罗德与施瓦茨推出针对IoT-NTN和NR-NTN设备的端到端测试解决方案

据统计，全球仍有近30亿人没有接入互联网，约4.5亿人居住在移动网络没有覆盖的地区。在4G/5G网络大范围覆盖的中国，也仍有大量的深山、远海、戈壁沙漠存在网络无法覆盖的情况。随着卫星通信技术的发展，以上这些情况都可能带来突破性发展。

2022年9月，两大高端手机厂商苹果和华为，分别在iphone14系列及mate50系列提供了卫星通信的功能。这个被华为余承东称之为“向上捅破天”的技术，就是今天咱们要聊的主角—NTN。

什么是NTN

NTN（Non-Terrestrial Network），即非地面网络通信，通过不同轨道高度的卫星对地面上的终端提供网络连接的服务。利用卫星通信网络与地面蜂窝网络的融合，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，是地面蜂窝通信技术的重要补充。

NTN的两类载体

（1）卫星网络通信

包括低轨（LEO）、中轨（MEO）、静止轨道（GEO）、同步轨道（GSO）卫星在内的星载平台；

（2）高空平台系统（HAPS，High Altitude Platform Systems）

包括如飞机、飞艇、热气球、直升机、无人机等。

   

NTN通信协议：私有还是统一标准？

目前NTN通信主要有两类协议：私有化协议及标准化的3GPP协议。

前面提到的苹果和华为手机，以及现在非常火热的星链，都不是标准化的方案，而是使用私有协议。2023年1月，高通与铱星通信公司（Iridium）达成协议，意在芯片中直接集成基于卫星的双向消息通信解决方案，然后让所有使用高通芯片的终端，卫星通信成为标配。不过合作未到一年，高通即正式终止了与铱星的合作。为什么高通突然中止这个项目呢？原因在于3GPP正在推动卫星通信的NTN标准，到时候所有的手机及物联网设备，都可以直接接入卫星网络，就像使用4G/5G网络一样成为一种标准能力。

这个3GPP标准的 NTN网络复用庞大的蜂窝网络产业生态资源，加上运营商的介入，能够显著降低成本并快速实现普及。可以预见的是，接下来高通、华为、苹果等厂商，都会参与到3GPP的这个标准推进中来，毕竟一旦标准落地后，所有的终端厂商，自然也会更倾向于基于标准的解决方案来实现手机直连卫星通信，而不是采用私有方案。

IoT NTN 和 NR NTN

NTN通信包含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 终端的卫星物联网服务，如全球资产跟踪（蜂窝网络覆盖范围以外的海运集装箱或其他终端）；NR-NTN则利用 5G NR 框架实现卫星与智能手机之间的直接连接，以提供语音和数据服务。

NTN网络架构

NTN网络的部署，3GPP定义了两种架构选项：透明转发模式和再生转发模式。对于透明转发模式，卫星在上行和下行两个方向只做透明转发，实现射频滤波、频率转换、射频放大和射频收发。这种方式已经在3GPP Rel17/18定义并应用。

   

3GPP Rel19开始定义NTN的再生转发模式。其中，卫星具备完整的或部分的基站功能，也就是所谓的“基站上星”。

   

NTN通信使用什么频谱？

NTN通信属于无线通信，提到无线通信，频谱就是个很重要的话题。3GPP Release 17 为 5G NTN 引入了两个频段：L 波段 n255和 S 波段 n256。

   

ITU（国际电联）也在设想为NTN分配频率更高但是具有更宽频谱的Ku/Ka/Q/V频段。

   

NTN通信带来的挑战

NTN通信这么好用，但是从3GPP的规划来看，离真正无处不在的NTN连接还是有很长一段路要走，这是因为NTN通信相对传统的地面基站网络面临很多新的挑战：

时间延迟：与地面网络通信相比，基于卫星的NTN通信可能会带来更高延迟。使用同步卫星的延迟超过500ms，即使是使用低轨卫星，也会有大概40ms的延迟，都远远高于传统地面网络的延迟；、

频率同步：低轨卫星相对地面高速移动，将带来很大的多普勒频移；

低信噪比：由于终端距离卫星（及基站）非常远，终端接收到的基站信号将非常低；

信号衰落：除了传统的地面通信相关的衰落场景之外，卫星通信可能会受到恶劣天气条件的影响，例如大雨或大气干扰，这可能会破坏信号并降低可靠性；

终端功耗优化：上述种种挑战将大大增加NTN终端的耗电，用途广泛的IoT-NTN终端的功耗优化，是3GPP需要重点考虑的一个话题。

罗德与施瓦茨的NTN终端测试方案

罗德与施瓦茨基于市场领先的R&S CMW500及CMX500分别提供针对 IoT-NTN 设备和NR-NTN设备的端到端测试解决方案。该方案支持不同轨道，提供多方位的射频验证功能，可用于 TX/RX 信号分析、网络仿真和综合性衰落模拟，可用于加快协议测试和开发，确保具有互操作性并符合协议标准。还可进一步支持应用测试，如IP层吞吐量，流量分析以及用户体验测试。无论从研发和GCF/PTCRB认证，还是到运营商验收测试，该框架是用于所有阶段地面和非地面通信终端测试的首选解决方案，能够更快地推动产品上市，提高产品质量，并保证符合行业标准和监管要求。

罗德与施瓦茨已与NTN服务运营商Skylo Technologies达成战略伙伴关系，共同打造用于Skylo NTN网络的终端设备验收方案。罗德与施瓦茨的设备测试框架用于测试NTN芯片组、模块和设备，验证它们与Skylo测试规范的兼容性，并符合3GPP Release 17标准。该合作旨在优化Skylo的网络性能，无处不在的可靠连接重塑各行各业。

审核编辑：刘清