Объединяя мир с помощью неназемных сетей 5G

Что такое NTN?

Неназемные сети (NTN) — это системы беспроводной связи, которые работают над поверхностью Земли, включая спутники на низкой (LEO), средней (MEO) и геостационарной (GEO) околоземной орбите, высотные платформы (HAPS) и беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Эти компоненты необходимы для реализации полного покрытия, в том числе в труднодоступных регионах, где отсутствуют традиционные наземные сети.

На сегодняшний день устройства разделяются на подключенные к наземной сети 3GPP и подключенные к спутниковой связи. Другими словами, для связи через спутник пользователям требуется еще одно устройство в дополнение к их смартфонам. Благодаря неназемным сетям все мобильные устройства могут одновременно подключаться к наземным и спутниковым сетям в составе экосистемы 3GPP. А по мере дальнейшего развития технологий спутники становятся базовыми станциями.

Эволюция неназемных сетей

Неназемные сети имеют два аспекта: NTN-IoT и NTN-NR. Каждый из этих аспектов нацелен на различные сценарии использования и сегменты рынка.

Развитие рынка неназемных сетей началось с NTN-IoT. NTN-IoT расширяет сферу действия сценариев использования интернета вещей, обеспечивая действительно глобальное покрытие на суше, на море и в воздухе. Данная технология работает на высотах GEO и LEO, однако в настоящее время большинство сервисов работают с GEO.

По мере развития неназемных сетей все более важное значение приобретает технология NTN-NR. NTN-NR позволяет напрямую устанавливать соединения между смартфонами и прочими устройствами 5G, такими как устройства с поддержкой RedCap для неназемных сервисов. Эта технология работает на высоте LEO и обеспечивает низкоскоростную передачу данных, речевую связь и передачу сообщений в различных сценариях использования.

Сценарии использования NTN-IoT

В ближайшие 5–10 лет ожидается рост числа спутниковых сервисов NTN-IoT.

• Экстренный вызов и двунаправленная передача сообщений: в устройства (смартфоны, носимые устройства и автомобили) могут встраиваться чипсеты NTN NB-IoT для реализации экстренного вызова и двунаправленной передачи сообщений в регионах, не имеющих доступа к наземным сетям.
• Сельское хозяйство:возможность реализации сельскохозяйственных приложений (например, точное земледелие и мониторинг скота) в сельской местности и труднодоступных районах.
• Отслеживание ресурсов:возможность отслеживания ценных ресурсов (например, грузовые контейнеры или транспортные средства) при их транспортировке в районах с ограниченным доступом к сотовым сетям связи.
• Спасательные работы и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций: возможность применения IoT-устройств для поисково-спасательных операций, оценки ущерба и реагирования на чрезвычайные ситуации в регионах с ограниченным или отсутствующим доступом к сетям связи по причине разрушенной инфраструктуры.
• Дистанционный мониторинг:возможность мониторинга оборудования на удаленных пунктах (например, буровые вышки и метеостанции).
• Морские и воздушные суда:возможность отслеживания судов или экологического мониторинга в открытом море и прибрежных зонах с ограниченным доступом к сетям связи.
• Возможности подключения автомобиля:непрерывная доступность автомобильных сервисов безопасности и дистанционного управления с малым объемом передачи данных (экстренный вызов, мониторинг и контроль доступа).

Сценарии использования 5G NTN-NR

По мере развития неназемных сетей все более важное значение приобретает технология NTN-NR. Эта технология расширяет спектр возможностей неназемных сетей за счет предоставления аналогичных сервисов, как NTN-IoT, но в значительно более крупных масштабах.

• Повсеместная доступность базовых сервисов 5G: за счет расширения покрытия и дальности действия неназемных сетей обеспечивается повсеместная доступность базовых сервисов 5G. Это означает непрерывный доступ к таким сервисам, как мобильный интернет, речевая связь и передача текстовых сообщений, независимо от географического положения и типа местности. Очевидны преимущества как для частных пользователей, так и для организаций и промышленных предприятий, которые могут полностью положиться на непрерывность доступа к сети связи.
• Усовершенствование фиксированного беспроводного доступа 5G (FWA) за счет неназемных сетей:неназемные сети повышают надежность и интенсивность использования 5G FWA. Это помогает предоставлять стабильный высокоскоростной интернет для частных лиц и организаций, особенно в районах, где традиционные проводные подключения невозможны или экономически нецелесообразны.
• Прорыв в интернете вещей за счет 5G и неназемных сетей:внедрение неназемных сетей в сети 5G существенно расширяет возможности интернета вещей. Это повышает эффективность обмена данными, улучшает функциональную совместимость устройств и позволяет создавать сложные IoT-экосистемы для продвижения цифровой трансформации в различных отраслях.
• Трансформация в автомобилестроении:неназемные сети способствуют эволюции автомобилестроительной отрасли, т. к. они поддерживают современные технологии связи между транспортными средствами и их окружением (V2X), беспилотного вождения и «умной» телематики. Это способствует существенному повышению безопасности, эффективности и потребительских характеристик в автомобилестроении.
• Упрощенный роуминг 5G:неназемные сети помогают реализовать решения для упрощенного роуминга 5G. Таким образом обеспечиваются непрерывная доступность сети связи, а также постоянство и высокое качество сетевых сервисов независимо от местоположения пользователя.
• Транспортная сеть для сетей 5G:неназемные сети могут эффективно выполнять функции транспортной сети для сетей 5G. Это помогает увеличивать дальность действия сетей, повышать их пропускную способность и гарантировать надежную связь даже в отдаленных и труднодоступных районах.
• Улучшенная охрана общественной безопасности: неназемные сети обеспечивают надежную связь в секторе общественной безопасности. Они позволяют координировать действия в реальном масштабе времени, быстро реагировать и гарантировать непрерывный обмен информацией даже в сложных условиях или ограниченной инфраструктуре.
• Спасательные работы и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций:природные или техногенные катастрофы могут вызывать разрушения наземных сетей. Неназемные сети восполняют эти пробелы, обеспечивая максимальную доступность услуг связи для спасательных служб. Они помогают координировать аварийно-спасательные работы и быстро ликвидировать последствия в пострадавших районах.
• Улучшенное сетевое взаимодействие морских и воздушных судов: неназемные сети существенно расширяют возможности подключения морских и воздушных судов. Они улучшают функции навигации, отслеживания и связи, что способствует повышению безопасности и эффективности работы в этих традиционно недостаточно обслуживаемых областях.
• Всеобъемлющее подключение автомобиля: обеспечение непрерывной доступности в любое время и в любом месте для таких приложений, как телефония, мониторинг автопарка, диагностика и обновления программного обеспечения, в целях поддержки «умных» подключенных автомобилей для будущей отрасли автомобилестроения.

Стандарт 3GPP для неназемных сетей

Консорциум 3GPP разработал стандарт для неназемных сетей, чтобы гарантировать доступность беспроводной связи за пределами земной поверхности. Этот стандарт поддерживает разнообразные сценарии с различными типами абонентского оборудования: диапазоны частот, сервисы и орбиты.

Например, спутниковые сети доступа, работающие в диапазоне частот 1 (FR1), напрямую обеспечивают услуги связи для полевых портативных устройств, автомобилей и устанавливаемых на БПЛА устройств через стандарт 5G NR, а также для полевых IoT-устройств через стандарт 4G NB-IoT/eMTC. С другой стороны, спутниковые сети доступа, работающие в диапазонах частот 2 (FR2) и 3 (FR3), способны предоставлять широкополосный доступ к локальным сетям через терминалы с очень малой апертурой (VSAT), которые размещаются на крышах зданий, или через подвижные наземные станции (ESIM), которые размещаются на таких передвижных платформах, как автомобили, поезда, морские суда и самолеты.

17-й выпуск стандарта был посвящен реализации неназемных сетей в 5G, тогда как 18-выпуск включает в себя обновления: усовершенствования NTN-IoT, а также добавление в NTN-NR новых частот, сервисов и моделей трафика. С этими улучшениями неназемные сети 5G будут еще эффективнее обеспечивать быструю и надежную беспроводную связь в отдаленных и труднодоступных районах. Они также будут поддерживать такие перспективные технологии, как беспилотное вождение, «умные» города и интернет вещей.