國(guó)金融專線、地面車輛交通互聯(lián)等。

面向5G-A/6G的空天地一體化承載網(wǎng)架構(gòu)

        在空天地一體化網(wǎng)絡(luò)中，由于衛(wèi)星可能包含部分或全部接入網(wǎng)甚至核心網(wǎng)功能，承載網(wǎng)可進(jìn)一步細(xì)分為空間承載網(wǎng)和地面承載網(wǎng)。其中，地面承載網(wǎng)仍然是業(yè)務(wù)承載的主體，提供高帶寬和低時(shí)延的普遍連接服務(wù)；而空間承載網(wǎng)作為地面網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)充和擴(kuò)展，提供覆蓋不足地區(qū)的補(bǔ)充連接和高可靠的備份連接。如圖1所示，空間承載網(wǎng)和地面承載網(wǎng)將共同構(gòu)成一個(gè)異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)，支持地面接入網(wǎng)、空間接入網(wǎng)到地面核心網(wǎng)、空間核心網(wǎng)之間的回傳連接。

        空天地一體化承載網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)如圖2所示。地面承載網(wǎng)通過信關(guān)站與基于衛(wèi)星的空間承載網(wǎng)相連，通過協(xié)同衛(wèi)星鏈路和地面鏈路共同實(shí)現(xiàn)星地一體化傳輸。衛(wèi)星鏈路的運(yùn)行狀態(tài)被實(shí)時(shí)收集反饋到地基統(tǒng)一管控平面，并基于地基統(tǒng)一管控平面完成網(wǎng)絡(luò)資源與路徑的編排調(diào)度與管控，實(shí)現(xiàn)空天地一體化承載的端到端性能優(yōu)化。

        地面承載網(wǎng)在繼承現(xiàn)有5G移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，還需要負(fù)責(zé)地面信關(guān)站和衛(wèi)星運(yùn)行控制中心之間的連接。由于部分ToB衛(wèi)星業(yè)務(wù)及衛(wèi)星運(yùn)行控制信息具有高安全隔離的需求，地面承載網(wǎng)需要考慮采用專網(wǎng)或?qū)＞€組網(wǎng)，保證端到端高可靠保障。例如，SPN作為地面承載網(wǎng)為衛(wèi)星地面回傳業(yè)務(wù)和衛(wèi)星運(yùn)控指令配置專屬切片。

        空間承載網(wǎng)則由單層或多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，可能包括低軌衛(wèi)星（LEO）網(wǎng)絡(luò)、中軌衛(wèi)星（MEO）網(wǎng)絡(luò)和高軌衛(wèi)星（HEO）網(wǎng)絡(luò)。每顆衛(wèi)星都將搭載傳輸網(wǎng)元，實(shí)現(xiàn)星間物理通信連接及組網(wǎng)路由和保護(hù)功能。同一星座的不同衛(wèi)星通過同軌/異軌星間通信鏈路進(jìn)行連接，而不同星座可以通過星座間通信鏈路進(jìn)行互聯(lián)。

空天地一體化承載關(guān)鍵技術(shù)展望

        與成熟的地面承載網(wǎng)相比，空間承載網(wǎng)面臨著一系列獨(dú)特的技術(shù)挑戰(zhàn)，主要包括自由空間中的高速星間光通信、高動(dòng)態(tài)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎碌慕M網(wǎng)技術(shù)、智能靈活的空天地一體管控技術(shù)等?？朔陨霞夹g(shù)挑戰(zhàn)是構(gòu)建空天地一體化承載網(wǎng)的基礎(chǔ)。

星間高速光通信技術(shù)

        星間光通信技術(shù)被公認(rèn)為是滿足空間承載網(wǎng)高帶寬傳輸需求的重要手段。星間光通信技術(shù)相比傳統(tǒng)微波通信具有更高帶寬且頻譜資源更為豐富，同時(shí)可復(fù)用地面高速光纖通信的先進(jìn)技術(shù)和成熟產(chǎn)業(yè)鏈。然而，相比地面光纖通信，星間光通信會(huì)受到復(fù)雜自由空間信道和衛(wèi)星高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響。前者體現(xiàn)在超大空間信道衰減；而后者包括異軌星間多普勒頻移以及對(duì)快速、高精度的捕獲、指向和跟蹤（APT）系統(tǒng)的迫切需求。

        因此，在光層，星間光通信技術(shù)在盡量沿用地面高速相干光通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，需要面向星間空間信道的特殊場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化。一方面，優(yōu)化調(diào)制解調(diào)模塊和光數(shù)字信號(hào)處理算法，適配星間通信無色散、大衰減、高動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)；另一方面，提供穩(wěn)定的APT系統(tǒng)以及高增益光學(xué)系統(tǒng)，充分保障星間激光通信鏈路的可用性。

        此外，針對(duì)鏈路協(xié)議，盡管當(dāng)前在軌驗(yàn)證的主流光接口采用CCSDS鏈路協(xié)議增強(qiáng)信道可靠性，但以SPN、為代表的地面光網(wǎng)絡(luò)成熟標(biāo)準(zhǔn)，在承載效率、傳輸速率、運(yùn)維能力、硬隔離、可擴(kuò)展性等方面相較CCSDS具有優(yōu)勢(shì)。此外，經(jīng)過地面網(wǎng)絡(luò)多年規(guī)模應(yīng)用驗(yàn)證，可靠性和產(chǎn)業(yè)支持情況更具有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)與地面網(wǎng)絡(luò)具有更高的兼容性。因此，面向空天地一體融合，在空間承載網(wǎng)沿用地面承載網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議可能是一種更好的選擇。

面向高動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男情g傳送網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)

        衛(wèi)星時(shí)刻處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致空間承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呈周期性變化。此外，星地用戶鏈路和饋電鏈路的切換、日凌現(xiàn)象導(dǎo)致的星間鏈路中斷，以及面向節(jié)能的星間鏈路主動(dòng)關(guān)斷等多方面因素還會(huì)進(jìn)一步加劇空間承載網(wǎng)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)性。這與地面承載網(wǎng)的固定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完全不同。因此，空間承載網(wǎng)組網(wǎng)在設(shè)計(jì)之初就需要考慮到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓邉?dòng)態(tài)性的影響。

        現(xiàn)有空間承載網(wǎng)組網(wǎng)一般采用IP路由疊加點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的方式，在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時(shí)尚能滿足組網(wǎng)需要。然而，當(dāng)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，達(dá)到上千顆節(jié)點(diǎn)規(guī)模時(shí)，IP路由疊加點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的方式容易引發(fā)網(wǎng)絡(luò)振蕩，造成網(wǎng)絡(luò)處于頻繁重路由狀態(tài)，降低鏈路利用率。為了解決該問題，有必要在空間承載網(wǎng)內(nèi)生構(gòu)建光層組網(wǎng)機(jī)制，在鏈路層實(shí)現(xiàn)高可靠保護(hù)，使IP路由免受網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓挠绊?，保證高動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎碌臉I(yè)務(wù)穩(wěn)定性。此外，針對(duì)衛(wèi)星資源受限的問題，采用L0~L3融合設(shè)計(jì)相比簡(jiǎn)單的功能疊加更具有體積、重量和功耗優(yōu)勢(shì)。

        針對(duì)星間鏈路不穩(wěn)定挑戰(zhàn)，可以在信號(hào)幀結(jié)構(gòu)中定義專用開銷來表征和傳遞鏈路狀態(tài)，進(jìn)一步增強(qiáng)空間承載網(wǎng)對(duì)星間鏈路的實(shí)時(shí)感知和管控，從而提升網(wǎng)絡(luò)的整體規(guī)劃能力。此外，由于高質(zhì)量衛(wèi)星專線服務(wù)需要高可靠的星間通信鏈路，還需要支持靈活速率接入并確保業(yè)務(wù)硬隔離。

        綜上，為了實(shí)現(xiàn)靈活高效高可靠的空天地一體化承載，有必要提出一套面向空間承載網(wǎng)的靈活高效組網(wǎng)技術(shù)體系，而SPN的跨層融合、高靈活、高可靠等技術(shù)優(yōu)勢(shì)恰好滿足這一需求，因此有望在空間承載網(wǎng)組網(wǎng)中獲得遷移應(yīng)用。

智能靈活的空天地一體管控技術(shù)

        地面承載網(wǎng)經(jīng)過多年廣泛應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展出成熟的管控技術(shù)體系，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面且準(zhǔn)確的分析和管控。然而，盡管空間承載網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)規(guī)?？赡懿蝗绲孛娉休d網(wǎng)，但由于鏈路和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母邉?dòng)態(tài)性，空間承載網(wǎng)的管控往往更加復(fù)雜。因此，為了實(shí)現(xiàn)智能靈活的空天地一體管控，首先需要基于地面承載網(wǎng)的管控技術(shù)研發(fā)適用于空間承載網(wǎng)的管控技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建統(tǒng)一的管控面。

        針對(duì)空間承載網(wǎng)的管控，引入星間鏈路的實(shí)時(shí)數(shù)字化監(jiān)控和AI智能預(yù)測(cè)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星承載網(wǎng)在高動(dòng)態(tài)拓?fù)湎碌闹鲃?dòng)運(yùn)維至關(guān)重要。潛在技術(shù)包括星間鏈路的自動(dòng)故障上報(bào)、實(shí)時(shí)性能監(jiān)測(cè)、通信載荷自定義配置和靈活動(dòng)態(tài)保護(hù)等。在此基礎(chǔ)上，通過將空間承載網(wǎng)的狀態(tài)感知和管控調(diào)度功能集成到基于SDN的地面承載網(wǎng)管控體系中，可以實(shí)現(xiàn)空天地一體融合的統(tǒng)一管控面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)空天地一體化承載網(wǎng)的集中管理和協(xié)同運(yùn)作，確保該異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)的資源高效整合和高可靠運(yùn)行。

        面向5G-A/6G泛在連接愿景，空天地一體化是下一代承載網(wǎng)的重要發(fā)展趨勢(shì)，將帶來承載網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)的重要變革。為實(shí)現(xiàn)空天地一體承載，空間承載網(wǎng)可以充分借鑒地面承載網(wǎng)的技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，同時(shí)針對(duì)衛(wèi)星通信的特殊場(chǎng)景在物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)體系化技術(shù)突破。地面承載網(wǎng)成熟標(biāo)準(zhǔn)體系憑借先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廣泛應(yīng)用驗(yàn)證，有望實(shí)現(xiàn)在空間承載網(wǎng)的遷移應(yīng)用，構(gòu)建基于統(tǒng)一技術(shù)體制的空天地一體化融合承載網(wǎng)。