制作和主办：Elsevier沙特国王大学学报6 G空-空-地一体化网络综述：关键使能因素、开放挑战和未来方向帕尔塔·普拉蒂姆·雷印度锡金大学计算机应用系阿提奇莱因福奥文章历史记录：2021年3月24日收到2021年8月15日修订2021年8月15日接受2021年8月21日在线提供保留字：6G空-空-地一体化网络下一代网络增强新网络设计A B S T R A C T空-地-空一体化网络（SAGIN）仍处于初步设计阶段。尽管对陆地、空中和卫星系统的增强有几个关键的见解，但SAGIN生态系统还不够成熟，无法在房地产中生存为了符合最佳的抽象标准，需要更多的敏捷性、健壮性、灵活性和可伸缩性由于5G处于技术领域的边缘，现在是我们应该专注于下一代先进的6G技术以解决现有SAGIN生态系统问题的时候了。在本文中，我们设想了一个清晰的愿景，即6G如何改善SAGIN基础设施的当前场景，并提供一些增值服务。我们首先介绍SAGIN背后的基础知识，并讨论6G的关键概念其次，我们回顾了与无人机（UAV）和卫星通信相关的关键技术第三，我们描述了支持6G的SAGIN的关键使能因素，即，6G-SAGIN。第四，我们提出了无人机即服务，以增加对6 G-SAGIN的理解。第五，我们将6 G-SAGIN的方向扩展到元素设计方面。最后，我们描述了关键的开放研究的挑战，并规定了一些未来的方向。©2021作者由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一个开放的访问CC BY-NC-ND许可证下的文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。内容1.导言69511.1.中国人69511.2.捐款69521.3.中国人69522.SAGIN和6G 69522.1.关于SAGIN 69522.1.1.小行星69522.1.2.中国人69522.1.3.中国人69522.2.6 G-SAGIN 6953的愿景2.3.相关文章69543.6 G-SAGIN 6955中的空间和移动网络3.1.空间通信技术3.1.1.空间接入网69553.1.2.卫星通讯。..........................................................................................................................................................................................................................69553.1.3.激光空间通信69553.1.4.深空光通信电子邮件地址：ppray@ieee.org沙特国王大学负责同行审查https://doi.org/10.1016/j.jksuci.2021.08.0141319-1578/©2021作者。由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表沙特国王大学学报杂志首页：www.sciencedirect.com帕尔塔·普拉蒂姆·雷沙特国王大学学报69503.1.5.空间通信光学有效载荷3.2.移动技术69573.2.1.移动回程技术69573.2.2.毫米波69573.2.3.THz通信69573.2.4.IEEE 802.11标准69583.2.5.5G-Nr 69583.2.6.微波炉69583.2.7.无线区域网络（WRAN）69583.3.基于FSO的光通信69594.6 G-SAGIN 6959的关键推动因素4.1.物理层69594.2.移动管理69594.3.移动人群感应69604.4.卸载69604.5.任务调度69604.6.超级物联网69604.7.严格的身份验证69614.8.网络定点69614.9.服务功能链接69614.10.超密集无小区大规模MIMO 69625.6 G-SAGIN 6962中的无人机即服务5.1.用于无线通信的UAVaaS 69625.2.用于雾边缘计算的UAVaaS 69635.3.用于智能缓存的UAVaaS 69635.4.UAVaaS 6963的控制和通信5.4.1.基于通信和控制的奇异无人机69645.4.2.基于多无人机的通信和控制69655.5.UAVaaS 6965的前景6.基于6G的SAGIN 6966中的元素设计方面6.1.终端设计方面69666.1.1.激光终端69666.1.2.车载数据终端设计6.2.操作中心设计69666.2.1.地面中心设计69666.2.2.空中中心设计69666.2.3.卫星中心设计6.2.4.指挥和控制中心设计6.3.设计中的链路干扰缓解6.4.设计中的数据流标准化6.5.设计的布线技术6.5.1.多路径QoS路由69676.5.2.联合服务安置路由69676.5.3.统一路由69687.开放的挑战69687.1.认知频谱利用率69687.2.合作影响69687.3.移交69697.4.空气和空间7.5.中国人69697.6.标准化69697.7.分层架构69697.8.HetNet设计69707.9.网关设计69707.10.能源效率7.11.实时数据中心69708.未来方向8.1.6 G-SAGIN 6970的协同作用8.2.海底通信69718.3.智能卸载69718.4.露水计算69718.5.跨层通信69718.6.区块链69718.7.缓存容量69718.8.网络运营商69729.应用和限制69729.1.意外保险69729.2.Cybertwin在石油行业6972帕尔塔·普拉蒂姆·雷沙特国王大学学报69519.3.智能医疗69729.4.医疗无人机送货69729.5.地理空间制图69729.6.海洋监测帕尔塔·普拉蒂姆·雷沙特国王大学学报69529.7.智慧城市69739.8.精准农业69739.9.开放和远程互联网69739.10.灾害监测9.11.军事导航69739.12.环境监测69739.13.铁路基础设施监测9.14.限制69739.15.经验教训697410.结论6974竞争利益声明参考文献69741. 介绍随着智能设备数量的不断增加和网络流量的博览会式增长，巨大的全球连接已成为一项重要的技术要求（6G旗舰，2020年）。此外，在当前的背景下，应适应具有不同必要性的大范围应用。特别是，需要将复杂的网络服务纳入未来用例，例如智能运输、远程连接、海上监视、星系间通信、智能城市和灾难救援（Ray等人， 2021年）。由于这些压倒性的服务感知需求，地面网络不能单独以有效的方式提供巨大的业务解决方案。因此，可以设想，地面网络以及空间和机载通信基础设施可以共同作用，以促进延迟缓解网络服务（Ray，2021）。我们可以看到，考虑到三维（3D）网络同化，低和中程卫星星座可以用无人机（UAV）来增强，或者无人机可以在任何地方利用高效的服务 在这种情况下，我们可以预见SAGIN提供全功能普适通信、计算和缓存能力的机会，以获得高网络数据速率、最小延迟和高可靠性（Saad et al. ）.这些应用大多与国家安全和监测灾难性地点和事件有关。人们可以很容易地想到使用物联网（IoT）等技术推动者来扩展微型传感器和执行器任务的覆盖范围。边缘和云聚集带来了另一个级别的延迟缓解方面，可以用UAV来增强（Tang等人， 2020年）。随着物联网进入智慧城市和工业4.0，无人机的重要性逐渐增加。不仅对于服务提供商而且对于服务缓解器节点（即，网元已经出现了将UAV与其余网络元件相结合以进一步增强和丰富网络覆盖和用户设备服务的 我们预计，世界将面临一种新的突破性和显著的网络变革，其速度、容量和服务感知行为权利都有所增加（Letaief等人， 2019年）。据调查，5G在许多方面优于特别是回程和前传集成、移动性管理、扩展安全性、用户隐私、超低延迟和极高的可靠性。 应该考虑多维SAGIN感知设计视角，以缓解超低边缘和完全认知网络入侵（De Lima et al.， 2021年）。6 G是可以设想制定SAGIN的必要性-以用户服务为导向，将无人机、地面站和卫星通信提升到更高的水平。6G的目标是在以下方面取代5G的预期惯例，例如峰值数据速率>1 Tbps，极高的移动性，支持超过1200 km/h，端到端可靠性达到99.99999%。6G的频率范围和带宽使用模式与5G相比令人印象深刻 它可以使用低于6GHz、毫米波（移动接入）、非射频、可见光通信和高于300GHz的频带（Nawaz等人，2019年）。它可以利用创新的无细胞智能表面架构和高频支持模块。最重要的是，6G将在无人机的帮助下提供临时热点和THz细胞触觉通信和连接密度应超过10 x106/km2。完整的人工智能（AI）支持将使SAGIN相关任务变得远非简单和可管理。卫星带宽利用率和无缝频谱效率被认为对SAGIN生态系统具有压倒性的影响。因此，我们可以理解6G的多维度方面可以高度丰富现有的SAGIN基础设施，以实现按需增值扩展。无处不在的3D覆盖（空间，空中，陆地和海底网络）是拟议的6G技术的关键通过固有的分布式AI，实时智能边缘和认知无线电将利用SAGIN框架的智能连接（Viswanathan和Mogensen，2020）。此外，加强分层，同时涵盖一系列网络观点，将灌输SAGIN与6G的集成新类型的动态频谱利用以及内容驱动的路由方案最适合SAGIN场景。1.1. 动机许多服务和应用具有不同的服务质量（QoS）要求，（i）等待时间，（ii）安全性，（iii）可靠性，（iv）吞吐量，以及（v）用户体验（Gui等人，2020年）。为了适应这种多样化的服务，SAGIN需要在考虑（i）灵活性、（ii）可用性、（iii）覆盖范围和（iv）可访问性的情况下获得我们知道每个需求都有自己的优点和缺点。例如，卫星网络可以利用具有更高网络延迟的更大网络覆盖 我们还可以采用可以实现最小延迟但具有服务覆盖的设想概念的可能性的地面网络（Chen等人， 2020年）。此外，在实现高速缓存和计算资源的最佳利用方面的部署的总体成本随着不断增长的量级而肯定地增加因此，为SAGIN完成所需的面向服务的联网，对于胜任地遇到不同服务的必要性来说，是必不可少的，同时考虑到每个部分的优点和缺点。然而，由于以下原因，这是一个非常发人深省的任务，例如，（i）由于系统的规模和复杂性，不同部分的有效融合是困难的，（ii）多维异构资源和不同的QOS需求对大型网络管理及其操作提出了巨大的挑战，（iii）设想的SAGIN系统应适应于高性能网络帕尔塔·普拉蒂姆·雷沙特国王大学学报6953应用程序特定环境的维度部分，以及(iv)持续监控SAGIN系统的1.2. 贡献在本文中，我们对6G的前景进行了生动的设想，以提升SAGIN的方向。我们对这项工作的贡献可归纳如下：d设计SAGIN和6G背后的基础知识，以了解相对相关性d展示能够提升SAGIN未来的关键卫星和移动通信d描述支持6G的SAGIN愿景背后的关键推动因素d.检查无人机即服务概念是否适用于6 G-SAGINd6 G-SAGIN的元件设计方面的研究d设计关键的开放研究挑战和实现6 G-SAGINd潜在应用及其局限性1.3. 唯一性相关作品的比较表明，没有一篇文章关注6G使能SAGIN方面。此外，我们在许多垂直领域做出贡献，以应对6G技术之上的SAGIN。我们提出了一些结构良好的关键使能器，即物理层、任务调度、任务卸载、超级物联网、严格的身份验证、网络固定点、服务功能链、移动人群感知和移动性管理。 我们还讨论了UAV-as-a-Service范例，以改善6G-SAGIN生态系统，从而减轻整体网络服务提供。本文从系统设计的基本角度出发，提出了6 G-SAGIN设计与实现中的地面中心设计、空中中心设计、卫星中心设计、通信与控制中心设计的重要性。我们在这项研究中涵盖了许多感兴趣的子领域，包括认知频谱设计、空中路由、海底通信、露水计算、HetNet设计、动态数据中心、跨层性能、智能切换和网络运营商的角色。最重要的是，这项工作提出了一个清晰的愿景和途径，在不久的将来借助基于6G的技术实现成熟的SAGIN生态系统。本文的其余部分组织如下。第二节介绍了SAGIN和6G的第三节讨论卫星和移动技术。第四节涉及6 G-SAGIN的关键推动因素。第五节展示了无人机如何作为一个服务实体使用。第六节讨论了6 G-SAGIN生态系统中的潜在元素设计方案。第七节描述了阻碍支持6G的SAGIN愿景的关键开放研究挑战及其未来可能的路线图。表1列出了本文中使用的缩写。2. SAGIN和6G2.1. 关于SAGINSAGIN对6G的愿景是一种纯粹的概念方法，其中包含一系列合理的论点。然而，这样一个整体的综合网络已成为即将到来的先进的技术改进（Elmeadawy和Shubair，2019）。到目前为止，我们发现SAGIN背后的几个关键方面。SAGIN是一个集空间、空中和地面网元于一体的综合网络框架，卫星和空间站将在未来的通信系统中发挥重要作用。在各种形式和因素的无人机就业中断后，空中网络逐渐例如，基于机翼或以旋翼为中心的无人机正在多种工业、关键任务和紧急应用中使用小型化气球和固定翼高空飞行器可以帮助在飞行中创建有效的空中自组织网络。地面网络可以进一步扩展，海底网络可以侵入现有的标准平台。2.1.1. 卫星高度期望各种地球静止、中地球轨道和低地球轨道卫星将使用自由空间光通信信号来彼此交互并且有时与网络的空中层交互（Wild等人，2021年）。随着即将到来的6G网络的出现，未来的SAGIN将意味着频率带宽的重用以及具有部署特征的多个点波束。改进的无线电接入网络工具可以与卫星相关联，使其能够充当空间数据中心。而不是仅仅使用它们作为通用的数据中心，核心网络功能可以引入到它们自己。这将有助于扩展现有的卫星通信（SatCom），使其同时进入深空以及空中和地面网络。微波和毫米波通信似乎在以SAGIN为中心的用例中高度设计。多层卫星通信将提高基于卫星通信的服务的可用性，从而提高对SAGIN的适应能力。然而，与指向，捕获和跟踪（PAT）到空中网络的问题应该事先解决。Sat-Com的联系必须是自我意识的、强有力的和高度可靠的，以便在很大程度上减少PAT的负面影响2.1.2. 空中主要是高空平台（HAP）应在SAGIN中间层的创建中发挥主导作用，空中网络应该研究HAP如何与通用无人机等低空平台（LAP）无缝地持续协作。高端燃气气球和固定翼HAP可以放置在空中网络的高端。在这方面，人们也可以考虑使用飞艇作为关键的HAP推动者。重要的是在需要时将宽带无线 接 入 点 引 入 HAP 和 LAP 。 此 外 ， 一 个 新 的 飞 行 ad-hoc 网 络（FANET）框架可以设计与这些天线元件的帮助。根据FANET和无人机感知通信系统，分层子数据中心（SDC）设计可以是非常有用的（Saad等人，2020年）。这将为最终用户和请求API提供以实时方式即时访问数据的能力。应该对能源效率、电池设计、有效载荷分配和SDC服务方面给予更多关注。2.1.3. 地面地面通信（GCom）系统依赖于WiMAX、无线局域网（WLAN）、2G、3G、4G、5G和未来的6G技术。MEC和超密集网络（UDN）协作确保SAGIN平台中的高效任务执行。设备到设备（D2D）连接和对等网络是GCom的基础。此外，用户平面和控制平面辅助GCom的网络功能虚拟化。云平台和传统地面站与用户帕尔塔·普拉蒂姆·雷沙特国王大学学报表69546954本工作中使用的缩写。缩写完整形式缩写完整形式6G第六代通信技术MMIU微惯性单元A2a空对空mmWave毫米波A2g空对地MSS移动卫星服务APT捕获指向跟踪MSS移动站CCC缓存、计算和通信MVCC多版本并发控制CCSDS空间数据系统NEN近地网络基民盟命令解码单元NFV网络功能虚拟化CLCW命令链路控制字OBC车载计算机厘米波厘米波OFDM正交频分复用CN核心网络OPASC空间通信CoMP协作多点OSDL光学卫星数据链CP循环前缀P2MP点对多点CR认知无线电PHY物理层CRAN云无线电接入网络PISLIKR位置和ISL信息知识库CSTS交叉支援转移服务PtMP并行传输网络协议D2d装置-到-装置跑无线电接入网络DSOC深空光通信大鼠无线电接入技术DSSS直接序列扩频腐冗余、过时和琐碎DTN容迟网络S2e空对地DVB数字视频广播S2g空对地E2e地对地S2s空对空eeMBB极其增强的移动宽带SAGIN空空地一体化网络EHF极高频SATCOM卫星通信eRLLC极其可靠的低延迟通信SDC子数据中心FANET飞行自组网Sdn软件定义网络FCR全认知无线电证监会服务功能链FSO自由空间光学SHF超高频FSS固定卫星服务SIA卫星互联网接入G2SM地对潜SLE空间链路扩展GCOM地面通信SOE事件序列GEO地球静止轨道儿子自优化网络GN地面网络S-ran卫星无线接入网GNBgNodeBTDRSS跟踪数据和中继服务HAP高空平台TM/TC遥测和遥控HARQ混合自动重传请求U2G无人机对地HetNet异构网络U2S无人机到太空HGHR混合U2U无人机间IoT物联网UAV无人机KPI关键绩效指标UAVaaS无人机即服务圈低海拔平台无人机无人机无线网络Leo低地球轨道UDN超密集网络LosLine-of-sightUE用户设备Mac媒体访问控制UHF超高频MAL消息抽象层umMTC超大规模机器式通信MBMG多波束多网关USLP通用空间链路协议Meo中地球轨道VLC可见光通信MILP混合整数线性规划VNF虚拟网络功能设备通过传统的TCP/IP通信套件。基于物联网（IoT）的传感器、执行器和网络设备池同时与GCom相关联，以改善SAGIN活动。大量使用非正交和正交多址方案来实现GCom性能（Sodnik等人，2017年）。并排，认知频谱利用，联合干扰和资源管理服务提供在这里。为了在GCom外围无干扰地执行用户设备切换，做出了大量努力（Giordani等人，2020年）。GCom还起着至关重要的作用，建立一个严格的服务抽象层的空中和卫星层，同时涉及延迟容忍路由方案。2.2. 关于6 G-SAGIN的预计6G将以更好的质量服务取代现有的几代网络能力。我们可以预期，6G将在未来的日子里利用超级灵活和出色的性能从1981年至今，世界已经看到了移动和通信技术的逐步发展。从1G、2G和3G开始，目前我们正在享受4G带来的各种以通信为中心的好处（Moon等人，2020年）。5G即将部署。据推测，到最后到2022年，世界将开始体验5G。随着通信技术的这种增长，数据传输速率显著增加。在1G期间，我们只使用了2 Kbps的数据速率，在2G中增加到64 Kbps，在3G中增加到8 Mbps，在4G中增加到50Mbps，在5G中增加到10 Gbps6G将提供约100 Tbps的实际实现。因此，自1G以来，频谱已经无缝地增加。只需一套简单的模拟工具，5G将体验大约30-6G将取代这一点，并超越GHz范围。在配件方面，物联网目前正被用作4G设备到设备通信的智能推动者。我们预计，6 G将结合未来的无线电接入技术、OFDM- cmW、OFDM-毫米波、THz通信、超URLLC以及基于SAGIN的通信和使能技术的无缝集成。与前几代仅依赖窄带不同，6G预计将在常规宽带、超宽带和无线WWW技术的基础上实现地面宽带覆盖（Piran和Suh，2019年）。我们预计，6G将赋予许多关键性能指标（KPI），例如速度、可靠性、低成本、容量、连接性、低延迟、可用性、覆盖、认知、感知、信任和安全性。因此，6G将允许用户和网络服务提供商密切合作，以实现可部署的帕尔塔·普拉蒂姆·雷沙特国王大学学报6955表26G的频段比较带0.33300.33主导传播方案视线，散射，穿透，反射，衍射视线，散射，衍射，反射LOS，反射LOS，反射LOS，反射链路距离支持10000米1000米100米10米1米波长100主导衰减因子自由空间损耗自由空间损耗、传输损耗在较高频段较高自由空间损耗，分子吸收，O2@60GHz，H2O @>24 GHz自由空间损失，分子吸收，H2O @>30 GHz自由空间损耗，分子吸收，H2O@ >30 GHz传输功率限制因子系统带宽法规法规技术≤100 MHz 400应用（Huang等人， 2019年）。我们还预计，在6G时代可能会出现各种创新用例特别是在SAGIN的应用领域。例如，自动载人公共和私人无人机应在自我指挥和控制框架的帮助下飞行。海底通信可以建立与旅行者谁是飞行与气体气球（关等人。）.即使是宇航员也可以在从地球到冥王星的旅途中和她的孩子们玩实时超高清视频游戏。我们可以想象许多用例，这些用例在当前时期似乎是假设的科幻小说（Qi等人，2020年）。因此，我们可以预期，6 G-SAGIN合并将取代目前面临的所有障碍。6G融合了触觉、认知、人工智能和战术信息处理，将SAGIN基础设施提升到更高的体验水平。表2显示了6G中的频谱比较。然而，要实现这样的6 G-SAGIN定位，我们必须包括一些关键要求，例如现有机器类型通信的扩展、超可靠通信、低延迟连接和增强的移动宽带。保证99.99999%可靠性的服务质量将是必要的。当使用>100 Gbps峰值数据速率时，必须开发新的频谱带。在空中、太空和海底实现极端的频谱覆盖。必须将能耗最小化到这样的水平，以允许mmWave/THz的可承受性。应根据电池充电方案进行最小干预。应实现超大规模设备连接（>100 M/km2）范围。需要增强具有丰富感测能力的高精度定位（mm/cm级）（Popoola等人，2020年）。图1呈现了6 G-SAGIN架构。2.3. 相关工作目前，在公共领域还没有关于6G和SAGIN之间集成的可能性的文章，因此，不存在直接相关的工作。然而，有一些文章从不同角度考虑了SAGIN，例如，无人机含义，5G集成和架构展示。本文对这些文章进行了简要的讨论，对基于下一代通信技术的SAGIN的研究现状进行了全面的介绍。在（Guan等人，2020年），深入讨论了与5G相关的无人机，其中无人机被认为是拟议的SAGIN基础设施的主要骨干。它主要关注UAV-5G融合的物理和网络层设计方面以及相关的研究挑战和可能的出路。我们还发现了一些建筑景观考虑SAGECELL、FANET和卫星通信感知SAGIN的前瞻性在所有这些体系结构中，空中和空间飞行物体都被赋予了最重要的地位。元素设计方面在（Guan等人，2020）展示运营中心元素设计。设想了四个主要设计框架，包括(a)地面中心设计，（b）空中中心设计，（c）卫星中心设计，和（d）通信和控制中心设计。在SAGIN中，无人机也作为服务使能器进行了测试，同时允许理解UaaS（Zhao等人，2018年）。一项更直观的研究（Liu et al.， 2018年）揭示了卫星和移动通信技术的要求，以实现SAGIN根据5G过多。主要关注的是SAGIN的愿景与各种隐含的挑战。SAGIN的概述在（Knopp等人， 2020年），重点是移动感知管理方案。与SAGIN的性能分析工具结盟，放弃了一个视角。在（Qi等人，2016; Huang等人，2017），了解SAGIN如何借助多路径QoS路由、放置路由和统一路由方法实现高效、低延迟的通信。另一方面，对FSO和光通信进行了研究，以了解它们在SAGIN基础设施开发中的适用性（Alimi等人，2019年; Zhou等人，2019年）。在SAGIN上的一种新颖的设计增强在（Dai等人，2019年）。它讨论了网络不动点概念如何与SAGIN生态系统一起使用。我们注意到，服务和附件开发相关细节在（Zhou，et al.，2019）以找到有效的卸载算法（Liu等人， 2015）、任务调度技术（Wang等人，2020）、基于软件定义的网络（Kato等人，2019）服务交付和服务功能链接过程（Qu等人，2019年）。表3显示了相关作品之间的比较，我们根据出版年份、研究中包含的6G、与SAGIN的相关性、应用、文章的主要贡献、挑战以及论文中铺设的未来方向对作品进行了分类。在相关工作中讨论的卸载过程的目的是分配的任务是不可行的处理在SAGIN节点。类似地，任务调度方法执行调度算法以允许以需求为基础的方式调用优先级任务。软件定义的网络感知服务交付和服务功能链接过程可以显著改善SAGIN环境，其中虚拟化服务供应算法可以提供各种任务的必要链接方面。帕尔塔·普拉蒂姆·雷沙特国王大学学报6956图1.一、6 G-SAGIN架构。（a）基于6 G的SAGIN的总体愿景，（b）6 G-SAGIN分层架构。3. 6 G-SAGIN中的空间和移动网络3.1. 空间通信技术3.1.1. 空间接入网空间接入网络（SAN）解决了卫星和空间数据传输设备的全面跟踪和中继问题SAN可以在6 G-SAGIN中用于在各种通信元件之间建立通信通常，地球同步卫星用于在覆盖Ku波段的同时提供网络接入支持数据传输速率约为506 Mbps。它可以覆盖100同样可以集成调制解调器和碟形天线放置在室内和室外的位置。最近的参与者正在尝试中低地球轨道卫星以促进通信（David和Berndt，2018）。据观察，低地球轨道卫星和中地球轨道卫星分别提供64 Kbps和1 Gbps卫星网间访问（SIA）有时也与SAN相关联，其中仅双向卫星通信是正常的。然而，便携式卫星调制解调器和通过卫星电话使用互联网最近已经发展。另一方面，具有地面发射解决方案的单向接收器在广播模式中被略微修改。 这样的系统可以在任何时间点为100-4000名最终用户提供支持。这个范围可以通过对软件和时分多址方案进行适当的改变来扩展。这种技术面临着一些关键的挑战，包括信号延迟，地球静止轨道的位置，与大气层的干扰，菲涅尔区和视线。不过，预计6 G-SAGIN将受益于通过将SAN和SIA一起使用。3.1.2. 卫星通信卫星通信将与6G生态系统无缝集成。由于高覆盖范围和极高的通信精度，卫星通信将成为6G不可分割的一部分三种类型的卫星参与数字通信，例如，（一）低地球轨道（LEO），（二）中地球轨道（MEO）和（三）地球静止轨道（GEO）。LEO卫星在地球上空160至2000公里之间绕地球运行MEO卫星在地球上空2000至36000公里之间绕地球运行。地球同步轨道卫星的静止轨道距离地球表面22236公里 不同类型的卫星通信技术用于提供许多应用，例如，固定卫星服务（FSS）用于向电视台、无线电信道和广播网络广播馈送（Liet al. ）.地球到空间的服务通常由FSS提供。我们发现，14电视频道的广播包括DVB-T、S、C和H的数字视频广播（DVB）标准对于经由机顶盒的数据传输非常有用移动卫星业务（MSS）是通过使用各种频带来实现的，例如，对于空间到地球（S2 E），137-E2E通信（E2E communication）因此，6G可以利用卫星来执行与移动数据服务、电视广播服务、无线电广播、军事和互联网宽带服务相关的应用卫星RAN（SARN）技术可以被研究用于直接从卫星接入无线电服务表4介绍了空间通信设想方案。3.1.3. 激光空间通信借助激光在自由空间中进行通信是一种既定的联网方法。光学望远镜可用作地面和空间要素之间的桥梁，为远距离通信提供便利。一些研究计划正在进行中，试图利用各种环境实现激光空间通信。基于低地球轨道、中地球轨道和地球静止轨道的激光通信最为常见。然而，平流层和对流层的质心方案正在研究中。通常，四种类型的场景表3相关作品的比较。纸年包含6G与SAGIN相关应用文章的主要贡献挑战与未来方向（关，2020年）2020没有低低轨卫星SAGIN低地球轨道卫星与地面的连接，利用地球轨道航天器的光学链路，空间元件设计讨论了低轨卫星用于空地通信，目前没有其他卫星通信，没有未来的发展方向（Zhao等人，2018年）（Liu等人，20192018没有没有没有是的5G无人机与SAGIN5G中的SAGIN5G无人机，无人机通信综合调查，SAGIN架构和研究挑战5G中的SAGIN，移动和卫星的趋势基于5G的SAGIN调查没有讨论未来的波束成形技术，没有未来的缺乏6G集成技术，没有未来方向2018年）（克诺普2020没有是的关于SAGIN的通信、关键使能技术、标准化倡议、工业研究项目、3GPP活动、开放研究问题关于SAGIN最近的详细调查调查例如，2020年）（Qi等人，2016没有部分用于SAGIN的研究进展、网络设计方面、资源分配策略、性能分析、优化方案、未决问题和未来方向虚拟机（VM）在采取的一般性办法虚拟机放置（2016年）SAGIN，优化算法、路由、服务布局，以及计算，未来方向（黄2017没有部分SAGIN中的路由服务迁移用于SAGIN、UAV的统一路由框架-没有明确提到地面SAGIN路由，没有未来的方向例如，（2017年）（Zhou等人，2018没有部分的光学设计智能混合混合光无线网络设计，免费没有提到与OFDM方案的地面连接，没有未来的方向2018年）SAGIN空间光学，可见光互连设计，传输本（阿利米例如，2019年度）（Zhou等人，20192019没有没有部分部分SAGIN的空对空FSO通道，任意相关多变量FSO信道，FSO实现，空对空链路，gamma-gamma分布多变量FSO信道影响分析，没有提供与地面站的FSO通信，没有未来的方向没有深入分析FSO整体优化方案，没有未来方向2019年度）（Dai等人，2019没有是的SAGINSAGIN的NFV停电性能估计双向任务卸载、NFV和SFC本仅讨论NFV的卸载，但未讨论SDN，无未来方向2019年度）（Zhou等人，2019没有部分任务调度与SAGIN协同任务调度，无人机连接本地面站连接较少面向无人机，目前没有未来方向2019年度）（Liu等人，2015没有部分在SAGINSAGIN中的IoT任务具有SAGIN、资源分配、粒子群优化、局部搜索等功能物联网任务调度，延迟感知SAGIN，物联网任务卸载没有明确提到，没有未来的（2015年）（王2020没有低能源马尔可夫决策过程，无人机轨迹，计算卸载分析能源优化，安全保护，规则-以边缘为中心的能量感知讨论未正确表达，没有未来方向例如，优化基于动态规划本2020年）（Kato等2019没有部分SAGINSFC在SAGIN服务功能链、聚合比、SFC没有对准下一代计算，没有未来方向帕尔塔·普拉蒂姆·雷沙特国王大学学报6956人，2019年度）（Qu等人，2019没有部分SAGIN中的AI近优性能，服务提供框架，启发式贪婪搜索，资源消耗使用AI和深度学习优化SAGIN本未来与量子智能的融合缺失，没有未来方向2019年度）一体化本帕尔塔·普拉蒂姆·雷沙特国王大学学报6957表4激光空间通信方案比较。环境场景数据速率项目/特点LeoMeoS2GS2GS2GS2GS2GS2S、S2G1 Gbps1 Gbps1 Gbps1 Gbps1 Gbps1 Gbps100 GbpsBridgeCommLeoSat云星座StarlinkTelesat LEO星座分析空间激光通信GEOS2S，1.8 Gbps欧洲数据中继系统平流层对流层A2aA2A，A2G A2A0.15 Gbps10 Gbps10 GbpsGoogleLoonFacebook AquilaAirborne Wireless Network正在测试的有：空对地（S2G）、空对空（S2S）、空对空（A2A）和空对地（A2G）。在传输信号时平均达到1Gbps的数据速率但是，它可以变化并降低到最低0.15 Gbps，最高限制为10 Gbps。这些实施方案背后的目标如下：（a）全球电信骨干网创建，（b）卫星巨型星座，（c）混合射频使能数据中继网络设计，（d）农村和偏远地区网络覆盖（Liang et al. ），以及（e）飞行中通信。3.1.4. 深空光通信另一种类型的空间通信，深空光通信（DSOC）可以被认为是6G-SAGIN的关键使能器。DSOC可以将现有的通信性能提高100倍。据估计，DSOC将利用非常高的带宽用于下行链路操作。DSOC由NASA喷气推进实验室发起，预计将采用近红外（NIR），即，1.55m m波长，同时传输光信号。按照设想，DSOC方法将于2022年与美国宇航局的Psyche任务相结合该系统应包括两个单元：（a）飞行激光发射机和（b）地面站。卫星激光装置将从22厘米孔径的望远镜聚焦4瓦功率的激光。发射<机模块总功率为100 W，上行链路和下行链路操作应在地面站对齐（Zhang et al. ）. 在上行链路模式下，地面站将使用1.064m m预计平均数据速率应为292 Kbps。我们设想，在未来几天内，通过DSOC的干预，6 G-SAGIN可以得到改善3.1.5. 空间通信为了维持空间站和地面站之间的光链路，提出了空间通信光有效载荷（OPASC）的概念。然而，我们发现它适合6 G-SAGIN场景中可能的用例开发OPASC能够处理空间通信中的失真信号（Huang等人， 2019年）。这对于设计具有给定光链路的程序部分是非常有用的数据传输速率保持在50 Mbps左右。6 G- SAGIN将使用OPASC来 利 用 任 务 操 作 和 应 用 用 例 。 在 跟 踪 数 据 和 中 继 服 务 系 统（TDRSS）的帮助在这方面，6 G-SAGIN可以集成基于近地球网络（NEN）或地面网络（GN）的方法以用于制定更好的下行链路。3.2. 移动技术3.2.1. 移动回程技术移动回程（MBH）是指经由空中接口将未来一代小区站点与有线网络连接（Nawaz等人， 2019年）。MBH的目标是为网络的移动用户提供最终的数据和工作随着带宽需求的日益增长， MBH 需要连接无线接入网络（RAN），以将小型和宏小区站点与有线回程基础设施的其余部分集成。MBH应保持关键特征以纳入6G时代，这些特征是：（i）服务于快速用户的容量增量，（ii）对企业的操作和管理，（iii）维护和移动操作服务供应，（iv）网络定时和同步管理，以及（v）允许移动用户（Fadlullah和Kato）的高网络可用性。为了实现这一点，MBH应该专注于将软件功能虚拟化和软件定义网络扩展集成到现有的基础设施中。异构网络（Het-Net）服务自动化是MBH最重要的方面，其目的在于将一系列微小区、微微小区、毫微微小区和小型小区与宏小区与无线通信介质相结合.RAN实现无线网络中的无线接入技术。RAN提供移动设备与核心网络（CN）之间的连接。在CN和用户设备（UE）或移动台（MS）中以RAN的形式部署硅芯片技术。RAN的最新进展可以与云基础设施对话，即，云RAN（CRAN）。CRAN可以促进长距离连接，例如对于3G为40-80 km，对于4G为>20 km。有效数据速度约为10 Gbps，延迟非常低（10m s）。与云相关联，CRAN可以为HetNet平台提供实时虚拟化能力。基于互联网协议的CRAN（IP-CRAN）可以与MBH相类似，以强调未来6 G技术领域中的移动用户服务缓解。3.2.2. mmWave毫米波频谱在30-300 GHz之间。毫米波频段可用于在6G领域中提供即时动作特定、一切感知通信和沉浸式毫米波允许通过限制相邻小区之间的损耗来减少短传输路径和传播损耗（Kato et al. ）.非常小尺寸的天线可以被赋予高度聚焦的波束，以实现增益放大。毫米波频段可以以三种方式使用，例如57-64 GHz未授权，28/38 GHz未充分利用的12.9 GHz，3 GHz光许可。这样的频带对于开发无小区6G架构、6G网络的虚拟化、6G框架的分解、能量收集技术到6G和高级网络骨架设计是有用的此外，室内热点创建、关键任务应用部署和固定无线互联网接入策略可以基于6G中6 G-SAGIN可以受益于八个不同的频带，包括24.253.2.3. 太赫兹通信THz通信在
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