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5G

卫星使用案例跨越新视野,对技术和商业挑战进行排序

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目前已经制定了将近地轨道(LEO)卫星引入5G蜂窝网络的标准. 非地面网络(ntn)的业务动态具有挑战性, 留下了如何将低轨道卫星商业化作为5G的一部分,以及如何确保对这些产品进行全面验证的问题.

围绕着利用卫星技术进步的潜力的乐观情绪是不存在的.

在我们的 关于这个主题的最后一篇文章, 我们报道了苹果公司通过iPhone 14将卫星技术推向大众的举措,以及为不断增长的LEO NTN市场提供的其他进步. 越来越多地, 电信公司正在探索将设备和陆基网络直接连接到卫星的机会. 这包括利用非地面网络(NTNs)向服务不足的地区和农村地区提供蜂窝服务,在这些地区,以前提供连接是不现实的.

目前已经制定了将近地轨道(LEO)卫星引入5G蜂窝网络的标准. 尽管能力正在以狂热的速度发展, 这些进步并非没有技术和商业挑战.

卫星直转电话服务

传统上,连接卫星需要一台昂贵的专用卫星电话. 这将市场机会限制在具有特定用例需求和支持他们的预算的个人和企业.

最近,我们看到了对卫星直转电话服务可行性的高度关注. 3GPP发布17个标准现在支持5G手机和卫星的直连. 实际上,卫星正在成为5G网络的一部分.

这是另一个积极的步骤, 3GPP已经确定了一组n256和n255频段的5G频率范围,以允许未来的5G手机在全球范围内使用地面移动网络和非地面卫星网络保持连接. 目前第一代近地轨道卫星使用的频段为Ku (12 - 18GHz)和Ka (27 - 40GHz)。. 这些高频波段支持更高的数据吞吐量, 更高的带宽, 较小的天线, 窄光束, 并且比运行在12GHz以下的传统卫星频段更具安全性.

新的波段更容易受到天气破坏和雨水的影响, 通过改进地面站设计和信号调制可以降低暴露.

LEO的商业挑战

新标准是必不可少的,也是令人兴奋的, 然而,ntn的业务动态具有挑战性. 一个大问题是如何将利用LEO卫星作为5G的一部分的机会商业化.

商业案例必须抵消发射和维护卫星的费用与产生收入的覆盖足迹.

事实上,世界上71%的面积是海洋. 授予, 需要乘船进入, 但这只是一小部分商业机会, 而且这些收入不太可能抵消卫星成本. 地球上剩余的29%是基于陆地的,市场竞争激烈,需求和预算最大.

在寻求实现电话转卫星服务盈利的途径时,服务提供商正在努力解决用例以及在哪里提供覆盖等问题.

3GPP标准奠定了基础

从5G移动宽带的角度来看, 非地面网络的3GPP标准化非常重要. R15版本有许多关于部署场景的研究项目,R16版本研究了非地面网络架构.

R17取得了重大进展,但现在被冻结了. R17包括首个直接对手机的标准,以及用于远程企业物联网设备的低功耗连接标准. R17提供了使用卫星作为中继点的规范, 与手机和地面5G网关通信, 然后与基站通信. 这被称为“透明模型”,其中卫星充当中继节点, 改变上行射频信号的频率载波, 然后在下行链路传输之前对其进行滤波和放大. 在这种情况下,透明有效载荷重复的信号波形没有改变.

2023年底, R18将包括在卫星上托管的基站或开放RAN的规范. 这被称为再生模型,它在下行链路传输上行射频信号之前对其进行转换和放大. 进一步, 信号变换涉及信号的全数字处理, 如解调, 解码, 重新编码, 调制和滤波.

新界北的挑战有待解决

这些都是重要的发展, 然而,太空是一个非常复杂的工作环境. 你不能让一个技术人员开着飞行卡车去解决问题(好吧,也许有一天). 现在, 这凸显了在将卫星发射到太空之前,在地面实验室验证卫星功能的重要性.

报价

就目前而言,这把放大镜放在了验证的重要性上 卫星在发射到太空之前,在地面的实验室中运行.

尽管它们比之前的卫星星座更接近, 考虑到leo离地球的距离,技术上的挑战也随之而来. 通过NTN测试计划,必须考虑和评估几个技术和性能挑战:

技术挑战:

  • 信号延迟和波动,以及高度引起的时间变化

  • 由于以每小时数千英里的速度移动而产生巨大的多普勒频移

  • 由于天气、大气条件、路径损失和阴影造成的信号退化

  • 干扰和安全攻击,因为信号较弱

  • 视线挑战

  • 定时和同步问题

性能问题:

  • 在切换到地面网络或另一颗近地轨道卫星时提供无缝覆盖和连接

  • 细胞的稳定性

  • 能力

  • 延迟(延迟)和抖动(一致的延迟)

  • 吞吐量(速度)

  • 语音、视频、数据和应急服务的端到端质量

测试是成功的关键

改善新界北地区商业案例的新想法每天都在涌现. 其中一项是将LEO卫星的有效载荷增加一倍,以包括目前部署在中地球轨道(MEO)卫星上的GPS/GNSS服务. 因为与地球的距离更大, meo的缺点是信号较弱, 哪个更容易被欺骗.

该行业正在评估两种模式:

  1. 继电器模型 它可以中继和放大来自MEO轨道星座(如伽利略)的PNT信号. 这加强了地球传递的信号, 支持更快的位置固定和适应快速双向身份验证检查,以增强安全性.

  2. 直接从LEO PNT服务 近地轨道卫星既可以成为可靠的PNT主要来源,也可以用于恢复力.

新界北很复杂,有许多挑战需要解决. 创建并执行全面的测试计划,以确保NTN在实地的能力, 在发射前, 是成功的关键.

了解更多关于测试的信息 欧博会员登录顶点 从我们的白皮书中 测试5G网络的卫星通信.

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史蒂芬。道格拉斯
史蒂芬。道格拉斯

市场策略主管

Stephen在思博伦的战略部门工作,帮助确定技术方向, 新的创新解决方案, 以及市场领先的颠覆性技术,这些技术带来了真正的改变. 拥有近20年的电信经验,Stephen一直处于下一代技术的前沿,并与多个服务提供商合作过, 初创企业和一级原始设备制造商帮助他们推动创新和转型. 斯蒂芬是互联技术的狂热信徒,并努力挑战, 模糊, 打破阻碍创新和商业成功的藩篱.