11、5G 卫星通信中的链路预算、延迟及发射技术创新

5G 卫星通信中的链路预算、延迟及发射技术创新

1. 链路预算与延迟

1.1 延迟的影响因素及优化

卫星通信中存在多种导致延迟的因素。TCP/IP 在数据交换前，需通过确认机制（慢启动算法）确定可用带宽，这一过程要进行三次往返，即六次卫星跳转。若会话空闲，整个过程需重新开始。不过，可采用 TCP/IP 快速启动、缓存以及非高峰时段本地存储等方法解决，这些方法已实现标准化。此外，还有众多广域网优化器和加速器，通常部署在 OSI 协议栈的第 4 层。

改变前向纠错方案可显著减少延迟。例如，能将诱导延迟降至 50 毫秒，即通过改变该方案可从往返延迟中消除 300 毫秒。

1.2 卫星通信的延迟特性与优势

卫星通信虽会引入比地面网络更多的延迟，但卫星星座能提供端到端信道的绝对可见性，可计算并补偿延迟及其变化性，而地面网络较难做到。

延迟变化性的二阶效应常比实际延迟更具挑战性。在通信网络中，认证挑战和响应算法对认证各部分的时间有特定预期，这能降低算法被欺骗的概率。具有已知端到端延迟和可计算延迟变化性的卫星链路，比跨多个地面网络的灵活路由交换更安全。

1.3 卫星标准及相关研究

2017 年 9 月，一个研究 5G 新无线电标准与非地面网络潜在接触点的标准小组开始行动。相关研究涉及支持非地面网络的新无线电，涵盖弯管有效载荷和再生卫星拓扑。弯管接收地球信号，放大后再传回；再生收发器则对信号进行解调、解码、调制和重新编码。再生收发器会引入额外处理延迟，但与往返延迟相比可忽略不计，其优势是能清理信号。弯管类似 LTE 中继器，再生收发器类似 LTE 中继。

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