據(jù)統(tǒng)計，全球仍有近30億人沒有接入互聯(lián)網(wǎng)，約4.5億人居住在移動網(wǎng)絡(luò)沒有覆蓋的地區(qū)。在4G/5G網(wǎng)絡(luò)大范圍覆蓋的中國，也仍有大量的深山、遠海、戈壁沙漠存在網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的情況。隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，以上這些情況都可能帶來突破性發(fā)展。

2022年9月，兩大高端手機廠商蘋果和華為，分別在iphone14系列及mate50系列提供了衛(wèi)星通信的功能。這個被華為余承東稱之為“向上捅破天”的技術(shù)，就是今天咱們要聊的主角—NTN。

什么是NTN

NTN（Non-Terrestrial Network），即非地面網(wǎng)絡(luò)通信，通過不同軌道高度的衛(wèi)星對地面上的終端提供網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)。利用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)與地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)的融合，可以在不受地形地貌的限制和影響下，連通空、天、地、海多維空間，是地面蜂窩通信技術(shù)的重要補充。

NTN的兩類載體

（1）衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信

包括低軌（LEO）、中軌（MEO）、靜止軌道（GEO）、同步軌道（GSO）衛(wèi)星在內(nèi)的星載平臺；

（2）高空平臺系統(tǒng)（HAPS，High Altitude Platform Systems）

包括如飛機、飛艇、熱氣球、直升機、無人機等。

? ?

NTN通信協(xié)議：私有還是統(tǒng)一標準？

目前NTN通信主要有兩類協(xié)議：私有化協(xié)議及標準化的3GPP協(xié)議。

前面提到的蘋果和華為手機，以及現(xiàn)在非?；馃岬男擎?，都不是標準化的方案，而是使用私有協(xié)議。2023年1月，高通與銥星通信公司（Iridium）達成協(xié)議，意在芯片中直接集成基于衛(wèi)星的雙向消息通信解決方案，然后讓所有使用高通芯片的終端，衛(wèi)星通信成為標配。不過合作未到一年，高通即正式終止了與銥星的合作。為什么高通突然中止這個項目呢？原因在于3GPP正在推動衛(wèi)星通信的NTN標準，到時候所有的手機及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，都可以直接接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，就像使用4G/5G網(wǎng)絡(luò)一樣成為一種標準能力。

這個3GPP標準的 NTN網(wǎng)絡(luò)復(fù)用龐大的蜂窩網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)生態(tài)資源，加上運營商的介入，能夠顯著降低成本并快速實現(xiàn)普及?？梢灶A(yù)見的是，接下來高通、華為、蘋果等廠商，都會參與到3GPP的這個標準推進中來，畢竟一旦標準落地后，所有的終端廠商，自然也會更傾向于基于標準的解決方案來實現(xiàn)手機直連衛(wèi)星通信，而不是采用私有方案。

IoT NTN 和 NR NTN

NTN通信包含IoT-NTN和NR-NTN兩個技術(shù)方向：IoT-NTN主要支持低復(fù)雜度 eMTC 和 NB-IoT 終端的衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，如全球資產(chǎn)跟蹤（蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍以外的海運集裝箱或其他終端）；NR-NTN則利用 5G NR 框架實現(xiàn)衛(wèi)星與智能手機之間的直接連接，以提供語音和數(shù)據(jù)服務(wù)。

NTN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

NTN網(wǎng)絡(luò)的部署，3GPP定義了兩種架構(gòu)選項：透明轉(zhuǎn)發(fā)模式和再生轉(zhuǎn)發(fā)模式。對于透明轉(zhuǎn)發(fā)模式，衛(wèi)星在上行和下行兩個方向只做透明轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)射頻濾波、頻率轉(zhuǎn)換、射頻放大和射頻收發(fā)。這種方式已經(jīng)在3GPP Rel17/18定義并應(yīng)用。

? ?

3GPP Rel19開始定義NTN的再生轉(zhuǎn)發(fā)模式。其中，衛(wèi)星具備完整的或部分的基站功能，也就是所謂的“基站上星”。

? ?

NTN通信使用什么頻譜？

NTN通信屬于無線通信，提到無線通信，頻譜就是個很重要的話題。3GPP Release 17 為 5G NTN 引入了兩個頻段：L 波段 n255和 S 波段 n256。

? ?

ITU（國際電聯(lián)）也在設(shè)想為NTN分配頻率更高但是具有更寬頻譜的Ku/Ka/Q/V頻段。

? ?

NTN通信帶來的挑戰(zhàn)

NTN通信這么好用，但是從3GPP的規(guī)劃來看，離真正無處不在的NTN連接還是有很長一段路要走，這是因為NTN通信相對傳統(tǒng)的地面基站網(wǎng)絡(luò)面臨很多新的挑戰(zhàn)：

時間延遲：與地面網(wǎng)絡(luò)通信相比，基于衛(wèi)星的NTN通信可能會帶來更高延遲。使用同步衛(wèi)星的延遲超過500ms，即使是使用低軌衛(wèi)星，也會有大概40ms的延遲，都遠遠高于傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)的延遲；、

頻率同步：低軌衛(wèi)星相對地面高速移動，將帶來很大的多普勒頻移；

低信噪比：由于終端距離衛(wèi)星（及基站）非常遠，終端接收到的基站信號將非常低；

信號衰落：除了傳統(tǒng)的地面通信相關(guān)的衰落場景之外，衛(wèi)星通信可能會受到惡劣天氣條件的影響，例如大雨或大氣干擾，這可能會破壞信號并降低可靠性；

終端功耗優(yōu)化：上述種種挑戰(zhàn)將大大增加NTN終端的耗電，用途廣泛的IoT-NTN終端的功耗優(yōu)化，是3GPP需要重點考慮的一個話題。

羅德與施瓦茨的NTN終端測試方案

羅德與施瓦茨基于市場領(lǐng)先的R&S CMW500及CMX500分別提供針對 IoT-NTN 設(shè)備和NR-NTN設(shè)備的端到端測試解決方案。該方案支持不同軌道，提供多方位的射頻驗證功能，可用于 TX/RX 信號分析、網(wǎng)絡(luò)仿真和綜合性衰落模擬，可用于加快協(xié)議測試和開發(fā)，確保具有互操作性并符合協(xié)議標準。還可進一步支持應(yīng)用測試，如IP層吞吐量，流量分析以及用戶體驗測試。無論從研發(fā)和GCF/PTCRB認證，還是到運營商驗收測試，該框架是用于所有階段地面和非地面通信終端測試的首選解決方案，能夠更快地推動產(chǎn)品上市，提高產(chǎn)品質(zhì)量，并保證符合行業(yè)標準和監(jiān)管要求。

羅德與施瓦茨已與NTN服務(wù)運營商Skylo Technologies達成戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，共同打造用于Skylo NTN網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備驗收方案。羅德與施瓦茨的設(shè)備測試框架用于測試NTN芯片組、模塊和設(shè)備，驗證它們與Skylo測試規(guī)范的兼容性，并符合3GPP Release 17標準。該合作旨在優(yōu)化Skylo的網(wǎng)絡(luò)性能，無處不在的可靠連接重塑各行各業(yè)。

審核編輯：劉清