启动低轨道卫星LEO通讯产业与6G 3GPP NTN标准

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        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。

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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

 

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低轨卫星轨道的使用


 

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3GPP Milestone

3GPP NTN(NTNNon-Terrestrial Network)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。

 

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全球上主要低轨卫星业者

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

KuKaVS

Apply for new V and S-Band payloads

(payload)

7,518

-

V

Very low orbit (VLEO) 335-346 km

30,000

-

KuKaE

GEN 2 system

Amazon

Kuiper

3,236(Original)

-

KaKuV

Apply for new Ku and V-Band payloads

7,774(Adjusted)

-

(payload)the number of new satellites.

Canada

Telesat

Telesat

188(Phase 1)

1(Trial)

KaV

Adjusted to a two-stage deployment, added V-Band payload, and added the number of satellites.

Lightspeed

1,671(Phase 2)

Then reduce the Phase 1 number from 298 to 188.

U.K.

OneWeb

OneWeb

716(Phase 1)

420up

KuKaVE

Adjusted to two-stage deployment, increased V and E-Band payloads, and added the number of satellites.

6,372(Phase 2)

S Band2-4 GHzKu Band12-18GHzKa Band26.5-40 GHzV Band40-75 GHzE Band60-90 GHz

 

SIMCom IoT-NTN Module产品

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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。
 

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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。
 

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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。

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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。

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Q5. NTN物联网开创特殊应用为何?

A5. 资产、设备追踪,物联网。

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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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