Testes de NTN no setor automotivo

Desafios da tecnologia NTN

A conectividade das NTNs no setor automotivo apresenta uma série de desafios relacionados à RF, à mobilidade e a nível sistema, que devem ser resolvidos por meio de testes rigorosos:

• Grandes distâncias de propagação e alta perda de sinal: ao contrário das redes terrestres, cujas células têm apenas algumas centenas de metros, os enlaces de NTN se estendem por centenas de quilômetros até satélites LEO (órbita terrestre baixa) e por cerca de 36.000 km até satélites GEO (órbita geoestacionária). Essas distâncias extremas causam uma perda de sinal significativa e, no caso dos sistemas GEO, uma latência considerável. A alta latência complica a sincronização de tempo e limita o suporte a casos de uso reativos no setor automotivo.
• Ângulos de elevação do satélite variáveis e baixos: manter uma conexão com linha de visão torna-se difícil quando os satélites aparecem em ângulos de elevação baixos, especialmente para sistemas GEO observados a partir de altas latitudes. As sombras causadas pelo relevo, pela vegetação e pelo ambiente ao redor do veículo podem prejudicar ainda mais a continuidade do serviço. Os desenvolvedores de antenas e os OEMs devem levar em conta essas condições para garantir um funcionamento confiável em diversos cenários de condução.
• Distorção do sinal causada por multipercurso e efeitos atmosféricos: o desvanecimento atmosférico e as reflexões multipercurso provenientes do ambiente circundante distorcem os sinais das NTNs, reduzindo a qualidade do enlace. Essas limitações influenciam o design da NTN e devem ser consideradas durante a integração a nível veículo e a nível chipset.
• Movimento dos satélites e efeito Doppler: o movimento relativo entre o satélite e o veículo gera o efeito Doppler nos sistemas de órbita terrestre não geoestacionária (NGEO), causando atrasos de propagação que variam com o tempo. Esses efeitos geram desafios complexos de sincronização e relacionados aos canais de RF para a unidade de controle telemático (TCU) e o chipset. Os veículos podem precisar de antenas ativas com tecnologia de beamforming para rastrear continuamente os rápidos satélites LEO, que ficam visíveis por apenas alguns minutos de cada vez.
• Procedimentos de handover e de mobilidade de NTN complexos: a NTN acrescenta diversos requisitos de mobilidade além dos das redes terrestres, como handover entre feixes e entre satélites, resseleção de célula e transições entre redes terrestres e não-terrestres. Especialmente no caso das constelações LEO, garantir uma mobilidade contínua exige um projeto cuidadoso da rede e testes dos parâmetros de handover condicional e dos pontos de acionamento a nível veículo.
• Ampla variedade de bandas de frequência de operação: os sistemas de NTN operam desde as bandas L e S até as bandas Ku, K e Ka. Embora as antenas e TCUs automotivas atuais já possam ser compatíveis com bandas mais baixas, a operação nas bandas Ku/K/Ka de frequências mais altas impõe requisitos significativamente mais complexos para transceptores de RF, TCUs e antenas.
• Restrições de temperatura, energia e espaço: as antenas ativas com capacidade de beamforming, necessárias para a operação de NTNs de alta frequência, aumentam o tamanho, o peso, o consumo de energia e a carga térmica. Essas restrições devem ser equilibradas com aspectos de integração, custo e design do veículo.

Supere os desafios dos seus testes de NTN no setor automotivo

Para tornar o conceito de veículo sempre conectado realidade, é necessário também simular condições complexas de NTN e validar o desempenho de ponta a ponta:

• Emulação flexível da NTN: para avaliar o desempenho do chipset, da TCU e do veículo em uma ampla variedade de implementações de NTN, os sistemas de teste devem emular constelações LEO, MEO (órbita terrestre média) e GEO, todas as bandas de frequência relevantes e todas as condições de mobilidade apropriadas.
• Testes de aplicações, de RF e de protocolos em conformidade com os padrões: os chipsets e as TCUs devem ser testados de acordo com as especificações para NTN do 3GPP (incluindo NB-NTN e NR-NTN) para verificar o comportamento correto do protocolo, o desempenho de RF e o funcionamento a nível aplicação. Isso garante o cumprimento dos requisitos regulatórios e permite a compatibilidade com outros dispositivos.
• Emulação avançada de canais: para garantir o funcionamento correto em condições reais de trânsito, perdas de sinal, desvanecimento, sombreamento, efeitos atmosféricos e efeito Doppler devem ser reproduzidos em laboratório, a fim de simular condições realistas de canal da NTN.
• Verificação da sincronização de frequência e tempo: a validação precisa do comportamento da sincronização de tempo (especialmente sob latência da GEO e efeito Doppler da NGEO) é fundamental para garantir o funcionamento correto dos sistemas de comunicação das NTNs.
• Emulação de sinais de GNSS realistas: como o GNSS desempenha um papel central nos procedimentos de mobilidade, sincronização de tempo e posicionamento da NTN, os ambientes de teste devem emular vários satélites GNSS juntamente com os sinais da NTN.
• Validação de beamforming e antena: tanto as antenas automotivas passivas quanto as ativas requerem testes over-the-air (OTA) em câmara e em laboratório para verificar a orientação do feixe, o ganho, o desempenho e a robustez sob diferentes ângulos de elevação e trajetórias de satélite.
• Validação a nível veículo de serviços baseados em NTNs: os serviços de ponta a ponta oferecidos por meio da NTN, como o eCall, devem ser testados em ambientes veiculares integrados para garantir o funcionamento correto em condições reais de NTN.

Comparação entre implementações da NTN

Nossas soluções para testes de NTN no setor automotivo

• Suporte para múltiplas órbitas, abrangendo órbitas LEO, MEO, GEO e GSO (órbita geossíncrona), assim como handovers entre órbitas e dentro da mesma órbita
• Suporte multibanda que abrange todas as bandas de frequência de NTN
• Emulação dinâmica de efeito Doppler para sinais de downlink e uplink
• Emulação de tempo de ida e volta (RTT) e atraso de propagação variável, com a capacidade de avaliar os impactos do avanço de tempo, do processo de retransmissão de HARQ e da latência geral
• Perfis de desvanecimento específicos de NTN que incorporam efeitos como atenuação atmosférica, desvanecimento por chuva e desvanecimento atmosférico/terrestre combinado
• Emulação de sinais GNSS flexível que cobre todos os padrões globais
• Soluções completas para caracterização de antenas ativas e passivas, incluindo transformação de campo distante
• Soluções rápidas e eficientes para testes de produção de TCU
• Testes de conformidade do TCU de acordo com a especificação (Release) apropriada do 3GPP
• Testes OTA para veículos completos com o objetivo de garantir o funcionamento de ponta a ponta, a coexistência e a resistência a interferências