探讨6G卫星通信网络标准化的6个方向
3GPP和其他标准化组织开展的大部分5G卫星通信标准化工作都集中在物理层和MAC层，还考虑在卫星5G集成网络的背景下定义卫星用例和架构选项。加拿大航天技术公司MDA卫星通信研发部总监纪尧姆·拉蒙塔涅重点分析了6G卫星通信标准化工作中需要考虑的几个问题，以实现卫星和地面6G网络的完全融合。
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移动性管理
LEO卫星提供比GEO卫星更短的传播延迟和更高的数据速率。然而，这些优势伴随着频繁的切换和拓扑变化的代价。LEO卫星的切换分为三种类型：发生在卫星波束之间的卫星内切换；发生在卫星之间的卫星间切换；接入网络间切换（也称为垂直切换），发生在属于不同接入网络的卫星之间。
在6G未来网络中，LEO卫星不仅将服务于农村或偏远地区，还将在城市和人口稠密地区提供通信服务和覆盖。这样的场景将导致数千个UE连接到一颗LEO卫星，而这一大群用户几乎需要同时经历频繁的切换过程。使用传统的切换管理方案同时或半同时管理数千个用户的切换将产生巨大的网络负载。需要新的切换管理方案来处理6G LEO卫星中的这个问题。
对于基于IP的网络中的移动性管理，IETF引入了许多协议，例如移动互联网协议版本6 (MIPv6)和代理移动互联网协议版本6 (PMIPv6)。然而，此类协议并非旨在应对卫星中的高拓扑变化率。学术界已经提出了许多方法来解决这个问题，其中软件定义网络(SDN)的控制平面和数据平面的概念是一种有效管理LEO拓扑的有前途的方法。
LEO卫星的快速移动足迹影响寻呼程序，这主要与跟踪区域管理有关。跟踪区域为卫星覆盖区域（足迹）；它可以是固定的或移动的。虽然移动跟踪区域可以适应LEO卫星的移动足迹，但它会导致高寻呼负载，网络难以管理。此外，在未来的LEO卫星中支持双连接和垂直切换需要新的机制来提供集成6G网络中的无缝移动性并改善全球网络覆盖和服务。
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路由
LEO巨型星座的一个非常重要的特性是卫星能够形成网络并通过星间链路（ISL）相互通信。由于LEO中的频繁拓扑变化，ISL的寿命有限。此外，由于某些分区的高流量负载，一些ISL可能会出现拥塞。此外，由于预计LEO将服务于不同类型的应用，因此每种类型的应用都需要满足某些QoS要求（例如数据包传递延迟）。因此，成功的数据传输需要强大的路由方案，能够满足每种应用类型的QoS要求并适应LEO的独特特性。例如，延迟容忍路由适用于延迟敏感应用，而多路径路由则需要支持对带宽要求较高的应用。因此，开发适应LEO动态环境并满足各种用户应用需求的标准路由协议至关重要。标准应支持不同卫星星座和运营商之间的互操作性。此外，应考虑跨网络路由（即跨卫星、空中和地面网络）以实现LEO与6G的完全集成。为了支持有效的路由，资源分配、网络监控和拥塞控制等主题应被视为标准化工作的一部分。
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对SDN/NFV的采用
SDN/NFV范式将在未来的6G卫星集成网络中发挥关键作用。然而，学术界尚未充分研究在LEO中使用SDN/NFV。虽然已有文献提出了几种软件定义的卫星网络架构，但是在标准化工作中应考虑基于SDN的LEO解决方案，以提供集成网络组件与不同供应商和服务提供商之间的兼容性和互操作性。例如，可以按照特定标准开发星载SDN兼容路由器，以在LEO卫星上运行，并提供软件化路由功能，以适应 LEO动态环境的变化。
NFV将特别需要向用户隐藏集成网络的复杂性。NFV可用于各种应用，例如移动基站、内容交付网络和平台即服务的虚拟化。部署在通用标准化硬件上的网络功能虚拟化有望减少服务和产品引入时间以及资本和运营支出。根据ETSI的说法，NFV环境控制的一个重要部分应该通过自动化和编排来完成。ETSI在NFV中创建了一个单独的流MANO，描述了如何控制灵活性。ETSI引入了一套完整的标准来实现一个开放的生态系统，其中虚拟化网络功能(VNF)可以与独立开发的管理和编排系统进行互操作。许多主要的网络设备供应商已宣布支持NFV。另一方面，主要的软件供应商宣布他们将提供NFV平台，供设备供应商用来构建他们的NFV产品。然而，在卫星网络领域，这些概念和技术的采用仍处于起步阶段。需要进一步调查以确定在LEO中采用NFV所需的要求。此外，在卫星网络组件的设计中应考虑对NFV的支持。
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智能管理与编排
人工智能和机器学习将成为6G网络不可或缺的一部分，尤其是在网络管理和编排层面。ETSI于2017年2月启动了体验网络智能(ENI)行业规范组(ISG)。ENI是向辅助系统（即利用ENI智能功能的现有系统）提供智能网络操作和管理建议及/或命令的实体。ENI有两种运行模式：推荐模式和管理模式。前者为运营商或辅助系统提供建议，而后者也可以为辅助系统提供策略命令。在推进网络自动化的另一项努力中，3GPP引入了SON的概念，其中AI/ML可以应用于多个网络管理功能自动化。然而，ENI和SON概念仍仅限于5G环境，在应对设想的6G卫星集成网络中的巨大复杂性、异构性和移动性方面可能不够灵活。为了支持6G的智能和自主性，有学者提出了自我进化网络(SEN)的概念。SEN考虑6G及以上的集成架构，利用AI/ML使未来的集成网络完全自动化，并在网络、通信、计算和基础设施节点移动性的提供、适配、优化和管理方面进行智能演进。SEN可用于支持LEO中的实时决策、无缝控制、智能管理，以实现高水平的自主运行。然而，SEN是一个相当新的概念，尚未被标准化组织考虑。
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容错解决方案
卫星网络环境非常容易受到卫星在太空中难以修复的故障的影响。此外，升级卫星基站并不像升级地面基站那么容易。第三，卫星稀缺的电源可能会干扰正常的电信功能。因此，卫星网络设计应基于容错的概念，以保持网络的生存能力。此外，与卫星相关的标准化活动应支持未来密集部署的卫星网络中的容错概念。
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动态频谱管理
由于无线通信的普遍增长以及UE对带宽需求不断增加，动态和高效的频谱管理在LEO中非常重要。随着更多卫星的部署和更多应用的出现，频谱稀缺问题是未来LEO面临的主要挑战之一。不可预测的用户移动性和卫星移动性的因素使得动态频谱分配是必要的，但也是困难的。需要在多个层面上考虑动态频谱分配，以减轻多波束卫星系统中的小区间干扰、卫星间干扰以及频段共享时卫星与地面通信之间的干扰。此外，频谱管理必须考虑更高频段(THz) 和使用自由空间光学 (FSO)通信的选项，因为它们有望在未来的LEO中使用。尽管卫星研究人员已经研究了各种静态和动态频谱分配方案，但标准化工作并未充分涵盖该问题。
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