NTN 오토모티브 테스트

NTN 기술의 과제

차량용 NTN 통신 기술은 RF 성능, 이동성 및 시스템 레벨에서 다양한 기술적 과제를 해결해야 하며 엄격한 테스트를 통해 반드시 검증되어야 합니다.

• 긴 전파 거리 및 높은 경로 손실: 셀 크기가 수백 미터 단위인 지상파 네트워크와 달리, NTN 링크는 저궤도(LEO) 위성의 통신 거리는 수백 km, 정지 궤도(GEO) 위성의 경우 약 36,000 km에 이릅니다. 이러한 극한의 통신 거리는 심각한 경로 손실의 원인이 되며, GEO 시스템의 경우 신호 지연이 매우 길어질 수 있습니다. 높은 지연 시간은 타이밍 동기화를 복잡하게 만들며 실시간 반응이 필요한 오토모티브 사용 사례에서도 지원이 제약되는 문제가 발생합니다.
• 낮은 위성 고도각 및 가변적 위성 고도각: 특히 고위도 지역에서 정지 궤도(GEO) 위성을 이용할 때 위성이 지표면과 이루는 각도가 낮아지면 장애물에 가려지기 쉬워 신호 연결이 불안정해집니다. 주변 지형이나 울창한 나무, 차량 주변 환경 등에 신호가 가려지는 섀도잉 현상이 발생하면 통신 연결이 더욱 불안정해질 수 있습니다. 안테나 설계자와 OEM은 다양한 주행 시나리오에서 안정적 작동을 보장할 수 있도록 반드시 이러한 조건을 고려해야 합니다.
• 대기 효과 및 다중 경로에 의한 신호 왜곡: 대기에 의한 신호 감쇠와 주변 시설물에 반사되어 나타나는 다중 경로 신호들이 NTN 통신을 방해하여 연결 품질을 떨어뜨립니다. 이러한 통신 방해 요소들은 NTN 네트워크 설계 시 고려되어야 하며 칩셋 및 차량 레벨 통합 시 철저한 검증이 필요합니다.
• 위성 이동 및 도플러 효과: 비정지 궤도(NGEO) 시스템의 경우 위성과 차량 간의 상대 운동으로 인해 도플러 편이 및 시변 전파 지연이 발생합니다. 이러한 효과로 인해 TCU와 칩셋에 매우 높은 수준의 동기화 및 RF 채널과 관련된 과제가 야기됩니다. 저궤도(LEO) 위성은 이동 속도가 빨라 차량 상공을 불과 몇 분 만에 통과하기 때문에 차량이 끊김 없는 연결을 유지하기 위해서는 액티브 빔포밍 안테나가 필요합니다.
• 복잡한 NTN 움직임 및 핸드오버 절차: NTN은 빔 간 및 위성 간 핸드오버, 셀 재선택 그리고 NTN과 TN 간의 전환을 포함하여, 지상파 네트워크 이상의 복합적인 이동성 요구사항이 추가 적용됩니다. 특히 저궤도(LEO) 위성군 환경에서 원활한 이동성을 보장하기 위해서는 세심한 네트워크 설계뿐만 아니라 차량 레벨에서의 조건부 핸드오버 파라미터 및 트리거 지점에 대한 정밀한 테스트가 필요합니다.
• 광범위한 작동 주파수 대역: NTN 시스템은 L 및 S 대역부터 Ku, K, Ka 대역에 이르는 광범위한 주파수 대역에서 동작합니다. 기존 오토모티브 TCU 및 안테나가 이미 저대역을 지원하고 있지만 고주파수 대역인 Ku/K/Ka 대역에서의 동작은 RF 트랜시버, TCU, 안테나 설계 측면에서 현저히 높은 수준의 기술적 요구 사항을 수반합니다.
• 공간, 전력 및 열적 제약: 고주파 NTN 운용에 필요한 빔포밍 지원 액티브 안테나는 장치의 크기와 무게는 물론, 전력 소모 및 열 부하를 가중시킵니다. 이러한 제약 사항들은 차량 설계, 비용 및 통합 측면의 고려 사항들과 최적의 균형을 이루어야 합니다.

오토모티브 NTN 테스트 과제 완벽 이해

차량을 상시 연결된(Always-connected) 상태로 유지하기 위해서는 복잡한 NTN 환경을 에뮬레이션하고 end-to-end 성능을 검증하는 과정이 필요합니다.

• 유연한 NTN 네트워크 에뮬레이션: 광범위한 NTN 구현 환경에서 칩셋, TCU 및 차량 레벨의 성능을 평가하기 위해서는 테스트 시스템이 LEO, MEO, GEO 위성군은 물론 모든 관련 주파수 대역과 이동성 조건을 완벽히 에뮬레이션할 수 있어야 합니다.
• 표준 준수 프로토콜, RF 및 애플리케이션 테스트: 칩셋과 TCU는 올바른 프로토콜 동작, RF 성능 및 애플리케이션 레벨의 작동을 검증하기 위해 NB-NTN 및 NR-NTN을 포함한 3GPP NTN 규격에 따른 테스트를 실시해야 합니다. 이를 통해 규제 요구사항을 충족하고 다른 기기와의 호환성을 보장할 수 있습니다.
• 첨단 채널 에뮬레이션: 주행 중 정상적인 동작을 보장하기 위해서는 연구소에서 경로 손실, 페이딩, 섀도잉, 대기 효과, 도플러 주파수 편이와 같은 요소들을 재현하여 실제와 동일한 NTN 채널 조건을 에뮬레이션해야 합니다.
• 타이밍 및 주파수 동기화 검증: 특히 GEO 지연 및 NGEO 도플러 편이 환경 하에서 NTN 통신 시스템의 정상적인 작동을 보장하기 위해서는 타이밍 동작의 정밀한 검증이 매우 중요합니다.
• 실제와 유사한 GNSS 신호 에뮬레이션: GNSS는 NTN 위치 측정, 타이밍 및 이동성 절차에서 핵심적인 역할을 수행함에 따라 테스트 환경에서 NTN 신호와 함께 다수의 GNSS 위성 신호를 동시에 에뮬레이션해야 합니다.
• 안테나 및 빔포밍 검증: 차량의 패시브 및 액티브 안테나 모두 다양한 상하 각도 및 위성 궤도 하에서 빔포밍 스티어링, 게인, 성능, 견고성을 검증하기 위해 OTA 연구소 및 챔버 테스트가 필요합니다.
• NTN 기반 서비스의 차량 레벨 검증: eCall과 같이 NTN을 통해 제공되는 end-to-end 서비스는 실제 운용 환경에서의 정상 동작을 보장하기 위해서는 반드시 통합된 차량 환경에서 테스트를 실시해야 합니다.

NTN 구현 비교

로데슈바르즈 차량용 NTN 테스트 솔루션

• 다양한 위성 궤도 지원으로 LEO, MEO, GEO, GSO 및 궤도 간, 궤도 내 핸드오버를 지원합니다
• 모든 NTN 주파수 대역에 대한 멀티밴드 지원
• 동적 도플러 편이 에뮬레이션
• 타이밍 어드밴스, HARQ 재전송 프로세스, 전체 전송 지연의 영향을 평가할 수 있는 가변 전송 지연 설정 및 RTT(Round-Trip Time) 에뮬레이션
• NTN 특화 페이딩 프로파일
• 모든 글로벌 표준에 부합하는 유연한 GNSS 신호 에뮬레이션
• Far-field 변환을 포함한 전체 액티브 및 패시브 안테나 특성분석 솔루션
• 빠르고 효율적인 TCU 생산 테스트 솔루션
• 관련 3GPP 릴리스에 따른 TCU 적합성 테스트
• 실차 단위 OTA 테스트