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: Non-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。

 

 

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	Ku、Ka、V、S	Apply for new V and S-Band payloads
						(payload)
			7,518	-	V	Very low orbit (VLEO) 335-346 km
			30,000	-	Ku、Ka、E	GEN 2 system
	Amazon	Kuiper	3,236(Original)	-	Ka、Ku、V	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)	Ka、V	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	Ku、Ka、V、E	Adjusted to two-stage deployment, increased V and E-Band payloads, and added the number of satellites.
			6,372(Phase 2)

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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