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5G NTN (非地面網路) 解密：SCS 框架下的全球法規整合與合規挑戰

頻段介紹與技術應用


宏觀視角：整合太空與地面的「無縫覆蓋」


非地面網路 (NTN) 代表了通訊產業的下一個重大演進：將衛星通訊系統與地面 5G/6G 網路進行原生整合，其戰略地位並非要取代 5G，而是要徹底填補「覆蓋鴻溝 (Coverage Gap)」。


全球 80% 以上的地理面積（海洋、沙漠、山區）缺乏地面網路覆蓋，NTN (特別是「直連設備 Direct-to-Device」) 的目標是利用低軌 (LEO) 甚至中高軌 (GEO) 衛星，使標準智慧型手機等終端設備能在任何地點，無縫接取網路服務。這不僅是技術的延伸，更是實現全球韌性網路 (Resilience Network) 和「萬物互聯」的關鍵拼圖。


技術優勢


  • 普遍覆蓋 (Ubiquity)： 消除陸地、海洋、空中的訊號盲點。

  • 網路韌性 (Resilience)： 在地面基礎設施因天災（地震、颶風）受損時，NTN 可立即提供關鍵的應急通訊骨幹。

  • 廣播/多播效率： 從單一衛星向廣闊地理區域的數百萬設備高效推送數據（例如：車輛韌體更新），成本遠低於地面蜂巢網路。


賦能技術：3GPP 標準化


NTN 的爆發點源於 3GPP 將其納入標準，Release 17 (Rel-17) 和 Release 18 (Rel-18) 定義了 5G NTN 的核心：


  • IoT-NTN： 允許 NB-IoT 和 eMTC 設備透過衛星運行，專注於低速率、長電池壽命的物聯網應用。

  • NR-NTN： 讓 5G New Radio (NR) 設備（如手機）直接與衛星通訊。這需要克服衛星高速移動（高達 7 km/s）帶來的巨大都卜勒頻移 (Doppler Shift) 和更長的訊號傳播延遲。


應用場景


  • 消費級： 應急 SOS 訊息（已實現）、偏遠地區的雙向簡訊和低速率數據。

  • 車用： 實現 100% 覆蓋的「全時連網車輛」，用於 eCall、遠程診斷、高精度定位輔助 (PPP-RTK)，即使在偏遠公路或海上。

  • 工業物聯網 (IIoT)： 跨洋貨櫃追蹤、農業（土壤感測器）、能源（偏遠管線監測）等資產管理。

  • 公共安全： 為急難救助人員在斷網區域提供關鍵任務型推播語音 (MCPTT) 和數據。


全球法規現況與最新動態


NTN 的合規性是 GMA 領域最複雜的新挑戰，因為它迫使兩個傳統上分離的監管體系——「地面服務」與「衛星服務」——必須強行整合。


區域分析與關鍵差異


  1. 北美 (美國 FCC) - 「SCS 框架」的激進創新

    • 策略： FCC 採取全球最積極的策略，在 2024 年初正式採納了「太空補充覆蓋 (Supplemental Coverage from Space, SCS)」框架。

    • SCS 模式： 這是 NTN 的革命性模式。它不使用傳統的衛星服務 (MSS) 頻段，而是允許衛星營運商與地面行動網路營運商 (MNO) 合作，將 MNO 已持有的「地面頻譜」（例如 700 MHz, PCS, AWS 頻段）從太空發射到地面終端。

    • 最新動態 (2025 年 Q3/Q4)： FCC 已開始處理 T-Mobile/SpaceX (Starlink) 等公司的 SCS 商業營運申請。同時，FCC 實驗室 (OET) 正在密集發布新的 KDB 指引草案，內容聚焦於如何認證 (Certification) 這些同時支援地面和 SCS 模式的「混合型設備」。

  2. 歐洲 (ETSI/CEPT) - 「研究與共存」的謹慎模式

    • 策略： 歐洲對 SCS 模式持謹慎態度，更傾向於使用傳統的 MSS (行動衛星服務) 頻段，或為 NTN 尋找新的專用頻段。

    • 動態： CEPT 正透過其 ECC 工作組 (如 ECC Report 355) 深入研究 D2D (Direct-to-Device) 的共存問題，特別是評估 SCS 模式對鄰國地面網路的潛在干擾。目前，歐洲尚未建立類似 FCC SCS 的清晰監管框架，導致 GMA 路徑不明朗。

  3. 主要亞太市場 - 「主權優先」模型

    • 中國 (MIIT)： 中國正大力推進自有的 LEO 衛星星座（如「國網」GuoWang），並將其視為 6G 整體架構的一部分。其監管模式預計將是高度整合和主權可控的，但對外國營運商的 SCS 模式開放的可能性極低。

    • 日本 (MIC)： 日本採取合作開放模式，MIC 已為 KDDI 與 Starlink 的合作（使用 Starlink 的 MSS 頻段）提供監管綠燈，並積極參與 ITU 對 NTN 的研究。


WRC-23 的影響


2023 年底的 WRC-23 大會為 NTN 發展奠定了基礎，包括為 MSS 分配了新的 2 GHz 頻段，並設立了 WRC-27 的議程項目，以研究更多 D2D 頻譜。這確認了 NTN 是全球監管的長期趨勢。


終端裝置生態系


NTN 正在創造全新的設備類別，GMA 必須精確區分其合規路徑。


  • MSS 終端：

    • 定義： 使用專用 MSS 頻段（如 L-Band, S-Band）的設備。

    • 範例： 蘋果的 Emergency SOS (使用 Globalstar 頻段)、高通的 Snapdragon Satellite (使用 Iridium 頻段)、傳統衛星電話。

    • 合規路徑： 遵循傳統的衛星設備認證（如 FCC Part 25）。

  • SCS 終端 (混合型設備)：

    • 定義： 使用地面 MNO 頻段（如 5G Band 5, 25, 66）的設備，但具備連接衛星和地面基地台的雙重能力。

    • 範例： T-Mobile/SpaceX 合作的未來 5G 手機。

    • 合規路徑： 這是 GMA 的難點。設備必須同時滿足地面網路規則 (如 FCC Part 22/24/27) 和新的 SCS 衛星規則 (如 FCC Part 25 的特定條款)。

  • IoT-NTN 終端：

    • 定義： 支援 3GPP Rel-17 NB-IoT/eMTC over NTN 的模組。

    • 合規路徑： 通常使用 MSS 頻段，遵循衛星 M2M 設備的認證路徑。


注意事項


「雙重認證」的複雜性


SCS 框架代表單一的手機 SKU 必須通過兩個截然不同的監管體系認證。


  • 地面規則 vs. 衛星規則： 地面規則 (Part 27) 關心對地面網路的干擾，而衛星規則 (Part 25) 關心對衛星系統的干擾和軌道安全。

  • 跨局處協調： 在 FCC 內部，這可能涉及 OET（實驗室）和 IB（國際局）的雙重審核。GMA 團隊必須準備兩套截然不同的技術文件和測試報告，以證明同一台設備在不同模式下的合規性。


新的合規模式：地理圍籬與服務切換邏輯


FCC SCS 框架的核心前提是「補充」覆蓋，而非「取代」。


  • 強制要求： 設備必須優先使用地面網路。只有在無法偵測到任何可用地面網路（即 MNO 的自有網路或其他漫遊網路）時，才被允許啟動 SCS 衛星通訊。

  • GMA 挑戰： 認證時必須提交詳細的軟體/韌體架構說明，並提供測試數據，證明此「切換邏輯」和「地理圍籬」功能是穩健、可靠且無法被終端使用者破解的。這已成為 SCS 設備認證的關鍵審核點。


RF 測試與 SAR 的新挑戰


NTN 設備的 RF 行為與地面設備截然不同。


  • 極端都卜勒與延遲： 測試實驗室必須使用能夠模擬 LEO 衛星（高達 +/- 600 kHz 頻偏）的 NTN 通道模擬器。使用標準的地面基地台模擬器進行的 RF 測試（如 3GPP 38.521-4）是無效的。

  • SAR/MPE 同步傳輸： NTN 增加了新的同步發射情境。一個在偏遠地區的使用者，可能同時使用 NTN (SCS 模式) 進行簡訊，並使用 Wi-Fi (2.4 GHz) 和藍牙。GMA 團隊必須評估這種全新的「NTN + Wi-Fi + BT」同步發射組合的 SAR。

  • 「藍天」SAR 評估： 監管機構（特別是 ISED 和 FCC）正在關注 NTN 在「開放天空 (Blue Sky)」下的曝露情境。由於設備僅在遠離地面基地台時才啟用 NTN，其功率控制 (Power Control) 行為將與城市環境中完全不同，可能長時間以最大功率發射。這對 SAR 評估提出了新的考量，可能需要更保守的測試設定。

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