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NTN是3GPP在R17階段制定的基于新空口技術的終端與衛(wèi)星直接通信的技術。NTN是地面蜂窩通信技術的重要補充，利用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡與地面5G網(wǎng)絡的融合，可以不受地形地貌的限制提供無處不在的網(wǎng)絡覆蓋能力，連通“空天地?！倍嗑S空間，形成一體化的泛在接入網(wǎng)絡，使能全場景隨需接入。5G NTN的出現(xiàn)標志著地面蜂窩網(wǎng)絡開始接入衛(wèi)星通信。
尤其近年來，終端廠商推出支持衛(wèi)星通信的產(chǎn)品，引爆了資本市場對衛(wèi)星通信的關注。為全面了解國內外衛(wèi)星通信的產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況、技術演進趨勢、面臨的挑戰(zhàn)以及運營商布局，通信世界全媒體采訪了中國聯(lián)通研究院泛終端研究中心總監(jiān)周晶。她表示：“我國積極布局衛(wèi)星通信技術，這是適應未來技術演進、應對大國科技博弈的必然選擇。從技術上看，天地一體是未來網(wǎng)絡的演進趨勢，國外已經(jīng)提前布局，低軌巨型通信衛(wèi)星星座的發(fā)展領先于我國。從產(chǎn)業(yè)上看，我國在衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射、商業(yè)衛(wèi)星資源等衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的多個方面均落后于美國，急需加速追趕，以應對未來競爭。”
5G NTN具有巨大的市場潛力和廣闊的應用場景
隨著生活水平的提高，人們對通信質量有了更高的追求，逐漸對衛(wèi)星通信有了明確的需求，尤其在人煙稀少的區(qū)域。從國家層面來看，我國已逐步建成一個立體的通信網(wǎng)絡，包括地面移動通信、衛(wèi)星通信等。
不論是從市場角度看，還是從技術角度看，5G NTN都有很好的發(fā)展前景。5G NTN市場是基于下一代網(wǎng)絡技術的新興市場，隨著5G技術的不斷發(fā)展和普及，5G NTN市場有望在未來幾年內實現(xiàn)快速增長。
5G NTN能夠推動天地一體融合通信的進一步發(fā)展，預計到2030年市場規(guī)模可達千億元以上。周晶表示，5G NTN通信在車聯(lián)網(wǎng)、泛在低空網(wǎng)聯(lián)、運營商“出?！?、應急救災、大型交通工具寬帶通信、海洋覆蓋、偏遠陸地覆蓋等場景具有廣闊的應用前景。預計到2030年，市場規(guī)模可達1280億元以上。同時，5G NTN的發(fā)展將推動衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈和地面通信產(chǎn)業(yè)鏈在衛(wèi)星生產(chǎn)、芯片制造、設備設計等方面實現(xiàn)星地產(chǎn)業(yè)融合共享，進一步加快星地融合通信的發(fā)展。
從技術發(fā)展演進來看，越來越多的行業(yè)和應用領域需要基于5G網(wǎng)絡的新興技術發(fā)展，如物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智慧城市等。隨著應用場景的不斷豐富，5G NTN技術也在不斷演進和優(yōu)化。
在談到5G NTN技術的發(fā)展趨勢時，周晶表示：“5G NTN有IoT NTN和NR NTN兩個技術方向，NR NTN目標是提供移動寬帶服務；IoT NTN目標是提供窄帶低速物聯(lián)網(wǎng)服務，通過衛(wèi)星網(wǎng)絡擴展物聯(lián)網(wǎng)連接。IoT NTN將極大擴展物聯(lián)網(wǎng)設備的部署范圍，滿足偏遠地區(qū)監(jiān)測、遠洋運輸跟蹤、荒野交通等場景的物聯(lián)網(wǎng)連接需求，極大豐富物聯(lián)網(wǎng)的應用場景。
中國聯(lián)通已在衛(wèi)星通信領域開展多項測試和研究
作為信息通信基礎設施的提供者，運營商已在先進通信技術領域搶先開展技術攻關。
周晶表示，中國聯(lián)通在衛(wèi)星通信領域積極進行技術積累，以現(xiàn)有衛(wèi)星資源和技術能力為基礎，開展了一系列技術試驗。自2020年以來，中國聯(lián)通已開展星地融合頻率研究、多軌道多鏈路“衛(wèi)星+5G”網(wǎng)絡融合技術研究、星地融合物聯(lián)網(wǎng)研究和應用、“5G+衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”網(wǎng)絡融合研究和應用、面向6G的空天地網(wǎng)絡泛在業(yè)務研究等一系列技術研究和試驗。
在天地融合標準研究方面，中國聯(lián)通積極布局，尤其是在ITU-T星地融合領域主導牽頭制定了星地融合策略控制、QoS、網(wǎng)絡切片以及FSO激光（地面應用）等關鍵國際標準，為衛(wèi)星通信技術研究和標準體系構建奠定了基礎。CCSATC5和TC12等標準組織已開展星地融合MEC、切片、QoS等標準的研究。
隨著通信技術標準的演進，后續(xù)NTN標準將繼續(xù)在空口增強、星地業(yè)務連續(xù)性、QoS保障、核心網(wǎng)上星、天地融合組網(wǎng)等涉及共存和協(xié)同部署的技術上進一步發(fā)展。而面對未來技術演進，周晶指出，中國聯(lián)通將堅持做好以下兩方面工作。
一是持續(xù)推進基礎研究與應用技術攻關。加強在ITU、3GPP、CCSA等國內外標準組織的標準工作布局；依托地面網(wǎng)絡優(yōu)勢，面向天基網(wǎng)絡建設的地面部分需求，在信關站、核心網(wǎng)、IT系統(tǒng)、互通網(wǎng)關等方面提供地面基礎設施技術研究支撐；基于應用融合發(fā)展，構建典型的行業(yè)應用解決方案，包括寬帶通信、海洋覆蓋、偏遠陸地覆蓋、應急救災等對低軌衛(wèi)星通信有著剛性需求的應用場景。
二是布局高水平科技設施和研發(fā)平臺。建立高效能研發(fā)投入與保障體系，加強生態(tài)合作構建，推動科研成果轉化；構建生態(tài)合作陣地，形成合作“孵化田”；促進創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈精準對接，加快科研成果從樣品到產(chǎn)品再到商品的轉化；推動重大原創(chuàng)成果和關鍵技術突破轉化為先進生產(chǎn)力。
我國積極推進5G NTN，但存在多方挑戰(zhàn)
當前階段，我國企業(yè)和研究機構積極開發(fā)和推廣5G NTN技術。周晶表示，我國在標準、技術試驗、產(chǎn)品等多方面取得了一定成就。
在標準方面，5G NTN R17標準已經(jīng)凍結，確定了基于透明轉發(fā)架構的LEOGEO衛(wèi)星通信在空口協(xié)議、物理層過程、頻譜使用等方面的技術標準。5G NTN R18版本的研究課題也基本確定，將在NTN增強、再生模式架構、NTN頻率向FR2頻率擴展等方面開展研究。
在技術試驗方面，我國的主要運營商、網(wǎng)絡設備商、芯片廠商已聯(lián)合開展多次IoT NTN的技術驗證，完成了端到端的協(xié)議流程、業(yè)務流程等驗證，國外的高通、泰雷茲、愛立信也開展了NR NTN的技術驗證。
在產(chǎn)品方面，主要芯片廠商和網(wǎng)絡設備商已推出支持IoT NTN的芯片和基站產(chǎn)品。雖然5G NTN得到了國家的政策支持并有著廣闊的市場前景，但仍面臨多方面挑戰(zhàn)。一是NTN尚處于技術研究期，存在多個技術難點，如高時延、較大的多普勒頻偏、波束管理、HARQ設計、天線設計等。二是“手機直連衛(wèi)星”的頻率資源問題，頻率一直是稀缺資源，規(guī)劃新資源十分困難，而借用地面蜂窩網(wǎng)絡的頻率資源，又面臨頻率政策限制以及解決干擾的問題。三是天地融合運營新模式的挑戰(zhàn)，“手機直連衛(wèi)星”的天地融合業(yè)務模式，面臨地面運營商和衛(wèi)星運營商間的運營權責劃分、收益分成、地面運營商是否需要FSS和MSS資質等新問題，需要構建新的業(yè)務運營模式，探索未來天地業(yè)務可持續(xù)運營方式。四是衛(wèi)星制造和發(fā)射成本較高，低軌巨型衛(wèi)星星座的建設成本較高，嚴重制約衛(wèi)星通信的規(guī)?；瘧?。為了應對這些挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)各方應在技術、標準、產(chǎn)業(yè)鏈融合、運營模式等方面通力合作，積極破解5G NTN發(fā)展的各種難題。
未來，5G NTN技術將迎來更廣闊的發(fā)展空間和更豐富的應用場景。周晶認為：“5G NTN推動天地一體融合通信進入新的技術演進階段。天地一體是未來網(wǎng)絡發(fā)展的重要目標，是移動通信和衛(wèi)星通信融合發(fā)展的必然趨勢。隨著技術的發(fā)展和需求的深化，未來天地一體將在網(wǎng)絡、業(yè)務、終端、資源、管理等方面深度融合，構建‘空天地?！蚋采w、網(wǎng)元按需分布式部署、用戶一致性服務體驗的立體網(wǎng)絡，從而推動社會生活的深度變革?！?/p>
*本文刊載于《通信世界》總第931期 2023年11月10日 第21期
原文標題:《中國聯(lián)通周晶：加速發(fā)展衛(wèi)星通信，持續(xù)推進5G NTN技術攻關》
作者：孫天
責編/版式：王禹蓉
審核：舒文瓊
監(jiān)制：劉啟誠
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