Soluciones de prueba de redes no terrestres (NTN) para la industria automotriz

Desafíos de la tecnología NTN

La conectividad NTN para la industria automotriz introduce una serie de desafíos a nivel de RF, movilidad y de sistema que deben abordarse mediante pruebas rigurosas:

• Grandes distancias de propagación y altas pérdidas de trayecto: a diferencia de las redes terrestres con celdas de solo unos pocos cientos de metros, los enlaces de redes NTN abarcan cientos de kilómetros hasta los satélites LEO y aproximadamente 36 000 km hasta los satélites GEO. Estas distancias extremas crean una importante pérdida de trayecto y en caso de los sistemas GEO, una latencia considerable. Una elevada latencia complica la sincronización de tiempo y limita la compatibilidad para casos de uso reactivos en la industria automotriz.
• Ángulos de elevación del satélite bajos y variables: es difícil mantener una conexión de la línea de visión cuando los satélites aparecen a ángulos de elevación bajos, en particular para los sistemas LEO que se ven desde latitudes altas. Las sombras provocadas por el terreno, el follaje y por el entorno de los vehículos pueden degradar aún más la continuidad del servicio. Tanto los diseñadores de antenas como los fabricantes de equipos originales deben tener en cuenta estas condiciones para asegurar el funcionamiento confiable en los diversos escenarios de conducción.
• Distorsión de la señal debido a efectos atmosféricos y a trayectos múltiples: el desvanecimiento atmosférico y los reflejos de trayectos múltiples que provienen del entorno distorsionan las señales de redes NTN, lo que reduce la calidad del enlace. Estas deficiencias influyen en el diseño de redes NTN y deben abordarse durante la integración a nivel de chipset y de vehículo.
• Movimiento de los satélites y efectos Doppler: para los sistemas de órbita terrestre no geoestacionaria (NGEO), el movimiento relativo entre el satélite y el vehículo genera desplazamientos Doppler, así como retrasos de propagación que varían con el tiempo. Estos efectos introducen exigentes desafíos de sincronización y canales de RF para la TCU y el chipset. Los vehículos pueden requerir antenas de conformación de haces activas para rastrear de manera continua el movimiento rápido de los satélites LEO, los cuales solo pueden verse unos minutos cada vez.
• Procedimientos complejos de movilidad y traspaso de redes no terrestres (NTN): las redes NTN añaden múltiples requisitos de movilidad por encima de las redes terrestres como, por ejemplo, traspaso entre haces y entre satélites, reselección de celdas, así como las transiciones entre redes no terrestres y terrestres. Particularmente si se trata de las constelaciones LEO, asegurar una movilidad sin interrupciones exige un diseño cuidadoso de la red, así como pruebas de los parámetros de traspaso condicional y los puntos de disparo a nivel del vehículo.
• Amplia gama de frecuencias de operación: los sistemas NTN operan desde las bandas L y S hasta las bandas Ku, K y Ka. Aunque las TCU y las antenas de automóviles actuales ya pueden admitir bandas más bajas, el funcionamiento con frecuencias más altas (Ku/K/Ka) introduce requisitos mucho más complejos para los radiotransceptores de RF, las TCU y las antenas.
• Restricciones de espacio, potencia y térmicas: las antenas activas con capacidad de formación de haces que se necesitan para el funcionamiento de redes NTN de alta frecuencia aumentan el tamaño, el peso, el consumo de energía y la carga térmica. Estas restricciones deben sopesarse con el diseño del vehículo, el costo y las consideraciones de integración.

Domine sus desafíos de prueba y medición de redes no terrestres para la industria automotriz

Para hacer realidad el vehículo siempre conectado también se requiere emular las complejas condiciones de redes NTN, así como validar su rendimiento de extremo a extremo:

• Emulación flexible de redes NTN: a fin de evaluar el rendimiento a nivel de chipset, TCU y vehículo en una amplia gama de implementaciones de redes NTN, los sistemas de T&M deben emular constelaciones LEO, MEO y GEO, todas las bandas de frecuencia relevantes, así como todas las condiciones de movilidad adecuadas.
• Pruebas de protocolos, RF y aplicaciones conformes a los estándares: tanto los chipsets como las TCU necesitan probarse según las especificaciones de 3GPP para redes NTN, las cuales incluyen NB-NTN y NR-NTN, a fin de verificar el comportamiento correcto del protocolo, el rendimiento de RF y el funcionamiento a nivel de aplicación. Esto asegura que se cumplan los requisitos regulatorios y permite la compatibilidad con otros dispositivos.
• Emulación avanzada de canales: para asegurar el correcto funcionamiento en la carretera, es necesario replicar en el laboratorio la pérdida de trayecto, el desvanecimiento, el sombreado, los efectos atmosféricos y el desplazamiento de la frecuencia Doppler a fin de emular condiciones de canal NTN realistas.
• Verificación de la sincronización del tiempo y la frecuencia: es fundamental para asegurar el correcto funcionamiento de los sistemas de comunicación de redes NTN la validación precisa del comportamiento de la sincronización, especialmente bajo latencia GEO y desplazamiento Doppler NGEO.
• Emulación de señales GNSS realistas: debido a que el sistema GNSS juega un papel fundamental en los procedimientos de posicionamiento, sincronización y movilidad de redes NTN, los entornos de prueba deben emular múltiples satélites GNSS junto con señales de redes NTN.
• Validación de antenas y formación de haces: tanto las antenas pasivas como las activas de automóviles requieren de pruebas OTA de laboratorio y cámara a fin de verificar la orientación del haz, la ganancia, el rendimiento y la robustez bajo diferentes ángulos de elevación y trayectorias de satélites.
• Validación a nivel de vehículo de los servicios basados en redes NTN: los servicios de extremo a extremo proporcionados a través de redes NTN, como eCall, deben probarse en entornos de vehículo integrados para asegurar su correcto funcionamiento en condiciones de redes NTN reales.

Comparación de implementaciones de redes NTN

Nuestras soluciones de T&M para la industria automotriz

• Compatibilidad multiórbita, que abarca órbitas sateltales LEO, MEO, GEO y GSO, así como traspasos tanto interórbita como intraórbita
• Compatibilidad multiórbita, que cubre todas las bandas de frecuencia de redes no terrestres
• Emulación dinámica del desplazamiento Doppler tanto para señales de enlace ascendente como descendente
• Emulación de retrasos de propagación variables y del tiempo de ida y vuelta (RTT), con la capacidad de evaluar los impactos del avance de la sincronización, el proceso de retransmisión HARQ y la latencia general
• Perfiles de desvanecimiento específicos de redes no terrestres que incorporan efectos como la atenuación atmosférica, el desvanecimiento por lluvia y el desvanecimiento atmosférico/terrestre combinado
• Emulación flexible de señales GNSS que abarcan todos los estándares globales
• Soluciones completas de caracterización de antenas activas y pasivas, entre las que figura la transformación de campo lejano
• Soluciones para pruebas de producción de TCU rápidas y eficientes
• Ensayos de conformidad para TCU según la versión de 3GPP correspondiente
• Pruebas OTA de vehículo completo para asegurar el funcionamiento de extremo a extremo, la coexistencia y la robustez a interferencias