Linea di serviziu
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Data di liberazione: 2021-12-28Fonte autore: KinghelmVista : 1699
surghjenti
Cù u rapidu sviluppu di l'Internet mobile è a popularisazione è l'applicazione di l'equipaggiu terminali intelligenti, a ghjente presenta esigenze più grande per a tarifa di cumunicazione mobile. U sistema di cumunicazione mobile di quinta generazione (5g) hà u scopu di furnisce una tarifa massima di 10Gbps ~ 20gbps è una rata di sperienza d'utilizatore di 100Mbps ~ 1Gbps per risponde à i bisogni di l'affari più ricchi. 5g pò esse largamente utilizatu in zoni densamente populati per via di a so grande capacità di serviziu di cumunicazione wireless, assai servizii è alta velocità. In ogni casu, hè difficiule di dà u ghjocu cumpletu à i so vantaghji in i zoni scarsamente populati o in i zoni induve hè difficiule di stabilisce e rete di terra. In cunfrontu cù a reta di cumunicazione mobile in terra, u sistema di cumunicazione satellitare hà principarmenti vantaghji incomparabile cum'è una larga copertura, una grande capacità di cumunicazione, un impattu di u terrenu chjucu, una alta flessibilità è pò adattà à una varietà di servizii. Per quessa, u satellitu pò ièssiri usatu pi copre zoni sparsely populated o zoni induve hè difficiule à pusà a reta di a terra, furmendu una bona cumplementariità cù a reta di a terra, in modu à rializà a vera copertura glubale, Furnisce servizii di cumunicazione indifferentiated per utilizatori glubale.
In fatti, l'applicazione di a cumunicazione satellitare hè prima di a custruzzione di a cumunicazione wireless cellulare terrestre. U primu sistema satellitare di cumunicazione cummerciale in u mondu era u primu uccello lanciatu è operatu da l'urganizazione internaziunale di cumunicazione satellitare (intersat) in u 1965.Sistema satellitare, è a prima generazione di u sistema di cumunicazione senza filu cellulare in u mondu hà cuminciatu à esse custruitu in l'anni 1980.In l'ultimi decennii, i sistemi di cumunicazione satellitari messi in opera à l'internaziunale includenu micca solu INMARSAT, Thuraya è viasat in orbita geostazionaria, ma ancu iridium, stella glubale è orbcom in orbita terrestre bassa.In particulare da 2015, ci hè stata una crescita in a custruzzione di e custellazioni di cumunicazione in Internet Leo, cum'è oneweb è Starlink, chì hà attiratu assai attenzione.L'integrazione di u sistema di cumunicazione satellitare è u sistema di cumunicazione wireless in terra hè torna torna a direzzione di sviluppu di a manifestazione in prufundità in u mondu.
01Statu di ricerca di u satellitu è a fusione 5g
À l'iniziu di u 21u seculu, l'operatori anu fattu a cumunicazione satellitare entre in u mercatu mainstream ottenendu l'autorizazione per stabilisce una rete di cumunicazione ibrida terrestre satellitare, è aghjunghjenu cumpunenti ausiliari di terra (ATC) o cumpunenti supplementari di terra (CGC) per espansione a rete di cumunicazione satellitari. . ATC si riferisce à una stazione base ausiliaria di terra per a cumunicazione mobile satellitare. U satellitu è un gran numaru di stazioni base ATC sò cumminati per ottene una copertura senza saldatura in una grande zona, cusì pò esse usatu per risolve u prublema di cumunicazione satellitare.In cità cù edifizii alti è una cobertura interna povera, ma alcuni prublemi sò ancu implicatiProblemi cumplessi, cum'è multiplexing di frequenza di stazioni di basa satellitari è ATC, trasmissioni è cuntrollu di coordinazione di i sistemi di a terra è di u celu.
Cù a crescente maturità di a tecnulugia 5g, l'integrazione di 5g è satellitare hà attiratu una grande attenzione in casa è in l'esteru. L'urganisazioni di standardizazione cum'è l'Unione Internaziunale di Telecomunicazioni (ITU) è u Programma di Partenariatu di Terza Generazione (3GPP) anu investitu assai energia in a dimostrazione tecnica di u sistema 5g integratu satellitare.
1) In u 2016, l'Unione Internaziunale di Telecomunicazione hà prupostu chì "a reta di cumunicazione mobile di a prossima generazione deve risponde à a dumanda chì l'utilizatori ponu accede à i servizii in ogni mumentu è in ogni locu", è hà lanciatu itu-rm. [NGAT] in u campu di a tecnulugia di l'accessu satellitare_ Per a ricerca di u standard SAT, sò pruposti quattru scenarii tipici di l'applicazione per l'integrazione di terra satellitare, cumpresu u serviziu di trasmissione di trasmissione in banda larga, serviziu di ritornu è distribuzione di dati, serviziu di cumunicazione mobile in banda larga è serviziu multimediale hibridu, cum'è mostra in a figura sottu, è e caratteristiche chjave per sustene l'applicazioni sopra sò definite. Inoltre, ITU hà ancu attivamente prumuvutu u travagliu nantu à l'usu di freccia di satellita è 5g, è hà realizatu una seria di spartera di spettru è analisi di cumpatibilità elettromagnetica trà satellita è 5g.
Figura 1 quattru scenarii d'applicazione di u sistema di fusione terrestre satellitari datu da l'ITU
2) U Programma di Partenariatu di Terza Generazione (3GPP) hà dimustratu i vantaghji di a cumunicazione satellitare à u sistema di cumunicazione mobile in terra da a liberazione 14 Standard in 2017. In u rapportu tecnicu tr22.822 publicatu à a fine di 2017, u gruppu di travagliu 3GPP SA1 hà definitu trè tecnulugii maiò per l'usu di l'accessu satellitare in 5g: serviziu cuntinuu, serviziu omnipresente è serviziu allargatuCasi d'usu, è discute i bisogni di i servizii novi è esistenti. Attualmente, 3GPP s'appoghja principarmenti nantu à u prughjettu di ricerca chjamatu "rete non ground (NTN)" per fà ricerche nantu à u scenariu di implementazione è u disignu di l'interfaccia aerea di a cumunicazione satellitare in 5g.
3) In u ghjugnu 2017, l'alleanza sat5g (rete satellitare è terrestre per 5g) hè stata stabilita in Europa. I so membri includenu BT, SES, Avanti, Università di Surrey è altre imprese europee è istituzioni di ricerca, chì miranu à furnisce 5g cù una soluzione satellitare plug and play rentabile è furnisce opportunità di mercatu di crescita sustinuta per a catena di l'industria satellitare. A cunferenza europea di a rete è a cumunicazione 2018 hè stata in Ljubljana, Slovenia. À a cunferenza, cinque membri di sat5g anu dimustratu l'integrazione di l'architettura di rete satellitari è 3GPP, cumprese VT IDI rect è SES.
Figura 2 scenario d'applicazione satellitare 5g datu da sat5g
4) Per risponde à l'obiettivo di crescita di capacità di 1000x prupostu da u sistema 5g, u Sansa (rete di backhaul satellitare terrestre d'accessu cumunu attivatu da smart Antenna) prugramma lanciatu sottu à u sustegnu di l'UE h2020 hà u scopu di furnisce una bona suluzione backhaul link per futuri sistemi di cumunicazione wireless di alta capacità. Prughjettu Sansa prupone low overhead smart Antenna Tecnulugia di beamforming, tecnulugia di gestione di risorsa wireless intelligente dinamica per a reta wireless integrata in terra satellitare, tecnulugia di spartera di spettru dinamica basata nantu à l'assistenza di basa di dati, è svolge un travagliu di ricerca approfonditu.
02Tecnulugie chjave di a fusione satellitare 5g
A causa di e sfarenze trà a cumunicazione satellitare è a cumunicazione wireless in terra in a distanza di propagazione, a cobertura è a capacità di putenza, rializendu l'integrazione prufonda di i dui face alcune sfide inevitabbili. U seguitu analizeghja e tecnulugia chjave di l'integrazione satellitare 5g da cinque aspetti: architettura, copertura di fasciu, forma d'onda di l'interfaccia d'aria, spartera di spettru è cuntrollu di rete.
2.1 architettura
In l'architettura di l'integrazione satellitare 5g, a custellazione satellitare di l'ibrida orbita alta-bassa hè cunsiderata. À u listessu tempu, u disignu di a banda di freccia di cumunicazione include ancu una banda di freccia bassa (cum'è bande l è s) è banda d'alta freccia (cum'è bande Ku è Ka), tenendu in contu i requisiti di media è bassa velocità. è servizii di trasmissione à banda larga. L'area di copertura satellitare si move cù u muvimentu di u puntu sub-satellite, è l'utilizatore finale cambia trà e diverse cellule.
A catena intersatellita di a custellazione di satelliti LEO hè cumpostu di ligami laser o micru, è parechji satelliti sò interconnessi per furmà una reta di cumunicazione spaziale cù satelliti cum'è nodi di commutazione. A custellazione hè generalmente cuncepita da a custellazione di l'orbita polare, perchè ci hè una relazione di pusizione relativa relativamente stabile trà i satelliti nantu à i piani orbitali adiacenti (eccettu a regione polare o u slot inversu), chì hè favurevule à mantene e ligami inter satelliti è a realizazione di una copertura di alta latitudine. Inoltre, u serviziu di ligame di alimentazione satellitare hè sbarcatu à a stazione di gateway, chì rializeghja l'interconnessione trà a reta satellitare è a terra PSTN, PLMN è Internet. Queste operazioni sò realizate in bande di frequenza Ka o Q / V.
Attualmente, ci sò trè architetture principali di a reta di fusione terrestre satellitare. U primu hè a reta cumplementaria di a terra satellitare. Sutta questa architettura, u sistema 5g è u sistema satellitare sparte u centru di gestione di a rete, ma a so rete d'accessu è a rete core restanu indipendenti. A rete d'accessu è alcune funzioni di rete core sò furnite da a stazione di gateway satellitare, è qualsiasi modi d'accessu cellulare è satellitare sò supportati da u terminal. U sicondu hè a rete hibrida di terra satellitare. Sutta sta architettura, u sistema di terra è u sistema satellitare sparte u centru di gestione di a rete, è a parte di l'interfaccia di l'aria hè unificata quant'è pussibule per mantene l'indipendenza di e so rispettive rete core è bande di freccia. U terminal pò sustene dui modi d'accessu: terra è satellitu. U terzu hè a reta di terra integrata satellitare. E so caratteristiche principali sò: u puntu d'accessu (AP), a frequenza, a rete d'accessu è a rete core di tuttu u sistema sò pianificazione è cuncepimentu cumpletamente unificate. Si deve esse nutatu chì reta satellitare integrata in terra hè u stadiu più altu di u sistema di cumunicazione integrata in terra satellitare, chì face grandi sfide tecniche.
Copertura di fasciu 2.2
In u sistema di cumunicazione mobile integrata in terra satellitare, aghjustendu u so fasciu puntuale è e risorse wireless, furnisce servizii di voce è dati chì superanu a capacità predeterminata per i punti caldi. Questa funzione flessibile hè realizata da a tecnulugia di formatura di fasciu digitale (DBF). Attualmente, a tecnulugia di beamforming digitale di a cumunicazione satellitare include principalmente DBF terrestre, DBF spaziale è DBF hibrido. Frà elli, u beamforming digitale hibridu hà un bonu cumprumissu trà u rendiment è a cumplessità, è hè statu assai studiatu. Quandu u DBF hibridu hè aduttatu, u centru di cuntrollu di a rete di terra calcula a matrice di beamforming ottimizzata secondu i requisiti di adattazione di u fasciu è e strategie currispundenti, è poi manda i parametri di a matrice di beamforming à u satellitu attraversu u ligame d'alimentazione. Attraversu a ricustruzzione di multi fasciu Antenna nantu à u satellitu, a cobertura di u fasciu à a terra hè dinamicamente aghjustatu.
Ci hè dui tipi principali di trasmissioni causate da a mobilità satellitare o terminale: unu hè u handoff in u sistema satellitare. Per i satelliti LEO, a so pusizioni in terra relativa cambia rapidamente, cusì chì u terminal hè cupartu continuamente da u stessu satellitu per solu più di deci minuti. Per quessa, per prevene a perdita di dati durante u cambiamentu, u cambiamentu intersatellite o inter-beam deve esse preparatu in anticipu è implementatu rapidamente. L'altru hè a cunversione di u terminal trà a reta 5g di terra è a reta satellitare. Stu traspurtadore deve cunsiderà u sustegnu di u processu à bordu è l'architettura di spedizione trasparente, a sincronizazione di u tempu, a misurazione è a coordinazione di l'infurmazioni. Quandu u signale di a rete cellulare hè assai debule, u terminal passa da a rete cellulare à a rete satellitare, altrimente mantene l'accessu di a reta di terra.
2.3 forma d'onda di u portu di l'aria
U multiplexing di divisione di frequenza ortogonale (OFDM) hè sempre u sistema di trasmissione di basa di u sistema 5g, ma l'interferenza inter carrier (ICI) degraderà seriamente u rendiment di u sistema. Questu hè chì a tecnulugia di multiplexing di divisione di frequenza ortogonale hè assai sensibile à l'offset di frequenza, è a diafonia trà i subcarriers causata da l'offset di frequenza degraderà u rendiment di cumunicazione. Per resiste efficacemente à l'influenza di l'offset di freccia residuale nantu à u rendiment di u sistema, u schema di cuncepimentu di larghezza di banda variabile di subcarrier pò esse aduttatu. Per a banda L cù una banda di frequenza stretta, postu chì a tarifa di codice di u serviziu di voce supportatu da questu hè di 2.4kbps, 15KHz o un design di sottoportatore più strettu deve esse aduttatu. In a banda Ka, a larghezza di u subcarrier chì pò esse usata hè grande. Questu hè chì l'utilizatori spessu naviganu in Internet cù a banda larga è l'angolo di elevazione minimu hè grande, chì ponu efficacemente riduce l'influenza di l'effettu Doppler.
Inoltre, l'accessu multiplu non ortogonale (noma) supportatu da 5g ùn hè micca bisognu di ogni utilizatore per monopolizà e risorse. L'utilizatori ponu mandà è riceve infurmazioni nantu à risorse non ortogonali à u stessu tempu. Basatu nantu à a rilevazione cumuni multi-utilizatori, l'interferenza mutuale trà l'utilizatori pò esse evitata per mezu di trasfurmazioni di signali. Paragunatu cù u mètudu di accessu orthogonal tradiziunale, l 'applicazzioni di a tecnulugia noma pò migliurà l' efficienza spettrali da più di trè volte. Attualmente, u chip noma per u sistema di terra 5g hè statu sviluppatu è popularizatu. A tecnulugia Noma usa a cumplessità in cambiu di l'efficienza spettrale, chì significa ancu chì serà difficiule d'applicà à i scenarii di cumunicazione satellitari di l'orbita geostazionaria (GEO) à longu tempu, perchè un gran numaru d'interazzioni di signalazione sò usati per cuntrullà dinamicamente i paràmetri d'accessu di l'utilizatori. In seguitu, a ricerca tecnica deve esse realizatu nantu à a tecnulugia noma in a cumunicazione satellitare.
2.4 spartera di u spettru
Sia per a cumunicazione satellitare o u sistema di cumunicazione mobile in terra, a mancanza di spettru dispunibule hè diventata un prublema urgente per esse risoltu. In particulare, a cumunicazione satellitare è a cumunicazione in terra anu furmatu una cumpetizione feroce in risorse di spettru. Per esempiu, a banda C è a banda Ka utilizata da u sistema di cumunicazione satellitare per parechji anni sò stati autorizati à u sistema 5g di terra da ITU. A situazione di a cumpetizione di spettru trà i dui include:
1) Banda Ka: per risponde à a dumanda di crescita rapida di u tassu di l'utilizatori è a capacità di u sistema, 5g è e cumunicazioni satellitari speranu di aduttà a banda Ka o ancu a banda d'onda millimetrica. Per esempiu, a cunferenza mundiale di radiocomunicazione 2019 (wrc-19) utilizerà in u mondu l'identificazione di spettru cù una larghezza di banda totale di 14.75 ghz di 24.25 ghz-27.5 GHz, 37 ghz-43.5 GHz è 66 ghz-71 GHz per 5g è futuri mobili internaziunali. sistemi di cumunicazione; A FCC di i Stati Uniti hà autorizatu e bande di freccia 27.5ghz-28.35ghz è 37 ghz-38.6 GHz à a terra 5g, è queste bande di freccia si sovrapponenu cù e bande di frequenza aduprate da i sistemi di cumunicazione satellitare.
2) 3ghz-6ghz C-band: parechji paesi anu prupostu di utilizà a C-band cum'è una banda candidata per u sistema 5g, cumprese a Cina, l'UE, u Giappone è a Corea di u Sud. Tuttavia, in Asia, Cina, Vietnam, Malesia è altri paesi anu custruitu un gran numaru di sistemi di cumunicazione satellitari in questa banda di frequenza, è hè difficiule di coordinà l'usu di a banda di frequenza C per u sistema di terra 5g.
L'allocazione ottimale per via di a pianificazione di cullaburazione in terra satellitare pò migliurà l'usu efficiente di e risorse di frequenza. Custruendu u sistema di rilevazione di u spettru cumuni di u satellitu in terra, a spartera di u spettru trà i sistemi di cumunicazione in terra satellitare pò esse realizata è l'efficienza di l'utilizazione di u spettru pò esse migliurata. In cunfrontu cù e rete di cumunicazione wireless terrestre, hè più difficiuli per l'utilizatori cognitivi per detectà tuttu u spettru in u so ambiente di rete, chì hè causatu da a larga cobertura di cumunicazione satellitare. L'aghjurnamentu rapidu di a basa di dati di spettru, u beamforming, l'accuratezza di a sensazione di u spettru è a descrizzione di a regione cognitiva sò u focu di ricerca di sta tecnulugia. Inoltre, da a perspettiva di l'integrazione di risorse, a pianificazione unificata è u disignu di a cumunicazione cellulare è a cumunicazione satellitare per risolve l'interferenza in u modu di "spartimentu di spettru", cusì prumove a spartera è l'usu di risorse di frequenza pò furnisce una basa compatibile per l'integrazione prufonda. di u sistema di cumunicazione satellitare è u sistema 5g.
2.5 cuntrollu di a reta
A realizazione di a reta di rete end-to-end à traversu a tecnulugia SDN è nfv hè a più grande funzione di a nuvola di cuntrollu di a rete in u sistema 5g. I tecnulugii SDN è nfv realizanu a separazione di u cuscinettu è u cuntrollu di a rete è u software di elementi di rete core rispettivamente. Forniscenu una basa solida per a realizazione di a reta di reteU fundamentu di a realità.
Quandu u sistema di cumunicazione satellitare hè prufondamente integratu cù a terra 5g, a funzione di cuntrollu è a funzione di spedizione di a reta di u core satellitare pò esse separata per simplificà più a funzione di spedizione. Per sustene e esigenze di trasmissione di trafficu elevatu è di pianificazione di carichi di trafficu flexible è equilibratu, u almacenamentu di u serviziu è a capacità di l'informatica ponu esse spustati da u centru di a rete à u bordu di a rete.
Per sustene l'integrazione cù a terra, in più di e nove funzioni di rete di 3GPP chì furnisce funzioni di serviziu di basa, e funzioni di interconnessione non-3GPP è e funzioni di u pianu di l'utilizatori anu da esse aghjuntu à u pianu di l'utilizatori di a rete di core satellitari 5g.
03Sfide è direzzione di ricerca di a fusione 5g satellitare
Ancu s'ellu hè statu fattu assai prugressu in l'integrazione satellitare 5g, parechje sfide tecniche seranu affruntate per realizà veramente a bella visione di l'integrazione satellitare 5g. Ci sò parechje sfide cumuni in u campu di u satellitu è a terra. Quì sottu, listemu i principali sfidi tecnichi è e direzzione di ricerca futura.
1) Sfide di u sistema di trasmissione: in a trasmissione di rete integrata in terra satellitare, u cambiamentu di frequenza Doppler, a gestione di a frequenza è l'interferenza, a limitazione di a putenza è l'avance di timing sò prublemi urgenti da risolve. Per u cambiamentu di frequenza Doppler, 5g adotta multi carrier OFDM in u sistema di trasmissione, è u so designu di spaziatura di subcarrier ùn cunsidereghja micca l'influenza di un grande cambiamentu di frequenza Doppler, chì portarà interferenza trà i subcarriers. In termini di limitazione di putenza, assicura l'utilizazione di a banda d'alta frequenza è riduce u piccu di u signale à u rapportu mediu. Infine, in quantu à l'avance di timing, u rapidu cambiamentu di u ritardu di trasmissione di u ligame wireless pò purtà à a necessità di aghjurnà dinamicamente ogni anticipu di timing di u terminal per assicurà a sincronizazione di tutte e trasmissioni uplink.
2) Sfide di l'accessu è a gestione di e risorse: in cunsiderà u longu ritardu di a reta integrata in terra satellitare, porta sfide à u cuntrollu di l'accessu, HARQ, ARQ è altri prucessi di a capa MAC è a capa RLC. In quantu à u cuntrollu di l'accessu, per sustene l'integrazione efficace di 5g è satellitari, hè necessariu di disignà miccanismi d'accessu ragiunate cum'è pre-autorizazione, scheduling semi cuntinuu è autorizazione libera. Per HARQ, u tempu di andata è di solitu supera a durata massima di u timer di HARQ. U prucessu HARQ hà esigenze strette à tempu. In u prucessu di pianificazione di a strata MAC è a strata RLC, u longu ritardu di u sistema satellitare affetterà ancu a puntualità di a pianificazione, cusì i so paràmetri di ritardu di pianificazione anu da esse aghjustati.
3) A sfida di a gestione di a mobilità: in a reta integrata in terra satellitare, a sfida di a gestione di a mobilità hè più severa. Sicondu u livellu di cumunicazione, pò esse divisu in trasmissioni di livellu di rete è trasmissioni di livellu di ligame. Sicondu u scenariu di l'applicazione, hè divisu in trasmissioni di cellule di terra, trasmissioni di cellule satellitari è terrestri, trasmissioni di cellule satellitari è trasmissioni intersatelliti. Stu prublema hè stata scuperta, ma hà bisognu di più ricerca.
04cunchiusioni
A cumunicazione satellitare è i sistemi di cumunicazione cellulare terrestre anu sperimentatu quasi trè decennii di sviluppu è anu fattu risultati brillanti. Tuttavia, per via di e so limitazioni inerenti, hè difficiule di risponde à a crescente dumanda di a ghjente di cumunicazione mobile è interconnessione massiva di dati. Nta l'ultimi anni, cù u rapidu sviluppu di a tecnulugia di l'Internet di e cose, u futuru sistema di cumunicazione wireless hà da affruntà a trasfurmazioni da "persone à persone" à "persone à e cose" è "cose à e cose", in modu di rializà a cumunicazione ubiquitous è interconnessione. di tutte e cose. Attraversu u sviluppu integratu di a cumunicazione satellitare è a cumunicazione cellulare terrestre, per rializà vantaghji cumplementari, usherà novi opportunità di sviluppu. Stu documentu presenta è discute u statutu di sviluppu, tecnulugii chjave è sfide di a cumunicazione satellitare è l'integrazione 5g, sperendu à furnisce riferimentu è riferimentu per u sviluppu di sta tecnulugia.
Stu articulu hè riproduciutu da " Satellitu è rete", sustene a prutezzione di i diritti di pruprietà intellettuale. Per piacè indicà a fonte originale è l'autore per a ristampa. Se ci hè una violazione, per piacè cuntattateci per sguassà
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