当前，全球卫星互联网产业呈现快速发展趋势。由于IoT-NTN的优势，商业化进程逐步开启。今年6月，中国移动联合中兴通讯和紫光展锐完成了全球首个手机直连高轨卫星的IoT-NTN IMS语音通话实验室验证。这标志着成功突破了3GPP IoT-NTN技术标准中不支持IMS语音的挑战，是高轨卫星通信技术在实时语音通信领域的重要进展。
需要注意的是，尽管国内卫星通信产业取得了新的进展，但仍面临成本挑战。如何通过芯片环节降低成本，以及应对卫星通信SoC集成化趋势，是产业链玩家需要解决的问题。
IoT-NTN发展初期，手机直连技术成为商业化的关键
NTN（非地面网络）技术基于3GPP开放标准制定，是地面蜂窝通信技术的重要补充，适用于卫星通信和低空通信等新应用场景。
3GPP R17版本定义了NTN技术的两个方向：IoT-NTN（基于非地面网络的物联终端接入）和NR-NTN（基于非地面网络的5G智能终端接入）。
NR-NTN通过5G NR框架实现VSAT、智能手机等设备与LEO卫星的连接，支持数十Mbps及以上的信息速率，能够提供语音和数据服务。
IoT-NTN则是将IoT（NB-IoT和eMTC）集成到NTN中，于R17版本首次提出。IoT-NTN在GEO卫星下支持低复杂度eMTC和NB-IoT终端的卫星物联网服务，如全球资产跟踪，支持数Kbps的信息速率，重点关注物联网领域的广覆盖、低功耗、低成本通信需求。与NR-NTN相比，IoT-NTN性价比更高，对卫星能力要求较低，因此率先实现商业化。
集成了NB-IoT后，NTN在物联网领域展现出更大的优势。业内普遍认为，物联网将成为卫星移动通信业务的增长点，广泛应用于智慧城市、农业物联、交通运输、物流管理、电网电力、渔业海事、环境监测等领域。市场调研机构IoT Analytics预计，到2027年，全球卫星物联网用户将达到2200万，国内卫星物联网终端数可达187万。中国电信卫星应用技术研究院的专家在公开演讲中提到，按中国卫星通信规模占全球8.5%估算，预计到2027年国内卫星物联网终端数可达187万。
在IoT-NTN商业化过程中，手机直连卫星技术成为契机，推动了卫星通信新的需求，并将卫星互联网的应用场景从专业领域拓展到大众消费领域。此前，苹果推出的iPhone14和华为推出的Mate50系列搭载了卫星通信功能，引起了消费者关注。这两款手机分别采用了Globalstar和北斗通信卫星方案，但与3GPP的NTN标准不一致。
中国信息通信研究院的专家介绍，手机直连卫星目前有三种技术路线。美国主推“存量手机”路线，采用未经修改的4G/5G手机直连卫星。我国已经推出支持天通卫星的多模手机，积极探索3GPP NTN的技术路线。
中移芯昇在10月表示，公司已开始研发IoT NTN的语音业务，并与vivo成功演示了IoT-NTN低码率语音电话技术。可以期待vivo在手机直连卫星技术上的进展。据了解，中移芯昇已成功搭建IoT NTN全链路仿真平台，并建立了卫星信道模型和链路预算模型。
但目前，NTN仍面临时间延迟、多普勒偏移、低信噪比等技术挑战。在时间延迟方面，同步卫星的延迟约为120ms，低轨卫星的延迟约为2ms到6ms。多普勒偏移是由于低轨卫星相对地面高速移动而产生的。资料显示，3GPP TR 38.821中，S波段、轨道高度600km的LEO卫星多普勒频移约为24ppm。如何解决这些技术难题，仍需产业链上的厂商不断投入研发。
相控阵芯片解决成本挑战，基带处理芯片综合成本可降90%
当前，卫星平台逐步成熟并标准化，载荷、卫星通信芯片等关键组件仍在演进。通信运营商与通信组件产业链上的企业都在布局卫星技术。了解到，联发科、紫光展锐等芯片企业均展示了自家的NTN芯片。早在2023年的MWC大会上，联发科就展示了MT6825 IoT－NTN芯片组，支持双向通讯，并已应用于摩托罗拉defy 2和CAT S75两款智能手机中。
紫光展锐推出的5G loT-NTN卫星通信SoC芯片V8821，单芯片集成了基带、射频、电源管理、存储等，支持L频段海事卫星和S频段天通卫星，支持TCP/IP协议，并可接入其他高轨卫星系统，发射功率低至23dBm。终端功能支持通话、位置共享、数据传输、文字消息等。
在芯片的发展趋势上，卫星通信SoC将朝高度集成化、小型化、一体化方向迭代，以进一步降低芯片的成本、功耗。由于地面网络和太空网络的发展趋势不同，地面网络沿着频谱受限的场景演进，太空网络沿着功率受限的场景演进，对成本和功耗的要求更高。
白盒子微电子副总裁表示，卫星载荷中相控阵的成本占比约一半。与同步卫星相比，低轨卫星移动速度更快，需要相控阵进行追踪，为实现高速率体验，需要更多的相控阵，因此相控阵系统中相关芯片成本也增加。如何提供低成本的载荷和终端，芯片成为关键。
在今年MWC2024上，白盒子微电子展示了公司超宽带卫星通信载荷基带SoC芯片、终端基带SoC芯片等产品。据了解，白盒子的数字基带处理芯片优化SoC架构和电路设计，实现了载荷和终端共用，DVB和NTN共用。通过天地一体化设计实现网端复用，降低载荷成本。
阮玉峰介绍，公司的数字基带处理芯片支持低成本抗辐照。抗辐照是业内关注的重点，传统宇航级芯片价格高昂。白盒子微电子通过板级限流和芯片级保护，实现低成本抗辐照，综合成本降低90%。主要通过板级增加低成本限流防护电路，确保芯片不被损坏；通过实验识别芯片薄弱点并加固保护。
在毫米波相控阵芯片方面，天锐星通与网络通信与安全紫金山实验室合作，推出CMOS全集成4通道毫米波相控阵芯片，将每通道成本由1000元降至20元左右。2023年，天锐星通发布了Q/V、W频段相控阵芯片及天线。其中W频段相控阵芯片及天线解决了极高频相控阵芯片、极高频全集成天线阵面等技术难题。
可以看到，国内卫星通信芯片厂商通过不断技术迭代，优化了芯片成本，这也成为推动国内卫星通信产业发展的关键。在产品集成化迭代方面，了解到，睿普康推出了移动终端通信芯片R801-TT，这是一颗高集成度、低功耗的卫星移动终端通信芯片，兼容高轨卫星与低轨卫星。
睿普康还推出了面向卫星互联网和蜂窝互联网的SDR平台芯片，单颗芯片集成基带处理器、射频收发器、轻量级应用处理器、模拟传感器和接口、电源管理器，合封RAM和Flash存储单元。产品可用于NTN IoT等卫星互联网终端。
