日欧首次实现5G长距离洲际通信！实验详情与机构清单披露

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2022年1月至2月，日本与欧洲多家机构合作，进行了首次包括静止卫星线路在内的卫星5G综合控制的日欧联合实验，在日欧的国际间长距离5G网络中，成功传输了5G控制信号、4K视频和物联网（IoT）数据。参与机构众多，包括：日本情报通信研究机构、日本无线株式会社、SKY Perfect JSAT株式会社、东京大学，与欧洲航天局、欧洲电讯开发和战略研究所、弗劳恩霍夫开放通信系统研究所。

2022年6月8日，日本情报通信研究机构（NICT）发文称，本次日欧联合实验已成功将卫星线路集成到国际间长距离5G网络中，实现太空与地面无缝连接。作为“Beyond 5G星地一体化技术研发”的一部分，该实验表明5G通信可以建立在包括卫星线路在内的日欧间的长距离线路上，预计未来可将5G网络普及于天空、大海或孤岛等以往难以部署5G的地方。

日本与欧洲成功进行国际5G通信线路的联合实验

编译：学术plus观察员   乔

本文主要内容及关键词1.背景：日本NICT与欧洲航天局（ESA）进行日欧联合实验，通过长距离网络将卫星线路和5G连接，以实现长距离通信2.实验情况：建设实验环境（日欧联合实验床）；实验成果（成功实现日欧之间长距离5G通信，测定网络传输质量，评估5G网络性能）；日欧参与机构清单与实验分工

3.评述：本次实验首次在日欧之间建立洲际联系，总体十分成功，实验技术有望扩大5G网络覆盖范围；未来日欧还将继续合作开发将卫星、HAPS、无人机等多个节点有机连接的技术，实现地面与海、天、太空多层次连接的三维网络，其进展值得持续关注。

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机构介绍

日本情报通信研究机构（National Institute of Information and Communications Technology/NICT）：隶属于日本总务省的日本唯一一家专门研究信息和通信领域的公共研究机构,总部位于日本东京都，理事长为德田英幸；下设电磁波研究所、网络研究所、网络安全研究所、未来ICT研究所、量子ICT协创中心等。

1.背景

在5G/Beyond 5G中，从扩展性和广域性的观点出发，“非地面网络（Non-Terrestrial Network，NTN）颇受关注。NTN是通过卫星、高空平台站（High-Altitude Platform Station，HAPS）、无人机等多种通信平台，连接海洋、天空、太空等不同空间的系统。使NTN 和地面5G/Beyond 5G相连接，用户将能够随时随地进行通信。3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴项目，标准化机构之间用于研究和制定移动电话网的规格）也在研究NTN与5G合作的标准化，有望提升以往用例的性能，实现新的用例。

在此背景下，日本NICT与欧洲航天局（ESA）在2018年和2020年签署并更新了意向书（LoI：Letter of Intent），计划进行日欧联合实验，旨在将卫星线路和5G通过长距离网络连接起来，以期实现包括国际间长距离通信在内的5G/Beyond 5G，例如包括飞机等全球移动的通信和国际漫游等。

2.实验过程

2.1 建设实验环境

日欧各机构合作，在日本和欧洲之间的长距离网络中，将Ku频段卫星（频率为12GHz/14GHz频段）、本地5G系统、以及超高速研发网络试验床日本千兆网络（JGN）等相互连接，共同搭建用于日欧联合实验的试验床。

日本千兆网络（JGN）是由NICT 运营的作为ICT研发基础的超高速研发网络试验床，可以以最高达100Gbps的宽带线路连接国内外接入点，提供Layer2/Layer3连接、虚拟化服务、光试验床等多种服务。

图1为日欧联合实验中搭建的试验床的结构图。其中，日方由东京大学负责边缘节点和中继节点，欧方由弗劳恩霍夫开放通信系统研究所负责中心节点。图2和图3都是用于该试验床的仪器，其中，图2为旨在构建卫星线路的网关站和VSAT站（Very Small Aperture Terminal，甚小孔径终端），图3为用于5G通信的gNB（5G基站）。此次实验在想定用例为远程发送拍摄的视频和收集的监控数据的情况下，进行了4K视频传输和物联网数据传输的基础实验，目标形成国际长距离通信应用。

图1：日欧联合实验中搭建的试验床的结构图

图2：网关站、VSAT站

图3：gNB（5G基站）

2.2 实验成果

使用搭建的试验床，4K视频和物联网数据得到成功传输。

此次实验明确了以下两点：

一是成功实现跨日欧的长距离5G通信，在包括卫星线路和日欧之间地面线路等长距离传输造成的时延等因素的影响下，配置于日本的客户端设备（CPE）和配置于欧洲的5G核心网之间，能够通过交换的5G控制信号成功建立起通信会话。

CPE：Customer Premises Equipment，即用于通信服务的、安装在用户家中或设施中的设备，例如宽带路由器等。

二是成功传输摄像头与物联网传感器信息，并评估网络性能。日方的4K摄像头和物联网传感器采集到的数据成功传输到欧方PC和数据服务器，此外还测定了各传输区间的网络质量，对连接卫星线路和5G的网络性能进行了详细评估。

图4为日方传输到欧方的4K视频的播放结果，图5为欧方数据服务器接收到的日方采集的传感器数据的时序图（此处以温度/湿度信息为例）。从此次实验的结果来看，从具体的应用传输的角度，也证实了通过国际间长距离通信的5G网络中卫星线路的集成是能够实现的。

图4：4K视频传输

图5：IoT数据传输结果

2.3 参与机构与实验分工

日本无线株式会社 (JRC)：一家位于日本东京的无线电通信设备制造商和销售商。负责为4K视频、物联网数据和5G控制信号选择最佳调制解调器，VSAT站和网关站的建设和运营，物联网数据传输试验的实施。

SKY Perfect JSAT株式会社：一家日本卫星运营商和广播公司。负责通过东经144度静止卫星Superbird-C2提供Ku频段卫星线路，时延等网络性能的评估，4K视频传输试验的实施。

东京大学：本地5G软件基站的建设；日欧联合实验的试验床的搭建。

NICT：设定与欧洲航天局进行的日欧联合实验的框架；搭建日欧联合实验的试验床（5G核心软件和gNB的建设）；为此次实验提供技术支持。

欧洲电讯开发和战略研究所（Eurescom）：一家位于德国海德堡的电信研发机构。负责协调此次实验中的欧方机构。

弗劳恩霍夫开放通信系统研究所 (FOKUS)：负责提供此次实验的5G核心软件及网络维护。

3.评析

NICT通过应用本次实验获得的技术，有望扩大5G网络的覆盖范围，以期建设包括卫星线路在内的全球5G/Beyond5G网络。NICT称，还将继续推进日本与欧洲的国际合作，利用此次实验成果的5G网络星地合作技术，致力于开发将卫星、HAPS、无人机等多个节点有机连接的技术，实现地面与海、天、太空多层次连接的三维网络，以期实现无处不达的通信，促进多元化沟通的实现。

欧洲航天局（ESA）也就此次实验发布评论称，通过太空支持的下一代 5G电信链路，日本和欧洲得以连接；在欧日之间建立这样的洲际联系尚属首次。下一代5G技术有望提供快速和大容量的数据连接，以推动社会的数字化转型。

（全文完）

【参考链接】

https://www.nict.go.jp/press/2022/06/08-1.html

https://www.esa.int/Applications/Telecommunications_Integrated_Applications/Space-enabled_5G_links_Japan_and_Europe

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