非地面網絡（NTN）在蜂窩物聯網中的主要優勢是擴展到缺乏地面蜂窩覆蓋的地區。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，覆蓋面積也只有地球表面的 30-35%

NTN 通過使用基于衛星的連接（無論是地球靜止軌道衛星還是低地球軌道衛星）為傳統地面網絡無法覆蓋的偏遠地區提供蜂窩物聯網連接，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、監測關鍵基礎設施、保障食品生產和牲畜安全或追蹤貴重貨物運輸的物聯網產品來說尤其有價值

所有 3GPP 非地面網絡都不相同，物聯網應用也是如此。哪種非地面網絡適合您，完全取決于您的用例和關鍵設計標準。在最高層面上，您可以根據使用的衛星類型將非地面網絡分為兩大類：地球同步軌道（GEO）或低地球軌道（LEO）

https://www.nordicsemi.com/Products/Wireless/Low-power-cellular-IoT/Products?lang=en#infotabs

GEO Satellites 地球同步衛星

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

地球同步軌道衛星通常會將來自您的物聯網設備的信號反射回地球，而不進行任何處理。因此，衛星對您的設備來說是透明的，通信發生在您的設備和地面上的 eNB 或“基站”之間。因此，發送的數據可以在 NTN 連接仍然活躍的情況下到達您的云服務。

高度（幾乎 36,000 公里）和地球同步軌道衛星數量少意味著物聯網設備必須管理一個艱難的鏈路預算，網絡容量將低于典型的地面網絡。在地球同步軌道 NTN 中，您可預期的 PHY 層（空中）比特率是 1-2 kbps，使用標準功率等級 3（23 dBm）模塊和 0 dBm 天線。

注意，用于維持地球同步軌道 NTN 穩定連接的 NB-IoT 協議機制與用于在地面網絡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 網絡邊緣運行的蜂窩物聯網設備相似。

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

隨著更多服務的推出，現在正在擴展到物聯網用例，這些用例通常對數據的需求也很有限，但需要重要信息的持續覆蓋和相對較低的延遲。
因此，當您有少量數據（每天字節）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 衛星

低地球軌道（LEO）衛星，被多個新興的 3GPP NTN 網絡使用，距離地球更近，在 600-800 公里。這提高了您的物聯網設備的鏈路預算，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計和更高的數據速率，高達 20-40 kbps

更高的有效數據速率大大減少了與衛星的連接時間，這又進一步降低了功耗。使用 LEO 連接的物聯網設備的功率配置文件將因此與地面網絡中的 NB1 類別或中等/較差的 NB2 覆蓋范圍相當

然而，由于軌道高度較低，LEO 衛星繞地球運行的速率比 GEO 衛星快得多，大約 90 分鐘在 700 公里處。因此，單個 LEO 衛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 核心網絡進行通信

這意味著在 GEO 網絡中使用的少量衛星和簡單透明架構在 LEO 中無法工作。為了提供連續的全球覆蓋，您需要由幾十到幾百顆衛星組成的星座，并通過 LEO 星座將數據中繼到地面站以實現實時傳輸。在此之前，使用的是“存儲轉發”架構。

在存儲轉發中，衛星扮演 eNB 的角色，管理與物聯網設備的連接，并將數據存儲在衛星上，直到它可以轉發到另一顆衛星或地面站。當 3GPP NTN LEO 星座部署時，物聯網設備將體驗到不連續的覆蓋，這意味著并不總是有衛星在頭頂上，以及端到端（設備-云）的更長延遲。由于每連接的功耗更低，LEO 網絡非常適合那些收集的數據不需要立即從云/系統端獲得關注的使用場景。

隨著 LEO 星座部署更多衛星，網絡可用性的時間間隔以及端到端延遲將降低，您將為物聯網設備提供連續、全球和低延遲的服務。

關鍵優勢在于，NTN 使物聯網設備無論其位置如何都能保持連接，無論是“靜止在偏遠地區”還是“在缺乏所需覆蓋的廣闊地區漫游”,這使得用戶“無論身在何處”都能跟蹤其資產并保持更新,這就是 3GPP 非地面網絡（3GPP NTN），以及地面 4G/5G 物聯網技術 LTE-M 和 NB-IoT，如何能夠革命性地改變您部署物聯網產品的能力，使其在所需的地方發揮作用

Nordic正在與多家提供商合作，為客戶提供商業化的非地面網絡部署方案

審核編輯 黃宇