【導讀】隨著(zhù)3GPP R17中關(guān)于NTN（Non-Terrestrial Network，非地面網(wǎng)絡(luò )）的實(shí)施方案確定，從2022年下半年開(kāi)始，各個(gè)芯片、終端和衛星網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商不斷的發(fā)布衛星通信相關(guān)的進(jìn)展，衛星通信的熱浪開(kāi)始席卷整個(gè)通信行業(yè)。
什么是NTN？NTN就是Non-Terrestrial Network，即非地面網(wǎng)絡(luò )，3GPP給出的標準定義是“使用機載或太空運載工具搭載傳輸設備中繼節點(diǎn)或基站的網(wǎng)絡(luò )或網(wǎng)絡(luò )段”，聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)拗口，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是任何涉及非地面飛行物的網(wǎng)絡(luò )的總稱(chēng)，其中包括衛星通信網(wǎng)絡(luò )和高空平臺系統(HAPs，High Altitude Platform systems)。
它使傳統的3GPP地面網(wǎng)絡(luò )突破地表的限制，向太空、空中、海洋、陸地等自然空間擴展，實(shí)現“空天海地一體化”的新技術(shù)。由于當前3GPP工作重點(diǎn)一直圍繞衛星通信網(wǎng)絡(luò )展開(kāi)，所以狹義的NTN又主要指衛星通信。
隨著(zhù)SOS衛星急救功能的蘋(píng)果14發(fā)布，衛星通信便迅速發(fā)酵，成為了通信行業(yè)的熱點(diǎn)。其實(shí)衛星通信不是一個(gè)新鮮事物，早在1987年提出的銥星系統就是最初的衛星通信方案，但是由于早期衛星通信的穩定性、速率、資費，終端成本等與當時(shí)的GSM通信相差較多，早期銥星系統就沒(méi)有形成大規模的商用。
而隨著(zhù)4G和5G陸地網(wǎng)絡(luò )的大規模建設，地面網(wǎng)絡(luò )的覆蓋似乎已經(jīng)滿(mǎn)足了大多數用戶(hù)的需求，“通話(huà)難”、“上網(wǎng)難”的問(wèn)題似乎不在困擾我們，但是地面網(wǎng)絡(luò )的覆蓋真的“夠用了”嗎？遠洋貨輪海上失聯(lián)，獨行“驢友”深山失蹤，地震中心通信困難，身陷戰場(chǎng)蹤跡難尋，這些新聞仍然常常出現在我們的視野中。
實(shí)際上，不管是占據地球面積71%的海洋，還是由于地形、自然災害、戰爭等原因導致的地面通信設備缺失，都會(huì )阻礙我們的正常通信。而當我們放眼全球，會(huì )發(fā)現有很多地方是沒(méi)有網(wǎng)絡(luò )覆蓋的，而用陸地網(wǎng)絡(luò )去實(shí)現這種覆蓋所需的成本費用是非常昂貴的。當前地球周邊目前已發(fā)射運行的衛星已經(jīng)達到10000+，現在的衛星網(wǎng)絡(luò )已初步具備承載一定業(yè)務(wù)量的能力。伴隨著(zhù)“一箭多星”、“火箭回收”這樣的技術(shù)發(fā)展，衛星發(fā)射的成本已大大降低，使得衛星通信再一次成為可能。
NTN的載體
非地面通信網(wǎng)絡(luò )主要有兩類(lèi)載體，一是衛星通信網(wǎng)絡(luò )，包括低軌（LEO）、中軌（MEO）、靜止軌道（GEO）、同步軌道（GSO）衛星在內的星載平臺；二是高空平臺系統（HASP，High Altitude Platform Systems），包括飛機、飛艇、熱氣球、直升機、無(wú)人機等。
3GPP Rel-17 NTN 網(wǎng)絡(luò )架構
NTN可以用衛星直接和用戶(hù)的手機相連，地面上再架設信關(guān)站作為網(wǎng)關(guān)，最終連接到5G核心網(wǎng)。衛星可以作為基站直接發(fā)射5G信號與終端連接，也可以作為透明轉發(fā)節點(diǎn)將地面站發(fā)送的信號透傳給手機。
NTN網(wǎng)絡(luò )難點(diǎn)
NTN網(wǎng)絡(luò )主要的難點(diǎn)是由于衛星的軌道高度引起的高延時(shí)（GSO衛星可達120ms以上）以及深衰落（最高可達170dB），還有低軌衛星高速移動(dòng)引入的大doppler（幾十kHz）。對于深衰落，通常會(huì )在衛星側通過(guò)提高天線(xiàn)和面板的尺寸來(lái)提升發(fā)射和接收能力，以確保當前在網(wǎng)的普通手機也能正常進(jìn)行衛星通信；對于延時(shí)和多普勒，3GPP在協(xié)議中制定了一系列的解決方案，讓終端和基站能夠通過(guò)衛星星歷信息確認延時(shí)和多普勒的變化，并在發(fā)射端完成補償，確保通信的正常進(jìn)行。
目前，是德科技已經(jīng)與多個(gè)芯片和終端廠(chǎng)商完成了實(shí)驗室的3GPP NR NTN及NB-IoT NTN端到端測試，是德科技可提供如下解決方案：
NR/NB-IoT NTN（LEO）端到端測試解決方案
Keysight擁有第一個(gè)經(jīng)過(guò)市場(chǎng)驗證的NTN仿真解決方案，通過(guò)信道模擬器提供NTN端到端測試所需的時(shí)延、doppler及路損模擬，并能根據星歷完成NTN的信道建模。結合基站模擬器（UXM）和UE模擬器（UEE），Keysight的NTN解決方案可以完成時(shí)延和多普勒預補償、擴展混合自動(dòng)重傳請求（HARQ）以及DUT的誤碼率和吞吐率驗證。
此外，還可以抓取上下行空口信號，通過(guò)Wavejudge軟件對測試過(guò)程中的L1/2/3信令流程進(jìn)行分析，協(xié)助客戶(hù)分析和解決問(wèn)題。
NB-IoT NTN（GEO/GSO）端到端測試解決方案
Keysight的同步軌道衛星NB-IoT NTN解決方案，通過(guò)將4G和5G網(wǎng)絡(luò )與真實(shí)世界的信道模擬集成到一個(gè)解決方案中，確保了結果的可重復性，同時(shí)也優(yōu)化了測試時(shí)間。能夠在實(shí)驗室中對地面和NTN網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行端到端測試，逼真地模擬軌道軌跡，以全面驗證NTN基礎設施和雙節點(diǎn)設備的性能。
Keysight已經(jīng)和NTN服務(wù)商Skylo Technologies簽署了諒解備忘錄，通過(guò)使用Skylo的測試案例為3GPP 5G Release 17 NTN芯片組、模塊和使用NTN窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）協(xié)議的設備創(chuàng )建認證程序，將Keysight的蜂窩測試專(zhuān)業(yè)知識擴展到NTN網(wǎng)絡(luò )。
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