上一期，我們展望了5G-A和6G網絡將為社會生產生活帶來的變革，以及支撐新質生產力的發展。本期我們將聚焦業界熱點技術之一——衛星通信。從傳統衛星通信體制到5G NTN的出現，衛星通信技術為何在今天越發重要？我們離未來的泛在連接還有多遠？本文將深度為你解答。

回望過去數十年，地面蜂窩通信系統和衛星通信系統各自取得長足發展，深刻地改變了人類社會的方方面面。

當移動通信走向萬物互聯，地面蜂窩通信系統與“更高覆蓋效率”的衛星通信系統將逐漸從競爭走向互補，走向融合。5G-A時代，衛星通信讓5G的觸角擴展到更廣泛的移動平臺，5G NTN為代表的衛星通信體制逐漸凸顯出其市場優勢，加之衛星通信技術及產業鏈縱深發展所帶來的爆發式需求，進一步加速了泛在通信智能連接的到來。

紫光展銳長期深耕NTN衛星通信及天地一體化研究，在推進IoT NTN技術創新和產品商用落地的同時，已針對旨在提供更高連接速率的NR NTN技術進行深入研究，進一步挖掘技術演進與應用的價值空間，以推動衛星通信系統商業化進展。

“通天蓋地”：無止盡的連接需求

衛星通信是利用人造地球衛星作為通信節點的一種無線通信方式。相對于地面蜂窩通信系統，衛星通信具有不受地理環境限制、信號覆蓋范圍廣、容易部署等優點。

衛星通信技術的起源可以追溯到20世紀60年代初期。最初的衛星通信系統以提供語音、低速數據、物聯網等服務為主。但長期以來，由于衛星技術受限、通信標準不完備、運營成本高、資費高昂以及地面蜂窩通信的有力競爭等諸多原因的影響，衛星通信產業發展規模和業務普及率都不盡如人意，遠遠不能滿足人們泛在連接的需求。

隨著衛星通信網絡建設和產業鏈上下游技術發展的日趨完善，衛星通信走入大眾視野，逐漸應用于民用領域：可回收火箭發射技術和液氧甲烷火箭發動機技術的成熟大大降低了衛星發射成本，加快了衛星互聯網建設速度；可折疊衛星天線技術、星載功放技術和多波束賦形等技術的創新極大地增強了衛星能力，能夠提供更豐富的通信業務；終端天線技術、芯片技術的創新實現了衛星通信功能在智能手機中的融合，使得衛星通信功能在消費電子領域的應用持續升溫。

目前，全球蜂窩移動網絡僅覆蓋了20%的陸地面積和5%的海洋面積，航空、遠洋、漁業、石油、環境監測等更廣大的特殊區域仍需依靠衛星通信滿足。

行業進入傳統與創新并存

自上世紀六十年代以來，衛星通信體制標準持續發展演進，主要分為傳統衛星通信體制和3GPP NTN類衛星通信體制兩大類技術路線。

不同技術路線對比

3GPP（第三代合作伙伴計劃）作為引領全球通信領域的主導性標準化組織，針對衛星與5G新空口（New Radio, NR）技術一體化發起了一系列研究，并將該一體化技術命名為“非地面網絡（Non-Terrestrial Network，NTN）”。2022年6月，3GPP R17版本正式發布5G NTN第一個標準規范，適應窄帶、寬帶衛星通信，2023年12月完成R18 NR NTN/IoT NTN功能凍結（3GPP NR NTN/IOT NTN技術演進見下圖）。

窄帶（IoT NTN）技術可以支持數Kbps的信息速率，可應用在低速手機直連衛星場景和衛星物聯網場景。寬帶（NR NTN）技術是在5G NR技術基礎上發展起來的。相比IoT NTN的180KHz帶寬，NR NTN的系統帶寬可達數MHz，甚至數十MHz，可以提供數十Mbps的傳輸速率，可應用在更廣泛的場景，包括手機直連衛星、衛星物聯網、衛星車聯網、衛星互聯網等典型場景。NR NTN技術可適用于高、低軌衛星。由于NR NTN系統帶寬較大，對衛星的功率資源要求更高，相比高軌衛星，低軌衛星傳輸距離近，傳輸損耗小，能更好的平衡功率資源和頻率資源。

與地面蜂窩通信系統必須統一通信標準不同的是，衛星通信系統具有全球覆蓋、易獨立組網的特點，其通信標準也突破單一化，更趨多元融合性。當前，在大量存量的衛星通信系統和在建的衛星通信系統中，傳統衛星通信技術路線和3GPP NTN標準技術路線仍正在被廣泛沿用，而且將長期并存。相比而言，3GPP NTN技術基于地面蜂窩通信技術發展而來，可復用地面蜂窩通信產業，更快促進衛星通信走進千萬家。

芯片之上，寰宇之下

終端芯片是NTN產業鏈的基石，研發進度和成熟度對產業規模應用的影響極大。

目前產業鏈各方已針對IoT NTN開展了較深入的工作，包括芯片研制、終端研制、網絡設備研制、NTN網絡運營探索。基于R17 IoT NTN技術，業界已對短消息、語音對講等業務，從架構、協議、設備等各方面驗證了技術落地能力。

NR NTN是通向未來空天地融合演進的重要技術，相關標準化工作與測試驗證等創新實踐在2023年陸續落地，為后續大規模應用提供了基礎性的實測與論證依據。

紫光展銳推出首顆支持3GPP R17 IoT NTN標準的衛星通信SOC芯片V8821。圍繞V8821，紫光展銳實現了多項從“0”到“1”的突破性創新。

創新性地采用動態時隙邊界調整等軟件技術，在量產芯片V8811上快速實現IoT NTN衛星通信技術；

在首版3GPP IoT NTN標準凍結之際，完成全球首個GEO衛星雙向數據傳輸技術驗證試驗；

開創性地研發了基于精簡IMS SIP信令集的NTN語音技術，使得V8821成為當前全球唯一支持IMS語音通話能力的IoT NTN芯片，并于2023年完成全球首次基于IoT NTN的雙向語音通話端到端上星試驗，通話質量符合預期；

突破標準演進限制，研發IoT NTN系統容量提升方案，包括系統廣播資源壓縮、SPS增強、EDT增強、HARQ關閉等，提升系統容量50%以上，為IoT NTN商用做好準備。

針對NR NTN，紫光展銳攜手合作伙伴相繼開展了高低軌端到端數據傳輸模擬驗證，更好平衡功率資源和頻率資源，以滿足終端直連衛星的通信連接需求。

天地一體，未來已來

雖然當前全球在推動天地一體化網絡的過程中取得了一些進展，但仍然面臨規模測試難度大、衛星通信與地面通信體系互通難度大、業務管理和融合運營難度大等諸多挑戰。

衛星通信在6G時代將承載更重要的角色。ITU-R的6G建議書將5G的三大應用場景擴展為6G的六大應用場景，催生出了全新的應用場景——感知通信一體化、AI通信一體化和泛在連接，以提升生產效率，提高生活品質。其中，天地一體化是實現泛在連接的支柱性技術之一，同時也是未來6G的基本網絡形態，其最終目標是衛星與地面通信網絡的業務融合、空口融合、網絡架構融合、管理融合、頻率融合、平臺融合和終端融合，需要全產業鏈協同合作，推動融合通信加速到來。

萬物互聯已成為現實，衛星通信開啟了新的連接想象，也為人們窺見未來6G與天地一體化打開了一扇窗，它將激發怎樣的應用革新，值得拭目以待。

審核編輯：劉清