【5G&6G NTN】卫星通信学习系列1

前言

随着5G的商用，6G的不断推广应用，我们可以发现。6G逐渐走向的方向一定是万物互联，在这里面，对应空天地海人物车专网的不断扩展发展，所以对应空中卫星通信，一定是未来6G着重研究的一大方向，卫星通信这块的发展，大家就是将致力推进NTN（非地面网络）技术的落地。

最终的畅想是什么呢？一定是未来的卫星通信，将不再需要一颗独立的专用芯片和一套复杂的内部设计。它将被"写进"手机的基带处理器里，成为一种像Wi-Fi、蓝牙一样的基础网络能力。

（PS，这就不得不说马斯克了，星链的技术领先和前瞻是极其强大的，好在中国也是提前布局，未来必将迎头赶上!）

NTN（Non-Terrestrial Network），即非地面网络通信，是地面蜂窝通信技术的重要补充。从连接场景的角度，NTN技术包括以星载平台为依托的卫星通信连接、基于高空平台系统（HASP）的连接，以及基于无人驾驶飞行器的空对地网络通信连接。

我们所探讨的NTN卫星通信，则是NTN技术中通过不同轨道的卫星来实现连接的技术。利用卫星通信网络与地面5G网络的融合，可以在不受地形地貌的限制和影响下，连通空、天、地、海多维空间。

地面蜂窝通信的一个关键是需要在地球各处部署无线基站，但像沙漠、海洋这些因为地理位置而无法部署基站的地方，很难实现无线信号的覆盖。NTN卫星通信的出现，便是为了更好地解决这些地面蜂窝通信无法解决的需求。

在NTN背景下包含着IoT-NTN和NR-NTN两个技术方向，IoT-NTN主要支持低复杂度eMTC和NB-IoT终端的卫星物联，NR-NTN则是采用5G NR来实现智能手机直连卫星的技术。

IoT-NTN可以使5G大规模物联网终端与卫星网络协同部署，扩展面向海洋、空域、荒漠等区域的覆盖，消除更多因地理因素产生的数字鸿沟与"断网"境况。同时使卫星网络可以共享地面移动通信网络的产业规模，促使物联网终端往更低成本、更低功耗、更小型化的趋势发展。

卫星的频谱很珍贵呀现在，各个国家都是在抢占这个空中资源。这既是相当于太空公路，不同的卫星的高度是不同的，对应的它们所处的轨道，决定了其覆盖范围、信号延迟和最终使命。

它们"悬挂"在3.6万公里的赤道上空，与地球同步旋转，从地面看，仿佛静止不动。

作用：主要用于全球通信广播、卫星电视、气象监测和军事通信。

优势：一颗即可覆盖地球1/3的区域，是广播、电视和区域性通信的"灯塔"。

劣势：距离太远，信号延迟高达240毫秒以上，无法满足实时交互需求。

它们运行在2000到2万公里的中空地带。

作用：主要用于全球导航定位、授时服务和区域性通信。

优势：在覆盖和延迟之间取得平衡，是全球导航系统（如GPS、北斗）的"黄金赛道"。

使命：为全球提供定位、导航和授时（PNT）服务。

这是当前最炙手可热的赛道，以SpaceX的"星链"为代表。它们在300至2000公里的近地轨道高速飞行。

作用：主要用于宽带互联网、地球观测、物联网连接和科学研究。

优势：距离近，延迟可低至几毫秒，与地面光纤相当，能支持高清视频、在线游戏等高实时性应用。

劣势：单颗卫星覆盖范围极小，必须发射成千上万颗，组成一个"星座"才能实现全球覆盖。

未来的卫星通信，一定不是单个轨道的独角戏，一定是多个卫星的协同，是一个高、中、低轨卫星协同，与地面5G/6G网络深度融合的"天地一体化"立体网络。

轨道是卫星的"地址"，那么频谱就是它们通信的"车道"。这是一种有限的、不可再生的战略资源，以下是一个标准的频谱资源波段说明。这也就是为什么各个国家，各个企业都在抢夺的资源，之前的NR无线通信频谱就知道，频谱这个资源可是好东西，有的多就等着收租吧。

其中常被用来做微信通信的波段如下，不过当前最常见的其实是C波段：

L频段（1-2 GHz）：主要用于移动卫星通信、导航系统和无线电测绘。

S频段（2-4 GHz）：广泛应用于卫星电话、无线电导航和气象卫星通信。

C频段（4-8 GHz）：常用于固定卫星通信服务，如卫星电视广播和数据传输。

X频段（8-12 GHz）：主要用于军事通信、气象卫星和地球观测卫星。

Ku频段（12-18 GHz）：常用于直播卫星电视广播和数据通信。

K频段（18-27 GHz）：应用于固定和移动卫星通信服务，具有较高数据传输速率。

Ka频段（27-40 GHz）：广泛用于高速宽带通信，如卫星互联网接入。

V频段（40-75 GHz）：用于高速数据传输、宽带多媒体服务和地球观测卫星。

以上就是今天要讲的内容，后面请大家继续关注，后面会继续研究，开始后面的重头戏，卫星通信系统和卫星网络架构是怎样的。