Cicely 6G标准与技术探索
2025 年 10 月，据LightReading报道：软银集团（SoftBank）宣布与日本信息通信技术研究所（NICT）、清原光学（Kiyohara Optics）及ArkEdge Space达成战略合作，共同开发适用于低地球轨道（LEO）卫星与高空平台站（HAPS）的光学无线通信技术。如果项目获得成功，将使HAPS不再只是“临时基站”，而是成为永久悬停于LEO卫星与地面之间的空中通信枢纽。
同时软银承认“与其他国家相比，日本在LEO-to-LEO NTN光通信方面落后3-4年，但日本在卫星和光学技术方面的长期投入为追赶提供了充足的机会。”
就像日本在20世纪初对无线电所做的那样。软银决心以类似的开拓精神加速日本的贡献 - Source from softbank
其实Starlink卫星之间的通信（星间链路）使用的就是光学无线通信并已经大规模部署并验证了这项技术。 那么这次软银通过HAPS光无线通信项目，似乎是一次弯道超车，或者说另辟蹊径之举?
▍软银的“光链”联盟
软银长期以来以“超越运营商”（Beyond Carrier）为战略，并提出 “Ubiquitous Transformation (UTX)”愿景，即通过整合地面移动网络与非地面网络（NTN），包括卫星和高空平台站（HAPS），打造一张覆盖全球的通信网。(其中的HAPS平台项目请参考 6G NTN: 平流层飞行器是电信业下一个蓝海? - 3GPP 最新研究报告(TR 22.870)中的泛在连接用例 (3)) 为了实现这个目标，软银联合三家日本顶尖机构组成“国家队”，协同推进光学无线通信系统的研发与部署: 软银（SoftBank）：负责平流层环境下光学无线通信设备及相关设备的开发，同时负责 HAPS 的飞行操作和设备集成。 NICT(日本国立情报通信技术研究所)：作为政府研究机构主导光学设备的空间适应性设计，并负责地面光学站的建设。 Kiyohara Optics(清原光学)：拥有76年历史的光学老厂，负责制造高精度的光学通信设备，包括用于LEO卫星和HAPS的光收发器。曾为地球观测卫星研制空间望远镜，并为LEO卫星和HAPS开发光收发器。 ArkEdge Space：一家专注于小型卫星系统的航天初创公司，负责6U立方星的设计、制造、发射协调与在轨运营，并已开发出集成化的姿态确定与控制系统（ADCS）。
通过这四家机构的协作，构建起从设备研发 → 卫星平台 → 发射运营 → 地面接收的完整链条，整合了日本在通信、光学、航天等领域的顶尖资源，展现出其在非地面网络（NTN）领域系统性的战略布局和技术积累。
▍光学无线通信的核心优势与挑战
相较于传统的无线电波通信，光学无线通信采用高度定向的激光束传输数据，在带宽、法规和部署灵活性方面具有显著优势。其实Starlink卫星之间的通信（星间链路）使用的就是激光通信，也就是光学无线通信。并已经大规模部署并验证了这项技术 - 激光链路的传输速率已达100 Gbps 量级，并且在其庞大的卫星网络中稳定运行。和Starlink相比，软银等公司目前推进的项目，重点是对星对HAPS（高空平台）和星对地的技术演示与验证，并且目标是克服卫星与HAPS/地面站之间的长距离（2000km）和大气影响，以及提升HAPS平台的稳定性。
关键技术挑战
光学无线通信需要依赖超窄、高度定向的光束在空间中传输数据，但是建立和维持稳定卫星通信极为困难。想象一下：一颗卫星以每秒7公里的速度在轨道上疾驰，而一架HAPS飞艇在平流层缓缓漂浮。两者相距上千公里，却要用一束比头发还细的激光精准对准，持续传输数据。任何微小的抖动、温度变化或大气扰动，都可能导致信号中断。为此，必须克服三大难题:
（一）姿态控制
整个卫星平台需要稳定下来并大致对准目标方向。这项任务由姿态确定与控制系统（ADCS） 完成，它相当于卫星的“小脑”和“平衡器官”，负责卫星朝向的粗调。
ArkEdge Space正在为其6U立方星开发先进的ADCS系统，融合星敏感器、太阳传感器、磁力计和陀螺仪，实现亚度级指向精度。
（二）精准的“瞄准系统”
当ADCS将卫星平台大致对准后，PAT(指向、捕获与跟踪)系统专门负责控制那束极细的激光。PAT系统包含快速转向镜、探测器和闭环反馈算法，主要功能包括： - 初始捕获（Acquisition）：通过扫描搜索对方信标光，实现初步对准。
- 精密跟踪（Tracking）：持续微调激光方向，补偿相对运动和振动，保持链路稳定。
- 维持链路：ADCS必须持续精确跟踪目标，以补偿卫星自身运动、轨道扰动以及可能影响激光路径的大气干扰。
这套系统必须在毫秒级时间内响应微小偏移，是整条“光链”能否建立的关键。
（三）极端环境适应性
即使解决了对准问题，通信链路仍面临太空中的环境挑战：- 大气扰动： 温度和压力不同的空气团会导致大气折射率随机波动，扭曲激光束的波前，造成信号强度的快速波动，严重时会导致链路暂时中断。
- 天气影响: 云、雾和其他颗粒物这些物质会吸收或散射激光信号，导致信号衰减，尤其在卫星对地或 HAPS 对地的通信链路中，这种影响更为明显。
- 太阳背景辐射: 强日照下背景噪声增加，降低信噪比和通信质量。
- 极端温度：设备必须能承受平流层温度可低至-90°C。同时太空真空环境中的温度变化会 导致光学组件膨胀和收缩，可能导致系统失准。这对元器件的可靠性和热控设计提出了极高要求。
此外，本次任务采用的是尺寸约为10 cm × 20 cm × 30 cm的6U立方星，所有组件必须满足小型化、轻量化和低功耗的要求。所以这不仅仅是单纯的通信技术需求，还要融合多领域的先进技术，包括材料、热控、精密机械等等。
▍2026-2027：验证“光链”可行性
该项目制定了清晰的技术路线图，分两个阶段验证光学无线通信的可行性。
第一阶段：2026年验证空间与地面通信
计划于2026年发射一颗搭载光学通信终端的6U立方星，目标是实现LEO卫星与地面光学站之间的双向激光通信。此次试验将重点测试激光在穿越大气层时的表现，评估天气、湍流等因素对链路稳定性的影响。
第二阶段：2027年实现卫星与HAPS间2000公里激光互联
在HAPS平台上安装光学通信设备，与在轨运行的LEO卫星建立长达约2000公里的双向激光链路。若成功，这将是全球首次实现高速运动卫星与高空平台间的长距离激光通信。未来的通信网络将可以由卫星将数据传给HAPS，再由HAPS转发到地面，实现更灵活、更高效的覆盖。
▍软银的"野望": 押注HAPS生态
HAPS（高空平台站）是软银“UTX”战略的关键支柱之一。这类飞行器运行在约20公里高的平流层，兼具卫星广域覆盖与地面基站本地服务能力。近年来，软银在HAPS领域持续推进：
不仅如此，软银正与Enax、AIST、Choshu Industry等伙伴合作，开发高能量密度电池组与高效率太阳能电池，以支持HAPS实现长期驻空飞行。
这些努力表明，软银正从能源（长航时）、飞行平台（HAPS本身）、通信载荷（光通信系统）三个维度进行HAPS相关产业链全面布局。目标是将HAPS打造成卫星网络和地面的通信中枢，从而掌握未来空中网络的主导权。
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发表于 2025-10-23 13:56:19