F6G：基于空天地一体化的下一代光网络演进与关键技术

《IEEE Communications Letters》：Exploiting Large Language Models for Single-channel Blind Source Separation in Anti-jamming Wireless Communications

本文聚焦F5G演进背景下固定网络面临的空间覆盖瓶颈，提出以空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），突破性地将卫星激光链路纳入固定网络范畴，并针对动态拓扑管理、Tbps级传输、物理层安全等挑战提出技术路径。该研究为2030年全球宽带无缝覆盖提供了理论支撑，对推动天地协同的ICT基础设施演进具有里程碑意义。

　　

随着4K/8K超高清视频、全息通信等新兴应用的爆发式增长，传统地面固定网络在覆盖范围与传输容量方面逐渐显现瓶颈。尤其在地广人稀的海洋、沙漠及偏远山区，光纤部署成本高昂导致数字鸿沟加剧。与此同时，可重复火箭与激光通信技术的突破促使低轨卫星星座迅猛发展，空间光网络正成为信息基础设施的新疆域。然而，卫星网络的高动态特性与激光链路的稳定性挑战，使得空天地网络融合面临拓扑管理、传输可靠性、安全保障等系列科学问题。

在此背景下，北京邮电大学研究团队在《IEEE Communications Magazine》发表论文，首次系统提出第六代固定网络（F6G）的完整技术框架。研究突破传统固定网络的地域限制，将卫星激光星间链路（ISL）与馈电链路（FL）纳入固定网络范畴，构建空天地一体化光网络新范式。

为实现这一愿景，研究团队重点突破三大技术体系：在架构层面采用集中与分布混合的控制模式，通过预测性容错路由应对卫星动态拓扑；在传输层面实现光纤单波1 Tbps与激光链路100 Gb/s的传输能力，并引入相干检测与多站协同传输技术；在功能层面创新物理层加密与光通信-传感-显示融合技术，显著提升网络安全性与环境感知能力。

关键特征与技术路径

研究提炼出F6G五大核心特征：空天地一体化（SGI）通过光纤与激光网络协同将覆盖能力从"人联"扩展至"物联"；可靠动态连接（RDC）利用预测算法将星间链路可用性提升至99.9999%；全栈智能（FSI）借助数字孪生技术将传输质量（QoT）估计误差降至0.5 dB；物理层安全（PLS）通过物理属性加密使窃听者误码率（BER）≥49.5%；计算网络协同（CNC）实现全球计算与带宽资源的联合编排。

网络架构创新

针对卫星网络时变拓扑与链路不稳定性，研究提出分级域控架构（图3）。地面段依托OTN（光传送网）与GPON（千兆无源光网络）技术实现Tbps级传输，空间段通过LEO（低轨卫星）激光链路构建天基骨干网。通过peer-to-peer协商协议与拓扑重构算法，实现星间链路的自组织恢复。特别值得关注的是，研究团队建立了基于轨道力学与AI的链路状态预测模型，显著降低路由更新信令开销。

传输系统突破

研究指出单模光纤非线性香农极限可通过多波段（C/L/S波段）协同与多芯/少模新型光纤突破。对于空间激光链路，采用自适应光学补偿大气湍流，结合双向时间传递机制解决星地同步难题。在接入网领域，后50G PON（无源光网络）采用相干检测与PAM4（四电平脉冲幅度调制）技术，使单波速率迈向100G。

新功能融合

F6G首次实现光通信与安全/传感/显示的三重融合：通过量子密钥分发（QKD）与物理层加密构建防窃听通道；利用分布式声学传感与LiDAR（激光雷达）实现环境状态监控；结合光场实时重建算法支撑全息通信应用。实验表明，AI辅助的威胁检测响应时间可压缩至500毫秒以内。

应用场景展望

研究预测F6G将赋能三大典型场景：为无人区提供宽带覆盖，实现全域智能体互联，支撑实时全息通信。这些应用对端到端时延与带宽提出极致要求，例如全息通信需同步传输多维度光场数据，空天地一体化网络为其提供底层支撑。

本研究系统构建了F6G的技术体系与发展路径，为空天地一体化网络演进提供理论基石。研究团队特别强调，当前成果与ETSI标准化进程存在时序差异，后续将围绕跨域资源编排、星上计算卸载等方向持续探索。该框架不仅推动固定网络从地面向空间延伸，更为6G天地协同网络奠定基础，对构建全球无缝覆盖的智能信息基础设施具有深远意义。