Qualcomm inside, 啟動低軌道衛星LEO通訊產業與6G 3GPP NTN標準

        通訊技術10年一個大躍進，從1990年的2G至2000年的3G網路，2010年的4G到近期2020年蓬勃發展的5G，當通訊技術邁入融合網路，當前的 5G 技術不僅可提供高頻寬、低延遲，同時可針對企業與特殊需求以 5G 專網的模式提供各式服務，面對下一個 10 年的新一代 6G 通訊，則是許多相關技術業者迫不及待搶先進行卡位之關鍵。

低軌衛星(LEO, Low-Earth Orbit)是什麼?

        人造衛星目前一般來說可分為低軌道衛星、中軌道衛星以及同步軌道衛星。此3者最大差異為距離地表的高度，應用也不大相同。從名稱可得知低軌道衛星距離地表較近，其多為通訊、觀測用途；中軌道衛星則是軍事；距離地表較遠的同步軌道衛星最大應用為通訊。

 

衛星種類	同步軌道衛星(GEO)	中軌道衛星 (MEO)	低軌道衛星 (LEO)
與地表距離	35,786公里	2,000~35,786公里	200~2,000公里
繞行一周所需時間	24小時	12小時(20,000公里高度)	2小時(500公里高度)
移動速度	11,000公里／小時	14,000公里／小時	27,000公里／小時
衛星使用年限	10~15年	5~10年	3~5年
延遲時間	250毫秒	100毫秒	20毫秒
覆蓋全球／ 衛星數目	3顆	20,000公里30顆	2,000公里5000顆、 500公里10,000顆
相關應用	通訊	導航、軍事	觀測、通訊

 

 

低軌衛星軌道的使用

3GPP Milestone

3GPP NTN(NTN: Non-Terrestrial Network)非地面網路研發立場為將既有行動通訊技術，延伸至衛星等非地面網路架構，解決相應技術挑戰，協助衛星與地面網路相互整合。

 

 

全球上主要低軌衛星業者

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產品

結論:

        透過一個全球衛星網路，將兩類技術-行動通訊及衛星通訊整合，三種衛星服務-衛星手機、衛星寬頻、衛星物聯網服務，在四大類別應用情境上予以強化、輔助、延伸及開創，希冀藉衛星網路與地面網路互補打造陸海空全空間的網路覆蓋，締造更美好的生活願景。

  

Q&A:

Q1. 3GPP NTN願景及應用場景為何?

A1. 縮減城鄉數位落差，並提供以往網路難以覆蓋的海洋、偏遠山區網路服務，藉此提供緊急救災、無人區監控、野火防治、海上浮標資訊收集等應用。根據3GPP資料在TR 22.822文件提出三種主要應用類型及使用情境。

Q2. NTN強化的部分及應用場景為何?

A2. 補充既有通訊應用，舒緩地面網路傳輸壅塞。

 

Q3. NTN輔助的部分及應用場景為何?

A3. 長距離移動聯網不中斷。

 

Q4. NTN延伸的部分及應用場景為何?

A4. 在無法通訊情境提供連網服務。

Q5. NTN物聯網開創特殊應用為何?

A5. 資產、設備追蹤，物聯網。

延伸閱讀:

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

 

參考資料:

1. 財團法人電信技術中心
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