據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(dòng)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(guó)，也仍有大量的深山、遠(yuǎn)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(jī)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(gè)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(duì)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(bǔ)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(tái)；

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

包括如飛機(jī)、飛艇、熱氣球、直升機(jī)、無人機(jī)等。

? ?

NTN通信協(xié)議：私有還是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)？

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

前面提到的蘋果和華為手機(jī)，以及現(xiàn)在非常火熱的星鏈，都不是標(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(biāo)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(gè)項(xiàng)目呢？原因在于3GPP正在推動(dòng)衛(wèi)星通信的NTN標(biāo)準(zhǔn)，到時(shí)候所有的手機(jī)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(biāo)準(zhǔn)能力。

這個(gè)3GPP標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)營(yíng)商的介入，能夠顯著降低成本并快速實(shí)現(xiàn)普及。可以預(yù)見的是，接下來高通、華為、蘋果等廠商，都會(huì)參與到3GPP的這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)中來，畢竟一旦標(biāo)準(zhǔn)落地后，所有的終端廠商，自然也會(huì)更傾向于基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案來實(shí)現(xiàn)手機(jī)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(gè)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(yùn)集裝箱或其他終端）；NR-NTN則利用 5G NR 框架實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與智能手機(jī)之間的直接連接，以提供語(yǔ)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(xiàng)：透明轉(zhuǎn)發(fā)模式和再生轉(zhuǎn)發(fā)模式。對(duì)于透明轉(zhuǎn)發(fā)模式，衛(wèi)星在上行和下行兩個(gè)方向只做透明轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)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(gè)很重要的話題。3GPP Release 17 為 5G NTN 引入了兩個(gè)頻段：L 波段 n255和 S 波段 n256。

? ?

ITU（國(guó)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(zhǎng)一段路要走，這是因?yàn)镹TN通信相對(duì)傳統(tǒng)的地面基站網(wǎng)絡(luò)面臨很多新的挑戰(zhàn)：

時(shí)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(huì)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(huì)有大概40ms的延遲，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(duì)地面高速移動(dòng)，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(yuǎn)，終端接收到的基站信號(hào)將非常低；

信號(hào)衰落：除了傳統(tǒng)的地面通信相關(guān)的衰落場(chǎng)景之外，衛(wèi)星通信可能會(huì)受到惡劣天氣條件的影響，例如大雨或大氣干擾，這可能會(huì)破壞信號(hào)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(diǎn)考慮的一個(gè)話題。

羅德與施瓦茨的NTN終端測(cè)試方案

羅德與施瓦茨基于市場(chǎng)領(lǐng)先的R&S CMW500及CMX500分別提供針對(duì) IoT-NTN 設(shè)備和NR-NTN設(shè)備的端到端測(cè)試解決方案。該方案支持不同軌道，提供多方位的射頻驗(yàn)證功能，可用于 TX/RX 信號(hào)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(cè)試和開發(fā)，確保具有互操作性并符合協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。還可進(jìn)一步支持應(yīng)用測(cè)試，如IP層吞吐量，流量分析以及用戶體驗(yàn)測(cè)試。無論從研發(fā)和GCF/PTCRB認(rèn)證，還是到運(yùn)營(yíng)商驗(yàn)收測(cè)試，該框架是用于所有階段地面和非地面通信終端測(cè)試的首選解決方案，能夠更快地推動(dòng)產(chǎn)品上市，提高產(chǎn)品質(zhì)量，并保證符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管要求。

羅德與施瓦茨已與NTN服務(wù)運(yùn)營(yíng)商Skylo Technologies達(dá)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(yàn)收方案。羅德與施瓦茨的設(shè)備測(cè)試框架用于測(cè)試NTN芯片組、模塊和設(shè)備，驗(yàn)證它們與Skylo測(cè)試規(guī)范的兼容性，并符合3GPP Release 17標(biāo)準(zhǔn)。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