Las redes integradas espacio-aire-tierra (SAGIN) están concebidas para proporcionar servicios de red sin fisuras a usuarios espaciales, aéreos, marítimos y terrestres, satisfaciendo los futuros requisitos de red en comunicaciones en todo momento, en todos los dominios y en todo el espacio y en redes interconectadas.

Desde la perspectiva del desarrollo del mercado y de los negocios, tanto los usuarios generales como los usuarios de la industria han mostrado una demanda cada vez más fuerte de una integración sin fisuras de las comunicaciones satélites y terrestres. Los usuarios generales tienen necesidades cambiantes de comunicación móvil personal, y esperan una cobertura sin fisuras y un acceso ubicuo en cualquier momento y en cualquier lugar. Los usuarios de la industria, por otro lado, requieren una conectividad ubicua proporcionada por redes satelitales y terrestres para comunicaciones de emergencia, transporte, cobertura marina y escenarios generalizados de baja altitud.

La arquitectura de la red satelital y terrestre integrada se puede dividir principalmente en modo de retransmisión satelital y modo de conexión directa terminal-satélite. Este último incluye la conexión directa terminal tradicional basada en protocolos privados, la conexión directa terminal-satélite 3GPP NTN y la conexión de terminales comerciales sin modificar, lo que permite la cobertura en diferentes escenarios y la complementariedad de la red.

Modo de retransmisión satelital

El modo de retransmisión satelital involucra terminales de usuario, dispositivos de escenarios específicos, redes espaciales, redes terrestres y acceso de usuario a estaciones terrestres/Wi-Fi. Los usuarios se conectan a los satélites a través de estaciones de usuario satelitales dedicadas, y los satélites sirven como transmisores de enlace. Este modo es adecuado para escenarios con usuarios concentrados y rutas de movilidad claras, reemplazando el backhaul de fibra cableada. Actualmente se utiliza ampliamente en la cobertura de escenarios especiales y comunicaciones de emergencia en varias industrias.

Modo de conexión directa tradicional entre terminal y satélite

En este modo, los teléfonos celulares están equipados con chips de comunicación satelital para conectarse a los satélites, mientras que los satélites se conectan a la red central celular a través de puertas de enlace, lo que permite la intercomunicación. Los satélites y las redes celulares operan con arquitecturas, sistemas y frecuencias independientes.

Este modo tradicional colabora principalmente con satélites en órbita, sin necesidad de licencias de frecuencia. Las estaciones base celulares y las redes centrales permanecen sin cambios, y los terminales pueden lograr la interconexión a través de actualizaciones multimodo y la implementación de dispositivos de puerta de enlace. Este modo tiene la ventaja de una implementación rápida y puede abordar rápidamente las necesidades de las zonas muertas celulares para la comunicación de emergencia y la recopilación de datos pequeños en áreas remotas. Sin embargo, debido a las limitaciones actuales de los satélites en órbita, solo puede admitir servicios de mensajería, voz y banda estrecha, lo que dificulta satisfacer los requisitos de los servicios de banda ancha. La industria también está limitada por los sistemas de comunicación cerrados, lo que da como resultado implementaciones a pequeña escala y altos costos.

Modo de conexión directa entre terminal y satélite NTN 3GPP

El modo de conexión directa entre terminal y satélite NTN 3GPP es un modelo de red importante para las futuras comunicaciones terrestres y satelitales integradas. Incluye dos arquitecturas de red: NTN satelital basada en carga útil transparente y NTN satelital basada en arquitectura de carga útil regenerativa.

· Arquitectura NTN satelital basada en carga útil transparente: La carga útil transparente actúa como un nodo de retransmisión en el lado de la red. Cambia la portadora de frecuencia de la señal de RF de enlace ascendente, la filtra y la amplifica antes de transmitirla en el enlace descendente, mientras que la forma de onda de la señal permanece inalterada. La estación de enlace solo transmite la señal, y diferentes satélites transparentes pueden conectarse a la misma estación base terrestre.

· NTN satelital basada en arquitectura de carga útil regenerativa: en esta arquitectura, la carga útil de reenvío regenerativo actúa como una carga útil efectiva que convierte y amplifica la señal de RF de enlace ascendente antes de transmitirla en el enlace descendente. Funciona de manera similar a tener capacidades parciales de estación base y red central en el satélite, incluido el enlace ascendente DU, el enlace ascendente de estación base, el enlace ascendente UPF, el enlace ascendente de red central simplificado y otros modos. Además, la carga útil del satélite puede proporcionar enlaces entre satélites, lo que permite que el equipo de usuario (UE) acceda a la red central a través de enlaces entre satélites, y los gNB en diferentes satélites pueden conectarse a la misma red central basada en tierra.

La conexión directa sin modificar entre terminal y satélite

La arquitectura de conexión directa sin modificar entre terminal y satélite no cambia el terminal del teléfono móvil, y el satélite y la estación base se personalizan para adaptarse al terminal celular y al protocolo de interfaz aérea, de modo que los teléfonos inteligentes sin modificar se puedan conectar a la red satelital. Esta arquitectura no puede utilizar la constelación en órbita y requiere el uso de frecuencias celulares terrestres para resolver problemas de licencias y licencias de frecuencia. También requiere un diseño de constelación personalizado y un diseño de estación base satelital, lo cual es difícil y costoso de implementar, pero es adecuado para la etapa inicial de construcción de la red. Cuando la tasa de penetración de los servicios NTN es baja, los servicios satelitales se pueden promover rápidamente.

En el futuro, SAGIN es un objetivo importante para el desarrollo futuro de la red y una tendencia inevitable para el desarrollo integrado de las comunicaciones móviles y las comunicaciones por satélite.