Испытания неназемных сетей в автомобилестроении

Задачи, связанные с применением неназемных сетей

При подключении автомобилей к неназемным сетям возникает ряд дополнительных задач по обеспечению ВЧ-передачи, мобильности и надежной работы системы. Для решения этих задач требуются тщательные испытания.

• Высокая дальность распространения сигнала и значительные потери в тракте: в отличие от наземных сетей с размером сот до нескольких сотен метров, в неназемных сетях длина линий связи составляет сотни километров до спутников на низкой околоземной орбите и около 36 тысяч километров до спутников на геостационарной орбите. Такие огромные расстояния вызывают значительные потери в тракте, а в случае систем на геостационарной орбите также возникает существенное время задержки. Большое время задержки усложняет процесс синхронизации и ограничивает сценарии использования, в которых требуется быстрая реакция автомобиля.
• Малые и изменяемые углы места: при малых углах возвышения спутников, особенно в высокоширотных системах на геостационарной орбите, становится сложно поддерживать соединение в зоне прямой видимости. Затенение рельефом местности, растительностью и окружением автомобиля может дополнительно ухудшать качество связи. Разработчики антенн и OEM-производители должны принимать во внимание эти факторы, чтобы гарантировать надежную связь в различных сценариях движения автомобиля.
• Искажения сигналов по причине атмосферных воздействий и многолучевого распространения: замирание сигналов в атмосфере и многолучевые отражения от окружающей среды вызывают искажения сигналов в неназемных сетях и снижают качество каналов связи. Эти искажения оказывают влияние на архитектуру неназемных сетей и должны учитываться при интеграции на уровне чипсетов и всего автомобиля.
• Движение спутников и эффекты Доплера: в системах, работающих не на геостационарной орбите, относительное перемещение между спутником и автомобилем вызывает доплеровские сдвиги частот и изменяемые по времени задержки распространения сигнала. Это означает ужесточение требований к синхронизации и ВЧ-каналам для телематических блоков управления и чипсетов. Для непрерывного отслеживания быстродвижущихся спутников на низкой околоземной орбите, которые каждый раз видны лишь на протяжении нескольких минут, может потребоваться оснащение автомобилей активными антеннами с формированием луча.
• Сложные процедуры мобильности и переключений в неназемных сетях: в дополнение к требованиям по обеспечению мобильности в наземных сетях, неназемные сети вносят такие особые задачи, как переключения между лучами и спутниками, повторный выбор соты и переходы между наземными и неназемными сетями. Особенно для группировок на низкой околоземной орбите обеспечение непрерывной связи накладывает дополнительные требования на архитектуру сетей и испытания параметров условных переключений и точек запуска на уровне автомобиля.
• Широкий спектр рабочих диапазонов частот: неназемные сети работают в диапазонах L, S, Ku, K и Ka. Многие современные телематические блоки управления и автомобильные антенны уже поддерживают нижние диапазоны, однако для работы в высокочастотных диапазонах Ku, K и Ka ВЧ-приемопередатчики, телематические блоки управления и антенны должны удовлетворять значительно более строгим требованиям.
• Ограничения пространства, мощности и тепловой нагрузки: необходимые для работы высокочастотных неназемных сетей активные антенны с формированием луча увеличивают размеры, вес, энергопотребление и тепловую нагрузку системы. Необходимо найти компромисс между этими ограничениями и требованиями к конструкции автомобиля, стоимости и интеграции.

Решение сложных задач по испытаниям неназемных сетей в автомобилестроении

Для реализации непрерывного подключения автомобилей к сети также требуются моделирование сложных условий неназемных сетей и валидация сквозных рабочих характеристик.

• Гибкое моделирование неназемных сетей: в целях анализа рабочих характеристик на уровне чипсетов, телематических блоков управления и всего автомобиля в различных вариантах реализации неназемных сетей испытательные системы должны моделировать группировки спутников на геостационарной, низкой и средней околоземной орбите, а также все соответствующие диапазоны частот и условия предоставления мобильной связи.
• Испытания протоколов, ВЧ-характеристик и приложений на соответствие стандартам: для чипсетов и телематических блоков управления требуются испытания согласно спецификациям 3GPP для неназемных сетей (включая NB-NTN и NR-NTN), чтобы гарантировать правильную работу на уровнях протоколов, ВЧ-каналов и приложений. Таким образом обеспечиваются исполнение нормативных требований и совместимость с другими устройствами.
• Расширенная эмуляция каналов: чтобы гарантировать правильную работу системы во время движения автомобиля, необходимо в лабораторных условиях имитировать потери в тракте, замирание сигнала, затенение, атмосферные воздействия и доплеровский сдвиг частоты и таким образом моделировать реальные условия каналов связи в неназемных сетях.
• Проверка синхронизации по времени и частоте: при обеспечении правильной работы неназемных сетей связи решающее значение имеет точная валидация синхронизации, особенно с учетом времени задержки в системах на геостационарной орбите и доплеровского сдвига в системах не на геостационарной орбите.
• Эмуляция реальных сигналов ГНСС: механизмы определения местоположения, синхронизации и переключений в неназемных сетях опираются на ГНСС, поэтому испытательные системы должны моделировать различные спутники ГНСС наряду с сигналами неназемных сетей.
• Валидация антенн и формирования луча: пассивные и активные автомобильные антенны должны проходить эфирные лабораторные испытания и испытания в камере, в ходе которых проверяются управление лучом, коэффициент усиления, рабочие характеристики и надежность при различных углах места и траекториях спутников.
• Валидация сервисов неназемных сетей на уровне всего автомобиля: предоставляемые посредством неназемных сетей сквозные сервисы (например, eCall) необходимо испытывать в интегрированных средах, чтобы гарантировать их правильную работу в реальных условиях неназемных сетей.

Сравнение вариантов реализации неназемных сетей

Наши решения для испытаний неназемных сетей в автомобилестроении

• Поддержка нескольких орбит: низкая околоземная, средняя околоземная, геостационарная и геосинхронная орбиты, а также переключения внутри орбит и между орбитами
• Поддержка нескольких диапазонов: все диапазоны частот неназемных сетей
• Динамическая эмуляция доплеровского сдвига для сигналов в восходящих и нисходящих каналах
• Эмуляция задержки распространения сигнала и времени прохождения сигнала в прямом и обратном направлении с возможностью анализа опережения, гибридного автоматического запроса на повторную передачу данных и общего времени задержки.
• Профили замирания специально для неназемных сетей, включая такие аспекты, как затухание в атмосфере, замирание вследствие дождя и комбинированное атмосферное/наземное замирание
• Гибкая эмуляция сигналов ГНСС с поддержкой всех международных стандартов
• Комплексные решения для определения характеристик пассивных и активных антенн, включая преобразование из ближнего поля в дальнее
• Быстрые и эффективные решения для производственные испытания телематических блоков управления
• Испытания телематических блоков управления на соответствие стандартам согласно действующему выпуску спецификации 3GPP
• система полноценных эфирных испытаний автомобильных антенн с возможностями проверки сквозной работы, сосуществования устройств и помехоустойчивости