非地面网络设计与测试指南

非地面网络（NTN）正随着低地球轨道（LEO）卫星、高空平台站（HAPS）技术的进步以及与5G和新兴6G标准的持续融合而快速发展。这些技术日益成熟，有望为传统地面网络无法覆盖的地区和应用，提供可靠且高容量的连接服务。

新一代非地面网络正在重塑人们对覆盖范围、延迟和带宽的期望，同时为智能手机直连服务、远程医疗和国防通信等关键任务应用以及农村5G部署的成本效益回传打开了大门。

为了跟上这一步伐，硬件设计师正在探索天线阵列、射频前端和低功耗电子器件方面的创新，以减小非地面网络设备的尺寸并降低成本。测试解决方案也必须不断进步，以实现对轨道动力学的真实模拟、严格的切换验证以及对标准化和专有协议的支持。

在此次问答中，LitePoint的Middle Wen探讨了从网络架构和频谱管理到设备设计以及部署所必需的下一代测试方法等影响非地面网络技术未来的实际考量因素。

LEO卫星星座和HAPS平台如何影响非地面网络？

Middle：LEO和HAPS正在推动非地面网络向更加动态、灵活的架构转变。LEO提供低延迟、高吞吐量的连接，而HAPS则提供可快速部署的局部覆盖。两者结合，能够实现混合架构，既具备持续的全球覆盖能力，又能提供有针对性的服务——这非常适合灾难恢复、农村连接和物联网（IoT）网络。

非地面网络与地面5G的融合如何影响全球网络的构建，6G网络又将产生什么影响？

Middle：到2035年，我们很可能会看到某种形式的全球统一网络标准，特别是随着3GPP持续整合非地面网络规范（如Release 17及以后版本）。然而，与此同时，专有系统仍可能在国防、海事和私人企业网络等领域占据主导地位，这些领域更注重定制化和控制，而非互操作性。

6G的到来预计将带来超低延迟（<1毫秒）、海量带宽和人工智能原生编排。预计非地面网络将通过将这些能力扩展到偏远和移动环境，在实现无处不在的覆盖和可靠连接方面发挥关键作用。但跨轨道管理延迟变化和确保服务质量（QoS）仍面临挑战。

人工智能驱动的网络编排将在优化非地面网络实时应用性能方面发挥什么作用？

Middle：人工智能将成为实时波束控制、动态频谱分配和预测性切换的核心。机器学习模型可以根据用户移动性、天气条件和流量模式优化非地面网络链路性能。这对于自动驾驶汽车和远程手术等应用至关重要。

这些人工智能驱动的效率提升是推动下一代高价值非地面网络应用的关键。智能手机直连非地面网络服务将如何重塑偏远地区的移动宽带，并催生哪些新的关键任务服务？

Middle：直连设备的非地面网络服务（如通过3GPP Rel-17 NR NTN）将使移动宽带接入民主化，特别是在偏远地区。这可能会颠覆传统移动市场，减少对地面基础设施的依赖，并催生新的服务模式，如按需付费卫星服务。随着这一趋势的发展，更具成本效益的非地面网络将解锁重要的新用例：

1远程医疗可以在偏远地区进行实时诊断和远程手术。

2国防网络可以在受争议环境中提供安全、可靠的通信。

3精准农业可以通过实时传感器数据和无人机协调提高作物产量。

此外，非地面网络还可以取代农村5G部署中的光纤，提供可扩展、成本效益高的回传。这在LEO星座提供高容量链路和HAPS提供局部聚合点的情况下尤为可行。

设计师在更广泛地部署非地面网络时需要了解什么？

Middle：设计师必须考虑地球静止轨道（GEO）、中地球轨道（MEO）和低地球轨道（LEO）安装中不同的多普勒频移、链路预算和切换逻辑。多轨道支持需要灵活的射频前端和自适应协议栈。频谱协调也是一个主要障碍。设计师必须应对国际电信联盟（ITU）的频段分配、国家许可和监管要求，并管理与地面服务（特别是在Ka和S波段）的共存问题。

设计师还必须实现非地面网络与地面网络之间的无缝漫游，这需要统一的信令、认证和移动性管理。双模芯片组和标准化应用程序接口（API）将是关键。另一个迫在眉睫的设计问题是，随着相控阵天线、射频前端设计和低功耗专用集成电路（ASIC）的预期改进，非地面网络形态将大量涌现。小型化射频组件将减小设备尺寸和成本，并使非地面网络能够以前所未有的程度集成到智能手机、可穿戴设备和物联网节点中。

哪些测试协议很重要，哪些方法对于卫星、非地面网络和地面5G网络之间的通信切换最为有效？

Middle：为了模拟真实条件，测试系统必须模拟轨道动力学、多普勒频移和延迟特性。这包括卫星运动模型和跨GEO、MEO和LEO的链路变化。为了实现无缝切换验证，有效的方法包括硬件在环（HIL）测试、协议仿真和多频段射频测试。由于在3GHz以下频段和Ka波段运行存在传播差异，因此需要采用不同的方法。

需要对5G测试解决方案进行哪些调整以适应专有非地面网络协议，以及如何应用测试自动化来加速符合非地面网络协议和3GPP Release-17+标准的合规性验证？

Middle：为了适应专有协议，测试解决方案必须模块化且可扩展，以支持私有协议栈，同时保持3GPP合规性。这包括协议抽象层和可定制的测试脚本。为了确保测试自动化合规性，自动化框架可以加速针对不断发展的标准的验证。在这方面，人工智能驱动的测试编排和基于云的仿真环境将变得越来越重要。

还有其他需要关注的测试考量因素吗？

Middle：有几个，其中对运营商和设计师来说最重要的是环境测试，包括测试辐射水平和极端温度。另外两个是安全验证，以确保加密和抗干扰能力，以及跨异构网络的服务质量基准测试。

归根结底，无线测试对于可靠的非地面网络部署至关重要，因为它能在系统上线前验证其在真实轨道条件下的性能。通过准确模拟卫星动力学、多普勒频移和复杂的频谱环境，测试确保设备、网络和协议在空间和地面领域提供一致的连接、安全性和服务质量。