2024年6月18日，3GPP正式宣布R18標準凍結，將進一步推動NTN（Non-Terrestrial Network，非地面網絡）發展。NTN標準較傳統衛星通信體制標準存在顯著優勢，但仍面臨產業、市場、技術三方面挑戰。
01 全球衛星通信體制標準持續演進，行業已進入傳統與創新并存
1.衛星技術體制以DVB、GMR為主，但在產業與技術方面均存在一定局限性
傳統衛星通信標體制如DVB和GMR已演進多年，是衛星通信產業的主流標準。DVB（Digital Video Broadcasting）是目前應用最廣泛的寬帶衛星通信空口體制。當前大部分衛星通信公司均采用DVB標準，包括SpaceX，中國衛通等。最新一代演進的DVB-S2/S2X和DVB-RCS2于2014年發布，支持部分海事、航空以及應急通信場景。GMR（Geostationary Mobile Radio）由歐洲電信標準學會（ETSI）提出，通過GEO衛星實現移動衛星業務。該標準源于地面GSM標準，支持接入GSM核心網，可以實現話音及低碼率數據業務的通信。
衛星通信體制定制化特征明顯，限制產業規模發展。Starlink采用寬帶星常用的DVB制式，Inmarsat-P/ICO五代星采用基于DVB-S2的技術體制。銥星Iridium，海事衛星Inmarsat、中國“天通一號”等，分別采用GMR-1、GMR-2和類GMR技術體制，提供窄帶或低數據衛星通信服務。此外還有諸多衛星不對外披露技術體制，可見衛星通信體制往往具有一定程度的定制化，缺乏統一標準。
傳統衛星通信技術存在系統性問題，無法滿足當前衛星互聯網需求。DVB為單載波系統，技術靈活性不足，難以支持海量終端接入的衛星互聯網業務，且無法兼容地面網絡。GMR雖支持接入地面GSM網絡，但最新一代只演進到3G版本，尚不支持接入地面4G、5G網絡，并且其加密算法的脆弱性導致安全性能較差。兩名中國安全研究人員曾利用GMR-2密碼的漏洞在幾秒內成功解密衛星通信內容。
2.NTN具有產業與技術優勢，潛在市場空間廣闊
為促進衛星通信與5G技術的深度融合，3GPP國際標準組織推出NTN技術標準，為5G網絡的衛星接入提供了全球統一的規范框架。產業方面，NTN體制與5G地面蜂窩通信標準兼容，能夠充分復用 5G 移動通信產業鏈，通過蜂窩設備生態系統的規模效應拉動衛星行業發展，為未來的產業規模提供保障。技術方面，相較DVB和GMR，NTN技術一方面延續了3GPP地面協議的優勢，可支持海量終端接入，另一方面通過引入時延補償、頻率補償，顯著提升了頻譜效率，支持的下行峰值速率達15Mbps。
NTN融合DVB、GMR優勢，應用場景廣泛，潛在市場空間遼闊。傳統衛星通信標準DVB與GMR所適用的應用場景不同，限制了其市場空間的擴展。DVB面向寬帶通信業務，主要應用于電視廣播、船載通信、機載通信、車聯網等場景。GMR側重于語音和短信等窄帶通信業務，主要應用于手機直連衛星、物聯網等場景。而NTN系統帶寬大，可全面覆蓋衛星寬帶業務和窄帶業務，有望替代傳統衛星通信體制。據BISResearch和Markets&Markets預測，2028年GMR和DVB（不含廣播）市場規模分別在70億和120億美元左右，復合增長率為28%，而5G NTN市場有望達到235億美元，復合增長率高達41%。
圖1：2028年全球衛星通信市場規模
來源：BISResearch，Markets&Markets
02 NTN發展面臨三大挑戰
實際產業應用中，技術性能并非唯一決定性因素，產業接受度、技術部署周期等均有可能在一定程度上限制NTN的規模發展。
1.產業：衛星產業技術體制較為封閉，對標準化的NTN接受度有限，或影響其產業鏈有效整合和場景覆蓋
與全球衛星產業趨勢一致，我國傳統衛星龍頭企業，如中國星網，未來也計劃采用“類NTN體制”，而非NTN標準化路線，可見衛星行業龍頭企業也對采納NTN等新技術持謹慎態度，當前全球衛星運營商聯盟（GSOA）中宣布加入3GPP NTN衛星網絡發展計劃的成員占比不足30%。航天產業領軍企業如中國航天科工集團、中國航天科技集團等均未明確表態支持NTN發展。此外，廣播電視作為衛星收入的最大細分賽道，也未作出支持NTN路線的明確表態。航天系與廣電系的技術選擇，可能會限制NTN技術在國內市場的規模化發展，如仍維持原本的分散體制，將不利于資源整合，提升產業應用成本。
2.市場：NTN規模商用周期長，存在被其他技術制式擠壓市場空間的風險
結合3GPP R18標準凍結時間和全球智能手機的換機周期（51個月），我們預計NTN 將在2028年前后實現規模商用，產業落地周期較長。綜合全球產業發展情況，不排除DVB等其他技術將率先搶占市場，形成事實標準。全球規模最大的低軌衛星星座Starlink（采用DVB制式）預計將在2027年完成部署，有望提前搶占衛星通信市場。據摩根斯坦利預計1，2030年Starlink總用戶規模將達到3071.6萬，結合2030年全球衛星用戶總數約為6000萬2，屆時Satrlink將占據全球過半的衛星通信市場。
3.技術：衛星通信中的多普勒頻移、傳輸時延等問題對NTN的協議設計與體制優化提出了挑戰
衛星互聯網正向著高低軌協同的方向發展，對于低軌衛星而言，相對地球表面做高速運動的衛星會使通信產生較大的多普勒頻移，在給定 2 GHz 載波頻率的情況下，與運行在距地面 600 公里的 LEO 衛星進行通信的用戶可能會遇到高達 48 kHz 的多普勒頻移，對頻率同步及設備性能產生嚴重影響。同時，由于低軌衛星的相對速度較高，UE駐留在單個小區（或點波束）內的時間窗口非常短，波束的快速移動、頻繁切換為NTN終端的移動性管理帶來一定挑戰。
03 啟示與展望
為推動衛星通信行業與地面通信行業融合，最大效率發揮天地一體優勢，產業方面，需要通信運營商、衛星運營商、廣播電視運營商盡早合作，制定存量業務演進方案，推動星上載荷處理采用NTN的方式，發揮規模優勢，打造低成本產業鏈，進而推動產業快速發展。應用方面，建議重點關注手機直連、車聯網兩大場景，發揮NTN體制兼容語音、數據的能力，帶動消費級衛星互聯網應用上量，推動衛星互聯網產業變現。
注釋
1.Morgan Stanley預計，如果只考慮前四大場景（衛星固定業務），Starlink總用戶規模將從24年底的380萬增長到2040年的3200萬。如果將第五類場景包含在內（手機直連衛星業務），Starlink的用戶規模有望在2040年達到10億。
2.按照國際咨詢公司的測算方式， 衛星移動通信用戶數一般取地面移動通信系統用戶數總量的 0.2-1%，取上限計算，全球衛星移動通信市場的潛在用戶數將達到 6000 萬戶。
本文作者
鄒昭
戰略發展研究所
二級分析師
碩士，就職于中國電信研究院，從事通信行業研究，專注于人工智能及安全戰略研究。
謝林翰
戰略發展研究所
助理分析師
碩士，主要從事天地一體相關領域研究。
韓琳
戰略發展研究所
副主任分析師
碩士，就職于中國電信研究院，長期從事天地一體、云網融合相關技術及行業研究，包括網絡云化、網絡開放等。
