Test NTN nel settore automobilistico

Sfide tecnologiche relative a NTN

La connettività NTN nel settore automobilistico presenta varie sfide relative a RF, mobilità e a livello di sistema, che devono essere affrontate con rigorosi collaudi:

• Vaste distanze di propagazione ed elevate attenuazione del canale: a differenza delle reti terrestri con celle di dimensioni limitate a poche centinaia di metri, i collegamenti delle reti NTN raggiungono centinaia di chilometri fino ai satelliti LEO e circa 36.000 km fino ai satelliti GEO. Queste distanze estreme creano un significativo perdita del canale e, nel caso dei sistemi GEO, una notevole latenza. L'elevata latenza complica la sincronizzazione dei dispositivi e limita il supporto per casi d'uso di sistemi reattivi nel settore automobilistico.
• Angoli di elevazione satellitare bassi e variabili: il mantenimento di una connessione in linea visiva diventa difficile se i satelliti appaiono a bassi angoli di elevazione, soprattutto nel caso di sistemi GEO visti da altitudini elevate. L'oscuramento del terreno, il fogliame e l'ambiente del veicolo possono degradare ulteriormente la continuità del servizio. I progettisti di antenne e i costruttori dei veicolo devono tenere conto di queste condizioni per assicurare un funzionamento affidabile in vari scenari di guida.
• Distorsione del segnale causato da effetti atmosferici e multicammino: il fading atmosferico e le riflessioni multicammino provenienti dall'ambiente circostante distorcono i segnali NTN, riducendo la qualità del collegamento. Questi disturbi influiscono sul design delle reti NTN e devono essere gestiti durante l'integrazione di chipset e a livello di veicolo.
• Movimento del satellite ed effetti Doppler: per i sistemi satellitari non geostazionari (NGEO), il movimento relativo tra il satellite e il veicolo genera deviazioni di frequenza Doppler e ritardi di propagazione variabili nel tempo. Questi effetti complicano la sincronizzazione e generano problemi relativi a livello di canale RF per le centraline telematiche (TCU) e i chipset. I veicoli potrebbero richiedere antenne attive con formazione elettronica del fascio (beamforming) per inseguire costantemente i satelliti LEO in rapido movimento, visibili per pochi minuti alla volta.
• Complessa mobilità NTN e procedure di handover: la tecnologie NTN aggiunge multipli requisiti di mobilità oltre a quelli delle reti terrestri, tra cui handover inter-fasci e inter-satelliti, riselezione tra celle e transizioni tra reti NTN e TN. Soprattutto per le costellazioni LEO, assicurare una mobilità senza interruzioni richiede un preciso design di rete e il collaudo di parametri di handover condizionali e trigger point a livello di veicolo.
• Ampia gamma di bande di frequenza operative: i sistemi NTN operano da bande L e S fino a bande Ku, K e Ka. Sebbene le attuali TCU e antenne del settore automobilistico siano già in grado di supportare bande inferiori, un funzionamento nelle banda Ku/K/Ka a frequenze superiori introduce requisiti notevolmente più complessi per ricetrasmettitori RF, TCU e antenne.
• Vincoli di spazio, potenza e termici: le antenne attive in grado di formare fasci necessarie per il funzionamento delle reti NTN ad alta frequenza aumentano dimensioni, peso, consumo energetico e carico termico. Tali vincoli devono essere bilanciati con design del veicolo, costi e considerazioni sull'integrazione.

Affrontare le sfide dei collaudi delle reti NTN per il settore automobilistico

La realizzazione del veicolo sempre connesso richiede anche l'emulazione di complesse condizioni delle reti NTN e la validazione delle prestazioni end-to-end:

• Emulazione di reti NTN flessibili: per valutare chipset, TCU e prestazioni a livello di veicolo in un'ampia gamma di applicazioni con reti NTN, i sistemi di test devono emulare le costellazioni LEO, MEO e GEO, tutte le bande di frequenza pertinenti e tutte le condizioni di mobilità appropriate.
• Collaudo di protocolli conformi agli standard, RF e applicazioni: chipset e TCU richiedono test in base alle specifiche NTN 3GPP (tra cui NB-NTN e NR-NTN) per verificare il comportamento corretto del protocollo, le prestazioni RF e il funzionamento a livello applicativo. In questo modo si rispettano i requisiti normativi e si ottiene la compatibilità con altri dispositivi.
• Emulazione del canale avanzata: per assicurare un funzionamento corretto su strada, attenuazione del canale, fading, oscuramento, effetti atmosferici e spostamenti di frequenza Doppler devono essere replicati in laboratorio per emulare condizioni realistiche del canale NTN.
• Verifica della temporizzazione e sincronizzazione delle frequenze: una validazione accurata del comportamento a livello di temporizzazione, soprattutto in presenza di latenza nelle costellazioni GEO e spostamenti Doppler NGEO, è fondamentale per assicurare il corretto funzionamento dei sistemi di comunicazione NTN.
• Emulazione di segnali GNSS realistici: poiché le costellazioni GNSS svolgono un ruolo centrale nella localizzazione dei satelliti NTN, la temporizzazione e le procedure di mobilità, i sistemi di test devono emulare multipli satelliti GNSS insieme ai segnali NTN.
• Validazione di antenne e beamforming: sie le antenne passive che attive utilizzate nel settore automobilistico richiedono l'esecuzione di test in laboratorio in modalità OTA (over the air) in una camera di prova per verificare la capacità di orientamento del fascio, il guadagno, le prestazioni e la solidità della connessione con vari angoli di elevazione e traiettorie satellitari.
• Validazione a livello di veicolo di servizi basati su NTN: i servizi end-to-end forniti con le reti NTN, quali eCall, devono essere verificati in ambienti di veicolo integrati per assicurare il corretto funzionamento in condizioni reali di utilizzo delle reti NTN.

Confronto di applicazioni NTN

Le nostre soluzioni di test NTN

• Supporto multi-orbita, che copre LEO, MEO, GEO e GSO, nonché handover inter e intra-orbita
• Supporto multibanda che copre tutte le bande di frequenza NTN
• Emulazione dinamica dell'effetto Doppler per segnali nelle direzioni uplink e downlink
• Emulazione del ritardo di propagazione variabile e del tempo di andata e ritorno (RTT), con la possibilità di valutare gli impatti dell'anticipo di temporizzazione, del processo di ritrasmissione HARQ e della latenza complessiva
• Profili di fading specifici per reti NTN che sono dotati di effetti quali attenuazione atmosferica, fading dovuto alla pioggia e fading combinato atmosferico/terrestre
• Emulazione di Emulazione di segnali GNSS che copre tutti gli standard globali
• Soluzioni per la caratterizzazione di antenne compresa la trasformazione in campo lontano
• Collaudo in produzione di Soluzioni per il collaudo in produzione di TCU
• Test di conformità della TCU in base alla release 3GPP appropriata
• Test OTA a veicolo completo per assicurare un funzionamento end-to-end, coesistenza e resistenza alle interferenze