韩国庆熙大学电子工程系教授安基洪等人介绍了对于6G非地面网络（NTN）研究趋势与方向的研究结果，相关研究工作得到了韩国科学和信息通信技术部的支持，部分由韩国ITRC（信息技术研究中心）支持计划（IITP-2021-0-02046和IITP-2022-2017-0-01637）监督，由韩国IITP（信息与通信技术规划与评估研究所）资助，部分由韩国国家研究基金会（NRF）资助（2017R1A2B3012316、2020R1A2C2102198、2021R1A4A1030775和2020R1A2C2010006）。

一、必要性和特点

6G网络应将空间网络与地面网络无缝集成。这被定义为超连接，并且正在改变基于3维异构网络的现有连接范式。

在3GPP的Rel-14规范中，通过在现有的9个部署场景中增加“空对地”、“轻型飞机”和“卫星到地面”3个新的部署场景，共定义了12个部署场景。在Rel-15中，定义了应用新空口（5G NR）的信道模型、部署场景的分段以及NR应用的要求。在Rel-16中，还讨论了协议栈第二层和第三层的分析结果以及RAN结构。此外，航天工业的竞争正在加剧。在现有的太空强国以及SpaceX等与太空相关的公司会定期发射大量小型卫星以支持卫星互联网服务。

NTN的主要特点如下：①具有广泛的服务覆盖能力，降低了航天/机载车辆对物理攻击和自然灾害的脆弱性；②预计将促进地面5G网络无法覆盖的未服务地区（隔离/偏远地区、机载或船舶）和服务欠缺地区（例如郊区/农村地区）的移动服务升级，以具有成本效益的方式提供无线接入；③还有望通过为机器到机器通信/物联网设备或移动平台（例如乘用车-飞机、轮船、高铁、公共汽车）上的乘客提供服务连续性或确保服务在任何地方的可用性来增强服务可靠性，尤其是用于关键通信、未来铁路/海上/航空通信；④灵活的网络可扩展性可以通过提供有效的多播/广播资源来保证网络边缘甚至用户终端的服务交付。

二、研究趋势与方向

1、网络结构

在3GPP中，Rel-16 TR 38.821讨论了NTN节点（卫星、无人机）的RAN结构和部署问题，包括对与地面网络兼容性的讨论。该网络被定义为天地一体化网络（STIN）。现阶段，仅定义了单星和星地网络，星间通信尚未标准化。有必要通过应用有限STIN、异构STIN和超立方STIN的概念，建立一个反映这一点的演化网络模型，以及适合每个演化阶段的网络技术，其中包括少量的低轨道卫星。此外，正在研究在卫星间链路中应用光通信和毫米波的方法。

2、频率问题

卫星使用的频段有C波段（约12-18 GHz）和Ka波段（约27-40 GHz）；然而，随着5G的部署，它会对现有的卫星服务造成干扰。因此，有必要开发一种允许两个网络使用相同频率的技术和一种使用不同频域的技术。对于前一种情况，正在研究一种应用CR（感知无线电）技术的方法，可以增强网络容量，降低频率许可成本。在后一种情况下，正在研究将新的Q/V波段（40-50 GHz）应用于卫星网络的方法，该方法可以提供较大的带宽，因此可以应用于高通量卫星（HTS）。目前，国外卫星相关公司正在等待美国联邦通信委员会认证使用该频段。

3、各通信层的设计细节

在各通信层的设计上，智能反射表面技术在物理层存在一个应用问题，即可以基于自适应LoS（视距内）MIMO天线阵列进行动态重构，解决高多普勒问题和高往返时间问题。研究界不仅正在讨论这一点，而且正在讨论一种新的调制技术、灵活的OFDM和基于GFDM的候选技术。正在努力通过这些技术满足各种服务的QoS（服务质量）。

在上层，正在开发克服移动性挑战的技术，目前正在讨论5G标准化技术条件切换和双主动协议栈（DAPS）切换技术。在条件切换研究方面，除了现有的基于测量的触发方法外，还研究了基于位置信息、基于时间序列和时序先进技术等多种方法。此外，软件定义网络（SDN）/网络功能虚拟化（NFV）技术在“Sat5G”（卫星-5G）中的应用讨论和研究正在进行中，有5个研究重点：①在Satcom（卫星通信）中实施5G SDN和NFV；②集成Sat5G网络管理和编排；③多链路和异构传输；④通用5G-Satcom控制平面/用户平面功能；⑤通过Satcom将内容/VNF分发到边缘的缓存和多播。最后，与过去不同的是，协调卫星服务提供商（SNO）和移动通信网络运营商（MNO）对于NTN服务的成功是一个非常重要的问题。