Nordic nRF9151的非地面网络（NTN）在蜂窝物联网中的主要优势是什么？

非地面网络（NTN）在蜂窝物联网中的主要优势是扩展到缺乏地面蜂窝覆盖的地区。虽然 4G/LTE 覆盖了全球约 90%的人口，但在地理上仅覆盖了地球表面的约 15%。即使包括较老的 2G/3G 技术，覆盖面积也只有地球表面的 30-35%

NTN 通过使用基于卫星的连接（无论是地球静止轨道卫星还是低地球轨道卫星）为传统地面网络无法覆盖的偏远地区提供蜂窝物联网连接，从而解决了这一重大覆盖缺口。这对于需要“几乎在任何地方”运行、监测关键基础设施、保障食品生产和牲畜安全或追踪贵重货物运输的物联网产品来说尤其有价值

所有 3GPP 非地面网络都不相同，物联网应用也是如此。哪种非地面网络适合您，完全取决于您的用例和关键设计标准。在最高层面上，您可以根据使用的卫星类型将非地面网络分为两大类：地球同步轨道（GEO）或低地球轨道（LEO）

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GEO Satellites 地球同步卫星

地球同步轨道，以及其子集地球静止轨道，卫星的轨道速度与地球相同，因为距离地球表面较远（几乎 36,000 公里）。因此，地球同步卫星将在该地区的天空中看起来是静止的，能够覆盖全球的 1/3。这也意味着卫星始终可供您的设备使用，并且始终位于同一地区的地面站视线范围内

地球同步轨道卫星通常会将来自您的物联网设备的信号反射回地球，而不进行任何处理。因此，卫星对您的设备来说是透明的，通信发生在您的设备和地面上的 eNB 或“基站”之间。因此，发送的数据可以在 NTN 连接仍然活跃的情况下到达您的云服务。

高度（几乎 36,000 公里）和地球同步轨道卫星数量少意味着物联网设备必须管理一个艰难的链路预算，网络容量将低于典型的地面网络。在地球同步轨道 NTN 中，您可预期的 PHY 层（空中）比特率是 1-2 kbps，使用标准功率等级 3（23 dBm）模块和 0 dBm 天线。

注意，用于维持地球同步轨道 NTN 稳定连接的 NB-IoT 协议机制与用于在地面网络中扩展覆盖的机制是相同的。因此，地球同步轨道 NTN 的吞吐量和功耗将与在地面 NB-IoT 网络边缘运行的蜂窝物联网设备相似。

由于相对较低的有效数据速率，但实时连接到核心网络，NTN GEO 迄今为止主要用于应急通信。主要用例是针对移动设备和其他需要即时交付重要信息的用例的直接设备到设备（D2D）服务。

随着更多服务的推出，现在正在扩展到物联网用例，这些用例通常对数据的需求也很有限，但需要重要信息的持续覆盖和相对较低的延迟。
因此，当您有少量数据（每天字节）或高重要性消息，如需要采取行动的警报时，NTN GEO 是您的选择。

LEO Satellites LEO 卫星

低地球轨道（LEO）卫星，被多个新兴的 3GPP NTN 网络使用，距离地球更近，在 600-800 公里。这提高了您的物联网设备的链路预算，允许在相同功率等级 3 模块和天线的情况下，具有更多灵活性的天线设计和更高的数据速率，高达 20-40 kbps

更高的有效数据速率大大减少了与卫星的连接时间，这又进一步降低了功耗。使用 LEO 连接的物联网设备的功率配置文件将因此与地面网络中的 NB1 类别或中等/较差的 NB2 覆盖范围相当

然而，由于轨道高度较低，LEO 卫星绕地球运行的速率比 GEO 卫星快得多，大约 90 分钟在 700 公里处。因此，单个 LEO 卫星在每个轨道上仅会在特定位置上方停留几分钟。同样，LEO 卫星在地球站视野中的频率也相同，这使它们能够与 NTN 核心网络进行通信

这意味着在 GEO 网络中使用的少量卫星和简单透明架构在 LEO 中无法工作。为了提供连续的全球覆盖，您需要由几十到几百颗卫星组成的星座，并通过 LEO 星座将数据中继到地面站以实现实时传输。在此之前，使用的是“存储转发”架构。

在存储转发中，卫星扮演 eNB 的角色，管理与物联网设备的连接，并将数据存储在卫星上，直到它可以转发到另一颗卫星或地面站。当 3GPP NTN LEO 星座部署时，物联网设备将体验到不连续的覆盖，这意味着并不总是有卫星在头顶上，以及端到端（设备-云）的更长延迟。由于每连接的功耗更低，LEO 网络非常适合那些收集的数据不需要立即从云/系统端获得关注的使用场景。

随着 LEO 星座部署更多卫星，网络可用性的时间间隔以及端到端延迟将降低，您将为物联网设备提供连续、全球和低延迟的服务。

关键优势在于，NTN 使物联网设备无论其位置如何都能保持连接，无论是“静止在偏远地区”还是“在缺乏所需覆盖的广阔地区漫游”,这使得用户“无论身在何处”都能跟踪其资产并保持更新,这就是 3GPP 非地面网络（3GPP NTN），以及地面 4G/5G 物联网技术 LTE-M 和 NB-IoT，如何能够革命性地改变您部署物联网产品的能力，使其在所需的地方发挥作用

Nordic正在与多家提供商合作，为客户提供商业化的非地面网络部署方案

审核编辑 黄宇