5G NTN 的崛起：3GPP 標準化、生態系統動態及邁向 6G 軌跡的深度分析

本文對第三代合作夥伴計畫（3GPP）非地面網路（Non-Terrestrial Networks, NTN）的發展現況與未來趨勢進行了詳盡的技術與市場分析，從 Release 17 奠定基礎，到 Release 18（5G-Advanced）的功能增強，再到 Release 19 及未來 6G 的深度融合願景，NTN 技術正經歷一場從利基市場的「覆蓋補充」方案到未來全球通訊基礎設施「原生組件」的根本性轉變。

分析顯示，3GPP 的 NTN 標準化進程採取了務實且分階段的策略，Release 17 專注於技術上較為簡單的「透明轉發（Transparent Payload）」架構，此舉成功降低了衛星和地面產業的進入門檻，催生了以物聯網（IoT）和基本訊息服務為主的早期生態系統；然而，此架構在延遲和覆蓋範圍上的固有局限性，直接驅動了 Release 18 及後續版本對更先進的「再生轉發（Regenerative Payload）」架構的支援；再生轉發技術將基地台功能部分或全部整合至衛星，結合對 Ka 頻段的支援，標誌著 NTN 正式向提供真正行動寬頻服務的目標邁進，並直接與現有的專有寬頻衛星系統形成標準化競爭。

與此同時，一個複雜而充滿活力的生態系統正在形成；在晶片層面，高通（Qualcomm）、聯發科（MediaTek）和三星（Samsung）正圍繞著低功耗 IoT-NTN 和高性能 NR-NTN 兩大市場區隔展開激烈競爭，在基礎設施領域，易利信（Ericsson）和諾基亞（Nokia）等傳統巨頭正積極推動 3GPP 標準化解決方案，而 AST SpaceMobile、Lynk Global 等新興衛星營運商則與行動網路營運商（MNO）建立了深度合作夥伴關係，探索不同的商業模式，市場上，「標準化漫遊模型」與「專有覆蓋模型」之間的競爭將深刻影響產業的未來格局。

展望未來，隨著 NTN 在 3GPP Release 19 中進一步成熟，並被視為 6G 的原生組件，其與地面網路的融合將達到前所未有的深度，這種融合將催生一個統一的、三維的全球網路，能夠提供無所不在的連接，然而，管理如此複雜的多軌道、多層次網路將極度依賴人工智慧（AI）與機器學習（ML）技術進行資源調度、路由優化和能效管理。

本文斷定，NTN 的發展已不可逆轉地推動了衛星與行動通訊產業的融合，對於所有利害關係人 — 從 MNO、衛星營運商到設備和晶片製造商 — 而言，理解這一技術演進路線圖、把握生態系統中的合作與競爭動態，並為即將到來的 AI 原生網路時代做好準備，將是贏得未來全球連接市場的關鍵。

下表清晰地總結了3GPP NTN標準跨版本的技術演進路徑，有助於理解其分階段發展的策略及其對市場的影響。

版本	時間框架	核心主題	核心技術與架構	關鍵應用場景
Rel-17	2022	奠定基礎	透明轉發（"Bent-Pipe"）酬載、NR-NTN與IoT-NTN定義、都卜勒/延遲補償	基礎的衛星直連手機簡訊、偏遠地區物聯網、災難救援
Rel-18	2024	效能增強	5G-Advanced；優化的移動性/換手、支援RedCap、NR-NTN擴展至Ka頻段、初步的IoT再生式/儲存轉發功能	更穩定的資產追蹤、移動平台上（如船舶、飛機）的VSAT寬頻、更佳的D2D體驗
Rel-19	2025+	深度整合	更深入的再生式酬載支援、多跳中繼、車載中繼、AI/ML網路管理	增強型公共安全網路、透過NTN回傳改善室內/車內覆蓋
6G	~2030	天地統一	原生TN-NTN整合、衛星間鏈路（ISL）、整合性感知與通訊（ISAC）	無所不在的全球連接、高精度定位服務、沉浸式XR、「網路的網路」

5G 非地面網路的架構基礎

接下來本文將建立非地面網路（NTN）的基本概念，從其存在理由（Why）到其架構實現（How），為後續深入的技術演進分析奠定基礎。

定義 NTN 範式：從覆蓋鴻溝到全球連接

NTN 的出現代表著一種「範式轉移」，其核心是將網路節點整合到衛星中，從而創建一個三維的通訊網路，其主要目標是為傳統地面網路（Terrestrial Networks, TNs）無法觸及的地區提供服務，這些地區涵蓋了全球超過 80% 的陸地和 95% 的海洋面積。

此一戰略目標可分解為 3GPP 定義的三大核心願景：

服務連續性（Service Continuity）： 為跨越不同地理區域的用戶（如航空、航海旅客）提供無縫的網路覆蓋。
服務普及性（Service Ubiquity）： 在災區、偏遠地區或基礎設施受損的場景下，確保通訊服務的可用性。
服務可擴展性（Service Scalability）： 利用衛星廣域覆蓋的特性，高效地向廣大地區廣播或多播相似內容。

NTN 的終極目標是實現衛星與行動通訊系統之間的技術共通性，透過統一且靈活的 5G 無線電介面，創造規模經濟效益並降低成本。(延伸閱讀：精準驗證 5G 非地面網路：深入探討衛星通道模擬測試)

5G 非地面網路 (NTN) 的基礎架構圖，包含太空端、地面端與使用者端。 — 此圖展示了 5G 非地面網路 (NTN) 的基礎架構，此系統主要由三大區塊構成：太空端、地面端與使用者端；太空端由衛星或無人飛行系統 (UAS) 組成，作為空中的通訊節點；使用者裝置（如圖中的智慧型手機）透過「服務鏈路 (Service Link)」直接與衛星連線，衛星訊號在地面上會形成一個或多個「波束足跡 (Beam Footprint)」覆蓋區；接著，衛星透過「饋電鏈路 (Feeder Link)」將匯集的通訊流量傳送至地面的「閘道器 (Gateway)」，此閘道器扮演橋梁的角色，負責將衛星訊號連接到標準的「5G 核心網路」；此外，圖中標示的「衛星間鏈路 (ISL, Inter-Satellite Link)」為選用功能，它允許衛星在太空中直接互相通訊，建立網狀網路，進而減少對地面站點的依賴並降低延遲。 (圖片來源：mpirical)

核心架構模型：透明轉發（Bent-Pipe） vs. 再生轉發（gNB-in-the-Sky）

NTN 的實現主要依賴兩種截然不同的衛星酬載（Payload）架構，這兩種架構的選擇直接決定了網路的性能、成本和複雜性。

透明轉發（Transparent / Non-Regenerative）酬載：
此為最簡單的架構形式，衛星在其中扮演一個太空中的類比射頻（RF）中繼器，俗稱「彎管（Bent-Pipe）」，衛星接收來自地面用戶設備（UE）的上行鏈路訊號，僅進行頻率轉換、濾波和放大等基本處理，然後將其原封不動地轉發至地面上的 NTN 閘道（NTN Gateway），而不改變 5G 訊號的波形；所有複雜的基頻處理和基地台（gNB）功能都在地面的 NTN 閘道完成，此模型的優點是衛星設計簡單、成本較低、功耗較小，但缺點是延遲較高（訊號需經歷 UE -> 衛星 -> 閘道 -> 衛星 -> UE 的「雙跳」路徑），且衛星必須同時與用戶和地面閘道保持視線連接，否則無法提供服務。
再生轉發（Regenerative / Non-Transparent）酬載：
此架構將部分或全部的基地台功能直接嵌入衛星中，實現了「天上的基地台（gNB-in-the-Sky）」，衛星不僅能進行 RF 處理，還能對訊號進行解調、解碼、交換、路由、重新編碼和調變等數位處理，這使得衛星具備了更強的自主性，能夠顯著降低端到端延遲、提升服務品質（QoS）、減少對地面閘道饋線鏈路（Feeder Link）的頻寬需求，並原生支援衛星間鏈路（Inter-Satellite Links, ISLs）(延伸閱讀：天空中的資料中心：NTN、SDS與ISLL融合的技術架構與未來展望)，然而，這也大幅增加了衛星的複雜度、成本、重量和功耗（即 SWaP 挑戰）。

比較「透明式酬載」與「再生式酬載」兩種5G NTN衛星酬載設計架構。 — 此圖比較了 5G 非地面網路衛星中兩種關鍵的酬載 (Payload) 設計架構：「透明式酬載」與「再生式酬載」，其主要區別在於 5G 基地台 (gNB) 功能的部署位置，衛星與地面閘道器之間是透過標準的 N2/N3 核心網路介面進行通訊，這種設計雖較複雜，但能顯著提升訊號品質、優化頻譜資源、降低傳輸延遲，並支援更靈活的網路功能。(圖片來源：mpirical)

這兩種架構的選擇不僅是技術路線之爭，更是一項根本性的戰略決策，直接關係到服務提供商的商業模式、部署時程和資本支出，一個目的在快速進入市場、提供初期物聯網服務的營運商，會傾向於選擇技術門檻較低的透明轉發模型；這也解釋了為何 3GPP 在 Release 17 中優先標準化透明酬載，以此降低生態系統的進入門檻，加速技術的初步普及；反之，一個目標是提供低延遲、高性能行動寬頻服務，並建立一個具備彈性和全球覆蓋能力的太空網狀網路的營運商，則必須投資於更複雜的再生轉發模型，該模型能擺脫對地面閘道的持續依賴，實現對海洋和極地等廣闊區域的覆蓋，並透過 ISL 實現更高效的數據路由；因此，產業形成了一條自然的演進路徑：以透明轉發啟動市場，建立生態系（Rel-17），再逐步演進至再生轉發以提升性能、擴展服務（Rel-18/19），這種分階段的策略有效地分散了 NTN 部署所需承擔的巨大技術風險和投資壓力。

軌道力學及其影響：LEO、MEO 與 GEO 星座

NTN 可利用部署在不同地球軌道的衛星平台，每種軌道都有其獨特的優缺點，深刻影響著網路的設計與性能。

地球同步軌道（Geostationary Orbit, GEO）：
位於赤道上空約 35,786 公里處，其軌道週期與地球自轉同步，因此從地面看來是靜止的，GEO 衛星能提供廣闊且穩定的覆蓋範圍，單顆衛星即可覆蓋地球表面的三分之一，但其主要缺點是訊號傳播距離極長，導致非常高的延遲（往返時間 RTT 約 544 毫秒），這使其適用於廣播和對延遲不敏感的物聯網應用。
低地球軌道（Low Earth Orbit, LEO）：
運行在 500 至 2,000 公里的高度，LEO 衛星的傳播距離短，能提供遠低於 GEO 的延遲（RTT 小於 30 毫秒），適合即時通訊應用，然而，LEO 衛星相對於地面的移動速度極快，需要部署由數百甚至數千顆衛星組成的大型星座才能實現全球連續覆蓋，這也帶來了頻繁切換和高都卜勒效應等挑戰。
中地球軌道（Medium Earth Orbit, MEO）：
運行在 LEO 和 GEO 之間的高度，約 8,000 至 20,000 公里，MEO 在延遲、覆蓋範圍和所需衛星數量之間提供了一種折衷方案。

未來的網路願景指向一個由 LEO、MEO 和 GEO 衛星協同工作的多軌道、三維網路，以充分利用各軌道層的優勢，提供兼具廣覆蓋、低延遲和高容量的服務。

關鍵網路組件與介面

一個典型的 3GPP NTN 網路架構由以下幾個核心部分組成：

用戶設備（User Equipment, UE）： 即終端使用者持有的設備，如智慧型手機、物聯網感測器或 VSAT 終端。
非地面平台： 指衛星或高空平台（HAPS），搭載通訊酬載。
NTN 閘道（NTN Gateway）： 位於地面的地球站，負責將衛星網路連接到 5G 核心網（5GC）。
服務鏈路（Service Link）： UE 與衛星之間的無線電鏈路。
饋線鏈路（Feeder Link）： 衛星與 NTN 閘道之間的無線電鏈路。
衛星間鏈路（Inter-Satellite Link, ISL）： 在再生轉發星座中，用於衛星之間直接通訊的可選鏈路，通常採用光學或毫米波技術，是實現太空網狀網路的關鍵。(延伸閱讀：天空中的資料中心：NTN、SDS與ISLL融合的技術架構與未來展望)

表 1：透明轉發與再生轉發 NTN 酬載比較

特性	透明轉發酬載 (Bent-Pipe / Non-Regenerative)	再生轉發酬載 (gNB-in-the-Sky / Non-Transparent)
星上處理能力	極簡：僅 RF 濾波、頻率轉換、放大。作為類比中繼器。	廣泛：解調/解碼、交換、路由、編碼/調變。具備完整或部分 gNB 功能。
延遲	較高；訊號需經歷「雙跳」往返路徑（例如，600公里 LEO 約 28 毫秒）。	較低；星上處理和 ISL 可縮短路徑，減少地面中繼（例如，600公里 LEO 約 13 毫秒）。
饋線鏈路頻寬	需求高；需承載完整的 5G 原始波形。	需求較低；僅傳輸經過處理和壓縮的數據，效率更高。
衛星複雜度/成本	較低；酬載設計簡單，功耗和成本較低。	較高；需要宇航級、低功耗、高性能的處理器，設計複雜且昂貴。
衛星間鏈路 (ISL) 支援	不原生支援；依賴地面網路進行路由。	原生支援；可構建真正的太空網狀網路，實現智慧路由和全球覆蓋。
主要應用場景	物聯網、對延遲不敏感的服務、初期網路部署。	行動寬頻、低延遲服務、全球無縫覆蓋的網狀網路。
3GPP 版本焦點	Release 17 (基礎) 。	Release 18 / 19 (增強) 。

技術要務：克服星基通訊的挑戰

本章節將深入探討 NTN 所帶來的獨特物理層和系統級挑戰，正是這些挑戰，直接驅動了 3GPP 標準中各項適應性修改的設計。

管理極端傳播延遲與往返時間 (RTT)

挑戰： 與地面網路相比，衛星通訊的傳播距離極長（LEO RTT 約 28 毫秒，GEO RTT 高達 544 毫秒），導致了巨大的傳播延遲，這完全超出了傳統蜂巢式網路協定（假設延遲在毫秒級）的設計範疇，會導致時序提前（Timing Advance）、混合自動重傳請求（HARQ）反饋迴路以及隨機存取程序（RACH）等關鍵機制失效；此外，衛星的廣域覆蓋特性還會造成位於波束中心和邊緣的用戶之間存在顯著的「差分延遲」。
解決方案： 3GPP 引入了多項機制來應對此挑戰：
- 增強的時序提前 (TA) 機制： TA 的可調整範圍被大幅擴展；UE 在首次發射前，必須利用自身的全球導航衛星系統（GNSS）定位能力和從網路獲取的衛星星曆數據（Ephemeris Data），自主計算傳播延遲並進行預補償；網路會下發一個半靜態的 Common TA 值，並透過 K_offset 等時序偏移量來確保調度指令的因果關係。
- 修改的 HARQ 協定： 為應對長 RTT，3GPP 增加了並行 HARQ 程序的數量，並允許在某些情況下停用 HARQ 反饋，轉而依賴更高層的重傳機制；此外，引入了 HARQ mode B，允許在前一個 HARQ 程序的反饋到達前就調度新的程序，從而保持數據傳輸的流暢性。

馴服都卜勒效應

挑戰： LEO 衛星相對於地面的高速運動會產生劇烈的都卜勒頻率偏移（例如，在 2 GHz 頻段下可達 ±48 kHz）及其快速變化，如果頻移超過 OFDM 子載波間距的一半，將會破壞子載波之間的正交性，導致嚴重的訊號失真（EVM 惡化）和連接中斷，更棘手的是，同一衛星波束內的不同用戶因位置不同，經歷的都卜勒效應也各不相同。(延伸閱讀：衛星軌道通訊的隱形推手：ACE9600 通道模擬器深度解析｜從 LEO 到 GEO 的全方位測試方案)
解決方案： 3GPP 採用了雙向預補償策略：
- 下行鏈路 (DL)： 網路端（gNB/閘道）會對發射頻率進行預補償，使其在波束中心等參考點能被正確接收；位於波束邊緣的 UE 則需要具備一定的容忍殘餘都卜勒頻移的能力，這也限制了單個波束的有效覆蓋範圍。
- 上行鏈路 (UL)： 每個 UE 必須獨立地對其發射頻率進行預補償，這再次要求 UE 具備 GNSS 能力和星曆數據，以精確計算自身相對於衛星的運動速度，並施加正確的反向頻移。

這種設計選擇揭示了一個關鍵點：3GPP 在 Release 17 中為解決時序和都卜勒這兩大核心物理挑戰，嚴重依賴 UE 端的 GNSS 能力，這是一個務實的捷徑，但也構成了一個顯著的依賴性和潛在的單點故障；其背後的邏輯是，將複雜的補償計算任務從網路側轉移到 UE 側，極大地簡化了初期網路協定的設計，從而加速了標準化進程；然而，這也帶來了一個脆弱性：如果 UE 處於室內、都市峽谷等無法接收 GNSS 訊號的環境，或遭遇訊號干擾和欺騙，其連接能力將受到嚴重影響。這種依賴性並非長久之計，它直接催生了後續版本中對 GNSS 無關的都卜勒估計技術的研究，以及對「網路驗證 UE 位置」功能的需求（不僅是為了滿足監管，也可能作為 GNSS 失效時的備用方案），可以說，初期解決方案的內在弱點，正驅動著下一波技術創新的浪潮。

確保服務連續性：動態拓撲中的移動性管理

挑戰： 在 LEO NTN 中，網路本身處於高速、持續的運動狀態，衛星波束（即蜂巢）在地面上快速掃過（「移動波束場景」），或者可控波束需要持續追蹤用戶（「固定波束場景」），這導致了頻繁的網路切換（LEO 系統中約每 5-10 分鐘一次），且需要不斷更新時序和頻率補償。
解決方案： Release 17 引入了基礎的移動性管理程序，在透明酬載架構下，移動性主要由地面閘道管理，當新衛星進入視野時，閘道可以將蜂巢參數轉移至新衛星，在某些情況下對 UE 而言切換是「無感的」，標準還定義了「地球固定追蹤區（Earth-fixed tracking areas）」，以應對衛星移動下的 UE 註冊和尋呼管理。

閉合鏈路：應對路徑損耗與覆蓋挑戰

挑戰： 衛星的遙遠距離導致了巨大的自由空間路徑損耗，遠超地面網路，這使得為標準的低功率手持設備建立穩定的通訊鏈路（即「閉合鏈路預算」）變得極具挑戰性。
解決方案： Release 17 專注於傳播特性較好的低頻段（L 和 S 頻段），此外，還引入了諸如增加控制和數據通道的傳輸重複次數等技術，以提高接收端的有效訊噪比，從而提升覆蓋能力。

3GPP Release 17：奠定標準化衛星接取的基石

Release 17 是 NTN 技術發展的里程碑，它標誌著 NTN 從一個概念性研究正式轉變為 3GPP 生態系統中一個具備規範性標準的技術。此版本的核心目標是建立一個基礎且可行的解決方案。

主要架構：對透明酬載的戰略性聚焦

Release 17 的決定性架構選擇是，其規範性工作僅專注於透明「彎管」酬載架構，這是一個務實的戰略決策，目標在最大限度地簡化初期的衛星設計要求，從而降低產業進入門檻，並鼓勵生態系統的快速發展，在此架構下，衛星營運商可以利用其現有的地面基礎設施進行 5G 訊號處理；然而，其局限性也十分明顯：服務僅能在衛星同時對用戶和地面閘道都可見的區域提供，這在廣闊的海洋等地區會造成覆蓋盲區。

NR-NTN：在 FR1 頻段實現設備直連

Release 17 首次為 5G NR 設備（如智慧型手機）定義了標準化的衛星直接連接能力，為此，標準中新增了兩個專為衛星通訊設計的頻率範圍 1（FR1）頻段：n255（L 頻段）和n256（S 頻段），這兩個低頻段非常適合設備直連（Direct-to-Device, D2D）服務，該標準支援標準功率等級 3 的手持 UE，這是確保與大眾市場智慧型手機相容的關鍵要求。

IoT-NTN：為全球資產追蹤調整 NB-IoT 和 eMTC

Release 17 同時也將現有的 LTE 物聯網技術 — 窄頻物聯網（NB-IoT）和增強型機器類型通訊（eMTC） — 進行了適應性修改，以支援衛星營運，這對於在全球範圍內實現大規模物聯網應用至關重要，特別是在農業、物流、環境監測等偏遠地區，這些場景下的設備通常功耗受限，且僅需不頻繁地傳輸少量數據，為了簡化開發，此項工作盡可能地重用了 NR NTN 的功能，對於這些延遲容忍型應用，一個關鍵特性是能夠停用 HARQ 反饋以節省功耗。

關鍵協定適應性總結

同步： 強制要求 UE 具備 GNSS 能力，以自主計算時序提前和都卜勒頻移的預補償。
HARQ： 引入增強的 HARQ 機制（如停用反饋、多程序並行）以應對長 RTT。
移動性： 定義了地球固定追蹤區和基礎的切換程序來管理衛星移動。
覆蓋： 透過增加重複次數等方式增強了上行控制和數據通道的性能。

3GPP Release 18 (5G-Advanced)：增強能力與擴展範疇

作為「5G-Advanced」品牌下的第一個版本，Release 18 的目標是將 NTN 從一項基礎能力提升為一個更強大、更多功能的解決方案，直接應對 Release 17 的局限性。

星上處理的黎明：引入再生轉發酬載

Release 18 最重大的進展是正式引入了對再生轉發酬載的增強功能，這代表著從 Rel-17 的簡單中繼模型向「天上的基地台」演進的關鍵一步，其中一個核心研究特性是「儲存轉發（Store & Forward）」操作；在這種模式下，具備再生能力的衛星即使在沒有饋線鏈路連接的情況下，也能接收並儲存來自 UE 的數據，待其飛行至地面閘道可見範圍時再行轉發，這對於在閘道覆蓋不連續的地區（如偏遠陸地或海洋）提供真正的全球服務至關重要，相關工作還包括定義不同的部署架構，例如部分再生（gNB-RU/DU 在星上，CU 在地面）和完全再生（完整 gNB 在星上）模型。

無縫移動性：NTN-TN 與衛星間切換的解決方案

Release 18 的一個主要焦點是改善移動性和服務連續性，這包括對NTN 與地面網路（NTN-TN）之間切換的增強，允許設備在衛星和地面基地台之間平滑過渡，確保不間斷的用戶體驗，同時，它也改進了NTN系統之間的移動性（NTN-NTN），使衛星波束間的切換更加穩健可靠。

天空中的寬頻：擴展至 Ka 頻段並支援 VSAT

為了提供真正的行動寬頻服務，NTN 需要比 L/S 頻段更寬的頻譜，Release 18 將 NTN 的工作頻段擴展至 10 GHz 以上，特別是 Ka 頻段（如下行 17.7-20.2 GHz，上行 27.5-30 GHz，對應頻段 n510-n512），這些更高頻段主要針對具備高增益天線的終端，例如安裝在建築物上的甚小孔徑終端（VSAT）、或安裝在車輛、船舶和飛機上的移動中地球站（ESIM），直接賦能如 5G 固定無線接取（FWA）增強和衛星回傳等應用場景。

物聯網與 RedCap 設備的覆蓋與容量增強

Release 18 持續優化 IoT-NTN，例如改進 eMTC 設備的移動性，並針對不連續覆蓋場景進行了優化，它引入了對輕量級 5G（Reduced Capability, RedCap）設備的支援，填補了低功耗 NB-IoT與全功能 5G NR 設備之間的空白，為了改善在挑戰性條件下的鏈路預算，標準研究了特定的覆蓋增強技術，如增加隨機存取通道（PRACH）的重複次數；此外，「網路驗證 UE 位置」成為一項關鍵新功能，不僅滿足了緊急服務等監管要求，也降低了對 UE 單方面提供 GNSS 數據的完全依賴。

3GPP Release 19 與邁向 6G 的軌跡

Release 19 作為 5G-Advanced 的延續，重點在進一步鞏固 Rel-18 的先進功能，並明確地擔當起通往 6G 的橋樑角色，在 6G 時代，NTN 將被視為一個原生的、完全整合的網路組件。

成熟的架構：全面支援再生酬載與衛星間鏈路 (ISL)

Release 19 將繼續推動再生酬載架構的成熟，目標是進一步增強上行鏈路容量並完成必要架構的規範化工作，此項工作的關鍵組成部分很可能是對衛星間鏈路（ISL）的標準化，ISL 能夠在太空中構建一個網狀網路，允許數據在衛星之間直接路由，無需返回地面站，這將極大地降低長距離通訊的延遲並增強網路的彈性。(延伸閱讀：天空中的資料中心：NTN、SDS與ISLL融合的技術架構與未來展望)

性能優化：上行容量與下行覆蓋的增強

Release 19 的一個核心焦點是性能優化，以解決衛星鏈路的內在物理限制。

上行容量增強：
由於單個衛星波束的覆蓋範圍巨大，大量用戶可能會同時競爭接取資源，導致上行鏈路成為瓶頸，Rel-19 將研究解決方案以提升上行容量，特別是針對功率有限的手持設備。
下行覆蓋增強：
衛星上的有限功率必須在多個波束之間共享，Rel-19 將探討鏈路級和系統級的優化方案，以改善下行覆蓋，確保在整個服務區域內提供一致的訊號強度。

擴展服務提供：NTN 上的多播廣播服務 (MBS)

Release 19 將把更多 5G 服務擴展到 NTN 環境中，其中包括支援NTN 上的 5G 多播廣播服務（MBS），這與衛星的廣域覆蓋特性天然契合，使其能夠非常高效地向廣大地理區域傳遞相同內容，例如軟體更新、即時媒體流或緊急警報。

NTN 作為 6G 的原生組件：統一天地網路的願景

從 Release 17 到 19 的演進清晰地揭示了一個趨勢：NTN 正在從 5G 的一個「附加元件」（Rel-17），演變為 5G-Advanced 的一個深度整合組件（Rel-18/19），並最終將被視為6G 的一個原生網路組件；6G 的願景是一個無縫、智慧且無所不在的網路，其中地面與非地面網路的界線將變得模糊，其整合不僅停留在服務層面，而是深入到營運和基礎設施層面。

管理這樣一個由 LEO、MEO、GEO、HAPS 和地面網格組成的、極其複雜的三維網路，其難度將遠超人力所及，這使得人工智慧/機器學習（AI/ML）的整合不再僅僅是一項增強功能，而是網路運作的絕對必需品；AI 將負責執行預測性分析以進行資源分配、透過 ISL 進行自主路由、主動的移動性管理以及即時的能效優化，因此，NTN 的演進本身就是一個強大的驅動力，迫使整個行動通訊產業加速採納 AI 原生網路的原則，NTN 正是那個讓 AI 變得不可或缺的關鍵應用場景。

表 2：3GPP 各版本 NTN 特性與增強功能總結 (17, 18, 19)

特性領域	3GPP Release 17 (5G 基礎)	3GPP Release 18 (5G-Advanced)	3GPP Release 19+ (邁向 6G)
主要酬載架構	僅透明轉發 ("Bent-Pipe")，太空中的簡單 RF 中繼器。	引入再生轉發增強，支援星上處理和「儲存轉發」。	全面支援再生轉發與 ISL，專注於打造自主、有彈性的星基網路。
關鍵服務	NR-NTN：基礎的設備直連訊息服務。 IoT-NTN： NB-IoT/eMTC 全球資產追蹤。	NR-NTN：透過 VSAT 實現真正寬頻。 IoT-NTN：性能增強並支援 RedCap。	NR-NTN：增強的容量/覆蓋。 MBS over NTN：高效的廣播/多播服務。
支援頻段	FR1 L 頻段 (n255) & S 頻段 (n256)，用於設備直連。	擴展至 >10 GHz (Ka 頻段)，用於寬頻/VSAT 服務 (n510-n512)。	進一步優化所有頻段，可能利用為 6G 規劃的新頻譜（如中高頻段）。
移動性增強	基礎：基於 UE 位置的同系統衛星間切換。	進階： NTN-TN 和 NTN-NTN 系統間的無縫切換，實現真正的服務連續性。	整合：深入的、由 AI 驅動的跨三維網路移動性管理。條件式 LTM 增強。
關鍵創新	- 為未修改的 UE 提供標準化衛星接取。 - 基於 GNSS 的延遲/都卜勒預補償。	- 再生酬載/儲存轉發。 - 網路驗證 UE 位置。 - 支援 RedCap 設備。	- 衛星間鏈路 (ISL)。 - 用於網路自動化的 AI/ML。 - NTN 作為 6G 原生組件。

NTN 生態系統：競爭格局分析

3GPP 的標準化工作並非在真空中進行，它既在驅動著一個充滿活力的複雜生態系統，同時也受其影響，下文將從技術轉向市場，分析構建和部署 NTN 解決方案的主要參與者。

晶片引擎室：高通、聯發科與三星

高通 (Qualcomm)：

作為在衛星通訊領域有著悠久歷史的主要參與者，高通提供了混合型（蜂巢+衛星）和純衛星的數據機解決方案。Qualcomm 212S 是一款符合 Rel-17 標準的純 IoT-NTN 數據機，而 9205S 則是一款混合解決方案；這些晶片專為低功耗、成本優化的應用而設計，並已在 Skylo 等網路上獲得認證；高通與 Iridium 就 Snapdragon Satellite 服務的合作，顯示其同時採用專有和標準化路徑的混合策略。(延伸閱讀：銥衛星網路 (Iridium)：將天空裝進你的口袋，開啟無縫全球通訊時代)

聯發科 (MediaTek)：

將自己定位為 3GPP NTN 標準化的領導者，其MT6825 是全球首款商用的 5G IoT-NTN 晶片，支援 GEO 星座並能自動接收訊息，已被用於摩托羅拉 Defy 等早期設備中；聯發科的路線圖還包括用於更高數據速率的 NR-NTN 數據機，如即將推出的M90，該產品整合了 IoT-NTN 和 NR-NTN 功能，並強調能效和 AI 整合。

三星 (Samsung)：

正在將 NTN 功能整合到其 Exynos 數據機產品線中，Exynos Modem 5400 是一款符合 Rel-17 標準的數據機，不僅支援 NB-IoT NTN，也為未來的 NR-NTN 商用做好了準備，重點在將設備直接連接到 LEO 衛星以提供高數據速率服務，三星的垂直整合策略（晶片+設備）使其在市場中佔有獨特地位。

晶片市場初步呈現出兩個並行的發展方向：一是專用的、低成本的 IoT-NTN 晶片，二是高性能、整合的 NR-NTN 數據機；這反映了當前兩大主要應用場景（資產追蹤 vs. 智慧型手機訊息/數據）的需求，並允許市場同步發展，立即且商業上可行的市場是大規模物聯網，其對延遲和頻寬的要求較不嚴格，這解釋了為何高通和聯發科率先推出高度優化的 IoT-NTN 專用晶片（212S、MT6825）以搶佔此市場；而設備直連的行動寬頻（NR-NTN）則是市場的「終極目標」，需要更先進的數據機能力；三星和聯發科正將此功能整合到其旗艦數據機的藍圖中（Exynos 5400、M90），這種雙軌並行的策略使產業能夠在更複雜的 NR-NTN 技術和商業模式成熟的同時，從 IoT-NTN 的部署中獲得經驗和收入。

網路基礎設施提供商：易利信、諾基亞與雲原生挑戰者

易利信 (Ericsson)：

積極參與 3GPP 標準化，並將 NTN 視為實現全球覆蓋的關鍵，他們正與泰雷茲（Thales）、高通等夥伴合作，測試太空中的 5G 技術，其解決方案專注於將 NTN 作為可攜式專用 5G 網路的回傳鏈路，並利用 ATSSS 等技術確保與地面網路的無縫服務連續性，易利信已加入行動衛星服務協會（MSSA），以推動 D2D 生態系統的發展。

諾基亞 (Nokia)：

作為 NTN 標準化的領導者，將其定位為全球連接的關鍵技術和通往 6G 的橋樑，諾基亞特別關注任務關鍵型和聯邦政府應用，並與 NASA 合作，計畫將蜂巢式網路帶到月球，此外，諾基亞還是 AST SpaceMobile 的關鍵網路合作夥伴。

雲原生挑戰者 (如 Mavenir)：

這些參與者正將虛擬化、雲原生的 RAN 方法引入 NTN，他們提供容器化的 RAN 和封包核心網功能，可靈活部署於透明和再生酬載架構，並承諾更快的部署速度和更簡易的升級。

衛星營運商與服務提供商：一個多元且動態的領域

設備直連先驅 (標準化導向)：

Sateliot： 一家西班牙營運商，正在發射專為 5G IoT-NTN 設計的 LEO 星座，其技術基於 Rel-17 標準，他們是首家部署符合 3GPP 標準衛星的公司，並正邁向商業營運，其商業模式是與 MNO 合作提供漫遊服務。
Lynk Global： 提出「太空基地台」概念的先驅，採用獲得專利的、符合 3GPP 標準的前傳系統，其技術允許標準的 2G/LTE 手機無縫漫遊到其衛星網路上，他們透過簡單的漫遊協定與 MNO 合作，並已獲得商業許可。

設備直連先驅 (專有/混合路徑)：

AST SpaceMobile： 正在建設一個天基蜂巢式寬頻網路，目的在以 5G 速度直接連接到標準、未經修改的智慧型手機，他們利用巨大的衛星天線陣列（BlueWalker 3、BlueBirds）來閉合鏈路預算，雖然其系統設計用於 3GPP 標準頻段，但初期實現是專有的，並計畫與標準對齊，他們與 AT&T、沃達豐（Vodafone）和樂天（Rakuten）等主要 MNO 建立了廣泛的合作夥伴關係，並正在發射其首批商業衛星。
SpaceX (Starlink) / T-Mobile： 這個備受矚目的合作夥伴關係目的在利用 Starlink LEO 星座的一部分專用衛星提供設備直連訊息服務（並最終擴展到數據/語音），與 AST 類似，它可與現有手機配合使用，但並非基於 3GPP NTN 標準，而是利用 T-Mobile 的地面頻譜，這創造了一個強大但可能封閉的生態系統。

傳統營運商與專有系統：

Iridium 和 Globalstar 等傳統行動衛星服務（MSS）營運商長期提供衛星服務，他們現在正透過與科技巨頭合作來適應新趨勢，例如 Iridium 與高通合作，Globalstar 為蘋果的緊急求救服務提供支援，將其傳統的專有系統整合到智慧型手機生態系統中。

NTN 市場目前正上演著一場關於兩種競爭哲學的鬥争：開放、可互通的 3GPP 標準化路徑與垂直整合的專有系統路徑。這場鬥爭的結果將可能決定 D2D 市場的長期結構。以 Sateliot 和 Lynk 為代表的標準化陣營，其價值主張是向 MNO 提供無縫的、基於標準的漫遊服務，這促進了互通性和競爭。而以 SpaceX 和 AST SpaceMobile 為代表的專有陣營，其優勢在於上市速度和可能因端到端優化而獲得的更高性能，但有建立「圍牆花園」的風險；從歷史上看，標準化方法因規模經濟而在行動通訊領域佔據主導地位，然而，像 SpaceX 這樣的參與者所擁有的強大性能和市場影響力，也可能創造出一個引人注目的事實標準，最有可能的未來是一種混合模式，即專有系統最終會採用更多 3GPP 標準以擴大其設備生態系統，正如 AST SpaceMobile 招聘 3GPP 專家的舉動所暗示的那樣。

表 3：主要 NTN 生態系統參與者及其市場定位

生態系統層級	主要參與者	主要產品/服務	戰略方法
晶片供應商	高通、聯發科、三星	212S/9205S 數據機；MT6825/M90 數據機；Exynos 5400 數據機	與 Iridium 等成熟營運商合作，專注於物聯網；推動開放 3GPP 標準以進入大眾市場；將 NTN 整合至旗艦 SoC。
網路基礎設施	易利信、諾基亞	端到端 5G 基礎設施，NTN 回傳；端到端基礎設施，NASA 合作夥伴	系統整合，MSSA 成員；與 AST 等 MNO 合作，專注於任務關鍵型應用。
衛星營運商 (標準化)	Sateliot、Lynk Global	5G IoT-NTN 星座；符合 3GPP 標準的「太空基地台」	MNO 漫遊合作夥伴模式；MNO 漫遊合作夥伴模式。
衛星營運商 (專有/混合)	AST SpaceMobile、SpaceX/Starlink	SpaceMobile 寬頻網路；Starlink 設備直連	以 MNO 為中心的合作夥伴模式；與 MNO 合作夥伴 (T-Mobile) 進行垂直整合。

市場展望與戰略建議

本章節將技術與市場分析綜合為對未來的可操作性洞察。

市場軌跡與商業化時程

市場正從概念驗證階段邁向初步商業服務，基於 Rel-17 的 IoT-NTN 服務正在 2024-2025 年間推出，由 Sateliot 等參與者引領。
設備直連訊息服務，無論是專有（蘋果/Globalstar、T-Mobile/Starlink）還是基於標準的，也將在 2024-2025 年的時間框架內上線。
來自太空的真正行動寬頻（NR-NTN）則需要更長的時間，AST SpaceMobile 等公司預計在 2025 年後提供初步的非連續服務，這取決於其完整星座的發射和部署進度。
以 NTN 為原生組件的 6G 大規模商業化預計將在 2030 年左右實現。

關鍵應用場景分析：從物聯網和訊息到真正的行動寬頻

近期 (現在 - 2年)： 大規模物聯網（資產追蹤、農業、物流）和緊急/基本訊息服務，這些是「低垂的果實」，具有清晰的商業案例和較低的技術門檻。
中期 (2-5年)： 增強型固定無線接取（FWA）、偏遠基地台的回傳鏈路，以及在覆蓋盲區提供基本的設備直連數據/語音服務，這有賴於更強大的 NR-NTN 星座和 Rel-18 功能的部署。
長期 (5年以上)： 與地面服務無異的、無所不在的無縫行動寬頻，這是 6G 的願景，將在全球任何地方實現沉浸式延展實境（XR）、數位分身和自主系統等先進應用。

利害關係人的戰略要務

對行動網路營運商 (MNOs) 而言： NTN 不再是一項利基技術，而是實現 100% 覆蓋的戰略要務，MNO 必須決定是與基於標準的提供商合作以實現開放漫遊，還是與專有系統結盟以獲得可能獨家的高性能產品，這個選擇將定義他們的農村和偏遠地區服務戰略。
對衛星營運商與服務提供商而言： 關鍵挑戰是建立一個可行的商業模式，這需要獲得頻譜、發射資本密集的星座，以及最重要地，與 MNO 建立深度合作夥伴關係以接觸其現有用戶群，沒有 MNO 的整合，「建好網路，客戶自來」的模式不太可能成功。
對設備與晶片製造商而言： 路線圖是清晰的，支援 Rel-17 IoT-NTN 是基本要求，下一步是將 Rel-18/19 的 NR-NTN 功能整合到主流數據機中，能效和在 TN 與 NTN 之間的無縫切換將是關鍵的差異化因素。

無所不在連接的未來

NTN 在 3GPP 內的發展歷程，證明了產業解決連接「最後一哩路」的雄心，從務實的、奠定基礎的 Rel-17 到複雜的、深度融合的 6G 願景，這場變革是迅速且顛覆性的，儘管重大的技術和商業挑戰依然存在，但衛星與行動通訊產業的融合趨勢已不可逆轉。今天正在開發的技術和標準，正為一個連接真正無所不在、可靠且人人可及的未來鋪平道路。

關於奧創系統

奧創系統科技的專業技術服務橫跨多個尖端領域，展現其深厚的技術底蘊與市場洞察力：

航太國防應用：提供無人載具、訓練模擬器、衛星干擾防禦等關鍵系統。
半導體量測設備：涵蓋探針平臺、高溫壽命測試 (HTOL) 等方案。
運動模擬平臺：包含高精度六軸平臺與產業訓練模擬器。
射頻 (RF) 測試儀器：從訊號產生、分析到完整測試系統建置。
光電影像模擬：提供紅外線目標投影器、黑體校正源等專業設備。
車用製造與衛星測試：針對新興的車用雷達與低軌衛星產業提供測試方案。
客製化系統：包含電波/電磁暗房建置與自動化軟體開發。

奧創系統科技不僅是設備供應商，更是能與客戶共同成長、持續創造雙贏的工程夥伴，以卓越的解決方案，驅動產業的創新力量。

5G NTN 的崛起：3GPP 標準、生態系統動態及邁向 6G 軌跡的深度分析