非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）在蜂窩物聯(lián)網(wǎng)中的主要優(yōu)勢是擴展到缺乏地面蜂窩覆蓋的地區(qū)。雖然 4G/LTE 覆蓋了全球約 90%的人口，但在地理上僅覆蓋了地球表面的約 15%。即使包括較老的 2G/3G 技術(shù)，覆蓋面積也只有地球表面的 30-35%

NTN 通過使用基于衛(wèi)星的連接（無論是地球靜止軌道衛(wèi)星還是低地球軌道衛(wèi)星）為傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)提供蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接，從而解決了這一重大覆蓋缺口。這對于需要“幾乎在任何地方”運行、監(jiān)測關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、保障食品生產(chǎn)和牲畜安全或追蹤貴重貨物運輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)產(chǎn)品來說尤其有價值

所有 3GPP 非地面網(wǎng)絡(luò)都不相同，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用也是如此。哪種非地面網(wǎng)絡(luò)適合您，完全取決于您的用例和關(guān)鍵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在最高層面上，您可以根據(jù)使用的衛(wèi)星類型將非地面網(wǎng)絡(luò)分為兩大類：地球同步軌道（GEO）或低地球軌道（LEO）

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GEO Satellites 地球同步衛(wèi)星

地球同步軌道，以及其子集地球靜止軌道，衛(wèi)星的軌道速度與地球相同，因為距離地球表面較遠(yuǎn)（幾乎 36,000 公里）。因此，地球同步衛(wèi)星將在該地區(qū)的天空中看起來是靜止的，能夠覆蓋全球的 1/3。這也意味著衛(wèi)星始終可供您的設(shè)備使用，并且始終位于同一地區(qū)的地面站視線范圍內(nèi)

地球同步軌道衛(wèi)星通常會將來自您的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的信號反射回地球，而不進(jìn)行任何處理。因此，衛(wèi)星對您的設(shè)備來說是透明的，通信發(fā)生在您的設(shè)備和地面上的 eNB 或“基站”之間。因此，發(fā)送的數(shù)據(jù)可以在 NTN 連接仍然活躍的情況下到達(dá)您的云服務(wù)。

高度（幾乎 36,000 公里）和地球同步軌道衛(wèi)星數(shù)量少意味著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備必須管理一個艱難的鏈路預(yù)算，網(wǎng)絡(luò)容量將低于典型的地面網(wǎng)絡(luò)。在地球同步軌道 NTN 中，您可預(yù)期的 PHY 層（空中）比特率是 1-2 kbps，使用標(biāo)準(zhǔn)功率等級 3（23 dBm）模塊和 0 dBm 天線。

注意，用于維持地球同步軌道 NTN 穩(wěn)定連接的 NB-IoT 協(xié)議機制與用于在地面網(wǎng)絡(luò)中擴展覆蓋的機制是相同的。因此，地球同步軌道 NTN 的吞吐量和功耗將與在地面 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)邊緣運行的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相似。

由于相對較低的有效數(shù)據(jù)速率，但實時連接到核心網(wǎng)絡(luò)，NTN GEO 迄今為止主要用于應(yīng)急通信。主要用例是針對移動設(shè)備和其他需要即時交付重要信息的用例的直接設(shè)備到設(shè)備（D2D）服務(wù)。

隨著更多服務(wù)的推出，現(xiàn)在正在擴展到物聯(lián)網(wǎng)用例，這些用例通常對數(shù)據(jù)的需求也很有限，但需要重要信息的持續(xù)覆蓋和相對較低的延遲。
因此，當(dāng)您有少量數(shù)據(jù)（每天字節(jié)）或高重要性消息，如需要采取行動的警報時，NTN GEO 是您的選擇。

LEO Satellites LEO 衛(wèi)星

低地球軌道（LEO）衛(wèi)星，被多個新興的 3GPP NTN 網(wǎng)絡(luò)使用，距離地球更近，在 600-800 公里。這提高了您的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的鏈路預(yù)算，允許在相同功率等級 3 模塊和天線的情況下，具有更多靈活性的天線設(shè)計和更高的數(shù)據(jù)速率，高達(dá) 20-40 kbps

更高的有效數(shù)據(jù)速率大大減少了與衛(wèi)星的連接時間，這又進(jìn)一步降低了功耗。使用 LEO 連接的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功率配置文件將因此與地面網(wǎng)絡(luò)中的 NB1 類別或中等/較差的 NB2 覆蓋范圍相當(dāng)

然而，由于軌道高度較低，LEO 衛(wèi)星繞地球運行的速率比 GEO 衛(wèi)星快得多，大約 90 分鐘在 700 公里處。因此，單個 LEO 衛(wèi)星在每個軌道上僅會在特定位置上方停留幾分鐘。同樣，LEO 衛(wèi)星在地球站視野中的頻率也相同，這使它們能夠與 NTN 核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信

這意味著在 GEO 網(wǎng)絡(luò)中使用的少量衛(wèi)星和簡單透明架構(gòu)在 LEO 中無法工作。為了提供連續(xù)的全球覆蓋，您需要由幾十到幾百顆衛(wèi)星組成的星座，并通過 LEO 星座將數(shù)據(jù)中繼到地面站以實現(xiàn)實時傳輸。在此之前，使用的是“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”架構(gòu)。

在存儲轉(zhuǎn)發(fā)中，衛(wèi)星扮演 eNB 的角色，管理與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接，并將數(shù)據(jù)存儲在衛(wèi)星上，直到它可以轉(zhuǎn)發(fā)到另一顆衛(wèi)星或地面站。當(dāng) 3GPP NTN LEO 星座部署時，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將體驗到不連續(xù)的覆蓋，這意味著并不總是有衛(wèi)星在頭頂上，以及端到端（設(shè)備-云）的更長延遲。由于每連接的功耗更低，LEO 網(wǎng)絡(luò)非常適合那些收集的數(shù)據(jù)不需要立即從云/系統(tǒng)端獲得關(guān)注的使用場景。

隨著 LEO 星座部署更多衛(wèi)星，網(wǎng)絡(luò)可用性的時間間隔以及端到端延遲將降低，您將為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供連續(xù)、全球和低延遲的服務(wù)。

關(guān)鍵優(yōu)勢在于，NTN 使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無論其位置如何都能保持連接，無論是“靜止在偏遠(yuǎn)地區(qū)”還是“在缺乏所需覆蓋的廣闊地區(qū)漫游”,這使得用戶“無論身在何處”都能跟蹤其資產(chǎn)并保持更新,這就是 3GPP 非地面網(wǎng)絡(luò)（3GPP NTN），以及地面 4G/5G 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) LTE-M 和 NB-IoT，如何能夠革命性地改變您部署物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的能力，使其在所需的地方發(fā)揮作用

Nordic正在與多家提供商合作，為客戶提供商業(yè)化的非地面網(wǎng)絡(luò)部署方案

審核編輯 黃宇