5G NTN，引领星地融合网络发展新方向

        近来，面向5G-Advanced和6G演进的星地融合通信、终端直连卫星成为产业界的热门话题，多家行业头部公司在卫星通信领域展开了探索。如SpaceX星链与T-Mobile宣布合作，将采用Starlink V2.0卫星在1.9GHz频段上向现网存量终端提供连接服务，Globalstar也官宣与苹果合作搭载高通芯片的新款iPhone 14系列推出“卫星通信”功能。但以上应用均对使用地域、发送内容和对象有一定的约束和限制。

        相比其他卫星通信方式，5G NTN（Non-Terrestrial Network）方案基于3GPP标准，在终端普及度、产业融合度、业务丰富度优势明显，将引领星地融合技术方向。5G NTN当期IoT-NTN短报文和物联网业务先行，未来支持NR-NTN语音与数据宽带业务的存量手机直连，非常适合构建ToB的全域物联网+ToC的应急通信网，商业模式竞争优势明显；随着网络架构的演进，尤其在LEO低轨卫星情况下，可再生网络架构支持基站上星，支持现网存量终端无需改造前提下直接接入卫星，而存量终端带来的卫星链接规模经济效应显著，快速降低卫星连接成本，具备大规模商业应用潜力。

NTN技术标准进展

        NTN是3GPP在R17阶段制定的基于新空口技术的终端与卫星直接通信技术，是地面蜂窝通信技术的重要补充。利用卫星通信网络与地面5G网络的融合，NTN可以不受地形地貌的限制，提供无处不在的覆盖能力，连通空、天、地、海多维空间，形成一体化的泛在接入网，使能全场景随需接入。

        NTN是3GPP R17版本的重要功能，在5G-Advanced中持续演进，并已成为3GPP Release 18工作计划的重要部分。NTN包括IoT NTN和NR NTN两个工作组，IoT NTN侧重支持低复杂度eMTC和NB-IoT终端的卫星物联业务，如全球资产追踪（如海上集装箱或蜂窝网络覆盖范围之外的其他终端），NR NTN采用5G NR框架来实现智能手机直连卫星，提供低速率数据服务和语音服务。

        NTN网络由用户终端、卫星、卫星信关站、基站、核心网及业务服务器组成。NTN网络架构将从当前可行性更高的透明载荷架构向可再生载荷架构演进（见图1）。目前3GPP Rel17主要关注透明转发载荷结构。

        针对目前卫星通信因场景距离远、移动快、覆盖广带来的多普勒频偏大、信号衰减大和传播时延大等问题，NTN进行了空口增强协议设计，引入了调度时序管理、HARQ功能编排、时延补偿、频率补偿、空地快速切换移动性管理增强等先进技术，已具备基本普通终端直连卫星的通信能力。

NTN技术应用场景

        从全球网络覆盖面积来看，目前尚有80%以上的陆地区域和95%以上的海洋区域没有地面网络覆盖。5G NTN技术可实现智能手机和物联网终端直连卫星，并与地面蜂窝网络融合，从而构建连接泛在、场景丰富、产业链高度融合、建设与运维成本更低的天地融合网络，可广泛应用于应急通信、矿产、油气、电网、海事、物流、动保、农业等领域。

        面向运营商，NTN技术通过卫星与地面网络的融合，大幅减少蜂窝网络在偏远地区的无效建设，降低网建和运维成本，同时可以拓展应急通信和广域物联应用的新市场；面向用户，NTN技术可提供更低成本的泛在连接，以及业务场景丰富的ToB+ToC服务；面向产业，NTN技术将有效促进卫星和蜂窝产业的深度融合，形成商业规模效应。

        5G NTN未来应用场景广阔，在支持海洋强国、交通强国、乡村振兴、全国统一大市场等国家战略方面，将与地面蜂窝移动网络一起发挥不可比拟的巨大社会价值。

中兴通讯踔厉前行

        2022年6月NTN R17标准冻结，8月中兴通讯携手中国移动研究院、交通运输通信信息集团等产业伙伴共同发布全球首个运营商5G NTN技术外场验证成果。本次验证基于3GPP R17 NTN协议，突破3.6万千米高轨同步卫星超远单程距离和普通手机直连两大挑战，形成超大时延动态补偿、星地间射频数据转化两大创新解决方案，实现了5G NTN端到端全链路技术贯通，验证了在满足3GPP协议前提下手机直连卫星的可行性。

        结合卫星物联市场需求及NB-IoT NTN场景价值，中兴通讯联合中国移动等合作伙伴先行基于高轨同步卫星进行试点。该方案由用户终端、卫星、卫星信关站、基站、核心网及业务服务器组成。L波段卫星和地面信关站位于NTN终端和基站之间，完成空口消息传输，地面信关站与5G NTN基站进行对接，终端依次通过卫星、信关站、NTN基站接入地面核心网和业务平台，实现星地融合的端到端业务贯通。本次全球首个运营商5G NTN外场验证，实测性能符合预期，支持短消息、语音对讲等业务，从架构、协议、设备等方面全面验证了手机直连卫星技术的落地能力。在测试结果方面，链路质量符合预期，ping 64字节时延约4s，短消息业务功能正常，语音对讲清晰流畅，性能符合预期，基本具备落地可行性。本次试点从架构方面验证了高轨卫星透明转发的NTN组网可行性，从协议方面验证了NTN解决长时延、广覆盖等问题的可行性，从设备方面验证了通信设备增加手机直连卫星模式的能力，是NTN技术“从0到1”的突破，为手机直连卫星打下坚实的理论和技术基础。

        2023年1月，中兴通讯携手中国电信卫星公司以及紫光展锐等产业伙伴，共同完成全球首次S频段5G NTN技术外场上星实测验证。本次验证使用我国自主研制的天通一号卫星，突破了频率同步、时间同步、时序关系增强等协议匹配性难题，实现了5G NTN端到端全链路技术贯通，并将在未来持续推进和加速NTN技术的商业化进程。

        5G NTN技术的端到端技术上星验证成功为手机直连卫星业务模式奠定了坚实的技术基石。手机直连卫星连通空、天、地、海多维空间，形成一体化的泛在网络连接，将为用户提供真正无处不在的一致性服务体验。