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处不在的连接需求日益增长，卫星通信成为实现这目标的关键技术。5G卫星通信能结合卫星通信和传统地面通信，利用规模经济效应提升了卫星通信的经济效益，这不仅推动了空天地一体化信息基础设施的建设，还提高了整体系统的覆盖能力、可靠性和应用创新潜力，为未来智慧社会发展提供了重要支撑。这也是5G网络演进的重要方向之一。

据全球行动通信系统协会等机构统计通信，2020年无线通信技术覆盖全球八成以上的人口，但仅覆盖不到四成的陆地面积。海洋中的各类船只都有上网需求，而人迹罕至的陆地地区并非完全荒芜，农业、石油勘探和一些公用事业等应用大多分布在这些地区。此外，洪水、地震、海啸等自然灾害经常会导致停电、断网、断路，给救援工作带来困难。

5G非地面网络 (Non-Terrestrial Network, 简称 NTN) 可以提供一种能够覆盖全球、不受地面环境限制的通信网络解决方案。同时，它还能利用现有全球移动网络生态系统的规模经济效应，使用通用设备将卫星通信带入主流市场，因此备受关注。

一、5G非地面网络优势明显、大势所趋

传统卫星电话虽然可以实现连续通话和中低速数据传输，但由于定制化和高昂的价格，市场普及率不高。卫星通信行业用户相对较少，难以分摊系统和终端成本。此外，传统卫星电话与5G网络不兼容，限制了其在现代通信领域的应用。

卫星通信与5G地面网络的融合是未来发展趋势。3GPP第17版标准提出将非地面网络纳入5G系统。通过地面5G网络与卫星通信的结合，可以提供全球范围内无处不在的连接和覆盖，成为地面网络的重要补充。

卫星轨道按高度可分为低轨、中轨、地球静止轨道和高轨：

低轨卫星：距地面高度低于2,000公里传输时延较低（一般少于10毫秒）。

中轨卫星：距地面高度在2,000公里至35,786公里之间，传输时延一般少于50毫秒。

地球静止轨道卫星：距地面高度为35,786公里，链路损耗较大，信号传播时延一般超过250毫秒。

高轨卫星：距地面高度大于35,786公里应用范围较窄，技术应用相对较少。

5G NTN的应用领域非常广泛，包括汽车和公路运输、海上和航空运输、公共安全、媒体和娱乐、电子健康、能源、农业和金融等。通过这些应用，5G NTN将为各行各业的发展和进步提供有力支持。

二、5G NTN实现架构

5G NTN的实现包含三种网络架构（见下图）：

1. 卫星回传 (低轨卫星/中轨卫星/地球同步卫星，LEO/MEO/GEO)：通过卫星链路提供远距离5G基站到核心网的连接，适合偏远地区部署5G网络，有效实现网络广覆盖。

2. 透明载荷 (又称“透明转发”)：将卫星仅当作信号中继链路。5G基站作为地面网络的一部分，部署在信关站的后方，卫星则只负责将手机和信关站之间的信号进行流畅转发，不对信号进行任何处理。优点是可利用现有卫星设备，技术实现相对容易，成本较低；缺点是卫星和基站之间路径较长，传输时延较大，不支持卫星间协作，且需要部署大量信关站。