空天地一体化无线光通信网络关键技术及其发展趋势

摘要

构建空天地一体化信息网络是第六代通信系统（the Sixth Generation，6G）的重要目标，无线光通信相较于射频（Radio Frequency，RF）通信技术具有容量大、速率高、抗干扰能力强等优势，已成为建立全球无缝覆盖空间网络的重要技术.本文综述了基于自由空间光通信（Free Space Optical Communication，FSOC）的空天地一体化网络国内外建设及相关标准化现状，相较于现有综述文献，涵盖了更多最新研究工作，并针对物理层和上层指出一体化FSOC网络设计需要关注的重要因素，对大气信道建模、“捕获、瞄准和跟踪”（Acquisition Pointing and Tracking，APT）、拓扑控制、路由、资源分配、可靠传输协议、微波协作传输几种重要通信技术进行总结和分析，并指出其未来发展趋势和面临的挑战.

关键词： 空天地一体化自由空间光通信网络 ; 信道建模 ; APT ; 拓扑控制 ; 路由 ; 资源分配 ; 可靠传输协议 ; 微波协作传输

1 引言

空天地一体化信息网络是实现信息全球覆盖、高速传输、自由互联的必由之路［1］，是未来6G网络架构研究的核心方向之一［2］.一体化网络需承担骨干网、接入网等宽带信息的传输，最高传输宽带需求达到40~100 Gbps［3］.在此背景下，传统射频（Radio Frequency，RF）通信技术难以满足空天地一体化信息网络对更大传输容量、更高传输速率、更远传输距离及更高等级信息安全等的要求，