Qu'est-ce que NTN ?

Les réseaux non terrestres (NTN) sont une technologie de communication directe terminal-satellite basée sur la nouvelle technologie d'interface radio (NR) développée par 3GPP dans R17. En complément du réseau cellulaire terrestre, NTN permet un réseau intégré espace-air-sol (SAGIN) au-delà de l'infrastructure terrestre en termes de bande passante, de latence, de fiabilité, etc. Il fournit des services réseau transparents aux utilisateurs mondiaux en offrant une couverture et une résilience plus étendues, satisfaisant ainsi les futures exigences du réseau en matière de communications à temps plein, à domaine complet et à tout l'espace et de réseaux interconnectés.

La communication sans fil NTN implique des satellites en orbite terrestre basse (LEO), des satellites en orbite terrestre moyenne (MEO) et des satellites en orbite géostationnaire (GEO) qui fonctionnent au-dessus de la surface de la Terre pour offrir une connectivité réseau fiable et stable. Le déploiement d'un réseau central sur des satellites peut exploiter la compétence du réseau central mobile terrestre et étendre ses applications.

Pourquoi la 5G NTN est-elle essentielle ?

Une part importante des zones terrestres et marines, environ 80 % et 95 % respectivement, ne sont pas couvertes par les réseaux cellulaires terrestres. Pour garantir un accès omniprésent au réseau mobile, les réseaux 5G doivent s'étendre au-delà de ces limitations. Cependant, la construction et la maintenance de réseaux terrestres 5G dans des endroits reculés comme les montagnes, les déserts et les océans constituent des défis de taille. Le 5G NTN offre une solution en utilisant des antennes à réseau phasé, la technologie mmWave, la formation de faisceau adaptative, etc., pour aider à combler la fracture numérique et à connecter les personnes non connectées.

Avantages

· Couverture et connectivité étendues
Le 5G NTN surmonte les limites auxquelles sont confrontés les réseaux traditionnels, en fournissant un accès Internet haut débit aux régions éloignées, aux zones rurales et aux zones sinistrées. Les réseaux par satellite couvrent de vastes étendues de terre, tandis que les drones et les plates-formes à haute altitude (HAP) offrent une couverture temporaire ou à la demande en cas d'urgence ou d'événement.
· Activer l'IoT et les villes intelligentes
Le 5G NTN libère le potentiel de déploiement de l'IoT et de développement des villes intelligentes. Il facilite la connectivité en temps réel entre les appareils et les capteurs, ce qui conduit à une automatisation améliorée, à des services publics améliorés et à une gestion optimisée des ressources. Les applications vont des réseaux intelligents aux soins de santé connectés et à la surveillance de l'environnement.
· Redondance
En offrant un canal de communication alternatif, le 5G NTN assure la connectivité même si le réseau terrestre est affecté ou détruit. Les plates-formes satellites ou aériennes servent d'options de secours, garantissant un service ininterrompu.

Défis

Si le 5G NTN est très prometteur, il présente également des défis. La coordination entre les réseaux terrestres et non terrestres, la gestion des transferts et la garantie d'une connectivité transparente entre les plates-formes nécessitent une infrastructure robuste et des systèmes de gestion de réseau efficaces. Les cadres réglementaires, l'attribution du spectre et la coopération internationale sont essentiels pour exploiter tout le potentiel du réseau NTN 5G.

De plus, les principales difficultés des réseaux NTN sont la latence élevée (jusqu'à 120 ms pour les satellites GSO) et le deep fade (jusqu'à 170 dB) en raison de l'altitude orbitale des satellites, ainsi que le grand effet Doppler (des dizaines de kHz) introduit par le mouvement à grande vitesse des satellites en orbite basse. Pour le deep fade, les capacités de transmission et de réception sont généralement améliorées en augmentant la taille de l'antenne et du panneau côté satellite afin de garantir que les smartphones non modifiés puissent également effectuer des communications par satellite normalement ; En ce qui concerne le retard et l'effet Doppler, le 3GPP a formulé une série de solutions dans le protocole, afin que les terminaux et les stations de base puissent confirmer les changements de retard et d'effet Doppler grâce aux informations éphémérides des satellites, et effectuer une compensation complète au niveau de l'émetteur pour assurer le déroulement normal de la communication.

Améliorations futures

Le 3GPP R18 pour NR introduit des améliorations pour prendre en charge la connectivité NTN, notamment :

· Extension du NTN NR (mode FDD) dans des bandes de fréquences supérieures à 10 GHz, telles que la bande Ka, pour accueillir les appareils VSAT (Very Small Aperture Terminal). Les terminaux VSAT possèdent un gain d'antenne et une puissance de transmission plus élevés, ce qui les rend adaptés à une installation sur des véhicules aériens, maritimes ou terrestres pour fournir des services de données à large bande. Ces bandes de fréquences ne seront pas accessibles aux équipements utilisateurs portables (UE) et aux appareils IoT en raison de la perte de trajet importante subie aux fréquences plus élevées.

· Amélioration de la couverture pour les services à faible débit de données et VoIP (Voice over Internet Protocol) via les smartphones commerciaux dans les scénarios NTN. La VoIP est spécifiquement applicable aux satellites LEO en raison de la latence associée aux distances de propagation plus longues, tandis que les services à faible débit de données peuvent être offerts par tous les types de satellites (LEO, MEO, GEO) grâce à des répétitions suffisantes de transmissions.

· Amélioration de la mobilité des UE au sein des cellules terrestres fixes et de terrassement NTN, ainsi que de la mobilité entre les réseaux NTN et terrestres, pour assurer la continuité du service. Cela sera réalisé grâce à des procédures améliorées pour les mesures, la resélection des cellules et le transfert. Les zones de suivi resteront fixes sur Terre, comme le prévoient les spécifications de la norme R17.

· Vérification par le réseau des rapports de localisation des UE afin de satisfaire aux exigences réglementaires concernant la précision, la latence, la fiabilité et d'autres facteurs. Cette vérification est nécessaire à diverses fins, notamment les appels d'urgence, les interceptions légales, les avertissements publics et les processus de facturation.