撰写人：Dietmar Schnepp
产品技术专家
实现全面覆盖的网络（如电网、电话和互联网）往往会开启实现里程碑式变化的时代，催生出许多基于基础设施的创新技术。
如今，通信网络对于汽车而言越来越重要。从预测性安全系统到沉浸式车内体验，互联汽车正在推动各项功能的进步。这些技术可能会随着网络边界的扩展而发展。
然而到目前为止，互联汽车的愿景仅部分得以实现，因为汽车一旦驶离网络密集覆盖的城区，连接就会中断。地面网络 (TN) 的覆盖盲区不仅给现有汽车带来安全风险和服务中断问题，更阻碍了联网功能充分发挥其潜力。
非地面网络 (NTN) 正成为填补这一空白的关键解决方案，通过卫星、高空平台等天基基础设施，将车联网 (V2X) 通信扩展至偏远地区。这种具备高度韧性的覆盖层，是充分实现下一代汽车功能价值的重要基础。
多模式集成是开启下一阶段移动出行的关键。NTN 已准备好为一系列发展提供支持：提升道路安全、实现交通流量预测、优化用户体验及赋能全新商业模式。
一个崭新的时代已经来临，NTN 技术即将成为每辆汽车的标配。若 OEM 不能顺应这一趋势，恐将跟不上市场步伐。
NTN 对于系统设计师意味着什么
尽管新车出厂时未必已开通卫星和其他 NTN 连接服务，但很可能会在设计中预先集成硬件基础设施。对于电气和系统工程师而言，为各类车型加装 NTN 技术的天线、接口及集成模块即将成为标准操作。
这些平台必须支持地面与卫星网络的无缝切换，同时符合现有设计限制条件、满足新兴监管标准。而网络与车辆内各系统和组件间的双向数据流，需要可靠的高速基础设施。以高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和自动驾驶功能为例，这些安全功能依赖于上述传输来实现持续不断的传感器融合与精准导航。
关键工程考虑因素包括：
- 天线和收发器的布局与封装
- 频率规划和与其他无线系统共存
- 与全球监管框架的兼容性
- 耐热循环、抗震动和电磁干扰 (EMI)
从长远来看，采用 NTN 连接将使 OEM 能够打造面向未来的架构，并在日益由软件、数字服务和连接性能定义的市场中实现产品差异化优势。
为什么卫星覆盖对汽车至关重要
接入高空数据源可显著提升 ADAS 等现有功能，并为目前正在开发中的汽车技术提供支持。完全互联汽车的全球 NTN 覆盖前景，将为未来的创新释放巨大潜力。
现代出行领域的创新主要体现在以下五大趋势中：
无缝覆盖和连续性
即使蜂窝网络中断，NTN 也能确保导航、V2X 和车队管理等关键汽车功能保持在线。卫星覆盖对于跨境旅行和偏远地区尤为重要，因为在这些情境下，地面网络覆盖可能不稳定或不可用。
支持应急和安全功能
碰撞检测、eCall 和远程诊断需要弹性通信路径。当传统网络出现故障时，NTN 将为性命攸关的数据传输提供备用信道。
实现无线 (OTA) 和远程操作
固件更新、功能下载和远程操作服务依赖于高可靠性连接。NTN 将提供冗余和持续稳定的链路，即使在移动过程中或脱离地面网络时也不例外。
跨地区一致的用户体验
终端用户需要且期望无论身处何处，都能够使用流媒体、导航和远程支持。NTN 将帮助 OEM 在全球范围内提供统一的座舱品牌体验和数字服务均等性。
解锁全新盈利模式
软件定义汽车依赖于不间断的网络连接，以支持基于使用量的计费模式、按需服务及功能激活。NTN 的覆盖可将这些商业机遇扩展至每个市场。
NTN 内部不断发展的技术
由于集成的主要技术障碍已攻克，因此汽车行业现已具备条件，可推进集成地面与非地面数据源的汽车设计。同时，相关解决方案和标准仍在持续演进。支持汽车互联的重要技术示例包括：
NTN-IoT 和 NTN-NR
NTN-IoT 适用于低数据传输率应用，如警报、诊断或车辆遥测。它使用节能频段，支持广度覆盖。NTN-NR 或称 5G 新无线电是 V2X、信息娱乐和高级 ADAS 等高吞吐量用例的理想选择。该技术在数据量更丰富的信道中运行，可支持稳定可靠的通信。
波束成形和波束控制
采用动态波束控制技术的相控阵天线对于维持移动状态下的链路稳定性至关重要。这些特性可有效降低干扰、极大提升信号完整性，且对于实现毫米波 (FR2) NTN 部署至关重要。
5G 集成：NTN 环境中的毫米波
毫米波可为高价值应用场景提供超高速数据传输，但需要清晰的视距和高度集成的波束控制系统。通过与 NTN 集成，该技术能实现大规模的丰富信息娱乐服务及边缘与云协同计算。
设计挑战和工程优先事项
将非地面网络集成到汽车中带来了全新的设计复杂性，涉及硬件、固件和系统架构方面的多重挑战。集成工作包括开发地面与卫星网络间的无缝双模运行机制，这就需要优化高密度紧凑平台内的信号路由、能效和散热。
其中，天线布局尤为关键。车顶等理想安装区域不仅日益被雷达、LiDAR 及其他传感系统占据，还需兼顾空气动力学与造型设计带来的双重限制。工程师必须找到定制化解决方案，在信号清晰度与外部美观性和功能性之间取得平衡。
而监管合规要求又额外增加了设计复杂度。全球各市场的 TN 与 NTN 频谱使用存在显著差异，相应标准及频段分配方案正随着第三代合作伙伴计划 (3GPP) i 与世界无线电通信大会 (WRC) ii 等组织的推进而持续演进。汽车设计必须预见这些变化趋势，才能确保不同区域的适用性。
此外，在复杂的射频环境中保持信号完整性，还需要主动 EMI 管理。由于共享频谱操作可能增加干扰风险，因此在设计安全关键型和高带宽应用时，必须实施屏蔽、滤波及天线隔离等措施。
NTN 和互联汽车的未来展望
随着低地球轨道 (LEO) 和中地球轨道 (MEO) 卫星星座的扩展，互联汽车生态系统正进入关键阶段。这些技术进步有望实现更低延迟和更高带宽，从而实现与 TN 的无缝集成，为全球服务提供不间断支持。
与此同时，由 3GPP 和 WRC 等论坛主导的国际协作，正在推动跨境频谱协调的进程。这些发展将使汽车在不同监管区域间移动时始终保持服务不间断，消除过程中的连接障碍。
随着非地面连接成为全球移动出行的预期基准，具有前瞻性的工程设计对于确保性能弹性和加速部署至关重要。
Molex 致力于帮助汽车制造商和一级供应商弥合当前需求与未来功能之间的差距。凭借深厚的射频专业知识和天线及系统集成全球专家团队，Molex 与设计人员合作开发定制的 NTN 预备架构，涵盖从耐用的硬件组件到完全集成的子系统。这种协作模式可助力 OEM 在以数据、可靠性、实时智能为特征的移动出行领域保持领先优势。
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i. 第三代合作伙伴计划 (3GPP) 是一个全球标准组织，负责定义包括 NTN 集成在内的移动通信协议。
ii. 世界无线电通信大会 (WRC) 影响全球频谱分配政策，确保国际市场合规。
