3.1　无线接入网的拓扑结构与部署频段

无线接入网比较典型的拓扑结构类型有宏站同构网、有线／无线回传的有源节点、无源节点（类似智能超表面中继）、终端直连、空天地一体化等。它们一般有比较适合的部署频段，如图3-1所示。

宏站同构网要求有比较广域的地面覆盖，所以部署频段的传播路径损耗必须比较小。对于宏站同构网，6 GHz以下频段是最常用的。虽然在5G网络，毫米波也被用于宏网覆盖，但值得指出的是，目前商用的毫米波网络还不能达到广域覆盖，所用的终端形式很多是在家中用的客户端前置设备（Customer Premise Equipment，CPE），本身并不具有一般意义的移动性，所以在图3-1中用虚线连接。

有线／无线回传的小功率有源节点，每个节点的覆盖半径比宏站的覆盖半径小，可以采用6 GHz以下频段，此时经常与宏站同频部署，用于增加整个系统的容量；也可以工作在毫米波频段，与宏站形成异频部署，用于局部热点的增强。例如，采用异频段的载波聚合，通过终端与宏站在中低频连接，从而保证移动性管理等基本功能，同时终端与基站在毫米波频段连接，增加低功率节点周围的用户业务信道的容量。低功率节点还可以与毫米波宏站同频部署，进行局部的覆盖补盲。对于部署在室内的低功率有源节点，通常是短距离无线传输，并且视距上不能存在阻挡，室内低功率节点还可以采用太赫兹频段或者可见光频段。太赫兹通信虽然具有更高的峰值速率，但传输距离很短，一般在几米以内，且器件成本高昂。可见光通信一般依赖于普通照明，典型的发射机是经过改造的LED灯，而终端可以是加上了光电探测模块的终端，一般只能支持下行传输。

无源节点（如智能超表面）的情形与小功率有源节点类似，但有同频的要求。一种是智能超表面（RIS）部署在室外，采用6 GHz以下的频段，与宏站同频，完成中继转发的功能；也可以支持小功率的有源节点，在室外或者室内，完成对小站信号的中继转发。需要指出的是，由于太赫兹光波的波长很短，相应的RIS单元尺寸过小，目前还没有较为成熟的工艺能够制造出具有大量单元的太赫兹RIS器件。在可见光通信中，一般采用光学透镜的方式来调整光波波束方向或者汇聚程度，而不是通过RIS。

终端直连是指终端与终端直接进行通信，数据不需要经过网络。如果彼此进行直连通信的收发终端都处于网络的覆盖之内，则直连链路（Sidelink）的传输和接收可以在网络的集中控制之下，这样做的优点是网络能够全局协调直连链路的无线资源，减少资源碰撞，并在一定程度上有利于开展合法的监听，保证网络的安全。其弊端是增加了控制面和数据面的传输时延，以及更多的信令交互开销。如果直连通信的终端有一方处于网络覆盖之外，另一方处于网络覆盖之内，则覆盖内的终端可担任中继，直连链路基本上还是由网络集中控制。当直连通信的收发两方都处于网络覆盖之外，则需要通过一些自组织的方式，例如推举出一个终端作为主控节点，或者采用完全扁平分布式的管理，构成P2P网络。这种情况在一些专网，如公共安全（抢险救援、边防等）、车联网（V2X）情形中比较常见。此时的终端形态与一般民用移动网络的终端可能有所区别，如具有更高的发射功率、更高的信号灵敏度、特殊的鉴权流程等。当终端直连在室外场景中，如果直连链路的通信距离要求较远，如百米级，则采用6 GHz以下频段比较合适；若直连通信的终端相距十几米以内，则可以考虑采用毫米波频段。毫米波频段的一个好处是相比中低频段具有更精确的定位和感知能力，这在车联网上有较广泛的应用。

空天地一体化通信的“空”包括接近地面飞行的无人机、处于巡航高度的民航飞机等处于稠密大气层内的飞行物；“天”通常是指稠密大气层之外的卫星／飞船等。对于“空”，基本上还是通过地面通信网络来服务，即可以由地面上的宏基站天线朝向无人机或民航飞机，来进行信号和数据的收发。考虑到百米至万米的传输距离，工作在6 GHz以下频段比较合理。对于无人机场景，如果用于定位和感知，则还可以考虑毫米波频段，采用具有超高定向性的毫米波波束，跟踪和监控无人机的飞行状况。对于“天”上的通信卫星，目前在6 GHz以下频段和毫米波频段都有相应的频率划分，长距离传输的路径损耗可以在一定程度上通过采用超大规模天线阵列产生超细的波束来弥补。太赫兹频段也是有望用来进行空天地一体化通信的频段，但由于严重的水汽衰减，太赫兹频段未来主要用于星与星之间的通信，因为星间链路的大气极为稀薄，水汽含量极低，有可能支持十万米距离的无线数据传输。 uKEncs95xB55tQ1YnvzEYhkfpRP4sbTa824qJotokYg0tm8E1u6ZhH7rwDF0rJHK