天地一体化光网络：F6G固定网络的演进新范式

《IEEE Communications Magazine》：F6G: Next Generation Fixed Networks Based on Space-Ground Integrated Optical Networking

本文针对固定网络缺乏统一代际定义及卫星光网络融合需求，提出以天地一体化光网络为核心的第六代固定网络（F6G）架构。研究团队系统阐述了F6G的五大特征（SGI/RDC/FSI/PLS/CNC），创新性地提出混合控制架构、Tbps级光纤传输、100Gb/s星间激光链路等关键技术，并展望了其在偏远地区宽带覆盖、智能体互联等场景的应用价值，为2030年固定网络演进提供了重要理论支撑。

　　

随着数字经济的深入发展，固定网络作为信息基础设施的"主动脉"，其代际演进路径始终缺乏像移动通信"G"系列那样清晰的界定。2020年ETSI提出第五代固定网络（F5G）标准，定义了增强固定宽带（eFBB）、全光纤连接（FFC）等特征，但面对可重复使用火箭和激光通信技术的突破性进展，传统地面光纤网络已难以满足全球覆盖、动态连接等新兴需求。特别是低轨卫星星座的崛起，使得"空天地海"一体化成为未来网络演进的必然趋势，如何将光学卫星网络纳入固定网络体系，成为学术界和产业界亟待解决的难题。

在这一背景下，北京邮电大学研究团队在《IEEE Communications Magazine》发表论文，首次系统性地提出以天地一体化光网络为核心理念的F6G架构。研究团队创新性地重新定义了固定网络的内涵："为固定位置用户提供高速数据传输服务的通信网络"，并据此将卫星网络中的激光星间链路（ISL）和馈电链路（FL）划归固定网络范畴，而用户链路（UL）则归属于移动网络，这一界定为天地融合提供了理论依据。

为支撑这一架构，研究团队确立了F6G的五大关键特征：天地一体化（SGI）实现从"人联"到"物联"的覆盖扩展；可靠动态连接（RDC）通过预测性路由和生存性机制将服务可用性提升至99.9999%；全栈智能（FSI）借助数字孪生和AI引擎实现Level-4自治能力；物理层安全（PLS）通过物理层加密使窃听者误码率（BER）≥49.5%；计算网络协同（CNC）实现跨域资源联合编排。这些特征共同推动固定网络从静态连接向动态智能服务范式转变。

关键技术层面，研究团队重点突破了三大方向：在网络架构领域，提出混合集中与分布式控制模型，通过域内自治与跨域协同解决天地异构网络管理难题；在传输系统领域，采用非线性补偿算法实现光纤单波1Tbps传输，通过相干检测与多普勒实时补偿实现星间激光链路100Gb/s速率；在新功能集成领域，创新性地将通信与传感、显示技术融合，支持光纤振动传感和激光雷达大气监测等增值服务。

研究结果验证显示：在网络架构方面，通过拓扑重构与自组织技术，可有效应对卫星链路中断问题，结合预测性路由算法显著降低链路状态更新开销。在传输系统方面，基于自适应光学的大气湍流抑制技术将馈电链路可用性提升至99.9%，后50G无源光网络（PON）采用相干检测实现100Gb/s接入速率。在新功能方面，分布式光纤传感可实现亚秒级入侵检测，光通信与显示集成支撑无眼镜3D全息通信应用。

该研究的重要意义在于首次构建了面向2030的天地一体化光网络技术体系，通过确立F6G代际特征与技术路径，为ETSI标准化工作提供重要参考。所提出的混合控制架构、物理层安全机制等创新方案，不仅解决了卫星动态组网与光纤网络融合的底层难题，更催生了智能体互联、全息通信等新业态。随着卫星网络与人工智能技术的协同发展，F6G将有望成为支撑数字经济全球化发展的关键基础设施，为6G移动通信、天地一体化信息网络等国家战略提供坚实基础。