NTN et 5G : comprendre les réseaux non terrestres et leurs enjeux de test

Les réseaux non terrestres, ou NTN, occupent une place croissante dans l’évolution des communications sans fil, notamment pour la 5G et les générations futures. Cet article examine l’état actuel des RTN, les nouvelles applications étudiées, ainsi que les défis techniques qui doivent être surmontés pour transformer ces technologies en marché viable.

L’objectif est également de présenter le travail effectué par NI autour du NTN afin de mettre en place des tests efficaces et efficients. Ces tests peuvent devenir un élément crucial dans la conception, le développement et la mise en œuvre des communications par satellite.

Qu’est-ce que le NTN ?

Les réseaux non terrestres sont des systèmes de communication sans fil qui fonctionnent au-dessus de la surface de la Terre. Ils impliquent notamment des satellites en orbite terrestre basse, ou LEO, en orbite terrestre moyenne, ou MEO, et en orbite géostationnaire, ou GEO. Ils peuvent également inclure des plates-formes à haute altitude, ou HAPS, ainsi que des drones.

Il convient d’abord de clarifier la terminologie des communications par satellite. Le NTN est bien une forme de communication par satellite, mais il ne représente qu’une partie d’un ensemble plus large d’applications. Cet ensemble comprend notamment l’armée, la défense, la recherche et l’aérospatiale privée.

Dans cet article, le terme « NTN » désigne les différents cas d’utilisation du sans fil commercial : réseaux de données à large bande, extension des données à bande étroite, Internet des objets NTN, SOS, ainsi que réseaux cellulaires non terrestres émergents. Ces domaines regroupent la plupart des développements récents du NTN.

La pertinence du NTN pour certaines applications commerciales dépend des défis à relever. Ces défis dépendent en grande partie de l’emplacement, de la densité de population et donc de l’infrastructure existante là où les réseaux sont mis en œuvre. Dans les zones les plus développées, le NTN ne sera généralement pas utilisé pour connecter les personnes et leurs appareils au réseau cellulaire plus large. En revanche, il peut fournir une connexion pour les appareils IoT à grande échelle ou apporter une connectivité en situation d’urgence.

Tableau 1 : Cas d’utilisation NTN par emplacement de périphérique

Bon nombre de ces cas d’utilisation nécessitent différentes orbites de satellites afin d’optimiser les besoins d’une application spécifique. Chaque orbite introduit des défis techniques différents et peut imposer des compromis en matière de performances et de capacités.

Les orbites les plus éloignées introduisent une latence plus élevée, supportent un débit plus faible et exigent beaucoup plus de puissance. En contrepartie, elles peuvent couvrir une surface beaucoup plus importante et fournir des connexions dans les endroits les plus reculés. Le faible débit et la latence élevée peuvent être acceptables pour des connexions à faible bande passante qui, autrement, ne disposeraient d’aucune connectivité.

Ces mêmes caractéristiques peuvent toutefois introduire des difficultés dans un réseau qui prend en charge des centaines de connexions simultanées, avec des communications de trafic UL et DL constantes nécessitant une faible latence. Pour ce type d’usage, le LEO peut constituer une meilleure alternative, avec comme compromis la nécessité d’un nombre beaucoup plus important de satellites pour assurer une couverture étendue.

Tableau 2 : Types d’orbite

À première vue, l’absence de décalage Doppler, la vitesse relative nulle, la longue durée de vie et la couverture de la zone GEO peuvent sembler attrayantes. Cependant, l’orbite GEO introduit des retards beaucoup plus importants, une perte de trajectoire très élevée et un coût par satellite nettement supérieur pour atteindre cette distance d’orbite par rapport au MEO ou au LEO. GEO représente environ 12 % de tous les satellites en orbite. Les cas d’utilisation IoT ciblés à faible débit de données et à faible bande passante ne sont pas sensibles aux délais.

Le MEO fournit un point médian entre GEO et LEO. C’est notamment l’orbite utilisée par les satellites GPS. Le Doppler et la perte de chemin importante y sont présents, bien qu’ils restent gérables. Même si le MEO est moins coûteux que le GEO, le coût reste généralement trop élevé pour être réalisable dans des applications commerciales.

Le LEO se situe à l’extrémité opposée du spectre GEO. Le décalage Doppler y est significatif, mais la latence est beaucoup plus faible et la perte de trajectoire est la plus faible de tous les types d’orbite. Relativement parlant, il est également peu coûteux de placer un satellite en orbite basse. La plupart des satellites lancés aujourd’hui utilisent le LEO, qui présente des caractéristiques attractives pour de nombreuses applications commerciales. Malgré cet intérêt commercial important, de nombreux défis techniques restent à relever.

Un autre facteur déterminant pour l’implémentation du NTN, en dehors du type d’orbite, est la fréquence de fonctionnement. Toutes les fréquences ne sont pas idéalement adaptées aux différents types d’orbite. Elles ne sont pas non plus toujours disponibles selon les réglementations propres à une région ou à un pays. Pour ces raisons, le NTN peut couvrir les fréquences de la bande L à la bande Ka, et potentiellement jusqu’à la bande E.

Tableau 3 : Fréquences et bandes passantes NTN pour UL et DL

Comme dans les communications terrestres, les schémas de modulation, les antennes, les émetteurs-récepteurs RF et d’autres facteurs peuvent varier fortement entre les basses fréquences et les ondes millimétriques. Il est important de noter que, même si les fréquences NTN sont étendues, le NTN ne fonctionne qu’avec FDD en raison des longs temps d’aller-retour.

Bien que le tableau précédent résume les fréquences utilisées pour tout type de communications par satellite, le 3GPP a proposé un ensemble de bandes destinées aux applications sans fil commerciales normalisées.

Tableau 4 : Bandes 3GPP proposées pour NTN Communications

Pourquoi les réseaux non terrestres ?

Les réseaux non terrestres existent depuis les débuts des communications par satellite. Par le GPS, la télévision par satellite, les équipements satcom dédiés ou encore les applications militaires et de défense, le concept de connexion mondiale via un réseau de satellites interconnectés est éprouvé et maintenu depuis un certain temps.

Cependant, ce type de réseau a généralement représenté une entreprise complexe et coûteuse, nécessitant une infrastructure complexe, une technologie RF spécialisée et des systèmes dédiés pour une utilisation appropriée. Pour cette raison, la commercialisation était impossible jusqu’à récemment.

Le NTN se trouve aujourd’hui à un point d’inflexion dans l’espace commercial. Le 3GPP a proposé des normes ou des études autour du NTN dès Rel-15. Les normes 5G NTN dans Rel-17 et Rel-18, ou 5G Advanced, gagnent désormais un élan important et suscitent un intérêt réel pour une utilisation pratique.

De nombreux équipements d’utilisateurs cellulaires, ou UE, sont activés avec une certaine forme de capacités NTN. L’augmentation des cas d’utilisation commerciale et de défense a également rendu l’exploitation plus rentable. Le coût par kilogramme pour placer un objet en orbite a fortement diminué au cours des dernières décennies. Les équipements de communication intègrent aussi davantage de capacités dans un poids plus réduit. Cette évolution suscite un intérêt notable de la part des opérateurs de réseaux cellulaires, des fabricants d’UE, des opérateurs de constellations de satellites, des entreprises commerciales et des sous-traitants de la défense actifs dans la chaîne d’approvisionnement des communications par satellite.

Figure 1 : Le coût d'envoi d'une charge utile de 1 kg à LEO a été divisé par 100 au cours des deux dernières décennies

La réduction des coûts et l’augmentation des fonctionnalités par kilogramme ont accru la viabilité du marché spatial commercial. Dans les années 1960, l’envoi d’un kilogramme en orbite terrestre basse coûtait environ 10 000 USD. En 2006, ce chiffre était de 1 000 USD, et certaines estimations prévoient environ 50 USD par kilogramme au cours des prochaines décennies. Cette baisse correspond à une diminution d’un facteur 200 en environ 60 ans. À mesure que les chipsets et les semi-conducteurs deviennent plus petits et simultanément plus puissants, le coût de l’intégration des mêmes capacités dans un satellite diminuera à un rythme encore plus élevé.

Un autre facteur influençant la commercialisation de l’espace est le nombre de satellites mis en orbite. Davantage de satellites sont désormais lancés chaque année, car les économies d’échelle ont commencé à se concrétiser. La conception, la production, la maintenance et d’autres facteurs bénéficient d’un plus grand nombre de satellites, puisque le coût total peut être réparti sur davantage d’unités, réduisant ainsi le coût unitaire.

Figure 2 : Nombre de satellites actifs par année

La technologie NTN contribuera à alimenter cette commercialisation grâce à sa croissance prévue au cours des prochaines décennies. Les estimations de croissance du marché prévoient une augmentation à plus de 40 milliards de dollars d’ici 2030.

Figure 3 : Taille estimée du marché NTN d’ici 2030

Cas d’utilisation NTN

Sur le marché NTN, de nombreux types d’entreprises jouent un rôle dans la chaîne d’approvisionnement, l’exploitation et le développement de l’infrastructure NTN. L’expertise et les besoins principaux varient, mais tous participent à la commercialisation de l’espace. Ces relations peuvent avoir un impact sur la manière dont les composants, les sous-systèmes et les tests au niveau du périphérique sont effectués.

Pour simplifier et résumer un marché NTN diversifié et étendu, les cas d’utilisation NTN peuvent être regroupés en trois catégories. Cette généralisation ne s’applique pas à toutes les applications, mais elle permet de discuter des cas d’utilisation les plus courants et d’en fournir un résumé.

Réseaux de données à large bande

Cette application inclut les fournisseurs de connectivité à large bande privés qui utilisent des équipements propriétaires sur un réseau fermé. Ces réseaux nécessitent généralement des terminaux dédiés ou des équipements au sol pour la connexion.

Extension de données à bande étroite, IoT-NTN/SOS

Ce groupe comprend les réseaux existants qui fournissent davantage de services à un plus grand nombre d’utilisateurs. Les services peuvent concerner des dispositifs à grande échelle pilotés par des données et connectés depuis des régions géographiques très variées. Les exemples cités incluent la météorologie, la climatologie, la collecte de données agricoles, la surveillance de l’infrastructure, l’état des équipements industriels distants et, aujourd’hui, un cas d’utilisation particulièrement pertinent : la connexion d’urgence, ou SOS, aux UE 5G.

Réseaux cellulaires non terrestres émergents

Cette application décrit l’utilisation d’UE commerciales, avec peu ou pas de changements importants apportés à leurs antennes ou à leur conception, pour les connexions voix et données sur un réseau de communication mondial plus large.

Ces catégories englobent des défis spécifiques, techniques, opérationnels et politiques, qui affectent le contexte complet de l’écosystème du RTN. Ils sont abordés dans les sections suivantes.

Réseaux de données à large bande

Les réseaux de cette catégorie se caractérisent par leur nature propriétaire et par le besoin de terminaux terrestres propriétaires spécialisés pour la connectivité. Diverses constellations commerciales propriétaires ont fortement progressé au cours des dernières années pour fournir aux utilisateurs des connexions de données à large bande depuis n’importe où et à tout moment.

Bien que ces réseaux propriétaires puissent fournir des connexions solides et fiables, l’infrastructure fermée rend difficile, voire impossible, l’intégration avec les UE ou les réseaux cellulaires existants. Ce manque d’intégration complique, voire rend impossibles, les liaisons réseau terrestres à non terrestres et la connectivité partagée pour des connexions omniprésentes.

La réduction potentielle des coûts de ces réseaux est également limitée, car leur évolutivité est contrainte par la nature fermée du réseau. Ils nécessitent aussi des terminaux terrestres propriétaires dédiés, ce qui augmente les coûts d’exploitation, de développement et de maintenance.

Même si la manière dont les réseaux de données à large bande se connecteront aux réseaux terrestres et non terrestres existants n’est pas encore établie, ces réseaux continueront de croître et feront probablement partie des communications NTN dans un avenir prévisible. 3GPP Rel-18, ou 5G Advanced, inclut le support de la bande Ka, ce qui pourrait mener à un futur support 3GPP NTN pour les réseaux de données à large bande.

Extension de données à bande étroite, IoT-NTN/SOS

L’extension de données à bande étroite représente peut-être une première étape vers une connectivité UE non modifiée avec les NTN. Ces dernières années, cette catégorie a connu une exploration et un développement importants. De nombreuses applications relèvent de l’IoT-NTN, comme la surveillance industrielle, la collecte de données météorologiques ou les actifs agricoles connectés.

Pour les communications cellulaires, l’une des applications les plus importantes est l’intégration des capacités d’urgence, ou SOS, dans les smartphones phares modernes. De nombreuses UE de dernière génération intègrent déjà une certaine forme de capacité SMS ou vocale d’urgence, permettant une connexion depuis n’importe où et à tout moment avec des UE, pour la plupart, non modifiées.

NB/NTN continuera de devenir un élément de plus en plus important de l’infrastructure mondiale des communications. NB/NTN jette les bases et développe les technologies critiques nécessaires à la prochaine génération de NTN, sous la forme d’un NTN 3GPP normalisé.

Réseaux cellulaires non terrestres émergents

Deux travaux simultanés explorent les technologies et les méthodologies pour les réseaux cellulaires non terrestres émergents. Ces efforts axés sur le 3GPP ont également influencé les deux catégories précédentes, avec 3GPP Rel-18 pour le haut débit et 3GPP Rel-17 pour les cas d’utilisation de l’IoT, ainsi que les développements autres que le 3GPP.

Efforts du 3GPP

Cette catégorie de cas d’utilisation NTN est peut-être la plus éloignée d’une adoption généralisée, car la normalisation autour d’un ensemble commun d’utilisations et d’applications reste difficile. Elle pourrait toutefois avoir le plus grand impact sur la communication mondiale.

Cette forme de NTN implique des connexions omniprésentes à haut débit aux réseaux NTN à partir d’UE commerciales 5G, pour la plupart non modifiées. Elle complétera la couverture par stations de base terrestres afin de fournir une connectivité et une valeur accrues aux utilisateurs.

Les délais de création et de mise en œuvre des normes restent inconnus. Ce sujet pourrait devenir majeur dans 3GPP Rel-19, Rel-20, ou potentiellement plus tard, en raison des difficultés prévues pour le déploiement. Les défis incluent les allocations mondiales de spectre, le déploiement d’infrastructures réseau utilisables dans un environnement spatial difficile et le développement de connexions vers des antennes UE qui ne sont pas optimisées ou dédiées aux communications NTN.

La plupart des réseaux de cette catégorie devraient fournir une couverture au moyen de satellites LEO, compte tenu du débit potentiellement plus élevé et de la latence plus faible possibles avec cette orbite. Ces avantages sont importants pour un réseau prenant en charge de nombreuses connexions UL, DL et sidelink simultanées provenant, pour la plupart, d’UE non modifiées. En contrepartie, le LEO exige un plus grand nombre de satellites, avec une durée de vie moyenne potentiellement plus courte.

Efforts hors-3GPP

Même si les critères exacts de mise en œuvre ne sont pas encore connus, de nombreux premiers essais de nouvelles infrastructures de réseaux cellulaires non terrestres par satellite impliquent de grandes antennes à réseau de phase installées sur les satellites. Avec des centaines d’éléments individuels et des centaines de pieds carrés, les réseaux utilisant cette infrastructure seront difficiles à développer, maintenir et déployer.

La raison de ces grands réseaux d’antennes tient à la nécessité d’utiliser des UE non modifiées. La génération actuelle d’UE dispose d’antennes qui ne sont pas optimisées pour les communications NTN, mais les entreprises disposent d’une forte analyse de rentabilisation fondée sur l’ensemble des UE disponibles sur le marché et sur une adoption généralisée. L’utilisation d’UE non modifiées réduira considérablement le fardeau lié à l’adoption et à la mise en œuvre.

Figure 4 : De grandes antennes réseau de phase pourraient permettre la connexion NTN à des UE non modifiées (pas à l'échelle)

Comme ce type de composant d’antenne utilise des UE non modifiées, il peut modifier profondément l’écosystème NTN. Il comporte toutefois des défis importants.

Lorsque le nombre de composants à tester augmente, le nombre de cas de test augmente encore davantage, car chaque composant possède son propre ensemble que les ingénieurs doivent parcourir par itérations. Avec autant d’éléments d’antenne intégrés dans ces satellites, chacun avec son propre ensemble de cas de test, l’automatisation, l’analyse des données et le développement de tests efficaces deviennent encore plus cruciaux pour un développement de produits rentable, ponctuel et éclairé.

L’augmentation des exigences de test et du nombre de cas de test peut avoir un impact sur le temps de mise sur le marché et sur le coût total des tests. Cette augmentation des cas de test, et donc du temps de test, est aggravée pour chaque unité produite. Ce point n’a peut-être pas constitué un problème dans le passé, mais beaucoup plus de satellites sont désormais produits. Contrairement aux applications SATCOM privées ou gouvernementales précédentes, le délai de mise sur le marché pourrait jouer un rôle important dans l’augmentation de la part de marché et de la base d’utilisateurs pour les nouveaux cas d’utilisation du NTN.

Tester les grands réseaux d’antennes et les systèmes ou composants NTN est une tâche complexe. Elle n’est possible qu’avec le matériel et les logiciels appropriés pour répondre aux besoins de l’organisation de test.

Tendance : intégration de réseaux terrestres et non terrestres

Bon nombre des développements récents du RTN étaient largement indépendants des réseaux et infrastructures terrestres existants. Une tendance croissante apparaît toutefois : davantage de fournisseurs actuels de RTN s’associent aux entreprises de services cellulaires afin de converger dans les services.

Cette convergence va de la fourniture de messages d’urgence partout dans le monde, avec Apple et GlobalStar, à la fourniture de services de voix et de données aux téléphones non modifiés, avec AST Space Mobile, SpaceX/T-Mobile et Lynk.

Un monde standardisé 3GPP est en train d’émerger. Son objectif est de promouvoir tous les processus nécessaires pour rendre un réseau ouvert et accessible, en reflétant le fonctionnement actuel des réseaux cellulaires terrestres.

Capacités et défis techniques du RTN

Le NTN présente de nombreux défis techniques qui ne sont pas rencontrés avec les réseaux terrestres. La nature transitoire, bruitée et longue distance des communications NTN impose une attention particulière à certains facteurs techniques afin d’assurer des communications cohérentes et fiables.

Surmonter ces défis est crucial pour la viabilité et la mise en œuvre de connexions mondiales réellement omniprésentes, intégrées aux réseaux cellulaires terrestres.

Maj Doppler

Les grands changements de vitesse relative du satellite lorsqu’il communique avec des UE stationnaires à la surface de la Terre imposent de tenir compte du décalage Doppler dans les communications NTN. La vitesse du satellite peut dépasser 30 000 km/h, ce qui entraîne un déplacement important de la fréquence du signal transmis. Ce phénomène est particulièrement marqué lorsqu’un satellite approche pour la première fois, puis que la fréquence diminue, passant du Doppler positif au Doppler négatif.

La vitesse élevée provoque également un déplacement rapide du faisceau d’antenne. Les taches de couverture au sol d’une antenne donnée changent donc constamment, à la fois en emplacement et en encombrement du faisceau.

Figure 5 : Modifications relatives de la vitesse et de l'altitude lorsqu'un satellite orbite autour de la Terre

Des communications fiables avec une UE nécessitent des faisceaux orientables capables de prendre en compte la vitesse relative et l’encombrement du faisceau au sol. Le satellite doit tenir compte de ces variables et gérer les transitions de connexion vers le satellite suivant, sinon il perd la visibilité avec l’UE. Les périphériques et les satellites doivent connaître leur emplacement et leur vitesse respectifs, puis ajuster la fréquence pour compenser le décalage Doppler.

Figure 6 : La couverture du faisceau et le Doppler changent constamment

Latence, retard aller-retour

La faible latence est un pilier des réseaux cellulaires modernes à haute vitesse. Les clients attendent des réseaux cellulaires en environnements urbains denses qu’ils prennent en charge des cas d’utilisation à haut débit et à faible latence, notamment les appels vidéo, le streaming, les jeux et XR.

Figure 7 : Distances orbitales différentes (Source : Attribué à la 5G Amériques)

Dans les réseaux terrestres, les UE sont généralement beaucoup plus proches de la station de base. La faible latence relève alors principalement de l’optimisation des infrastructures, des techniques de duplexage et des capacités des UE. Avec le NTN, la grande distance signifie que les temps de déplacement du signal transmis aller-retour sont de l’ordre de plusieurs dizaines de millisecondes pour le LEO et de centaines de millisecondes pour le GEO, au lieu de microsecondes comme dans les réseaux terrestres.

Même si ce temps reste une fraction de seconde, il est 1000 à 10 000 fois plus long. Cette différence suffit à affecter les nombreuses connexions UE simultanées et les liaisons de liaison. Les utilisateurs peuvent également la percevoir sur une liaison vidéo ou vocale.

Figure 8 : Les temps de déplacement aller-retour sont de quatre à cinq ordres de grandeur plus importants avec le NTN qu'avec les réseaux terrestres 

Une latence élevée limite certaines technologies devenues courantes dans les réseaux 5G. Le NTN doit donc fonctionner avec certaines limitations et restrictions, contrairement aux réseaux cellulaires terrestres. Par exemple, le NTN est limité au FDD, car les longs temps de déplacement rendent le TDD impossible. Cette limitation peut réduire la flexibilité avec laquelle le réseau tient compte des changements dans les demandes réseau, et peut imposer des limites à la façon dont le trafic DL et UL est priorisé et traité. Cette restriction n’est pas impossible à surmonter, mais elle constitue une nuance supplémentaire propre au NTN.

Atténuation due à la pluie, aux nuages et à la scintillation

Le chemin emprunté par une waveform RF de l’UE au satellite n’est pas constant, que ce soit en distance, en direction, selon le temps ou selon l’heure de la journée. Cette variabilité peut entraîner une dégradation plus importante du signal, car celui-ci rencontre davantage de bruit avant d’être reçu par l’UE ou par le satellite.

Un moyen simple de surmonter le bruit et la perte d’intégrité du signal consiste à limiter le NTN à des schémas de modulation d’ordre inférieur, afin d’accepter davantage d’incertitude et de conserver des connexions fiables. Cette solution est utile, mais elle limite le débit du réseau à tout moment.

Perte de chemin

La distance orbitale et la vitesse associée par rapport à la surface terrestre introduisent de nombreux défis techniques propres au NTN. Un autre défi majeur dans la mise en œuvre du RTN est la perte de chemin élevée causée par l’éloignement des satellites par rapport aux UE auxquelles ils sont connectés.

Le LEO possède une orbite minimale de 300 km, ce qui rend déjà ces connexions beaucoup plus éloignées que les connexions d’un réseau terrestre. Toutes choses égales par ailleurs, la perte de trajectoire spatiale libre, ou FSPL, à 300 km est environ 50 dB plus élevée qu’à 1 km. Le défi est encore plus complexe, car 50 dB de FSPL correspond à une connexion UE-satellite idéale. Cette connexion idéale doit aussi tenir compte de l’angle du faisceau ou de la position de l’UE dans le faisceau, deux facteurs pouvant détériorer davantage la puissance du signal reçu.

Figure 9 : FSPL en fonction de la distance 

Pour surmonter ce défi, il faut une puissance de sortie d’émission plus élevée, un gain d’antenne TX ou RX plus élevé, ou une combinaison de ces leviers. Le coût, les implications de conception et le nombre d’UE déjà présents sur le marché peuvent empêcher l’utilisation d’antennes beaucoup plus grandes dans les UE. Les antennes UE existantes présentent aussi souvent de mauvaises performances en raison de leur facteur de forme et de leur conception.

Les fabricants ne peuvent généralement pas augmenter la consommation d’énergie des UE portables alimentées par batterie, en raison du coût et de la réduction de l’autonomie. Une puissance de transmission supérieure à environ 23 dBm n’est pas possible. Si les fabricants d’UE sont hésitants ou incapables de modifier la conception, ou si l’intention est d’utiliser des UE existantes, les seules autres solutions sont des satellites à réseau phasé beaucoup plus grands avec un gain plus important, une puissance plus élevée des composants de station de base sur les satellites, ou une combinaison des deux.

La mise en œuvre d’une puissance plus élevée côté station de base entraîne un coût plus élevé et introduit des défis techniques et réglementaires supplémentaires à prendre en compte lors de la conception et de la validation de ces composants.

Le besoin de haute puissance et la nécessité de surmonter la perte de chemin constituent un obstacle important au développement du NTN. Cet obstacle peut toutefois être résolu en partie à l’aide d’outils de test et de solutions capables d’aider à améliorer les performances du produit.

Solutions NI pour NTN

VST PXI

Le VST PXI associe un générateur et un analyseur de signaux vectoriels en bande de base et RF avec un FPGA programmable par l’utilisateur. Il intègre également des interfaces numériques parallèles et série haute vitesse pour le traitement et le contrôle/commande de signaux temps réel.

Le VST PXI est bien adapté au test NTN. Avec ses capacités d’émission et de réception, il peut tester à la fois UL et DL, tout en fournissant un stimulus pour un DUT spécifique. En combinant ces fonctionnalités avec une couverture de fréquence allant de la bande de base aux ondes millimétriques et d’excellentes performances RF, les outils nécessaires sont en place pour la conception, la validation et la production de périphériques et d’infrastructures NTN.

Le dernier VST PXI, le PXIe-5842, apporte 4 GHz de bande passante instantanée et une couverture de fréquence jusqu’à 26,5 GHz. Ces caractéristiques permettent de couvrir la plupart des voies NTN 3GPP et non 3GPP proposées. Associées à des performances RF exceptionnelles, ces spécifications signifient que le PXIe-5842 peut répondre aux exigences de test NTN actuelles et futures, à mesure que les normes 3GPP pour NTN continuent de se développer.

Découvrir le PXIe-5842

RFmx

RFmx est un ensemble d’applications logicielles interopérables qui optimisent l’instrumentation RF de NI pour des applications de test polyvalentes, cellulaires, de connectivité, d’aérospatiale et de défense.

Avec RFmx, il est possible d’effectuer et de déboguer des mesures rapidement et facilement via les faces-avant du logiciel interactif. Il est également possible de créer et lire des waveforms ouvertes ou déverrouillées avec RFmx Waveform Creator, ainsi que d’accélérer les tests automatisés avec une API optimisée pour les performances.

RFmx propose aussi des outils de démodulation polyvalents pour tester des types de modulation personnalisés. Les produits RFmx incluent des options de support pour les versions LTE et 5G NR actuelles de NTN dans 3GPP Rel-17. RFmx LTE a été étendu pour prendre en charge la communication de type machine d’amélioration, ou eMTC, ainsi que les cas d’utilisation IoT à bande étroite, NB-IoT, dans NTN.

RFmx NB-IoT/eMTC étend les capacités de l’instrumentation NI RF pour la génération et l’analyse de signaux cellulaires NB-IoT et eMTC. Ce logiciel permet d’analyser les signaux de lien montant LTE Cat-NB1/NB2 et LTE Cat-M1/M2 avec des mesures de couche physique conformes aux normes, telles que l’amplitude du vecteur d’erreur, EVM, le rapport de fuite de la voie adjacente, ACLR, le masque d’émission de spectre, SEM, et d’autres mesures.

Découvrir RFmx NB-IoT/eMTC

Matériel USRP

Les périphériques de radio logicielle USRP, Universal Software Radio Peripheral, de NI sont des émetteurs-récepteurs RF qui permettent de prototyper et de déployer rapidement des applications sans fil avancées.

Les radios logicielles sont utilisées pour les communications sans fil, le déploiement de systèmes de renseignement d’origine électromagnétique ou comme blocs de construction pour les bancs de test multivoies. Les dispositifs à faible facteur de forme et à haute densité de voies sont adaptés aux applications de radioprototypage telles que le réseau phasé et la direction de faisceaux pour les bancs de test NTN à grande échelle.

Découvrir USRP X440

Émulateurs de liaison satellite, SLE

Les ingénieurs chargés de créer de futurs systèmes de communication par satellite doivent simuler, construire et évaluer des scénarios réels avant le lancement afin d’évaluer et de prédire le comportement du système. Ils rencontrent souvent des difficultés lors de l’examen de divers paramètres d’émulateur de voie.

Pour garantir des résultats cohérents, la fusion de simulations basées sur des modèles avec des tests HIL, hardware-in-the-loop, s’avère plus efficace.

Plate-forme et méthodologie de test NI pour NTN

De nombreux outils sont facilement disponibles pour les tests NTN. Cependant, les exigences et les méthodologies de test continueront d’évoluer en fonction des besoins du marché et des contraintes techniques. Les logiciels spécifiques aux applications et le matériel polyvalent de NI constituent une base sur laquelle s’appuyer pour développer et créer de nouveaux systèmes de test capables de s’adapter à l’évolution des exigences.

Conclusion

Le NTN est un sujet vaste. Il faut davantage que l’aperçu présenté ici pour bien comprendre les réseaux non terrestres et leurs exigences de test. Pour approfondir le sujet, il est recommandé de contacter un expert technique afin de découvrir comment NI peut aider à atteindre les objectifs liés au test NTN.

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