本文延续上文通过NTN网络实现物联网IoT连接内容继续总结NTN网络中物联网IoT连接的相关信息。
(接上文）
第三部分：企业在这方面的相关需求
关于NTN的企业用例和动机，部署基于蜂窝连接的物联网解决方案的跨国公司需要真正的全球服务覆盖和高可靠性，这可能会对其业务的效率和运营体验产生重大影响。将卫星连接添加到蜂窝连接可能是解决许多当前企业物联网挑战的解决方案。能够利用和管理其物联网设备的卫星和蜂窝连接可以解决四个基本问题：
1. 每个国家的蜂窝覆盖范围有限：企业希望确保所有设备都可靠连接。在偏远地区，将设备连接到移动网络或确保来自移动物体的无缝数据流可能具有挑战性。
->组合蜂窝/卫星连接可以实现商定数据速率的完全可用性，从而允许实施关键基础设施用例。
2. 没有全球覆盖：一些企业需要连接全球所有资产——陆上和海上。陆地网络有其局限性：沙漠或海洋覆盖了地球表面的70%。此外，许多国家尚未部署NB-IoT或LTE-M等物联网网络。但即使在部署了这些网络的地方，漫游也并不总是可行的。在这种情况下，连接不同国家的资产有时需要多个复杂的合同。
->组合式蜂窝/卫星连接至少在技术上可以覆盖地球表面的任何给定位置。
3. 多个连接合同和分散的管理系统：不同的用例对数据量、数据速率、延迟和关键性有不同的通信要求。过去，这些要求只能通过利用具有（专有）技术和独立连接管理系统的不同蜂窝和卫星提供商来满足。管理不同的合同和集成不同的系统成本高昂，并增加了运营复杂性。
->组合式蜂窝/卫星连接允许企业以最少的合同和平台来处理所有连接需求。
4. 同一用例的多个设备：许多用例，尤其是移动用例，要求将卫星和蜂窝连接结合在一个设备中。当今的卫星连接需要特定的专有终端。如果用例还需要蜂窝连接，则两个独立的设备会占用空间并增加成本。
-> 展望未来，集成的 5G IoT 无线电模块 (3GPP Rel. 17+) 可以在地面和非地面网络之间无缝切换。最初，这些将仅服务于窄带用例(NB-IoT NTN)，但在随后的几年中，使用融合设备(NR-NTN) 可能会实现更高的数据速率。
1. 移动对象主要使用蜂窝连接，但偶尔在覆盖空白处（例如偏远地区或海洋）需要卫星连接。示例包括运输和物流、农业和建筑车辆，或（长期来看）乘用车。
2. 关键基础设施，需要冗余数据连接以保证可用性，或服务水平协议 (SLA) 以保证数据速率。示例包括风力发电场、太阳能发电场、管道或采矿场。
3. 无缝传感器：大规模物联网设备（通常是低成本、电池供电和（通常）固定传感器）正在大规模部署，因此需要零接触安装程序，而无需在每个站点进行单独的连接检查。大多数设备将通过蜂窝网络连接，但有些设备需要卫星连接。示例包括土壤或农作物传感器、环境监测或基础设施监测。
第四部分：将物联网NTN集成到移动网络中
移动运营商的总体观点
在无处不在的万物互联时代，移动网络运营商 (MNO) 旨在为各种物联网客户（例如企业（直接使用）和解决方案提供商（间接使用））协调全球可靠的连接。随着物联网生态系统的扩展，MNO正在构建可扩展的物联网网络，以适应越来越多的连接设备和更高的数据速率。在此过程中，建立在精简流程之上的高效运营对于在这个动态的物联网领域保持竞争力至关重要。同样，高度关注面向用户的简单性对于优化客户体验、从而实现增长和保留至关重要。为了为互联的未来铺平道路，MNO依赖并推广3GPP 行业标准，为更广泛的物联网行业的进步和协调做出贡献。
IoT NTN的动机
随着MNO整合漫游合作伙伴来补充其自己的蜂窝网络覆盖范围，他们可以与卫星网络合作扩大其覆盖范围，以一站式服务提供全面的全球IoT连接覆盖。幸运的是，近年来NTN解决方案的成本已大幅下降，这使得企业通过融合 TN/NTN连接连接其设备变得越来越可行。此外，由于即将推出基于全球3GPP标准 (R17+) 的融合现成设备，此类解决方案的部署和操作正逐渐变得更加容易和更具成本效益。
移动运营商用例
非地面网络可以通过常规漫游集成，利用现有且经过验证的标准接口和合同。建议从NB-IoT连接开始，因为首批支持NTN的模块和芯片组计划将于 2024年上市。随着未来3GPP标准R19的发布，具有更高数据速率 (NR-NTN) 的设备也将支持融合连接，尽管它们可能还需要几年时间才能投入商业使用。
R17相关功能集
3GPP 在R17中的努力旨在增强地面网络以外的连接，扩大物联网覆盖范围，并通过各种工作项目探索基于NTN通信的创新解决方案。这些目标得到了众多利益相关者的支持，从供应商（终端、芯片组、网络）到移动和航天行业的服务提供商，以及垂直用户群。这里进一步说一下与NTN IoT网络相关的一些具体方面：
a. 3GPP R17规范扩展了对基于NB-IoT和eMTC（增强型机器类型通信）的卫星接入的支持。
b. 解决了农业、运输、物流、跟踪、监控、公共安全 (SOS) 等各个领域的大量物联网 (IoT) 用例。
2. 手持设备的 NB-IoT 卫星接入：
a. 除了基于NR的接入外，R17规范还支持部署在FR1频段中的基于NB-IoT的卫星接入。这为手持设备实现了全球无缝低数据服务连续性，增强了蜂窝网络的紧急连接和其他用例。
b. 目标是增强连接性和覆盖范围，特别是在蜂窝覆盖在经济上不可行的偏远或具有挑战性的环境中。
3. 可行性研究和解决方案：
a. 研究人员正在探索有效的收发器设计，以便通过低地球轨道 (LEO)、中地球轨道 (MEO) 和地球同步 (GSO/GEO) 卫星将 NB-IoT 集成到 NTN。
b. 正在解决与架构和技术方面相关的挑战，为该领域的未来发展铺平道路。
第五部分：面临的挑战/演进到5G IoT NTN
卫星运营商对IoT NTN和当前挑战的看法
要实现社会和行业的全面数字化，IoT网络必须实现全球覆盖，而卫星解决方案可以很好地解决地面网络的盲区问题。但这还不够。过去，卫星运营商已经从太空部署了IoT 解决方案，但实施成本和运营成本阻碍了大规模采用。现在，3GPP地面网络和非地面网络在同一标准下的集成大大降低了用户设备的成本，同时促进了两个网络之间的无缝集成和运行。卫星运营商在 3GPP R17及以后的演进版本中认识到，对于3GPP协议的网络，扩展NB-IoT覆盖范围有很大机会。
动机：频谱、生态系统准备就绪、挑战
随着5G NTN解决方案的开发，卫星行业有机会重塑一些成熟的卫星和地面连接元素。其中一个要素是监管。任何卫星解决方案都需要考虑国际电联法规和国家法规，以便在特定地区提供服务。需要鼓励监管机构为5G IoT NTN应用分配更多频谱，避免客户被束缚。这还将帮助芯片制造商增加收入，方法是将 NTN 添加到其当前的芯片设计中，并扩展其RF功能以支持位于某些现有NB-IoT地面频段附近的移动卫星服务频段。
向5G和卫星生态系统挑战的演进
3GPP NTN的卫星实施可以很好地填补无法部署地面覆盖的空白，但这种演进需要许多参与者的参与：
MNO和MVNO需要了解3GPP IoT NTN，并要求芯片组供应商和/或模块制造商尽快包含 NTN 功能。
工业垂直行业、MNO 和 MVNO 需要参与 3GPP NTN 流程。
测试设备供应商和 UE 认证计划需要加速。
所有卫星提供商都需要采用 3GPP NTN 技术来建立用户设备的规模经济。
公共管理部门需要支持3GPP NTN 的当前和未来发展。
当前的物联网实施使用地面覆盖，并且通常使用固定的用户设备，但工业流程的数字化也需要具有移动性的户外无处不在的覆盖。例如，资产跟踪是当今可能受到家庭运营商覆盖限制的最重要用例之一，因为对于ARPU 较低的大规模物联网部署来说，漫游并不划算。卫星覆盖可以超越任何边界，从而减少移动物联网覆盖各地的漫游协议数量。在这种情况下，卫星群可以提供全球覆盖 - 卫星可以在不同的轨道上协调，并且可以通过添加更多卫星和更多地面网关来增加容量，以便将物联网数据路由到家庭移动运营商。可以通过不同平面上的卫星和战略位置的网关来实现特定的服务质量，以减少端到端延迟。
总之，卫星覆盖范围可以超越任何边界，从而减少各地移动物联网覆盖的漫游协议数量。
第六部分：可用终端设备（模块/芯片组/物联网设备）
芯片组功能和依赖关系
芯片组的功能旨在满足NTN要求，在促进和增强IoT设备连接方面发挥着关键作用。芯片组的启用和NTN对设备生态系统的支持涉及法规、认证和用例适应性。成本、尺寸、功率效率和应用功能等众多因素都会影响整体IoT设备连接体验。在芯片组的运营启用过程中，有几个关键的功能要求和依赖关系发挥作用，包括与3GPP标准的兼容性以及与NTN特定要求的一致性，以便在更广泛的网络基础设施内实现顺畅的交互和通信。此外，必须遵循监管和认证流程，以确保芯片组符合必要的法律和监管标准。遵守有助于无缝启用IoT设备，并在消费者、企业和监管机构之间建立信任。通过解决这些方面的问题，NTN生态系统可以稳健扩展并支持高效的物联网部署。TN-NTN实施可由单个SIM卡支持，该SIM卡涵盖TN和NTN之间的漫游协议，或由双SIM卡选项支持，可在网络之间自动或由用户启动切换。
标准、认证和法规遵从性
包括3GPP在内的标准化机构在支持NTN IoT技术方面取得了重大进展。
有关 NTN IoT 合规性的一些关键方面包括：
1. 3GPP 合规性可在最佳利用的频谱内实现全球和广泛的互操作性。
2. 纳入互操作性和一致性认证标准。
3. 定义、维护和执行无线监管标准，以确保设备符合有关稳健性、可靠性和高质量的既定规范。
4. 设备制造商、运营商和开发人员可以自信地进行创新，因为他们知道他们的产品将具有互操作性。
5. 在他们根据既定标准设计设备时，制造商对3GPP规范的遵守加速了开发和认证过程。
6. 合规性减少了测试工作量，避免了定制解决方案，从而节省了成本并缩短了上市时间。
谈到NTN NB-IoT设备的准备情况，除了与蜂窝NB-IoT 设备相关的既定挑战之外，还有几个挑战需要考虑。让我们在基于NTN的NB-IoT的背景下探讨这些挑战，以实现地球上任何地方的可靠通信，并为NTN IoT生态系统的发展做出贡献：
1. 传播损耗和信号强度：
a. 在NTN中，信号可能会在空间中传播很长的距离，导致严重的传播损耗，特别是在GSO/GEO卫星中。
b.确保发射器足够强大以在接收器处保持足够的信号强度至关重要，尤其是在典型的NB-IoT设备环境中 - 标准允许地面操作低于23dBm的几个功率等级，但NTN的最低23dBm TX功率至关重要
c。天线增益可以帮助补偿部分信号损失。
2. 卫星运动和距离：
a。NTN涉及与在轨道上移动的卫星的通信。
b。由于被测设备与卫星之间的距离很大，因此出现了挑战。
c。需要解决多普勒频移和高衰减问题。
3. 定时和同步：
a. NTN设备依赖于精确的定时同步。
b. 更大的波束半径和更长的链路距离会影响定时提前 (TA) 和上行链路 (UL) 频率补偿。
c. 集成全球导航卫星系统 (GNSS) 有助于缓解这些问题。
4. 成本优化：
a. 平衡性能和成本对于广泛采用至关重要。
b. 优化组件、减少物料清单 (BoM) 和实现规模经济是关键。
5. 生命周期管理：
a. NTN NB-IoT设备的生命周期很长，需要进行功率优化。
b. 需要规划长期支持，包括软件更新和维护。
移动运营商的设备操作要求
芯片组是通信技术的重要组成部分，可实现对IoT TN和IoT NTN网络的高效数据传输访问。这个复杂的生态系统由硬件、射频、调制解调器软件和支持应用程序组成，应通过实施强大的纠错功能、增强频率范围和支持超出地面网络的频段，同时构建卫星坐标的跟踪功能和解决多普勒补偿问题，确保实现最高性能。确保设备准备就绪的需求带来了一些挑战，需要采取创新和建设性的方法，这些挑战可能因环境、技术和用例而异。这些挑战包括：
应用程序的开发和准备就绪，
遵守国家和国际当局制定的监管标准，
教育用户并使他们能够掌握 IoT NTN 网络的复杂性，
管理功耗，特别是在传感器电源有限的情况下
考虑地形和干扰等环境因素。
设备制造商、标准化机构和监管机构之间的合作对于克服这些挑战至关重要。通过建设性的对话和思想交流，持续的标准化努力和协作可以在克服这些挑战中发挥关键作用。
第一，不同生态系统参与者的关键要点总结
1. 需要鼓励MNO注意新的3GPP NTN R17+大规模物联网演进，并通过与符合3GPP R17+标准的卫星运营商合作，将这项技术引入其运营中，以避免技术锁定并保护其投资。
2.鼓励所有卫星运营商利用移动领域的NTN计划，扩大MNO的覆盖范围，并使用通用的地面和非地面网络解决方案进入大规模物联网市场，并提高整个生态系统的规模经济。
3.芯片供应商是3GPP NTN演进中最重要的参与者之一。既然R17+已成为现实，就鼓励迈出下一步：在实验室和现场进行GCF/PTCRB认证，以加快 2024年的芯片生产和相应的服务商业化。卫星运营商及其客户已准备好开始使用这项技术。
4.增值服务提供商、系统集成商、物联网运营商和最终用户应要求其MNO 提供商将NTN芯片组纳入其认证设备列表，并开始使用延迟容忍和近实时应用程序测试服务。
第二，推动NTN部署规模化所需的条件
如今NTN已发展成为无处不在的连接的潜在解决方案。与任何新技术一样，实施需要解决部署的所有障碍，包括速度和规模。设备准备就绪是关键挑战之一：芯片组、模块和设备需要满足额外的要求。
相应的用例预计将从紧急SOS发展到双向消息传递，再到低清晰度流媒体。从物联网的角度来看，可用于支持其他用例的带宽足以维持NB IoT NTN。几年后，业务需求和相关的货币化可能会推动新的用例，这些用例可能会逐渐将网络升级转移到NR NTN。
坐而论道，好好读书！
欢迎转发本公众号的文章，copy，翻译，修改并转发文章or文章中部分内容（文字，图片，视频等）时请注明来自本公众号。
