5G NR 非地面网络 (NTN)

以 5G NTN 联通世界

什么是 NTN？

非地面网络 (NTN) 是在地表上空运行的无线通信系统，包括低地球轨道 (LEO)、中地球轨道 (MEO) 和地球静止轨道 (GEO) 上的卫星以及高空平台 (HAPS) 和无人机。这些组件是实现全面的网络覆盖的关键，甚至可以覆盖无法接入传统地面网络的偏远地区。

目前的设备可以分为两类：连接 3GPP 地面网络的设备和连接卫星的设备。换言之，如果用户需要连接卫星服务，除了现有的智能手机之外，还需要另一台设备。3GPP NTN 支持所有移动设备同时连接地面网络和卫星网络。随着技术的不断发展，卫星将逐渐成为基站。

NTN 演进

NTN 包括 NTN-IoT 和 NTN-NR。这两种技术面向不同的应用场景和市场。

NTN 首先通过 NTN-IoT 技术打开市场。NTN-IoT 扩大了 IoT 的应用范围，实现了真正的海陆空全球覆盖。它可以在 GEO 和 LEO 运行，但目前主要通过 GEO 提供服务。

随着 NTN 技术的不断发展，NTN-NR 将变得越来越重要。NTN-NR 将直接链接智能手机和其他 5G 设备（例如 RedCap 设备），并提供非地面服务。它将在 LEO 运行，为多种应用提供低数据服务、语音和消息。

NTN-IoT 应用

NTN-IoT 星基服务将在未来五到十年日渐发展。

• SOS 和双向消息传输：智能手机、可穿戴设备和汽车等设备可以集成 NTN NB-IoT 芯片组，从而在无地面接入的地区使用 SOS 和双向消息传输服务。
• 农业：即使在农村或偏远地区，也能保障精准农业和牲畜监测等农业应用。
• 资产跟踪：即使高价值资产（例如运输集装箱或汽车）在蜂窝连接性不佳的地区移动，也能跟踪其位置。
• 灾难响应和恢复：在因基础设施受损而连接不佳或中断的地区，可以使用 IoT 设备进行搜救、评估损害和提供应急响应。
• 远程监测：可以监测远程设备，例如石油钻井平台或气象站。
• 海上/空中应用：在连接性不佳的海洋区域或沿海地区跟踪船舶或监测环境。
• 汽车电子通信：不间断提供低数据速率服务，保障汽车安全，同时支持紧急救援呼叫、监控和访问控制等远程服务。

5G NTN-NR 应用

随着 NTN 不断发展，NTN-NR 将变得越来越重要。这项技术扩大了 NTN 的应用范围，能够和 NTN-IoT 提供相同的服务，但是规模更大。

• 在任何地方都能不间断提供 5G 基础服务：NTN 扩大了覆盖范围，在任何地方都能不间断提供 5G 基础服务。这可以确保无缝使用移动数据、语音通话和消息传输等服务，不受地理位置或地形的影响。这不仅有益于个人用户，还可以为迫切需要不间断连接的企业和工业提供助力。
• NTN 增强 5G 固定无线接入 (FWA)：NTN 可以增强 5G FWA 并扩大其应用范围。这可以为家庭和企业提供稳定的高速互联网服务，尤其是在传统的有线连接不可用或成本高的地区。
• 5G 和 NTN 推动 IoT 发展：在 5G 网络中集成 NTN 技术，可以显著增强 IoT 功能。这可以提高数据交换效率、增强设备互操作性和创建复杂的 IoT 体系，促进各行各业的数字化转型。
• 汽车电子行业转型：NTN 能够推动汽车电子行业的发展，为增强车联网 (V2X) 通信、自动驾驶汽车开发和先进的远程信息处理服务提供支持。这可以显著提高汽车电子行业的安全性、效率和用户体验。
• 简单的 5G 漫游解决方案：NTN 支持实施简单的 5G 漫游解决方案。这可以实现无缝、无边界连接，能够在任何地方提供持续一致的高质量网络服务。
• 5G 网络回传支持：NTN 也是一款高效的 5G 网络回传解决方案。这可以扩大网络覆盖、提升容量和保证可靠连接，覆盖偏远或难以达到的地区。
• 增强公共安全行动：NTN 可以为公共安全机构提供重要、稳定和可靠的通信服务。即使在环境恶劣或基础设施不理想的情况下，这也能保证实时协调、快速响应和无缝交换信息。
• 灾难响应和恢复管理：自然或人为灾难会破坏地面网络。NTN 能够解决这个问题，它可以为灾难响应团队提供连接服务，协调救援行动，帮助受灾地区快速恢复。
• 先进的海上和空中连接：NTN 技术可以显著增强海上和空中连接。这可以增强导航、跟踪和通信功能，为以前无法获取充分服务的海域和空域提高安全性和操作效率。
• 无处不在的汽车电子连通性：随时随地为电话、车队监控、诊断和软件更新等应用提供不间断服务，同时支持未来的互联和智能车辆。

CMX500：适用于 NR-NTN 的一体化信令测试仪

如要有效测试 NR-NTN，需要利用多方位测试方法来应对星基通信的挑战。

CMX500 提供许多适用于网络和设备的 NR-NTN 测试功能，可以：

• 仿真无线电信道
• 进行全面的移动性和切换测试
• 支持互操作性测试

NTN 有哪些 3GPP 标准？

3GPP 制定了 NTN 标准，以提供超越地面连接的无线连接。此标准支持具有不同频段、服务和轨道等终端类型的多种场景。

例如，在频率范围 1 (FR1) 中运行的卫星接入网络通过 5G NR 标准直接连接室外手持设备、车载设备或无人机搭载设备，通过 4G NB-IoT/eMTC 标准直接连接室外 IoT 设备。在频率范围 2 (FR2) 和频率范围 3 (FR3) 中运行的卫星接入网络通过建筑物屋顶安装的甚小口径终端 (VSAT) 或者汽车、火车、船舶或飞机等移动平台上安装的移动地球站 (ESIM) 终端为本地网络提供宽带连接。

R17 规定了 5G NTN，R18 更新了相关标准，例如 NTN-IoT 增强功能、NTN-NR 新增频率以及新的服务和流量模型。这些新增规定预计将支持 5G NTN 在偏远或难以到达的地区更加高效地提供快速、可靠、有效的无线连接。这还将支持汽车自动驾驶、智慧城市和 IoT 等一系列新兴技术。