近日，歐洲航天局與加拿大Telesat攜手宣布實(shí)現(xiàn)全球首個(gè)基于低地球軌道（LEO）的3GPP非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）連接，但其實(shí)中國(guó)聯(lián)通在2024年2月已攜手合作伙伴完成運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)的首個(gè)NR NTN終端直連低軌衛(wèi)星在軌試驗(yàn)。二者之間有何不同?跟我們來一探究竟。
【歐洲航天局衛(wèi)星通信技術(shù)試驗(yàn)取得新進(jìn)展】
近日，歐洲航天局（ESA）與加拿大衛(wèi)星通信巨頭Telesat攜手，宣布實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在2024年12月23日成功實(shí)現(xiàn)了全球首個(gè)基于低地球軌道（LEO）的3GPP非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）連接。此為歐洲航天局（ESA）于 12 月 23 日發(fā)布博文：We just made history! Our team made the first-ever direct 5G connection to a fast moving satellite in low Earth orbit!With our partner Telesat, this marks a significant step towards having mobile coverage ANYWHERE on Earth - from city centres to remote mountaintops!據(jù)悉實(shí)驗(yàn)在位于荷蘭的歐洲航天局歐洲空間研究與技術(shù)中心（ESTEC）5G/6G實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，利用Telesat運(yùn)營(yíng)的LEO 3衛(wèi)星，采用符合 3GPP NTN R17 規(guī)范的 Amarisoft 5G 協(xié)議棧，在地面 gNB 和 5G NR NTN 用戶設(shè)備（UE）之間建立了穩(wěn)定的雙向通信鏈路，上下行鏈路頻譜效率峰值均達(dá)到 3 bit/s/Hz，充分展示了5G NTN標(biāo)準(zhǔn)在低地球軌道環(huán)境下的可行性和高效性。
【中國(guó)聯(lián)通此前已開展的NR NTN試驗(yàn)概況】
而事實(shí)上，國(guó)內(nèi)早已進(jìn)行了NR NTN相關(guān)研究，并率先完成了在軌技術(shù)試驗(yàn)。2023年9月，中國(guó)聯(lián)通研究院就已完成了NR NTN低軌衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)驗(yàn)證，采用NR NTN透明轉(zhuǎn)發(fā)模式在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行手機(jī)直連衛(wèi)星業(yè)務(wù)仿真驗(yàn)證，成功完成端到端衛(wèi)星語音通話、衛(wèi)星可視電話等業(yè)務(wù)測(cè)試。2024年2月，中國(guó)聯(lián)通研究院又?jǐn)y手中興通訊、銀河航天、是德科技共同完成了運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)的首個(gè)NR NTN（5G寬帶非地面網(wǎng)絡(luò)）終端直連低軌衛(wèi)星在軌試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了NR NTN終端直連在軌衛(wèi)星業(yè)務(wù)的端到端全流程貫通。本次試驗(yàn)基于3GPP NR NTN R17技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，利用銀河航天低軌試驗(yàn)衛(wèi)星，按照“變頻+3GPP NTN透明轉(zhuǎn)發(fā)組網(wǎng)模式”，實(shí)現(xiàn)NR NTN手機(jī)直連衛(wèi)星寬帶通信，驗(yàn)證5MHz帶寬下手機(jī)直連低軌衛(wèi)星的端到端綜合業(yè)務(wù)能力。網(wǎng)絡(luò)側(cè)采用符合3GPP Release 17 NR NTN標(biāo)準(zhǔn)的5G增強(qiáng)型基站和搭載IMS網(wǎng)元的成熟商用核心網(wǎng)，支持語音通話、視頻通話和短信息等主流通信功能。衛(wèi)星側(cè)采用真實(shí)在軌衛(wèi)星，軌道高度500km左右，支持透明轉(zhuǎn)發(fā)NTN組網(wǎng)，服務(wù)鏈路工作在Ka頻段，饋電鏈路工作Q/V頻段。終端側(cè)采用支持3GPP Release 17 NR NTN協(xié)議和IMS業(yè)務(wù)的終端模擬器儀表，與網(wǎng)絡(luò)側(cè)標(biāo)準(zhǔn)一致，功能協(xié)同。試驗(yàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上行峰值速率可達(dá)3.6Mbps，下行峰值速率可達(dá)11Mbps，可類比地面4G終端側(cè)體驗(yàn)速率，詳細(xì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可參見下圖。
中國(guó)聯(lián)通NR NTN低軌在軌試驗(yàn)數(shù)據(jù)
【中國(guó)聯(lián)通低軌在軌試驗(yàn)與ESA低軌在軌試驗(yàn)的簡(jiǎn)要對(duì)比】
同樣作為較早完成的NR NTN在軌技術(shù)試驗(yàn)，中國(guó)聯(lián)通和ESA開展的試驗(yàn)情況既有共同點(diǎn)，也有明顯的差別。雙方試驗(yàn)主要情況對(duì)比如下。
中國(guó)聯(lián)通低軌在軌試驗(yàn)與ESA低軌在軌試驗(yàn)對(duì)比
根據(jù)目前公開的信息，從技術(shù)方案來看，ESA本次的試驗(yàn)內(nèi)容是通過非手機(jī)直連頻段的在軌衛(wèi)星驗(yàn)證3GPP NR NTN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的可用性，與聯(lián)通2024年2月完成的在軌試驗(yàn)方案思路基本一致。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，雙方在峰值譜效等方面的試驗(yàn)結(jié)果接近，可以相互驗(yàn)證，聯(lián)通試驗(yàn)的完成時(shí)間較早（約10個(gè)月），還針對(duì)VoNR的業(yè)務(wù)流程開展了技術(shù)驗(yàn)證，在為后續(xù)3GPP星上再生模式等方向的技術(shù)研究、驗(yàn)證提供技術(shù)基礎(chǔ)的同時(shí)，為運(yùn)營(yíng)商開展天地一體融合技術(shù)研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)支持。
與國(guó)外NR NTN試驗(yàn)進(jìn)展相比，國(guó)內(nèi)在NR NTN標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)試驗(yàn)方面相對(duì)領(lǐng)先，不僅試驗(yàn)時(shí)間先人一步，而且也充分保障了試驗(yàn)效果。尤其是中國(guó)聯(lián)通其實(shí)完成了全球首個(gè)NR NTN標(biāo)準(zhǔn)的在軌技術(shù)試驗(yàn)，不僅深入驗(yàn)證了3GPP NTN基本通信協(xié)議、業(yè)務(wù)流程以及透明轉(zhuǎn)發(fā)模式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，而且針對(duì)低軌衛(wèi)星體制的典型技術(shù)難點(diǎn)，持續(xù)優(yōu)化解決方案，攻克了衛(wèi)星鏈路頻偏、系統(tǒng)頻偏、時(shí)延和干擾等問題，實(shí)現(xiàn)了多方面的技術(shù)突破，證明了天地一體融合通信技術(shù)的可行性和可靠性，對(duì)國(guó)內(nèi)和國(guó)際的NR NTN發(fā)展提供了積極的技術(shù)探索和有力的試驗(yàn)積累，也為進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，打造高速泛在、天地一體網(wǎng)絡(luò)，加速構(gòu)建天地一體基礎(chǔ)設(shè)施，奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
作者：聯(lián)通研究院泛終端研究中心 劉湘華、劉煜 
