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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的技术。NTN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，可以不受地形地貌的限制提供无处不在的网络覆盖能力，连通“空天地海”多维空间，形成一体化的泛在接入网络，使能全场景随需接入。5G NTN的出现标志着地面蜂窝网络开始接入卫星通信。
尤其近年来，终端厂商推出支持卫星通信的产品，引爆了资本市场对卫星通信的关注。为全面了解国内外卫星通信的产业发展情况、技术演进趋势、面临的挑战以及运营商布局，通信世界全媒体采访了中国联通研究院泛终端研究中心总监周晶。她表示：“我国积极布局卫星通信技术，这是适应未来技术演进、应对大国科技博弈的必然选择。从技术上看，天地一体是未来网络的演进趋势，国外已经提前布局，低轨巨型通信卫星星座的发展领先于我国。从产业上看，我国在卫星制造、卫星发射、商业卫星资源等卫星产业的多个方面均落后于美国，急需加速追赶，以应对未来竞争。”
5G NTN具有巨大的市场潜力和广阔的应用场景
随着生活水平的提高，人们对通信质量有了更高的追求，逐渐对卫星通信有了明确的需求，尤其在人烟稀少的区域。从国家层面来看，我国已逐步建成一个立体的通信网络，包括地面移动通信、卫星通信等。
不论是从市场角度看，还是从技术角度看，5G NTN都有很好的发展前景。5G NTN市场是基于下一代网络技术的新兴市场，随着5G技术的不断发展和普及，5G NTN市场有望在未来几年内实现快速增长。
5G NTN能够推动天地一体融合通信的进一步发展，预计到2030年市场规模可达千亿元以上。周晶表示，5G NTN通信在车联网、泛在低空网联、运营商“出海”、应急救灾、大型交通工具宽带通信、海洋覆盖、偏远陆地覆盖等场景具有广阔的应用前景。预计到2030年，市场规模可达1280亿元以上。同时，5G NTN的发展将推动卫星产业链和地面通信产业链在卫星生产、芯片制造、设备设计等方面实现星地产业融合共享，进一步加快星地融合通信的发展。
从技术发展演进来看，越来越多的行业和应用领域需要基于5G网络的新兴技术发展，如物联网、智能制造、智慧城市等。随着应用场景的不断丰富，5G NTN技术也在不断演进和优化。
在谈到5G NTN技术的发展趋势时，周晶表示：“5G NTN有IoT NTN和NR NTN两个技术方向，NR NTN目标是提供移动宽带服务；IoT NTN目标是提供窄带低速物联网服务，通过卫星网络扩展物联网连接。IoT NTN将极大扩展物联网设备的部署范围，满足偏远地区监测、远洋运输跟踪、荒野交通等场景的物联网连接需求，极大丰富物联网的应用场景。
中国联通已在卫星通信领域开展多项测试和研究
作为信息通信基础设施的提供者，运营商已在先进通信技术领域抢先开展技术攻关。
周晶表示，中国联通在卫星通信领域积极进行技术积累，以现有卫星资源和技术能力为基础，开展了一系列技术试验。自2020年以来，中国联通已开展星地融合频率研究、多轨道多链路“卫星+5G”网络融合技术研究、星地融合物联网研究和应用、“5G+卫星互联网”网络融合研究和应用、面向6G的空天地网络泛在业务研究等一系列技术研究和试验。
在天地融合标准研究方面，中国联通积极布局，尤其是在ITU-T星地融合领域主导牵头制定了星地融合策略控制、QoS、网络切片以及FSO激光（地面应用）等关键国际标准，为卫星通信技术研究和标准体系构建奠定了基础。CCSATC5和TC12等标准组织已开展星地融合MEC、切片、QoS等标准的研究。
随着通信技术标准的演进，后续NTN标准将继续在空口增强、星地业务连续性、QoS保障、核心网上星、天地融合组网等涉及共存和协同部署的技术上进一步发展。而面对未来技术演进，周晶指出，中国联通将坚持做好以下两方面工作。
一是持续推进基础研究与应用技术攻关。加强在ITU、3GPP、CCSA等国内外标准组织的标准工作布局；依托地面网络优势，面向天基网络建设的地面部分需求，在信关站、核心网、IT系统、互通网关等方面提供地面基础设施技术研究支撑；基于应用融合发展，构建典型的行业应用解决方案，包括宽带通信、海洋覆盖、偏远陆地覆盖、应急救灾等对低轨卫星通信有着刚性需求的应用场景。
二是布局高水平科技设施和研发平台。建立高效能研发投入与保障体系，加强生态合作构建，推动科研成果转化；构建生态合作阵地，形成合作“孵化田”；促进创新链和产业链精准对接，加快科研成果从样品到产品再到商品的转化；推动重大原创成果和关键技术突破转化为先进生产力。
我国积极推进5G NTN，但存在多方挑战
当前阶段，我国企业和研究机构积极开发和推广5G NTN技术。周晶表示，我国在标准、技术试验、产品等多方面取得了一定成就。
在标准方面，5G NTN R17标准已经冻结，确定了基于透明转发架构的LEOGEO卫星通信在空口协议、物理层过程、频谱使用等方面的技术标准。5G NTN R18版本的研究课题也基本确定，将在NTN增强、再生模式架构、NTN频率向FR2频率扩展等方面开展研究。
在技术试验方面，我国的主要运营商、网络设备商、芯片厂商已联合开展多次IoT NTN的技术验证，完成了端到端的协议流程、业务流程等验证，国外的高通、泰雷兹、爱立信也开展了NR NTN的技术验证。
在产品方面，主要芯片厂商和网络设备商已推出支持IoT NTN的芯片和基站产品。虽然5G NTN得到了国家的政策支持并有着广阔的市场前景，但仍面临多方面挑战。一是NTN尚处于技术研究期，存在多个技术难点，如高时延、较大的多普勒频偏、波束管理、HARQ设计、天线设计等。二是“手机直连卫星”的频率资源问题，频率一直是稀缺资源，规划新资源十分困难，而借用地面蜂窝网络的频率资源，又面临频率政策限制以及解决干扰的问题。三是天地融合运营新模式的挑战，“手机直连卫星”的天地融合业务模式，面临地面运营商和卫星运营商间的运营权责划分、收益分成、地面运营商是否需要FSS和MSS资质等新问题，需要构建新的业务运营模式，探索未来天地业务可持续运营方式。四是卫星制造和发射成本较高，低轨巨型卫星星座的建设成本较高，严重制约卫星通信的规模化应用。为了应对这些挑战，产业各方应在技术、标准、产业链融合、运营模式等方面通力合作，积极破解5G NTN发展的各种难题。
未来，5G NTN技术将迎来更广阔的发展空间和更丰富的应用场景。周晶认为：“5G NTN推动天地一体融合通信进入新的技术演进阶段。天地一体是未来网络发展的重要目标，是移动通信和卫星通信融合发展的必然趋势。随着技术的发展和需求的深化，未来天地一体将在网络、业务、终端、资源、管理等方面深度融合，构建‘空天地海’全域覆盖、网元按需分布式部署、用户一致性服务体验的立体网络，从而推动社会生活的深度变革。”
*本文刊载于《通信世界》总第931期 2023年11月10日 第21期
原文标题:《中国联通周晶：加速发展卫星通信，持续推进5G NTN技术攻关》
作者：孙天
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