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5G/6G/NTN網路天地合補 行動通訊開展新篇章(2)

2023-11-20
行動通訊迎來Release 18凍結、Release 19開始將6G列入討論項目的交接點。然而,5G市場至今尚未找到突破性商機,行動通訊在規畫技術演進之餘,發掘需求應用同等重要。
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3GPP NTN補足網路最後缺口

(承前文)「無所不在的連接」是3GPP持續努力的目標,為此,3GPP自R17導入NR NTN及IoT NTN衛星通訊標準,將太空也納為行動網路的一環。由SpaceX、OneWeb率先主導的低軌衛星(LEO)服務已經商轉,透過大幅降低發射及衛星製造成本,發揮LEO低延遲特性,將原本僅用於特殊產業的衛星通訊帶進一般消費者市場。近來,新興衛星營運商也積極發射自有衛星,並與電信業者、晶片商及設備商合作進行測試,預計接下來幾年將有機會看見相關服務陸續商轉。

專有協定轉標準 解析透明/再生架構

根據愛立信技術文章,衛星通訊目前形成三條發展路徑:(一)傳統行動衛星服務(MSS),將傳統MSS技術應用於智慧型手機,例如蘋果(Apple)和Globalstar合作於iPhone 14提供緊急求救功能;(二)傳統LTE技術,藉由網路端的改造,使用地面LTE頻譜讓未經過額外改動(Unmodified)的LTE手機得以取得衛星通訊服務;(三)5G NTN,基於3GPP R17標準化解決方案,與LTE路徑並行發展。

圖3 諾基亞技術總監陳銘邦解釋,行動通訊NTN網路基本上可分為「透明式」和「再生式」兩種架構。

諾基亞技術總監陳銘邦(圖3)解釋,行動通訊NTN網路基本上可分為「透明式(Transparent Payload)」和「再生式(Regenerative Payload)」兩種架構(圖4)。前者為3GPP R17所規範的架構,衛星主要扮演中繼站的角色;後者則預計將於R18導入,衛星將整合部分基地台功能。

圖4 透明/再生式架構示意圖 (圖片來源:Ericsson Technology Review: 3GPP TECHNOLOGY FOR SATELLITE COMMUNICATION)

陳銘邦表示,目前已經可以看到衛星營運商採用Transparent架構實現終端裝置無須額外進行改造的衛星通訊,只是目前採用專有協定以處理延遲問題,例如Nokia和AST SpaceMobile合作,研究消除通訊延遲的方式,由Nokia提供基地台相關設備及軟體、AST提供BlueWalker 3衛星,使用一般智慧型手機實現衛星通訊。如此採用Transparent架構的專有協定可視為是Pre-R17 NTN,未來有機會看到衛星營運商轉向R17標準,SpaceX也規畫於明後兩年將服務擴展至簡訊、語音/資料傳輸,以及LTE物聯網連接。

除了架構演變,3GPP也將持續於後續版本加強NTN網路性能。Sateliot產品總監Shahbaz Ali(圖5)表示,該公司所開發的Store & Forward技術,已提議為未來3GPP版本的一部分,進一步協助NTN發展。Store & Forward讓衛星能夠儲存來自UE的資料,並在與地面站取得連結的時候進行傳輸。該技術並不要求Service Link和Feeder Link皆處於平行狀態,可以等到地面站進入衛星覆蓋範圍內再進行資料傳輸,對於衛星部署仍處於早期階段的業者來說,是加速服務商轉的助力。

圖5 Sateliot產品總監Shahbaz Ali表示,該公司所開發的Store & Forward技術,已提議為未來3GPP版本的一部分,進一步協助NTN發展。

手機/物聯網市場商機搶先看

低軌衛星在一般消費者引發熱烈討論,蘋果、華為接連將衛星通訊功能整合至旗下手機,而低軌衛星在物聯網的應用同樣受到關注,聯發科技、高通(Qualcomm)紛紛推出符合標準的晶片方案。

NR NTN

3GPP NTN技術將衛星通訊帶入消費市場中,聯發科技表示,3GPP NTN是奠基於公開標準的手機直連衛星通訊技術,可確保不同手機品牌與不同衛星之間互聯互通,進而擴大經濟規模的效益。手機直連衛星的市場在2023年獲得矚目,聯發科技2023年初即與英商Bullitt合作,推出採用3GPP NTN技術的商用智慧型手機Motorola Defy和Cat S75。

聯發科技表示,衛星通訊對於消費者最大的價值是「Always Connected」。手機直連衛星第一個受歡迎的應用是緊急求救服務,TN+NTN讓訊號能真正涵蓋全球,使其服務性質更像是買保險而非單純購買上網服務。除了簡訊、VoNR等基礎通訊功能,5G NR NTN也能用於固定無線存取(FWA)、車聯網應用,並可藉由極小孔徑終端(VSAT)等特殊裝置提升其性能。

5G IoT NTN

市場調研機構IoT Analytics 2023年5月報告預測,全球物聯網連接端點(Active IoT Endpoint)將從2022年的143億,成長16%達167億,並預計將在接下來幾年持續成長。全球物聯網需求可觀,Ali表示,對於不需要傳輸大量資料,並且對延遲具有高容忍度的應用來說,IoT NTN是非常值得考慮的選項。

Ali指出,傳統衛星物聯網服務需要採購硬體設備並支付服務訂閱費用,對於傳輸次數並不頻繁的物聯網裝置來說,成本高昂;3GPP制定的IoT NTN技術有機會以標準拓展市場規模,可望因此降低費用,具體用例包括物流業的海上貨物追蹤、農業、石油與天然氣產業等。

高通技術公司技術行銷部門資深經理Pratik Das總結,相較於已經部署且衛星布建將持續成長的5G IoT NTN,支援NR NTN寬頻連接的衛星仍處於開發階段,待相容於標準的衛星部署完善,終端使用者可望受益於寬頻衛星通訊服務。展望3GPP標準路徑圖,NTN技術將於後續標準繼續加強,可預見NTN進一步整合成為行動網路一部分的未來。

圖6 高通技術公司技術行銷部門資深經理Pratik Das總結,展望3GPP標準路徑圖,可預見NTN進一步整合成為行動網路一部分的未來。

找對市場技術才有用武之地

阿瑪拉定律(Amara's Law)提到,人們總是高估一項科技所帶來的短期效益,卻又低估它的長期影響。行動通訊在5G經歷過消費市場表現不如預期、企業專網成長趨緩,接下來面對6G更先進的技術,看不見底的投資成本和未知的獲益來源讓業者為之卻步。然而,正如過去規畫4G標準時無法預測串流影音的需求遽增,在技術真正落地之前,對於應用的預測終究只是猜測。5G和6G尚處於技術發展階段,通訊業者持續探索最新行動通訊技術在公網、專網及非地面網路的潛在商機,待找到真正市場並切中痛點提供解方,行動通訊演進將再次大幅改變社會樣貌。

5G/6G/NTN網路天地合補 行動通訊開展新篇章(1)

5G/6G/NTN網路天地合補 行動通訊開展新篇章(2)

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