5G NTN:星地融合通信新方向

发布时间:2024-01-24 作者:中兴通讯 马文彬,郝瑞晶

        在信息时代的浪潮中,全球通信网络的空天地一体化发展已成为推动社会进步的关键力量。当前,地面网络的部署取得了显著成就,但广阔的海域和偏远陆地仍面临网络无法覆盖的现实,地球上仍有相当比例的地区处于信息孤岛的状态。中兴通讯凭借深厚的技术积累,推出基于3GPP标准的5G NTN(non-terrestrial network)解决方案,不仅在技术上实现创新突破,更在推动全球范围内实现无缝网络连接方面展现出前所未有的潜力。本文将深入探讨中兴通讯5G NTN方案的构想、实施与前景,揭示其如何成为未来星地融合通信网络发展的新方向。

 

卫星通信助力全域覆盖:需求紧迫,仍有挑战

 

        网络的缺失阻碍了偏远地区的发展,海上作业区域无覆盖制约了海洋经济的进一步发展。如何在这些没有地面网络覆盖的区域实现信息交流和应急通信,成为摆在全球通信业面前的一大挑战。

        卫星通信成为解决这一挑战的重要手段。卫星通信技术在全球范围内的广泛部署,正逐步显露其在通信领域中不可或缺的战略地位。众多领军企业正以卫星通信为突破口,开拓多元化技术路径,致力于克服广袤无垠的天际线之下的网络覆盖难题。在这一技术竞逐中,SpaceX的星链计划已有超过5000个在轨卫星编队,用户数规模突破200万;同时,美国卫星通信公司AST SpaceMobile与全球多家运营商联手,共谋发展蓝图;而欧洲卫星运营商OneWeb已完成星座一代的部署工作,宣称将在2024年开始全球卫星网络运营。但当前各类卫星通信方式尚存诸多不足。传统卫星通话,例如专用卫星电话,尽管信号稳定、适应环境能力强,但却需依赖体积庞大的专用终端设备,并且通信成本高昂。以星链为代表的卫星宽带数据服务,虽技术上有所突破,但其终端设备价格和服务资费仍较高,限制了其普及程度。

 

中兴通讯5G NTN,实现空天地一体化泛在连接

 

        中兴通讯提出了具有独特性的、符合3GPP标准的5G NTN解决方案。通过这一战略性技术突破,不仅为用户带来了通信的便捷,也为行业开辟了经济增长的新径。

        该方案在第一阶段利用成熟的高轨卫星。这些高轨卫星能够高效地覆盖广阔区域,大大减少对卫星数量的需求,在节约资源的同时为偏远地区敞开通信的大门,为海上航行描绘安全的航线,也为全球环境保护贡献力量。该解决方案符合3GPP标准,确保其能够用最小的资源完成应急通信和物联网业务,标志着电信发展的多功能性和前瞻性。

        随着技术的进一步发展,尤其是低地球轨道卫星的崛起,中兴通讯的可再生网络架构将支持基站上星,构建星间链路,开启现有5G终端无需任何改造即可实现直连卫星的新纪元。这一策略将带来显著的规模经济效应,快速降低卫星连接成本,为大规模商业应用提供了无限可能。

        - 终端普惠,业务丰富

        与其他卫星通信方式相比,基于3GPP标准的5G NTN解决方案在终端普及性、行业融合性、业务丰富性等方面具有优势,这使其处于星地一体化技术的前沿。目前,5G NTN以IoT-NTN短报文和物联网服务领先,终端卫星芯片相比传统卫星架构价格下降10倍,极大程度扩展了终端普及性(利用图1的网络架构);未来将支持5G手机的NR-NTN语音和宽带数据服务(利用图2的网络架构)。5G NTN非常适合构建B2B综合网络与B2C应急通信网络,其商业模式具有明显的竞争优势。

        - 用户至上,体验升级

        中兴通讯5G NTN解决方案以用户体验为核心之一,致力于通过先进的3GPP标准技术,为智能通信开辟全新的天际之路。在这项技术的引领下,符合5G标准的智能手机将能够轻松实现从地面到卫星的无缝切换,为那些身处世界最偏远角落的人们带来前所未有的通信体验。对于不同行业的专业用户来说,这一解决方案更是提供了强大而可靠,且成本效益极高的通信保障,成为海上、物流和应急管理等关键领域高效运营的坚实后盾。

        - 安全可靠,信任卓越

        在无线通信领域,安全性和可靠性是不容忽略的重要因素。在自然灾害、远程勘探、海上紧急等关键时刻,系统可靠性尤为关键。中兴通讯NTN解决方案建立在先进的加密和强大的通信协议的基础上,该系统的弹性和可靠性经过精心设计,即使在充满挑战的环境条件下也能保证一致的性能。

 

 

中兴通讯NTN技术发展迅速

 

        自5G NTN技术标准确立以来,中兴通讯在全球范围内展开了一系列技术试验和商业应用。2023年5月,联合中国移动和OPPO,成功完成国内首款5G NTN卫星通信的5G手机测试验证。可实现上行网络容量2倍提升,同时上行速率提升20%,下行速率提升100%;通过定制化上行预调度方案,可实现每条消息通信时延降低0.5秒;整体性能符合预期,为超越传统通信边界的未来迈出了重要的一步。

        同年5月,中兴通讯携手中国电信和VIVO,完成国内首次5G NTN手机直连卫星外场验证。本次验证使用我国自主研制发射的通信卫星及国产地面卫星移动通信系统,无线网络使用具备NTN功能的中兴通讯5G基站,突破了地球同步轨道卫星通信的频率同步、时间同步等关键技术难题,验证了5G NTN技术的实用性和可靠性,为手机直连卫星技术的商业应用奠定了坚实基础。

        2023年9月,中兴通讯与中国移动的合作再次取得重大成就,成功完成国内首次运营商NR-NTN低轨卫星宽带业务实验室验证。这一验证的成功不仅是技术实力的展示,更预示着5G NR-NTN技术在未来的广阔应用前景。

        同年9月,中兴通讯与中国电信共同开展海域场景5G NTN测试,本次测试在海域和无人岛场景实现了在轨交互和业务数据传输,完成了海洋水质监测、无人岛温湿度监测、无人岛应急求救等多终端、多场景的实时业务验证,测试效果良好,展现了在复杂环境下5G NTN技术的高效性和可靠性。

        10月,中兴通讯与中国联通合作,完成了首个基于3GPP NR-NTN低轨卫星的语音和可视电话实验室验证,为天地一体融合网络应用部署奠定了基础。

        这一系列的验证和试验不仅是技术革新的见证,更是中兴通讯在全球5G NTN技术领域领航者角色的体现。随着这些技术的不断成熟和应用,未来的通信将更加无界,信息交流将更加畅通,中兴通讯正引领着这一创新和变革的浪潮。

 

        中兴通讯的NTN解决方案以其在各种应用场景中的成功实践展现出其深远的影响力。这些部署涵盖了海上作业的加强、偏远地区的连接,以及可靠的应急响应体系的建立,彰显了该解决方案在连接受限区域时所提供的高效和优质通信服务。对于那些长期因缺乏可靠网络而孤立的地区而言,NTN为其带来了教育、医疗、电子商务及远程工作等多重机遇,成为改变这些地区经济格局的关键力量。中兴通讯通过提供稳定且高品质的连接,正助力打破这些偏远地区发展的束缚。

        中兴通讯的NTN解决方案在满足当下全球互联需求的同时,未来,随着更多的低地球轨道(LEO)卫星投入使用,5G NTN方案将能提供更加广泛的网络覆盖和更加丰富的业务类型,满足全球用户日益增长的通信需求。此外,随着规模经济效应的体现,卫星连接成本有望进一步下降,这将为5G NTN技术带来更广阔的商业应用前景和市场空间。同时,这也是电信行业未来发展和6G演进的重要方向。中兴通讯正站在这一转型的前沿,推动创新,实现更加无缝、迅速、普适的连接。