非地面网络 (NTN)

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。

非地面网络的一般连接概述
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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:可以监测远程位置的设备,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、自主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。

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。

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NTN 技术常见问题

什么是 5G NTN?

5G NTN-NR 是 NTN 技术的下一个发展阶段。NTN-NR 服务类似于 NTN-IoT 服务,但是规模更大。这种技术将直接链接智能手机和其他 5G 设备来提供非地面服务。NTN-NR 卫星将在 LEO 运行,为多种应用提供低数据服务、语音和消息。

5G NTN 应用有哪些?

5G NTN 支持多种应用:

  • 无缝访问 5G 基础服务
  • 增强 5G FWA 和 IoT
  • V2X 通信、自主车辆开发和先进的远程信息处理服务
  • 简单的 5G 漫游解决方案
  • 为 5G 网络提供回传支持
  • 公共安全行动
  • 灾难响应和恢复管理
  • 先进的海上和空中连接
地面和卫星通信有何不同?

地面通信使用电缆和蜂窝网络等陆基基础设施,可在较短距离内提供高数据速率、低延迟的通信。卫星通信的覆盖范围更大,但延迟和基础设施成本更高。地面通信受限于地理位置,卫星通信不会受此影响。这两种通信方式各有其优势,需考虑具体的通信要求并权衡数据速率、延迟、覆盖范围和成本来加以选择。

NTN 有哪些不同类型?

NTN 包括在地表上空运行的各种无线通信系统,例如低地球轨道 (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。NTN 主要可分为 NTN-IoT 和 NTN-NR。NTN-IoT 在 GEO 和 LEO 上运行,扩大了 IoT 的全球覆盖范围;NTN-NR 在 LEO 上运行,可以直接链接智能手机和 5G 设备,为不同应用提供低数据服务、语音和消息。

NTN 提供哪些优势?

NTN 将无线连接范围扩大到无法接入传统地面网络的偏远地区,实现了全面覆盖。人们能够在偏远地区使用基础服务,与他人建立联系,积极参与到数字世界。

NTN 还提供重要的星基服务,例如:

  • SOS 和双向消息传输
  • 农业应用,例如精准农业和牲畜监测
  • 资产跟踪
  • 灾难响应和恢复
  • 远程监测
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