與Middle Wen的問答

非地面網路（Non-terrestrial networks，NTNs）正隨著低地球軌道（Low Earth Orbit，LEO）衛星、高空平台站（High-Altitude Platform Stations，HAPS）的技術進步，以及與5G和即將到來的6G標準的持續整合而快速演進。隨著這些技術日趨成熟，它們有望為傳統地面網路無法覆蓋的地區和應用提供具韌性、高容量的連接服務。

新一代的NTN正在重塑人們對覆蓋範圍、延遲和頻寬的期待，同時為直連智慧型手機服務、關鍵任務應用（如遠程醫療和國防通信）以及農村5G部署具成本效益的回傳（backhaul）帶來新契機。

為了跟上發展步伐，硬體設計師正探索天線陣列、射頻前端和低功耗電子元件的創新，以縮小NTN設備的尺寸並降低成本。測試解決方案也必須不斷進步，以實現對軌道動力學的真實模擬、嚴格的手續交握（handover）驗證，以及對標準化和專有協定的支援。

在此次問答中，LitePoint的Middle Wen探討了從網路架構和頻譜政策到設備設計，以及部署所必需的下一代測試方法等，影響NTN技術未來的實際考量因素。

問：LEO衛星星座和HAPS平台如何影響NTN？

Middle：LEO和HAPS正推動NTN朝向更具動態性和彈性的架構發展。LEO提供低延遲、高吞吐量的連接，而HAPS則提供可快速部署的局部覆蓋。兩者結合，能夠實現混合架構，既具備持續的全球覆蓋能力，又能提供有針對性的服務交付——非常適合災難救援、農村連接和物聯網（Internet of Things，IoT）網路。

問：NTN和地面5G的融合如何影響全球網路的建設，6G網路又將產生什麼影響？

Middle：到2035年，我們很有可能看到某種形式的全球統一網路標準，尤其是隨著第三代合作夥伴計劃（3rd Generation Partnership Project，3GPP）持續整合NTN規範（例如Release 17及更高版本）。然而，與此同時，專有系統仍可能在國防、海事和私人企業網路等領域占主導地位，這些領域更注重客製化和控制，而非互操作性。

6G的到來預計將帶來超低延遲（<1毫秒）、海量頻寬和人工智慧（Artificial Intelligence，AI）原生編排。預期NTN將透過將這些能力擴展到偏遠和移動環境，在實現無所不在的覆蓋和具韌性的連接方面發揮關鍵作用。但跨軌道管理延遲變化和確保服務品質（Quality of Service，QoS）仍面臨挑戰。

問：AI驅動的網路編排將在優化NTN對即時應用的效能方面發揮什麼作用？

Middle：AI將成為即時波束控制、動態頻譜分配和預測性手續交握的核心。機器學習模型可根據使用者移動性、天氣條件和流量模式，優化NTN鏈路效能。這對於自動駕駛汽車和遠程手術等應用至關重要。

問：這些AI驅動的效率提升是啟用下一代高價值NTN應用的關鍵。直連智慧型手機的NTN服務將如何重塑服務不足地區的行動寬頻，並催生哪些新的關鍵任務服務？

Middle：直連設備的NTN服務（例如透過3GPP Rel-17 NR NTN）將使行動寬頻接入民主化，尤其是在偏遠地區。這可能會擾亂傳統行動市場，減少對地面基礎設施的依賴，並啟用新的服務模式，如隨用隨付的衛星數據。隨著這一趨勢的發展，更具成本效益的NTN將解鎖重要的新用例：

• 遠程醫療可在偏遠地區進行即時醫療診斷和遠程手術。
• 國防網路可在受爭議環境中提供安全、具韌性的通信。
• 精準農業可透過即時感測器數據和無人機協調提高作物產量。

此外，NTN可取代農村5G部署中的光纖，提供可擴展、具成本效益的回傳。在LEO星座提供高容量鏈路和HAPS提供局部聚合點的情況下，這尤其可行。

問：設計師在更廣泛地部署NTN時需要了解什麼？

Middle：設計師必須考慮地球靜止軌道（Geostationary Earth Orbit，GEO）、中地球軌道（Medium Earth Orbit，MEO）和LEO安裝中不同的多普勒頻移、鏈路預算和手續交握邏輯。多軌道支援需要靈活的射頻前端和自適應協定堆疊。頻譜協調也是一大障礙。設計師必須因應國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）的頻段分配、國家許可和監管要求，並管理與地面服務（尤其是在Ka和S波段）的共存問題。

設計師還必須實現NTN和地面網路之間無縫漫遊，這需要統一的訊號、身份驗證和移動性管理。雙模晶片組和標準化應用程式介面（Application Programming Interface，API）將是關鍵。另一個迫在眉睫的設計問題是，預期隨著相位陣列天線、射頻前端設計和低功耗專用積體電路（Application-Specific Integrated Circuit，ASIC）的預期改進，NTN的形態將大量湧現。小型化射頻元件將縮小設備尺寸和成本，並使NTN能以前所未有的程度整合到智慧型手機、穿戴式裝置和IoT節點中。

問：哪些測試協定很重要，哪些方法對於衛星、NTN和地面5G網路之間的通信手續交握最有效？

Middle：為了模擬真實條件，測試系統必須模擬軌道動力學、多普勒頻移和延遲特性。這包括衛星運動模型和跨GEO、MEO和LEO的鏈路變化。為了實現無縫手續交握驗證，有效的方法包括硬體在環（Hardware-in-the-loop，HIL）測試、協定模擬和多頻段射頻測試。由於在3GHz以下和Ka波段運行存在傳播差異，因此需要採用不同的方法。

問：需要對5G測試解決方案進行哪些調整以適應專有NTN協定，以及如何應用測試自動化來加速符合NTN協定和3GPP Release-17+標準的合規性驗證？

Middle：為了適應專有協定，測試解決方案必須具模組化和可擴展性，以支援私人堆疊，同時保持3GPP合規性。這包括協定抽象層和可客製化的測試腳本。為確保測試自動化合規性，自動化框架可加速針對不斷演進的標準的驗證。在此，AI驅動的測試編排和基於雲端的模擬環境將日益重要。

問：還有其他需要注意的測試考量因素嗎？

Middle：有幾個，其中對營運商和設計師而言最重要的是環境測試，包括測試輻射水平和極端溫度。另外兩個是安全驗證，以確保加密和抗幹擾能力，以及跨異質網路的QoS基準測試。

畢竟，無線測試對可靠的NTN部署至關重要，因為它能在系統上線前，驗證其在真實軌道條件下的效能。透過準確模擬衛星動力學、多普勒頻移和複雜的頻譜環境，測試可確保設備、網路和協定在太空和地面領域提供一致的連接、安全性和QoS。