當(dāng)美國 "阿爾忒彌斯" 計劃啟動重返月球征程，當(dāng)中國 "月球科研站" 計劃穩(wěn)步推進，人類探索月球的腳步正邁向規(guī)模化、長期化。在這片寂靜的月壤上，要實現(xiàn)探測器協(xié)同、航天員通信、科學(xué)數(shù)據(jù)傳輸，一套高效可靠的通信系統(tǒng)必不可少。如今，5G 技術(shù)正突破地球邊界，或?qū)⒘可矶ㄖ圃虑驅(qū)偻ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)，為深空探索開啟全新可能。相關(guān)技術(shù)構(gòu)想由中國移動通信有限公司研究院鄧偉團隊發(fā)表在《宇航學(xué)報》期刊上。

（圖片由AI生成）

月球環(huán)境的殘酷遠(yuǎn)超想象，給通信系統(tǒng)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。月球表面晝夜溫差高達 300℃，白天酷熱至 127℃，夜晚則驟降至 - 173℃，普通電子設(shè)備在這樣的極端溫度下瞬間便會失效。這里沒有大氣層的保護，高真空環(huán)境讓傳統(tǒng)散熱方式完全失靈，強宇宙輻射隨時可能侵蝕設(shè)備電子元件。更棘手的是，月球一個晝夜長達 28 個地球日，漫長月夜中太陽能供電中斷，通信設(shè)備必須依賴特殊能源維持運行。再加上 38 萬公里的地月距離造成的信號延遲，傳統(tǒng)航天通信的接口冗余、協(xié)議適配性差等問題愈發(fā)突出，難以滿足未來月球基地的多元化需求。

面對這些挑戰(zhàn)，科研團隊創(chuàng)新性地提出了面向月面的 5G 星地一體定制化通信方案，構(gòu)建"集中 + 分布式" 的柔性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這套系統(tǒng)就像一張覆蓋月球的 "通信天網(wǎng)"，由月球中繼衛(wèi)星、月面基地園區(qū)和月面邊緣網(wǎng)三部分組成。中繼衛(wèi)星搭載多波束天線，實現(xiàn)月面區(qū)域的連續(xù)覆蓋，既負(fù)責(zé)連接月面各類設(shè)備，又承擔(dān)地月通信的中繼任務(wù)；月面基地部署輕量化核心網(wǎng)，覆蓋半徑 20 公里的探索區(qū)域，實現(xiàn)對著陸器、月球車、航天員的統(tǒng)一管理；邊緣網(wǎng)則跟隨月球車靈活部署，通過三種定制化方案滿足不同場景的通信需求。

系統(tǒng)總體架構(gòu)示意圖（引自論文）

為了保障極端環(huán)境下的通信可靠性，方案采用了主備核心網(wǎng)輕量化部署策略。月面中心站與月球車的核心網(wǎng)設(shè)備相互交叉?zhèn)浞?，主設(shè)備故障時，從設(shè)備可自動切換補位，避免通信中斷。在中繼衛(wèi)星上，還部署了備份星載核心網(wǎng)，即使終端超出月面基地覆蓋范圍，也能通過近月域無縫覆蓋實現(xiàn)星上處理，確保通信不中斷。這種多層次、多備份的設(shè)計，完美解決了月面資源受限與高保障需求之間的矛盾。

支撐這套月球 5G 網(wǎng)絡(luò)的，是一系列尖端關(guān)鍵技術(shù)。智能接入控制技術(shù)讓終端能在多種接入系統(tǒng)間智能切換，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和業(yè)務(wù)需求選擇最優(yōu)連接方式；多鏈路連接與軟切換技術(shù)采用 "先接通再斷開" 策略，保障移動過程中的通信連續(xù)性；網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)則能像切蛋糕一樣，為不同任務(wù)分配專屬通信資源，滿足高清視頻、科學(xué)數(shù)據(jù)、語音通信等差異化需求。不僅如此，通導(dǎo)一體化技術(shù)將導(dǎo)航功能融入通信網(wǎng)絡(luò)，通過 5G 基站的實時動態(tài)定位，解決了月面導(dǎo)航的精度難題，為航天員和月球車提供可靠的位置服務(wù)。

（圖片由AI生成）

在建設(shè)規(guī)劃上，月球 5G 網(wǎng)絡(luò)將分三步走逐步落地。

在月球南極建設(shè)月面基地通信網(wǎng)絡(luò)，部署集中式輕量化核心網(wǎng)，構(gòu)建基本的工作和生活通信網(wǎng)；

擴展月面邊緣網(wǎng)，通過激光或微波鏈路實現(xiàn)基地與邊緣區(qū)域的通信互聯(lián)，擴大覆蓋范圍；

第三步

部署天基備份網(wǎng)絡(luò)，利用中繼衛(wèi)星實現(xiàn)地月全面通信，完成全場景覆蓋。

仿真測試顯示，單星中繼拓?fù)涞耐ㄐ趴捎寐士蛇_ 72.3%，端到端時延低至 2.56 秒，完全能滿足實時通信需求。

這套定制化 5G 方案的創(chuàng)新之處，還在于提出了月面用戶快速接入與會話更新方法。考慮到月面用戶數(shù)量有限且經(jīng)過嚴(yán)格審核，系統(tǒng)提前在終端中裝訂缺省通信策略，環(huán)境穩(wěn)定時直接啟用，環(huán)境變化時快速更新。通過無線接入網(wǎng)作為感知節(jié)點，實現(xiàn)感知與通信一體化，既能降低基礎(chǔ)設(shè)施部署成本，又能提升環(huán)境適應(yīng)能力，讓通信系統(tǒng)像 "智能生命體" 一樣感知月球環(huán)境變化。

月地通信鏈路仿真示意圖（引自論文）

隨著各國探月工程的推進，月球已成為深空探索的前沿陣地。5G 技術(shù)與航天科技的深度融合，不僅能解決月面通信的諸多難題，更將為月球科研站建設(shè)、月球資源開發(fā)、載人登月等任務(wù)提供堅實支撐。未來，隨著技術(shù)的持續(xù)迭代，月球 5G 網(wǎng)絡(luò)還將實現(xiàn)通信、感知、計算的深度融合，構(gòu)建地月一體的通信導(dǎo)航系統(tǒng)。

從地球到月球，38 萬公里的距離不再是信息鴻溝。月球 5G 網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，將讓人類的探月夢想變得更加觸手可及。當(dāng) 5G 信號在月壤上傳播，我們不僅能實時見證月球探索的每一個精彩瞬間，更能為構(gòu)建地月空間信息走廊、邁向更遙遠(yuǎn)的深空探索奠定堅實基礎(chǔ)。這張跨越星際的 "通信橋梁"，終將見證人類成為真正的星際文明。

*原文參考：鄧偉, 潘筱涵, 鄧平科, 等. 面向月面的5G定制化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計[J]. 宇航學(xué)報, 2025, 46(12): 2505-2514. DOI： 10.3873/j.issn.1000-1328.2025.12.008.

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本文轉(zhuǎn)載自“太空采礦”，原標(biāo)題《如何在月面搭建5G網(wǎng)絡(luò)？》。

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