2023年5GNTN技术白皮书

—天地一体、手机直连 2023年11月 目录 第一章引言.........................................................................................................................1第二章5GNTN应用场景及生态........................................................................................22.1手机直连卫星............................................................................................................22.2汽车直连卫星............................................................................................................42.3其他应用场景............................................................................................................52.45GNTN产业生态.......................................................................................................6第三章5GNTN技术标准进展及面临挑战.......................................................................83.13GPP标准进展...........................................................................................................83.2CCSA标准进展.........................................................................................................113.35GNTN当前挑战.....................................................................................................12第四章5GNTN组网架构..................................................................................................154.15GNTN网络架构概述.............................................................................................154.25GNTN组网架构展望.............................................................................................16第五章5GNTN技术思考及实践......................................................................................195.1芯片一体化增强......................................................................................................195.2终端模组增强..........................................................................................................205.3无线空口增强..........................................................................................................235.4核心网增强..............................................................................................................255.5NTN容量评估...........................................................................................................275.6NTN测试验证...........................................................................................................285.7手机直连演进路线..................................................................................................31第六章总结.......................................................................................................................33缩略语......................................................................................................................................35联合编写单位及作者..............................................................................................................38 第一章引言 5GNTN（5GNonTerrestrialNetwork）是面向卫星通信和低空通信等新应用场景的重要演进技术，标志着5G从地面走向了空间。5G NTN基于3GPP开放标准，可实现卫星通信与地面通信体制兼容，借助手机直连，可充分利用和分享地面5G的产业链和规模经济效益，快速扩增卫星通信产业规模。 5GNTN是星地融合通信发展的主流方向，主要包括IoTNTN和NRNTN两条技术路线。前者基于NB-IoT技术演进而来，侧重支持物联网业务，提供低速数据传输、短消息等功能；后者基于5GNR技术演进而来，侧重支持宽带数据、语音和固定无线接入等功能。5G NTN为下一代空天地一体化融合通信系统奠定了重要的技术基础，目标是达成6G一张网，实现统一空口传输、统一接入控制、统一鉴权认证和统一组网架构，实现星地无感切换。 近年来，随着卫星互联网、手机直连和天地一体等新技术的不断涌现，国内外产业各方均加快了针对5G NTN的标准、能力以及应用创新的试验，成功进行了大量5GNTN原型试验，芯片、终端和网络设备等产业各方均大力推进5GNTN的技术预研。 中国电信作为国内同时拥有卫星移动通信和地面移动通信运营牌照的基础电信运营商，一方面，承接和组织我国“天通一号”卫星移动通信系统的民用运营，另一方面，紧跟国家“高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施建设”战略，加快推进天地一体能力构建，积极探索5GNTN、6G等未来网络标准技术与应用，基于高轨卫星开展了大量的5GNTN技术试验和应用验证。 本白皮书基于国内外标准组织关于5GNTN技术体制的研究现状及演进态势，提出中国电信有关5G NTN的标准、架构及关键技术的展望，并结合卫星、核心网、无线网、终端、芯片等关键环节的方案论证、测试结果和性能评估，形成5GNTN技术演进的发展建议，为中国电信未来网络及业务演进提供战略参考。 第二章5G NTN应用场景及生态 5GNTN能提供媲美地面移动通信网的相同业务服务，包括语音、短信、物联、社交、视频等。一方面，5GNTN技术适用于应急通信、交通、矿产、油气、电网及海事等行业场景；另一方面，5G NTN技术借助手机直连卫星等技术，逐步拓展到普通大众消费群体，在增大存量用户黏性的同时，提升了用户APRU值。 基于5G NTN技术构建的天地融合网络，通过星间链，支持高中低轨卫星资源协同，与地面组合形成一张网络，服务手持、船载、车载、机载等用户群体，如图1所示。 本章将介绍手机直连卫星、汽车直连卫星和卫星互联网等三大典型场景。 2.1手机直连卫星 手机直连卫星能满足人们对“永不失联、永远在线”的需求，提供全区域、全维度的泛在连接服务。经济效益与需求双轮驱动下，技术的突破推动手机直连业务成为大势所趋。其应用场景包括旅游探险、应急救灾、蜂窝补盲等。 1.户外旅游探险。游客身处户外、沙漠、高山或者乘坐游轮时，经常面临地面网络无信号的窘境。如2023年五一期间，新疆、甘肃、青藏等边疆地区成为旅游热门地，光新疆地区接待游客超800万人次，手机直连卫星业务可较好满足游客在偏远地区的通信需求。 2.应急救灾通信。遭遇重大灾害时，成片的基站损毁失能，造成断网停服。如今年8月北京、天津、河北和黑龙江等地水灾期间，地面通信一度中断，应急 救援部门通过卫星电话实时掌控受灾区域的人员情况成为刚需。 3．固定及蜂窝网络覆盖补充。从全球来看，目前尚有80%以上的陆地区域和95%以上的海洋区域缺少地面网络覆盖，在人烟稀少的深山、森林、沙漠等区域，地面网络部署成本过高或难度过大。当地牧民、科研人员使用卫星业务是一种相对经济的通信手段。 根据中国信通院分析报告，2023年1-8月国内市场手机总体出货量累计1.67亿部，预估2026年将达3.14亿。5GNTN属于3GPP标准技术，基于海量普通手机用户群体及产业规模，可以大幅降低卫星芯片、终端模组、手机的成本，使手机直连卫星具备经济可行性，三年内预估NTN芯片出货量有望突破5000万片。 数据来源：中国信通院国内手机市场运行分析报告 2.2汽车直连卫星 除了手机，汽车也是大众体验卫星通信服务的重要手段。国内多个汽车生厂商制定计划，要在新车型前装卫星通信模块，拉动汽车直连卫星商用进程。在沙漠、草原、戈壁、森林等越野旅游场景下提供车辆位置监控及上报、车辆救援、遇险呼救、社交娱乐等能力。 基于中国汽车工业协会统计数据测算，预计2024/2025/2026年全国汽车出货量约为2500/2620/2755万台，其中高端车占比约2%-3%。按照NTN卫星直连模组在高端车型前装渗透率逐步提高的趋势，2024年预计采用NTN技术的汽车直连卫星的高端车型渗透率预计达5万台，到2026年约为52.3万台。NTN汽车直连卫星功能前期主要搭载在高端车型为主，预计2026年逐渐拓展中低端车型。 2.3其他应用场景 5GNTN的IoTNTN路线主要应用于卫星物联网领域，一方面，集成了NB-IoT多次重传、低功耗、长待机的优点，另一方面，兼具卫星的立体广覆盖能力，在海运、航空等领域具有广泛应用前进。而5GNTN的NRNTN路线主要应用于卫星宽带业务，解决各类场景中的