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非地面网络（Non-Terrestrial Network，NTN）通信将蜂窝系统扩展至更大覆盖范围，并以更低的部署成本实现连接，预计在未来6G中发挥重要作用。本专栏从现有基础设施、基于第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership
非地面网络（Non-Terrestrial Network，NTN）通信将蜂窝系统扩展至更大覆盖范围，并以更低的部署成本实现连接，预计在未来6G中发挥重要作用。本专栏从现有基础设施、基于第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，3GPP）的特性以及面向6G的未来可扩展性角度介绍NTN技术。一项基于5G平台的近期现场演示说明了实际频谱效率、硬件与监管限制，以及在真实全球低地球轨道（Low Earth Orbit，LEO）星座上的权衡。
研究背景方面，非地面网络（NTN）能够借助先进用户终端为消费与企业市场提供更大吞吐量，并可为企业多用户接入、通信或人工智能（AI）数据中心回传、列车飞机无人机汽车等移动载体泛在连接提供服务。既有卫星架构包含透明与再生模式；新建星座多采用再生卫星和私有协议，但未来若要低成本进入消费级市场，仍需采用3GPP体系。研究人员指出，NTN正从地面网络（TN）的补充层演变为6G原生组成部分，但现网卫星多在NTN标准化前设计，存在协议适配、链路预算、随机接入死锁、长时延混合自动重传请求（HARQ）、波束间频率大跨度切换、地面与非地面无缝移动性等现实问题，因此有必要在商业星座上验证5G新空口非地面网络（NR-NTN）的可行性与限制。
研究人员由MediaTek与Eutelsat等合作，自2024年起在运营中的Eutelsat OneWeb舰队上测试5G NR-NTN波形：馈电链路由5G基站（gNB）与核心网经Ka波段天线构成，用户设备（UE）采用Ku波段相控阵天线，形态含固定与车载终端；卫星为透明转发器，仅做馈电链路与服务链路变频。论文发表于《IEEE Wireless Communications》。
关键技术方法上，研究人员复用MediaTek的NTN用户设备原型与Sharp的Ku波段天线原型，针对OneWeb星队和ITU对有效全向辐射功率（EIRP）与功率通量密度（PFD）的监管限制建立Ku波段下行链路预算；搭建LEO与地球静止轨道（GEO）透明转发端到端系统；引入3GPP Release 18/19特性，如条件切换（CHO）、移动甚小口径终端（VSAT）；以50 MHz带宽、固定下行调制编码策略、开/关HARQ对比、车内移动与TN-NTN双gNB同核心网场景开展空口试验。
研究结果如下。
A. 物理随机接入信道（PRACH）过程与协议数据单元（PDU）会话建立：研究人员对比地面网接入流程，发现NTN中gNB未成功解码RRCSetup确认（ACK）时，会重传RRCSetup，而UE已在专用物理上行控制信道（PUCCH）工作，造成公共PUCCH等待与专用PUCCH发送之间的死锁；研究人员通过配置gNB同时监测专用PUCCH规避该3GPP协议问题。
B. 下行与上行吞吐量测量：在50 MHz运行、下行自适应调制编码（MCS）最高16正交振幅调制（QAM）、频谱效率2.5703 bit/s/Hz下，跨16波束连续CHO时测量MAC层吞吐；上行不封顶MCS，HARQ开启因NTN长往返时延而受损，关闭HARQ后性能接近理论目标。
C. 多波束切换条件切换：研究人员聚焦单星内多频切换，相邻波束频率差约250 MHz；UE经RRC重配置获目标小区频率后，需重调射频（RF）与多普勒校正并发送无竞争随机接入（CFRA），研究表明单星内大频差波束切换可由CHO流程支撑。
D. 车辆移动性测试：研究人员将UE装车，在多次转向与加速场景下验证阵列波束赋形及调制解调器与天线阵接口，UE成功跨波束执行CHO并保持良好连接。
E. 地面网络与非地面网络条件切换：研究人员用两个gNB分别连LEO NTN与本地TN，同核心网无漫游，TN为默认连接、卫星出现再切NTN，实验中CHO成功率100%，说明TN-NTN无缝互操作可行。
未来星座灵活性部分，研究人员总结行业共识：NTN须具备覆盖增强、脱离全球导航卫星系统（GNSS）依赖、轨道多样性、预测性移动性、高带宽运行与在轨计算等灵活能力，并维持蜂窝生态互操作。
市场与新应用部分，研究人员指出欧洲IRIS2、S波段MSS物联网与直连设备（D2D）频谱布局推动产业化；汽车与机器人远程救援、老年照护、国防、空间数据中心、边云分布式计算均为NTN拓展方向。
讨论与结论翻译：研究人员认为，NTN将在未来6G中承担泛在连接角色，补足TN不足；共享3GPP技术使地面与卫星系统真正融合互补，在降成本的同时提升可用性与服务质量。基于商用硬件与运营中Eutelsat OneWeb卫星的现场试验，凸显了NTN资源优化的实用潜力，并为面向6G的感知增强蜂窝网络演进提供启示。
