NTN: مرز جدید ارتباطات

مرز جدید پوشش سلولی فراگیر و پایدار فراتر از مرزهای زمین است: شبکه‌های غیرزمینی (NTN) یا سیستم‌های ارتباطی بی‌سیم که در فضا کار می‌کنند، انتظار می‌رود پوشش و انعطاف‌پذیری بیشتری را ارائه دهند و برنامه‌هایی را که نیاز به اتصال همیشه روشن مانند اینترنت اشیا دارند، فعال کنند. و رانندگی مستقل فناوری NTN چه در ارتباط با مناطقی باشد که بلایای طبیعی را تجربه می‌کنند، چه کمک به کشاورزان در محیط‌های روستایی یا ارائه ارتباطات یکپارچه برای کانتینرهای حمل و نقل، راه را برای آینده‌ای هوشمندتر و مرتبط‌تر هموار می‌کند.

انتظار می‌رود سرویس‌های اولیه یکپارچه‌کننده شبکه‌های سلولی مبتنی بر ماهواره، مانند پیام‌های متنی اضطراری، در سال‌های 2024 و 2025 وارد جریان اصلی شوند. آزمایش NTN‌ها قبل از استقرار در فضا ضروری است تا از قابلیت اطمینان، ثبات و پایداری آنها اطمینان حاصل شود، اما مسیر پوشش فراگیر بدون چالش نیست. در یک وبینار اخیر با RCR Wireless، ما استراتژی‌هایی را برای فناوری سلولی بدون درز مبتنی بر ماهواره بررسی کردیم.

استانداردسازی به توسعه و رشد NTN ها کمک می کند

با 6G، همگرایی بین شبکه های زمینی و غیر زمینی وجود خواهد داشت. 3GPP مسئول استاندارد کردن NTN است تا راه را برای پذیرش و استفاده گسترده تر از فناوری ماهواره ای باز کند. استانداردسازی تضمین می‌کند که پروتکل‌ها/مشخصات NR و NB-IOT یکسان در سراسر پشته (PHY و لایه‌های بالاتر) به ترتیب برای NR NTN و IoT NTN یکسان هستند. به عنوان مثال، حداقل پهنای باند برای NB-IoT NTN 200 کیلوهرتز و حداقل پهنای باند برای NR NTN 5 مگاهرتز است – همان باندهای فرکانسی که برای شبکه های زمینی استفاده می شود.

دو معماری اصلی NTN وجود دارد که توسط 3GPP تعریف شده است: معماری بار بازسازی کننده و شفاف. در سال‌های اخیر، معماری‌ها با تغییراتی از جمله افزودن UPF در ماهواره و تقسیم DU/CU در ماهواره‌های مختلف شروع به تغییر کرده‌اند. در این محیط پویا، استانداردسازی برای ادامه رشد و پذیرش NTN حیاتی است. علاوه بر این، با انجام تحقیقات جدید و کار مشخصات دقیق، این استانداردها به تکامل خود ادامه خواهند داد.

یک مثال خوب استانداردسازی مدیریت مکان UE است. 3GPP در حال حاضر مشخص می کند که یک UE با قابلیت NTN باید یک موقعیت GNSS معتبر و اطلاعات مکان ایستگاه پایه قبل از ارتباط با سلول داشته باشد. UE از این مکان‌ها برای محاسبه تأخیر زمانی بین خود و ایستگاه پایه استفاده می‌کند، که سپس برای تصحیح خودکار تأخیر برای ارسال‌های uplink خود استفاده می‌شود.

در Rel-17، ممکن است از UE خواسته شود که مکان خود را از طریق اطلاعات راهنمای UE به شبکه گزارش دهد. چالش این است که یک UE غیر وفادار ممکن است اطلاعات نادرست را گزارش کند. Rel-18 یک عملکرد شبکه را برای تأیید مستقل مکان گزارش شده UE ارائه می دهد که به نوبه خود الزامات قانونی مانند شنود قانونی، تماس های اضطراری، سیستم های هشدار عمومی و غیره را برآورده می کند.

Rel-19 معماری احیاکننده را رسمیت می‌دهد، بهینه‌سازی‌های اضافی را برای ارسال‌های uplink معرفی می‌کند، و تکنیک‌های ذخیره و ارسال را برای بهبود ارتباطات با استفاده از صورت‌های فلکی پراکنده ماهواره‌ای معرفی می‌کند.

گسترش ساختارهای قیمت‌گذاری متنوع در میان شرکت‌های ماهواره‌ای مانع پذیرش گسترده اینترنت اشیا/کاربرد است. این امر مستلزم مذاکره بین سازندگان دستگاه نهایی و شرکت‌های ابزار در مدل‌های قیمت‌گذاری چندگانه است. استانداردسازی 3GPP گامی در جهت درست برای کاهش این مشکل است. یک پشته فناوری یکپارچه فرصتی را برای دستیابی به رومینگ واقعی جهانی با استفاده از دستگاه‌های پایانی غیر اختصاصی فراهم می‌کند که به نوبه خود به ساده‌سازی مدل‌های قیمت‌گذاری کمک می‌کند.

آزمایش برای اطمینان از شبکه های آماده فضا

اگر قرار است از NTN برای ارتباطات حیاتی استفاده شود، ضروری است که قبل از پرتاب به فضا قابل اعتماد و پایدار باشند. چالش های زیادی برای غلبه بر وجود دارد:

• فیزیک: تاخیر انتشار، داپلر، بودجه پیوند، همگام سازی
• تحرک: ماهواره های سریع در حال حرکت در صورت های فلکی NGSO که ممکن است به طوفان های RACH به دلیل انتقال UE منجر شود
• ادغام یکپارچه با شبکه های زمینی: بهبود SMO و NIC (کنترل کننده هوشمند NTN) برای کنترل NTN
• ادغام با شبکه های NTN غیر 3GPP: استفاده از هسته یکپارچه برای هر دو 3GPP و غیر 3GPP UE
• امنیت: مناطق وسیعی از پوشش جغرافیایی که از مرزهای کشور عبور می کنند

آزمایش برای اطمینان از تداوم خدمات و قابلیت اطمینان بسیار مهم است. VIAVI در زمینه فناوری 5G RAN برای رسیدگی به این چالش ها در یک محیط آزمایشگاهی تخصص دارد. راه حل های پیشرو تست RAN ما اکنون برای اعتبار سنجی ارتباطی قبل از پرتاب به سازندگان ماهواره ارائه می شود. راه حل های ما برای مدیریت بهبود استانداردهای 3GPP (Rel 17 و بالاتر) طراحی شده اند.

برای تست RAN، شبیه سازی VIAVI TM500 UE از پروتکل کامل 3GPP شامل داپلر و جبران پیش تاخیر پشتیبانی می کند. TeraVM RIC Test از تست RIC/NIC پشتیبانی می کند در حالی که TeraVM Core Test سناریوهای RAN کامل را در مقیاس تقلید می کند. هنگامی که با تستر رادیویی سیار CMX500 Rohde & Schwarz اجرا می‌شود، شبیه‌ساز TM500 EU انواع بی‌نظیر سناریوهای شبیه‌سازی مورد نیاز برای ایجاد یک بستر آزمایشی دیجیتال دوگانه NTN-NR را در آزمایشگاه فراهم می‌کند.

همکاری کلیدی است

چشم انداز NTN ها باعث افزایش همکاری بین صنعت، دانشگاه، موسسات تحقیقات کاربردی و همچنین دولت ها و تنظیم کننده ها شده است. بخش خصوصی این فرصت را دارد که به تنظیم‌کننده‌ها کمک کند تا با ورودی‌های ارزشمند در مورد محدودیت‌های EPFD و تخصیص طیف، همگام با پیشرفت‌های تکنولوژیک باشند. از آنجایی که مقیاس برنامه ریزی، استقرار و نگهداری خوشه های ماهواره ای بیشتر از آن چیزی است که اکثر سازمان ها می توانند مدیریت کنند، افزایش همکاری برای موفقیت ضروری است.