1G-5G通信历史从1980年开始，从1G到5G，通信的历史发生了翻天覆地的变化，从大家熟悉的摩托罗拉手机，即“老大哥”，到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追赶再到5G超越6G领先，在我国通信科研工作者和专家的带领下，通信发展异常迅猛，导致处处被其他国家盯上，这恰恰反映了我国通信业在国际上的地位。图11G-5G通信系统发展史回顾移动通信的发展史，每一代移动通信系统都可以通过标志性的能力指标和核心关键技术来定义。其中，1G采用频分多址接入（FDMA），只能提供模拟语音服务；2G主要采用时分多址（TDMA），可以提供数字语音和低速数据业务；3G的特点是码分多址（CDMA），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以正交频分多址接入（OFDMA）技术为核心，用户峰值速率可达100Mbps至1Gbps，可支持各种移动宽带数据业务。5G是4G（LTE-A、WiMax）系统之后的延伸。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能力，从而实现“信息随心，一切触手可及”的愿景。6G+卫星通信需要卫星通信技术的支持，实现天地互联。卫星通信将在第六代移动通信中发挥举足轻重的作用[1-5]。目前，世界主要国家和一些商业实体都在积极开展卫星通信系统建设。2020年11月6日，电子科技大学与国星航天联合研制的世界首颗6G实验卫星在太原卫星发射中心搭乘长征六号运载火箭升空并进入预定轨道.它已经迈向了第六代移动通信技术的大门。该星搭载太赫兹（THz）通信负载，将开展全球首次太赫兹通信技术在空间应用场景的技术验证。太赫兹技术被认为是6G的潜在关键技术，该技术可用于长距离卫星。实现卫星互连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0.1THz到10THz之间，拥有极其丰富的频谱资源，超高频可以使传输速率达到100Gbit/s~1Tbit/s之间，使用太赫兹通信技术让客户实现机载平台与地面设备及主控台的连接，可实现天地联网，解决全球覆盖和用户高速移动，同时建立卫星移动通信系统可以以较低的成本实现更广泛的覆盖。国外产业也开始积极布局。美国的SpaceX正在积极储备太空能力，欧洲也在积极开展OneWeb等项目。资源先到先得的规则使得卫星网络[6,7]的部署更加迅速。图2Starlink60颗卫星堆叠在一起。美国SpaceX创建的星链（Starlink）项目正在实施中。其目标是通过近地轨道卫星群提供覆盖全球的高速互联网接入服务。美国太空探索技术公司SpaceX计划到2020年代中期在三个轨道上部署近12000颗卫星：首先在550公里轨道上部署约1600颗卫星，然后在550公里轨道上部署约2800颗Ku波段和Ka波段卫星。1150公里轨道，最终在340公里轨道部署约7500颗V波段卫星。整个计划预计需要约100亿美元的支出。虽然SpaceX还没有完成这个宏大的目标，但其发射的卫星数量正以惊人的速度持续攀升。美国东部时间2020年11月24日20:12，SpaceX完成“星链计划”卫星发射任务，搭载60颗卫星的“猎鹰9号”成功发射升空，如图2所示。这组小卫星部署在绕地球550公里的轨道上。截至目前，SpaceX共发射了953颗“星链”卫星。如下图3所示，SpaceXStarlink计划每个月至少将60颗卫星送入太空。发射速度惊人。图3SpaceX星链发射计划中卫星通信问题分析及解决方案1报废问题由于部署的低轨卫星数量不断增加[8,9]，一旦每颗卫星的使用寿命结束，如何处理报废问题卫星成为一个重要问题。考虑因素，600至1000公里的区域已经是地球上最拥挤的轨道区域。废弃卫星的处置可以通过增加新的墓地轨道制度来完成，类似于几十年来用于处置在地球静止区运行的战后通信卫星的制度，但是，在设想的轨道高度，处置轨道可能不够寿命，以确保长期稳定。另一种选择是回收废弃物体用于近地空间清理、轨道卫星或对其材料进行某种形式的空间回收。2、光污染问题由于卫星数量的不断增加，相关法律法规的缺失，卫星群的部署极大地影响了天文观测。天文学家表示，可见卫星的数量将超过可见恒星的数量，它们在波长和无线电波长上的亮度都会严重影响科学观测，而由于星链卫星可以自主改变轨道，因此无法安排观测来避开它们。通过制定标准或规定，协调卫星群工作时间和天文观测任务，协调统筹，有序解决光污染问题。3、碰撞问题近年来，随着地球外层空间逐渐充满人造物体，据美国宇航局统计，目前地球轨道上大约有4000颗运行中或报废的人造卫星和火箭残骸。此外，大约有6000块太空垃圾可以被看到和追踪，直径超过一厘米的太空垃圾就有20万块之多。这些物体中的大多数以每小时20,000公里以上的速度运行。这些在地球轨道上运行的物体无时无刻不在威胁着卫星本身的安全、航天飞机和国际空间站的安全。卫星碰撞问题是卫星部署的重点。为避免碰撞，可以改变卫星部署轨道，或为卫星配置机动系统，通过遥控改变卫星轨迹，时刻监控卫星在空间的运动状态和其他卫星运行情况。跟踪并避免碰撞。综上所述，解决全球覆盖和用户高速移动问题的实用途径是使用卫星移动通信系统。目前，全球移动通信覆盖的陆地面积只有30%左右，无法覆盖沙漠、戈壁、海洋、偏远山区、极地等地区。.随着人类活动范围的扩大，我们也需要解决移动通信网络未覆盖地区的通信问题。考虑到上述偏远地区通常人烟稀少，环境条件恶劣，建立传统的移动通信网络将消耗巨大的建设和维护成本。随着微型卫星制造和发射技术的成熟，6G的重要需求之一就是通过大规模微型卫星星座实现全球网络无缝覆盖。在卫星通信发展日新月异的同时，卫星安全问题的工作还需做更多。参考文献[1]SaadW,BennisM,ChenM.6G无线系统愿景：应用、趋势、技术和开放研究问题[J]。IEEE网络,2019,34(3):134-142.[2]LetaiefKB,ChenW,ShiY,etal.6G路线图：人工智能赋能无线网络[J].IEEE通信杂志,2019,57(8):84-90.[3]RappaportTS、XingY、KanhereO等人。100GHz以上的无线通信和应用：6G及以后的机遇与挑战[J].IEEE访问,2019,7:78729-78757.[4]DangS、AminO、ShihadaB等人。6G应该是什么？[J].自然电子,2020,3(1):20-29.[5]魏可君。全球6G研究进展回顾[J].移动通信,2020,44(03):34-36+42.[6]颜复礼．基于卫星通信的“天天地一体化物联网”应用研究[J].信息通信,2020(11):17-19.[7]毕其．移动通信的主要挑战与6G的研究方向[J].移动通信,2020,44(06):10-16.[8]关汉南,依萍,于敏杰,李建华．卫星通信系统安全技术综述[J].电信科学,2013,29(07):98-105.[9]张英贤，刘爱军，王永刚，潘晓飞．卫星通信物理层安全技术研究展望[J]．通信技术,2013,53(03):363-370.【本文为《中国保密协会科学技术分会》专栏作者原创稿件，转载请联系原作者】点此查看该作者更多好文
