6G巨型卫星网络中的语义通信：系统设计与标准化

《IEEE Communications Standards Magazine》：Semantic Communication in 6G Mega-Satellite Networks: System Design and Standardization

6G卫星网络通过语义通信技术（SemCom）解决传统卫星带宽受限问题，优化信息传输效率，重点研究星链等巨型星座的系统设计、关键组件及标准化路径，结合仿真验证其性能提升，并探讨技术挑战与未来部署方向。

　　

摘要：

自第17版发布以来，第三代合作伙伴项目（3GPP）已将卫星网络视为6G基础设施的关键组成部分，实现了全球互联网连接。然而，用户基础的扩大以及对内容丰富应用需求的增加将显著提升数据传输需求，给受限于有限频谱和带宽资源的传统卫星系统带来额外压力。幸运的是，语义通信（SemCom）提供了一种变革性解决方案，它仅传输信息的核心含义，从而减少带宽消耗并缓解这些容量限制。本文探讨了SemCom在6G巨型卫星网络中的应用，重点关注系统设计、关键组件及其功能以及标准化，旨在指导行业实践。我们研究了SemCom在卫星网络中的各种用例，并通过基于Starlink星座的仿真展示了性能提升。最后，我们指出了面临的挑战，并提出了未来发展方向，以促进SemCom增强型卫星网络在全球范围内的实际部署。

引言

卫星网络已成为6G基础设施的核心组成部分，自第17版发布以来得到了第三代合作伙伴项目（3GPP）的正式认可。它们对于推进全球连接至关重要，尤其是在偏远和服务不足的地区[1]。国际电信联盟（ITU）报告称，地球上超过70%的表面区域（包括海洋、沙漠和雨林）缺乏地面网络覆盖，导致29亿人（约占全球人口的37%）无法获得可靠的互联网接入。鉴于建立地面基础设施在经济、法律和环境方面的限制，卫星网络在弥补这一差距和实现6G时代无处不在的通信愿景方面发挥着关键作用。目前，商业化的低地球轨道（LEO）卫星星座（如Starlink和Qianfan）正在积极部署中，这些星座由数百至数千颗位于500至2000公里高度的卫星组成，能够实现低延迟的实时通信[2]。截至2024年底，SpaceX已经发射了7600多颗Starlink卫星，实现了数十毫秒的延迟[3]，其服务覆盖了全球118个国家和地区，拥有超过460万注册用户和390万台终端设备。随着直接到蜂窝通信、星际链路（ISLs）、机载边缘计算[4]和人工智能（AI）技术的进步，卫星网络将在不久的将来为各种应用场景提供无缝连接，支持数十亿用户和设备。