地面移動通信的發展離不開一個重要國際組織所發揮的作用，即3GPP，全稱為“the 3rd Generation Partnership Project”（第三代合作伙伴計劃）。3GPP是1998年由6個伙伴組織（OP）發起成立的國際標準組織，最初的工作范圍是為第三代移動通信系統制定全球適用的技術規范和技術報告，目前有7個組織伙伴（OP）和超過550多個的獨立成員（公司），中國通信標準化協會（CCSA）就是7個OP之一。3GPP營造的生態系統非常成功，陸續承擔了3G、4G、5G的標準制定工作。3GPP制定的標準規范以Release作為版本進行管理，平均一到兩年就會完成一個版本的制定。

3GPP的R15是5G標準的第1個版本，于2018年9月凍結，是目前全球運營商5G建網廣泛采用的基礎版本。2022年6月完成協議凍結的R17則第一次引入了對非地面網絡（NTN）的支持，標志著 5G 技術演進第一階段的結束。其后的R18則是5G Advanced 的首個標準版本，它開啟了新一輪無線創新并進一步實現 5G 愿景，2024年3月R18 ASN.1正式凍結，意味著5G-A開始轉向產業推進的階段。

圖1 5G版本的演進

NTN是Non-Terrestrial Network，即非地面網絡，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或基站的網絡或網絡段”，聽起來有點拗口，簡單來說，就是任何涉及非地面飛行物的網絡的總稱，其中包括衛星通信網絡和高空平臺系統(HAPs，High Altitude Platform systems)。NTN的提出使傳統的3GPP地面網絡突破地表的限制，向太空、空中、海洋、陸地等自然空間擴展，實現“空天海地一體化”的新技術。由于當前3GPP工作重點一直圍繞衛星通信網絡展開，所以狹義的NTN又主要指衛星通信。從3GPP R17到R19在支持NTN能力方面是不斷演進的，它們的區別和進步主要體現在以下幾個方面：

表1 3GPP 5G R17/R18/R19在NTN技術的演進

3GPR的R20版本在推進現有 5G 技術的同時將啟動對 6G 的初步研究，是連接當前 5G網絡與未來6G 技術的橋梁，為6G的發展奠定基礎。而6G將在R21中得到更全面的演進（預計2027年以后），R21預計會產生首批正式符合IMT-2030要求的6G技術規范。

與5G NTN不同的是，6G NTN計劃使用更高頻段，如太赫茲頻段，以及利用超高頻（EHF）頻譜等。這些頻段能夠提供更大的帶寬資源，可實現更高的數據傳輸速率和容量，理論傳輸速率將比 5G 有極大提升。6G的網絡架構更加復雜和多樣化，是一個空天地海一體化網絡，不僅包括衛星、無人機等非地面網絡設施與地面網絡的融合，還涉及邊緣計算、分布式網絡等先進技術，以實現更高效、更靈活的網絡連接和服務，進一步拓展了應用場景。除了支持更廣泛的物聯網應用外，還包括全息通信、虛擬現實（VR）、增強現實（AR）、擴展現實（XR）等高級應用場景，以及為遠程醫療、遠程教育、智能交通等民生領域提供更強大的支持。

目前5G NTN分為IoT（窄帶業務）和NR（寬帶業務）兩種。5G NTN 的 IoT 技術在一定程度上基于窄帶物聯網（NB - IoT）技術 針對衛星通信的長距離、大延遲、高路徑損耗等特性進行優化。NR能夠提供高速的數據傳輸服務，支持用戶在移動設備上享受高清視頻流、虛擬現實（VR）、增強現實（AR）等大流量、高帶寬的應用。

與之相對應的傳統衛星通信系統也有窄帶衛星通信體制（GMR-1）和寬帶衛星通信體制(DVB-S)，傳統衛星通信體制大多是封閉的，沒有形成產業規模，優勢是通信體制和波形設計等針對衛星通信的傳輸特點進行了優化，更加適應衛星信道。圖2是傳統衛星通信體制和NTN各自的發展路徑。

圖2 衛星通信體制與3GPP體制演進對比

至于未來傳統衛星通信體制會否被5G NTN所取代，不能一概而論。相對高軌衛星，低軌星座能更好地與地面系統相互融合。從產業化規模效應和天地一體化發展趨勢，基于低軌衛星、面向公眾的衛星通信很可能采用NTN技術體制。而基于固定衛星業務（FSS）頻段的高軌衛星更多承擔傳統行業衛星寬帶通信的需求，在未來天地一體化系統中的角色將主要體現在“基站回傳”的應用場景中，而DVB-S2技術體制更能適應高軌衛星較長時延和功率受限的鏈路特點，因此在帶寬傳輸效率上更占優勢。NTN體制在高軌衛星應用場景下的技術性能表現是否優于DVB體制仍將拭目以待。

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本文轉載自“中信衛星”，原標題《5G/6G演進中的衛星通信》。

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