一文看懂从5G NTN到6G:星地融合移动通信发展趋势

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一部手机,无差别接入地面网络或卫星网络——这不是科幻,而是正在到来的现实。


一、为什么卫星通信重新回到聚光灯下?

从1G到5G,地面移动通信取得了巨大成就。据GSMA《The Mobile Economy 2025》报告,全球已有58亿独立移动通信用户,人口覆盖率达71%。

然而,人口覆盖率高不等于地理覆盖率高。

地面移动通信覆盖能力的巨大落差

地面移动通信系统经过数十年建设,仍只覆盖了约20%的陆地面积和不到6%的地球表面积。海洋、沙漠、森林、极地——这些区域承载着远洋渔民、护林员、边防战士、户外爱好者,以及正在快速增长的低空经济和民航通信需求。

长期以来,卫星通信和蜂窝移动通信沿着两条独立的技术路径发展——不同的标准、不同的终端、不同的商业模式。但随着5G向全域覆盖和垂直行业拓展,卫星网络开始被重新纳入移动通信体系。3GPP已将手持终端、IoT终端、VSAT终端、卫星回传链路、星间链路等关键对象统一纳入NTN(非地面网络)技术框架,卫星接入不再被视为"附加能力",而是移动通信系统能力边界的自然延伸。

星地关系的核心不是替代,而是互补基础上的统一组网。


二、5G NTN:以体制兼容为核心的第一阶段

5G NTN的基本目标,不是另起炉灶,而是在既有5G框架内完成对卫星链路特性的适配——先解决**"卫星如何接入5G系统"**的问题。


3GPP NTN标准化演进路线

Release 17(2022):卫星进入5G主标准体系

Release 17完成NR NTN第一阶段标准化,卫星链路第一次以系统化方式进入3GPP主标准体系。这一阶段解决的核心问题:

  • 卫星链路下的大时延和长往返传播时间适配
  • 高动态场景中的大多普勒频移补偿
  • 随卫星运动引起的覆盖和小区几何变化处理
  • 定时同步、随机接入和HARQ机制的卫星场景适配
  • GNSS辅助、星历广播与定时提前量补偿

关键词:兼容、适配、可运行

Release 18/19(2024-2026):从"能接入"到"可运营"

Release 18扩展了移动性增强、卫星回传、NTN-TN/NTN-NTN移动性、业务连续性等方向。

Release 19向更深层系统能力延伸:

  • 再生载荷(Regenerative Payload)——卫星不再只是透明转发
  • 存储转发(Store and Forward)——支持非实时业务
  • GNSS-independent operation——不依赖GNSS的独立操作
  • UE-satellite-UE通信——终端经卫星直接通信
  • RedCap over NTN——轻量级终端接入卫星

可以看出,5G NTN的定位是基于5G主体系的卫星接入扩展——解决的是"如何纳入",而非"如何统一设计"。

Starlink的转向

一个值得关注的产业信号:Starlink的Direct to Cell服务已采用3GPP 5G NR NTN标准框架。这意味着全球最大的低轨卫星星座正从"私有体制"走向拥抱国际标准——标准统一带来规模经济,规模经济降低成本,最终推动卫星互联网走向普惠化。


三、手机直连卫星——从应急能力到常态化接入

终端直连卫星的定位正从"应急补盲"转向"常态化接入"。

市场空间

国内约2000万用户无法享受地面移动通信服务。同时,新场景快速涌现:

  • 低空经济:无人机、eVTOL的连续通信保障
  • 海洋作业:远洋渔业、海上油气平台
  • 民航飞行:机上联网走向标配
  • 车载通信:2025年中国汽车产销量约3450万辆(中汽协数据),车载卫星通信潜力巨大

国内星座加速组网

中国卫星互联网正进入高频组网阶段。两大低轨星座并行推进:

项目
GW
G60千帆星座
主导方
国家队(中国星网)
上海垣信
已发射
168颗
(21组,截至2026年4月9日)
126颗
(7批,截至2026年4月7日)
近期目标
2029年完成约1,300颗组网
2027年完成1,296颗一期建设
远期规划
约13,000颗
约15,000颗

2026年起,随着朱雀三号、天龙三号等一批可重复使用商业火箭投入运营,发射成本有望大幅下降,星座部署将进入常态化发射阶段。

商用节奏

  • 2026年底:有望实现手机直连卫星试商用
  • 2028-2029年:5G NTN手机逐步普及,规模商用
  • 目标:用户通过同一部手机无差别接入地面或卫星网络

四、6G:从体制兼容到系统融合

6G的根本变化不在于卫星性能本身,而在于系统设计边界的变化——不再把卫星"接入"地面网络,而是从源头构建天地一体化系统。

星地融合关键里程碑

5G NTN vs 6G星地融合

维度
5G NTN
6G星地融合
设计思路
在5G框架内适配卫星链路
从源头构建天地一体化系统
空口
复用5G NR空口
统一空口,多制式协同
认证
卫星接入需额外适配
统一接入和认证机制
核心网
卫星作为接入扩展
统一核心网和功能部署
切换
NTN-TN移动性增强
星地无缝切换和跨系统漫游

基于跳波束的星地融合架构

清华大学刘秉坤等人在2025年提出了基于跳波束的6G星地融合网络架构。跳波束技术使卫星在同一时刻生成多个高增益窄点波束(波束间全频复用),在不同时刻波束指向任意方向(时分服务),为星地融合带来了时频空多维度的资源灵活性。

基于跳波束的6G星地融合网络架构

关键能力包括:卫星波束灵活用于干扰感知、以细粒度时间精度与地面网络分时合作、突破静态保护区划分实现动态小区服务。

6G两大标志

6G将以星地融合智能体通信为两大标志,超越5G以"连接"为核心的设计。

6G两大标志性能力

3GPP已将星地融合作为6G第一个版本的标准化内容。智能体通信方面,3GPP已将AI Agent通信纳入6G核心研究——预计2030年全球移动智能体活跃数量将达几十亿量级,智能体间流量将取代人联网流量,运营商将从"流量管道"转变为"智能体服务托管商"。


五、关键技术挑战

6G星地融合四大关键技术挑战

1. 高动态同步与接入。 卫星链路的大时延和大多普勒特征,使定时同步、频偏估计、随机接入等底层机制面临全新挑战。6G需要星地一体化空口体制设计,通过灵活配置OFDM参数适应卫星信道特点。

2. 移动性管理范式转变。 传统蜂窝系统以测量驱动切换为主,但卫星轨道和波束几何具有较强可预测性。6G星地融合的移动性管理将越来越依赖时间信息、位置信息和星历辅助——从"无线接入问题"转变为"时空信息协同问题"。

3. 星地频谱共享。 核心难题。SpaceX和AST SpaceMobile已与地面运营商合作使用地面频段直连卫星。国内方面,工信部已发布指导意见优化卫星通信业务准入,推动星地频谱协调。6G需要在系统设计层面解决星地同频共存和干扰规避。

4. 网络功能上星。 再生载荷、星上UPF、存储转发的发展将使卫星从"高空中继"演变为真正的网络功能承载节点——部分控制和用户面能力可能上星,接入和回传边界将重新定义。


六、"5G体制兼容、6G系统融合"——一条被验证的技术路线

2018年,中国信科集团副总经理、总工程师陈山枝率先提出**"5G体制兼容、6G系统融合"**的技术路线。这一路线的核心洞察:5G阶段不应另起炉灶,而应基于已有蜂窝体系扩展;6G阶段则需从源头构建天地一体化系统。

如今,从3GPP NTN标准化进程到Starlink拥抱3GPP标准,再到3GPP将星地融合纳入6G首个版本——产业发展走向与这一路线高度一致。

标准推进:中国信科团队在3GPP累计牵头5G NTN立项23项,占立项总数约三分之一,全球排名第一。

工程验证:团队完成业界首次5G NTN在轨技术验证,实现了端到端宽带卫星通信——涵盖语音、短消息、高清视频通话、4K视频播放和数据下载等多类业务。

6G核心技术布局:星地融合、超维度天线、以用户为中心的网络、通感智算融合。

产业推进建议

  • 加快火箭可回收技术和卫星批量化制造突破
  • 推进星间激光通信和星载相控阵天线升级
  • 深化产业链跨界协同
  • 通过规模经济降低终端成本与资费

七、未来几年关键趋势

趋势一:终端直连卫星走向常态化。 终端功耗与链路预算更关键,编号、认证、资费体系需协同设计。

趋势二:卫星从转发节点走向网络节点。 再生载荷和星上计算使卫星成为真正的网络功能承载节点。

趋势三:移动性管理从测量驱动转向时空辅助驱动。 卫星轨道和波束几何的可预测性将被充分利用。

趋势四:标准和频谱体系决定产业化速度。 统一标准、成熟终端生态和高效频谱利用是规模化前提。

时间表

  • 2029年:全球统一6G标准首个版本
  • 2030年:6G商用

八、结语

回望2018年,陈山枝提出"5G体制兼容、6G系统融合"时,3GPP NTN标准尚未冻结,Starlink还在用私有体制,国内星座遥遥无期。八年后的今天:3GPP已完成NR NTN三个版本标准化,Starlink拥抱3GPP标准,中国星网和千帆星座双双进入高频组网阶段,手机直连卫星试商用在即。

从5G NTN到6G,星地融合的主线已清晰——5G解决"卫星如何接入蜂窝体系",6G追求"天地网络如何从架构层统一设计"。2029年6G标准落定,2030年商用,留给产业界和学术界的时间窗口并不宽裕。

卫星通信从来不是地面移动通信的替代,但通过星地融合,它将成为6G时代弥合数字鸿沟、支撑万物智联的关键拼图。


参考资料

  1. GSMA. The Mobile Economy 2025[R]. 2025. https://www.gsma.com/solutions-and-impact/connectivity-for-good/mobile-economy/
  2. 陈山枝. 星地融合移动通信发展趋势. 2025卫星应用大会. 
  3. 刘秉坤, 常锴, 成婕妍, 王建秀, 匡麟玲. 6G星地融合网络:需求、挑战与关键技术[J]. 移动通信, 2025, 49(6): 2-10.
  4. 3GPP NTN Overview. https://www.3gpp.org/technologies/ntn-overview
  5. 中国信科陈山枝:NTN赋能卫星互联网. https://www.c114.com.cn/4app/3542/a1307787.html
  6. 国家航天局. 天地一体化信息网络. https://www.cnsa.gov.cn/n6758968/n6758973/c6810164/content.html
  7. 陈山枝等. 6G星地融合移动通信关键技术[J]. 中国科学, 2024. 
  8. 《全域覆盖 场景智联-星地融合通信白皮书》. 中信科移动.
  9. 中国汽车工业协会. 2025年汽车产销数据. http://www.caam.org.cn/tjsj
  10. 工信部. 优化业务准入促进卫星通信产业发展指导意见. https://wap.miit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/yj/art/2025/art_84617e8497d84a3d8b8b3ef847f648d2.html
  11. 千帆星座(G60星链). 维基百科. https://zh.wikipedia.org/zh-cn/千帆星座
  12. 中国星网卫星发射进展. 证券时报, 2025-2026.

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