只有需求足夠多，能收回基站成本的地方（一般是附近的城鎮）才會建立存在可視路徑的5G基站。即便如此，也只能在相對空曠的區域部署基站；森林或山區、海洋或沙漠都不適合部署。網狀網絡和固定無線接入可以將物聯網設備的覆蓋范圍稍稍擴大到基站周圍，但仍然會受到同樣的限制。相比之下，Starlink之類的近地軌道(LEO)衛星選項在任何部署位置都能看到，但受專有協議和硬件鏈接支持限制。有鑒于此，越來越多的人希望依靠基于標準的5G LEO衛星蜂窩技術真正打開這一市場就不足為奇了。

通過衛星支持電話通信并不是一個新想法。20世紀90年代，摩托羅拉公司推出了銥星系統。可能由于衛星設計跟不上覆蓋范圍要求，第一代銥星系統并不成功；新興的蜂窩解決方案則更有效且重量更輕。我在這里要客觀指出一點，更新版本的銥星系統如今仍在有效使用。現在，蜂窩無處不在，準確的說，至少在可覆蓋的范圍內可用，許多人認為是時候重新審視衛星選項了。

衛星是支持蜂窩技術的核心，因此應該成為我們的出發點。現有軌道選項有三種：地球靜止軌道(GEO)、中地球軌道(MEO)及近地軌道(LEO)。GEO軌道距離地球約35,000千米，優勢在于天空中任何特定衛星到地球的距離都是相同的。這種軌道適用于偏遠地區電視和互聯網服務的高帶寬家庭通信。在這種情況下，只需將天線與衛星對準一次，無需跟蹤支持。HughesNet是提供這一選項的服務商之一。

MEO衛星軌道距離地球2,000千米到35,000千米，主要用于GPS和GNSS等定位系統，也在偏遠地區提供中等帶寬支持。LEO衛星軌道距離地球160千米到2000千米，是5G（以及更遠）通信的熱門選擇。不過，MEO 和LEO衛星相對用戶來說是移動的，需要更多支持來維持鏈接。

GEO衛星規模大、成本高、耗電多（就遠距離通信而言），且發射成本高。MEO和LEO衛星則相對更小、更便宜、耗電更少、發射成本更低，特別是小型衛星 (SmallSats)出現以后，更是如此。此外，MEO和LEO衛星在高緯度地區的覆蓋能力更強。每種衛星都有其獨特的優勢和劣勢，進而也表明，混合使用多種選擇可能是衛星通信的理想選擇。

盡管這一市場還處于早期階段，但得到了一些大公司的支持。Starlink的出現令相關技術開始嶄露頭角，亞馬遜有自己的Kuiper項目，T-Mobile正在與Starlink和OneWeb合作，還有傳言稱谷歌將與Verizon合作。市場預測也非常鼓舞人心，到2030年市場規模將達到290億美元，年復合增長率達29%。這是有意義的。否則，我們如何真正建立全球通信基礎設施，而不僅僅是“只有你在城市/城市附近，而不是山里、森林里、遠離港口的海上等時才能覆蓋”？

在我們這個風險更高的現代世界，我們已不再能接受野火、颶風、洪水及農作物歉收帶來的風險；廣泛部署基于5G衛星的物聯網技術將有助于緩解這些風險。個人應急通信或緊急服務之類的關鍵服務在斷電時也應繼續工作。這一點可在到天線/饋電站的用戶設備(UE)應急通信能夠直接連接到衛星時成為可能。

當然，我們希望通過各方競爭來降低價格，提高可及性、質量和功能。如果我們僅限使用Starlink或類似的專有服務，那上述就不可能實現。因此，我們需要一個經3GPP批準的標準，令所有基礎設施和UE都能根據該標準很好地發揮作用。

LEO衛星為商業和整個社會帶來了巨大的新通信機遇。同時，這些衛星系統也帶來了新的挑戰。

一個挑戰是延遲。地球靜止衛星的延遲為600毫秒，而電纜信號的延遲僅為30毫秒。這個時間看似很長，但并不只是簡單的往返時間。還需要進行很多其他處理。LEO衛星的延遲時間在180毫秒左右，比地球靜止衛星要短一些，但仍比地面通信衛星要長一些。對于超低延遲應用來說，延遲時間這樣長的衛星目前并不適合；但對許多物聯網應用來說，這樣的延遲時間可能不成問題。

盡管LEO衛星改善了延遲現象，但它在任一時刻的覆蓋區域均較小；而且即使地面UE設備處于靜止狀態，此衛星也是每天多軌道移動，需要頻繁切換各衛星之間的通信。這種切換會導致部分通信延遲時間增加。鏈路控制人員可能會選擇切換到另一顆LEO衛星或附近的MEO衛星，以便在下一次切換之前工作時間更長。當然，這一領域的算法仍在不斷發展。

第二個挑戰是多普勒效應。LEO和MEO衛星要想留在軌道上，就必須迅速移動；MEO衛星必須以每秒3.1公里或更快的速度移動，LEO衛星則須以每秒7.8公里的速度移動。這些速度下的多普勒頻移效應可能非常嚴重，尤其是對LEO衛星而言，并可能會大大降低鏈路的可靠性。只有在地面終端靜止或至少有可預測的移動時，根據衛星的已知星歷表進行校正才有效，但通常情況并非如此。針對這種情況，現已提出可減輕多普勒效應的替代調制方案，如OTFS（正交時頻空間），而不是更傳統的OFDM（正交頻分復用）。還有一些方法提出將深度學習作為一種減輕方法（我們猜測是在連接到天線而不是可移動的UE時運用）。這也算是一個算法快速發展的領域。

我們首先來看看5G網絡架構。目前針對不同的用例提出了不同的架構。一種架構是在服務鏈路中直接連接物聯網設備與5G LEO衛星，而衛星則通過衛星天線提供的饋電鏈路與核心（地面）網絡連接。另一種架構的饋電鏈路有相同的設置，衛星的服務鏈路也通過天線連接，天線又連接到邊緣網絡，例如5G固定無線接入的邊緣網絡。

3GPP的標準化工作仍在進行中，不過他們已經提出了使用天線時，下行鏈路達到幾十到幾百Mbps帶寬，往返延遲達幾十毫秒的可能性，當然以上種種均受多種因素影響。

顯然，要實現切換管理、緩解多普勒效應以及針對不同服務等級最大程度的降低延遲的方法，就需要新的硬件和軟件。支持直接衛星鏈路的UE需要改進，必須提供服務和饋電鏈路硬件，衛星本身必須支持協議，所有這些都將隨著協議的發展而發展。

隨著Open RAN的發展，現有的CPU、FPGA和DSP正在加速被淘汰。基礎設施和用戶設備制造商希望最大程度地提高差異化優勢，降低資本和運營成本。對于衛星網絡而言，這一趨勢將進一步得到鞏固。

現有產品成本過高、能耗過高、差異化選擇有限，對原始設備制造商沒有吸引力。在這一領域，原始設備制造商更愿意轉為采用含軟件定義的無線電架構的ASIC解決方案。這對于實現前面討論的面向未來的算法升級預測，以及支持現有和未來的各種服務機會以進一步擴大產品差異化優勢而言至關重要。

從我的角度來看，這些要求表明任何富有競爭力的解決方案都必須具備以下特點，在作為可嵌入的IP時，具有強大的硬件加速選項和重要的軟件可配置性：

?對于Open RAN的實施，提供全方位Open RAN支持。

?對于UE來說，基帶平臺含調制解調器，支持全系列 5G eMBB、URLLC、Sidelink及RedCap使用案例，適用于毫米波和6 GHz以下頻率，以及傳統的LTE和 Cat 1技術。

除了這些使用案例外，隨著3GPP定義逐漸標準化，解決方案還必須具備顯著的軟件靈活性，以便能夠發展軟件定義的無線電算法。