當前頭條：5G NTN技術(shù)助力實現(xiàn)終端直連衛(wèi)星構(gòu)建星地融合網(wǎng)絡(luò)

NTN技術(shù)是什么?

NTN(non-terrestrial network，非地面網(wǎng)絡(luò))是3GPP在R17階段制定的基于新空口技術(shù)的終端與衛(wèi)星直接通信技術(shù)。針對衛(wèi)星通信場景距離遠、移動快、覆蓋廣帶來的多普勒頻偏大、信號衰減大和傳播時延大等問題，NTN進行了空口增強協(xié)議設(shè)計，引入了調(diào)度時序管理、HARQ功能編排、上行傳輸時延補償、空地快速切換等先進技術(shù)，已具備基本衛(wèi)星通信能力。

NTN是地面蜂窩通信技術(shù)的重要補充，是手機直連衛(wèi)星的技術(shù)方向之一。利用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)與地面5G網(wǎng)絡(luò)的融合，可以不受地形地貌的限制提供無處不在的覆蓋能力，連通空、天、地、海多維空間，形成一體化的泛在接入網(wǎng)，使能全場景隨需接入。

(資料圖片僅供參考)

NTN是3GPP R17版本的重要功能，在5G-Advanced中持續(xù)演進，已成為3GPP Release 18工作計劃的重要部分。NTN包括NTN-IoT(基于非陸地網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)終端接入)和NTN-NR(基于非陸地網(wǎng)絡(luò)的5G智能終端接入)兩個工作組，NTN-IoT側(cè)重支持低復雜度eMTC和NB-IoT終端的衛(wèi)星物聯(lián)業(yè)務(wù)，如全球資產(chǎn)追蹤(例如海上集裝箱或蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之外的其它終端)，NTN-NR采用5G NR框架來實現(xiàn)智能手機直連衛(wèi)星提供低速率數(shù)據(jù)服務(wù)和語音服務(wù)。

NTN技術(shù)應(yīng)用場景豐富，價值空間巨大

從全球網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積來看，目前尚有80%以上的陸地區(qū)域和95%以上的海洋區(qū)域沒有地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋。5G NTN技術(shù)可實現(xiàn)手機通過衛(wèi)星直接連接到蜂窩寬帶網(wǎng)絡(luò)，從而構(gòu)建連接泛在、場景豐富、產(chǎn)業(yè)鏈高度融合、建設(shè)運維成本低的天地融合網(wǎng)絡(luò)。

面向客戶，利用NTN網(wǎng)絡(luò)的強大覆蓋能力，理論上可以構(gòu)建全時空的基于手機直連的公眾應(yīng)急通信網(wǎng)，提供無處不在的通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，打造偏遠地區(qū)、海洋、民航等全域泛在連接，提供短信、語音、上網(wǎng)、公眾應(yīng)急通信、廣域物聯(lián)網(wǎng)等全場景服務(wù)。

面向產(chǎn)業(yè)，通過蜂窩通信和衛(wèi)星通信兩大產(chǎn)業(yè)鏈的深度融合，讓接入衛(wèi)星的物聯(lián)終端形態(tài)向低成本、小型化、低功耗等易用性方向發(fā)展，讓智能手機具備直連衛(wèi)星能力，形成規(guī)模效應(yīng)，推動衛(wèi)星連接價格下降。

面向運營商，提供低成本的廣覆蓋方案，在用戶稀疏的偏遠地區(qū)、海面等區(qū)域無需建設(shè)和維護蜂窩基站，可顯著降低基站數(shù)量并進行集中部署，進而降低運營商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運維成本。

全球首個運營商5G NTN手機直連衛(wèi)星技術(shù)外場驗證發(fā)布

2022年8月26日下午，中國移動研究院攜手中興通訊、交通運輸通信信息集團、中國移動北京公司等產(chǎn)業(yè)伙伴共同發(fā)布全球首個運營商5G NTN(non-terrestrial network，非地面網(wǎng)絡(luò))技術(shù)外場驗證成果。本次驗證基于3GPP R17 NTN協(xié)議，突破3.6萬公里超遠單程距離和普通手機直連兩大挑戰(zhàn)，形成超大時延動態(tài)補償、星地間射頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化兩大創(chuàng)新解決方案，實現(xiàn)了5G NTN端到端全鏈路技術(shù)貫通，驗證了在滿足3GPP協(xié)議前提下手機直連衛(wèi)星的可行性。

本次試點發(fā)布由中國移動研究院無線與終端技術(shù)研究所副所長鄧偉先生主持，由中國移動研究院院長黃宇紅女士、中興通訊高級副總裁、無線產(chǎn)品經(jīng)營部總經(jīng)理張萬春先生、交通通信集團陸航市場高級副總裁郭春啟先生、中國移動北京公司副總經(jīng)理楊洋先生四位領(lǐng)導共同發(fā)布。

● 5G NTN技術(shù)外場驗證方案

結(jié)合衛(wèi)星物聯(lián)市場需求及NB-IoT NTN場景價值，中國移動聯(lián)合合作伙伴先行基于高軌衛(wèi)星進行試點，由用戶終端、衛(wèi)星、衛(wèi)星信關(guān)站、基站、核心網(wǎng)及業(yè)務(wù)服務(wù)器組成，網(wǎng)絡(luò)拓撲如下，L波段衛(wèi)星和地面信關(guān)站位于NTN終端和基站之間，完成空口消息傳輸，地面信關(guān)站與5G NTN基站進行對接，終端依次通過衛(wèi)星、信關(guān)站、NTN基站接入地面核心網(wǎng)和業(yè)務(wù)平臺，實現(xiàn)星地融合的端到端業(yè)務(wù)貫通。

本次試點包括核心網(wǎng)機房、NTN基站、信關(guān)站天線和NTN終端四大外場，并在發(fā)布會現(xiàn)場進行了連線和現(xiàn)場演示，如下圖所示。外場1位于中國移動北京國際信息港核心網(wǎng)機房，通過廣覆蓋、高可靠、低時延的高品質(zhì)傳輸網(wǎng)實現(xiàn)NTN基站到核心網(wǎng)的承載保障，采用全光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，具備業(yè)務(wù)自動下發(fā)，電路按需切片，多路由迂回、高等級安全保護能力，充分滿足試驗后續(xù)業(yè)務(wù)能力拓展。外場2位于交通通信集團北京信關(guān)站機房，5G NTN基站實現(xiàn)硬件射頻適配和NTN協(xié)議軟件功能，對現(xiàn)有基站進行時序關(guān)系、時頻同步等方面的適應(yīng)性協(xié)議增強，并通過變頻設(shè)備將地面基站工作頻段轉(zhuǎn)換至可以與衛(wèi)星信關(guān)站進行對接的L頻段，協(xié)同小型化便攜式終端原型機完成3GPP R17 NTN端到端協(xié)議驗證;外場3由交通運輸通信信息集團提供，通過高軌衛(wèi)星中國關(guān)口站的天線和射頻系統(tǒng)，在指定的頻段成功實現(xiàn)了基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的上下行全鏈路測試和數(shù)據(jù)傳輸。外場4位于上海中興園區(qū)，5G NTN技術(shù)驗證終端測試點，終端通過高軌衛(wèi)星與地面NTN基站建立連接，完成了端到端全鏈路貫通和短消息、語音業(yè)務(wù)的現(xiàn)場驗證。

●5G NTN技術(shù)外場驗證結(jié)果

本次全球首個運營商5G NTN外場驗證，實測性能符合預期，支持短消息、語音對講等業(yè)務(wù)，從架構(gòu)、協(xié)議、設(shè)備等方面全面驗證了手機直連衛(wèi)星技術(shù)落地能力。在測試結(jié)果方面，基站射頻ACLR指標優(yōu)于信關(guān)站射頻指標要求，鏈路質(zhì)量符合預期，ping 64字節(jié)時延約4s，短消息業(yè)務(wù)功能正常，語音對講清晰流暢，性能符合預期，基本具備落地可行性。本次試點從架構(gòu)方面驗證了高軌衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)的NTN組網(wǎng)可行性，從協(xié)議方面驗證了NTN解決長時延、廣覆蓋等問題的可行性，從設(shè)備方面驗證了通信設(shè)備增加手機直連衛(wèi)星模式的能力，是NTN技術(shù)“從0到1”的突破。

●5G NTN技術(shù)外場驗證后續(xù)規(guī)劃

5G NTN技術(shù)外場驗證首次實現(xiàn)了高軌同步衛(wèi)星與地面終端直連，完成了業(yè)務(wù)端到端貫通，后續(xù)將在北京、云南等省繼續(xù)開展面向個人應(yīng)急、物聯(lián)采集等實際業(yè)務(wù)的專項試點。面向未來，將進一步基于中軌和低軌衛(wèi)星進行5G NTN技術(shù)更全面的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)驗證和性能評估，為手機直連衛(wèi)星打下堅實的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

5G NTN手機直連衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展

手機直連衛(wèi)星未來將廣泛應(yīng)用于個人領(lǐng)域和豐富的垂直行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，將極大的拓展衛(wèi)星的應(yīng)用范圍。全球正在積極開展融合技術(shù)創(chuàng)新，催熟相關(guān)鏈條，推動衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)與蜂窩產(chǎn)業(yè)深度融合，必將帶來衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)空天融合的巨大商用價值。

5G NTN技術(shù)在現(xiàn)階段支持智能手機和物聯(lián)終端接入，智能手機通過直連衛(wèi)星可實現(xiàn)文字短信、語音對講和寬帶上網(wǎng)等業(yè)務(wù)，打造偏遠地區(qū)、海洋、民航等全域泛在連接。隨著3GPP NTN標準研究的推進和衛(wèi)星能力的增強，預計5G NTN將逐步支持更多頻段及星上處理等能力。針對物聯(lián)終端場景，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)包較小，占用衛(wèi)星帶寬小，產(chǎn)業(yè)鏈更為成熟，終端成本和功耗更低，可能先于5G手機實現(xiàn)落地應(yīng)用。

5G NTN未來應(yīng)用場景廣闊，在支持海洋強國(走向深藍)、交通強國、鄉(xiāng)村振興、全國統(tǒng)一大市場等國家戰(zhàn)略方面，將與地面蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)一起發(fā)揮不可比擬的巨大社會價值。

關(guān)鍵詞： 5G-NTN 衛(wèi)星通信 星地融合 網(wǎng)絡(luò)覆蓋