启动低轨道卫星LEO通讯产业与6G 3GPP NTN标准

通讯技术10年一个大跃进,从1990年的2G至2000年的3G网路,2010年的4G到近期2020年蓬勃发展的5G,当通讯技术迈入融合网路,当前的 5G 技术不仅可提供高频宽、低延迟,同时可针对企业与特殊需求以 5G 专网的模式提供各式服务,面对下一个 10 年的新一代 6G 通讯,则是许多相关技术业者迫不及待抢先进行卡位之关键。

低轨卫星(LEO, Low-Earth Orbit)是什么?

人造卫星目前一般来说可分为低轨道卫星、中轨道卫星以及同步轨道卫星。此3者最大差异为距离地表的**++高度++**,应用也不大相同。从名称可得知低轨道卫星距离地表较近,其多为通讯、观测用途;中轨道卫星则是军事;距离地表较远的同步轨道卫星最大应用为通讯。

|------------|----------------------|---------------------|----------------------------|
| 卫星种类 | 同步轨道卫星 (GEO) | 中轨道卫星 (MEO) | 低轨道卫星 (LEO) |
| 与地表距离 | 35,786公里 | 2,000~35,786公里 | 200~2,000公里 |
| 绕行一周所需时间 | 24小时 | 12小时(20,000公里高度) | 2小时(500公里高度) |
| 移动速度 | 11,000公里/小时 | 14,000公里/小时 | 27,000公里/小时 |
| 卫星使用年限 | 10~15年 | 5~10年 | 3~5年 |
| 延迟时间 | 250毫秒 | 100毫秒 | 20毫秒 |
| 覆盖全球/ 卫星数目 | 3颗 | 20,000公里30颗 | 2,000公里5000颗、 500公里10,000颗 |
| 相关应用 | 通讯 | 导航、军事 | 观测、通讯 |

低轨卫星轨道的使用

3GPP Milestone

3GPP NTN(NTN : N on-T errestrial N etwork)非地面网路研发立场为将**++既有行动通讯技术,延伸至卫星++**等非地面网路架构,解决相应技术挑战,协助卫星与地面网路相互整合。

全球上主要低轨卫星业者

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| Country | Corp. | Project | Planned Lunch | Quantity Lunched (Until the end of July 2022) | Band | Note (from US FCC information) |
| USA | Space X | Starlink | 4,408 | 2,900up | Ku Ka V S | Apply for new V and S-Band payloads |
| USA | Space X | Starlink | 4,408 | 2,900up | Ku Ka V S | (payload) |
| USA | Space X | Starlink | 7,518 | - | V | Very low orbit (VLEO) 335-346 km |
| USA | Space X | Starlink | 30,000 | - | Ku Ka E | GEN 2 system |
| USA | Amazon | Kuiper | 3,236(Original) | - | Ka Ku V | Apply for new Ku and V-Band payloads |
| USA | Amazon | Kuiper | 7,774(Adjusted) | - | Ka Ku V | (payload) the number of new satellites. |
| Canada | Telesat | Telesat | 188(Phase 1) | 1(Trial) | Ka V | Adjusted to a two-stage deployment, added V-Band payload, and added the number of satellites. |
| Canada | Telesat | Lightspeed | 1,671(Phase 2) | 1(Trial) | Ka V | Then reduce the Phase 1 number from 298 to 188. |
| U.K. | OneWeb | OneWeb | 716(Phase 1) | 420up | Ku Ka V E | Adjusted to two-stage deployment, increased V and E-Band payloads, and added the number of satellites. |
| U.K. | OneWeb | OneWeb | 6,372(Phase 2) | 420up | Ku Ka V E | Adjusted to two-stage deployment, increased V and E-Band payloads, and added the number of satellites. |

S Band 2-4 GHz Ku Band 12-18GHz Ka Band 26.5-40 GHz V Band 40-75 GHz E Band 60-90 GHz

SIMCom IoT-NTN Module 产品

结论 :

透过**++一个++** 全球卫星网路,将**++两类++** 技术-行动通讯及卫星通讯整合,++三种++ 卫星服务-卫星手机、卫星宽频、卫星物联网服务,在**++四大++**类别应用情境上予以强化、辅助、延伸及开创,希冀藉卫星网路与地面网路互补打造陆海空全空间的网路覆盖,缔造更美好的生活愿景。

Q&A:

Q1. 3GPP NTN 愿景及应用场景为何 ?

A1. 缩减城乡数位落差,并提供以往网路难以覆盖的海洋、偏远山区网路服务,借此提供紧急救灾、无人区监控、野火防治、海上浮标资讯收集等应用。根据3GPP资料在TR 22.822文件提出三种主要应用类型及使用情境。

Q2. NTN 强化的部分及应用场景为何 ?

A2. 补充既有通讯应用,舒缓地面网路传输壅塞。

Q3. NTN 辅助的部分及应用场景为何 ?

**A3.**长距离移动联网不中断。

Q4. NTN 延伸的部分及应用场景为何 ?

**A4.**在无法通讯情境提供连网服务。

Q5. NTN 物联网开创特殊应用为何 ?

**A5.**资产、设备追踪,物联网。

延伸阅读 :

Qualcomm inside, 4G LTE To轻量化5G NR-Light, 5G NR RedCap

参考资料:

  1. 财团法人电信技术中心
  2. SIMCom
  3. FCC
  4. Space X
  5. 3GPP Spec.
  6. The path to 5G-Advanced and 6G Non-Terrestrial Network systems
  7. MIT Open Access Articles
  8. 5G Standards Development Update in 3GPP -- Release 17 and 18
  9. IEEE, Satellite Communications in the New Space Era: A Survey and Future Challenges

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