نظرة سريعة على شبكة النقل الوطنية

شبكات NTN (الشبكات غير الأرضية) هي الطريقة المعيارية التي اعتمدتها منظمة 3GPP لتوسيع نطاق الاتصال اللاسلكي خارج أبراج الاتصالات الأرضية، باستخدام الأقمار الصناعية وغيرها من المنصات غير الأرضية. بعبارة أخرى، هي الطريقة التي تُمكّن أجهزة التتبع من إرسال التقارير حتى عندما يكون الموقع بعيدًا عن أي شبكة أرضية متاحة. ⁽¹⁾

تتألق شركة NTN عندما:

• يمكنك التتبع في المناطق النائية أو ذات البنية التحتية المحدودة (المراعي، الجبال، الطرق البحرية).
• أنت بحاجة إلى وسيلة نقل "كحل أخير" قادرة على إيصال الرسائل الصغيرة
• تريد تجربة خلفية واحدة حتى عندما يتغير مزود الخدمة (الشبكة الخلوية اليوم، والأقمار الصناعية غدًا) ⁽²⁾

ما المشكلة التي يحلها نظام NTN؟ لتتبع البيانات

يفشل التتبع في الفجوات. ليس لأن الجهاز "غير متصل بالإنترنت"، ولكن لأن التغطية غير متساوية، وغالبًا ما تكون نسبة 5% الأخيرة من مسارك هي الجزء الأكثر أهمية.

لا يحتاج جهاز التتبع الخاص بك إلا إلى إرسال رسائل صغيرة، ولكن يجب أن يقوم بذلك بشكل موثوق، حتى في حالة عدم وجود LTE-M أو NB-IoT، وحتى عندما يكون جهازك لوراوان بوابات تبعد أميالاً. يُعدّ استخدام الشبكات الأرضية الهجينة مع شبكات NTN نهجًا مفيدًا، وتؤكد GSMA صراحةً على أن شبكات NTN تُكمّل الشبكات الأرضية، وليست بديلاً عنها. ⁽²⁾

نرى هذا النمط كثيراً في عمليات النشر الحقيقية: تنتقل الحيوانات إلى ما بعد البرج الأخير، وتعبر الأصول الحدود ويصبح التجوال فوضوياً، أو تكون المواقع مؤقتة (الأحداث، والمزارع الموسمية، والساحات المؤقتة).

يُعدّ نظام NTN الحل العملي عندما لا يكون من الممكن تبرير بناء البنية التحتية (مثل تركيبها). بوابات)، ولكنك لا تزال بحاجة إلى إثبات دوري لوجودك على قيد الحياة والإبلاغ عن موقعك.

كيف تعمل شبكات NTN (الشبكات غير الأرضية)؟

لا تزال شبكة NTN تعتمد على "التفكير الخلوي"، ولكن مع وجود قمر صناعي في الرابط.

جهاز التتبع: يجمع الموقع (عادةً باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي GNSS) > يبني حمولة صغيرة (الموقع، الحالة، الإنذارات) > يرسلها عبر رابط NTN إلى عقدة وصول عبر الأقمار الصناعية > يعيد توجيهها إلى المشغل وخادم إنترنت الأشياء الخاص بك (على غرار ما تفعله الشبكات الخلوية) ⁽¹⁾

نطاقات الأقمار الصناعية (FR1 NTN): أعلنت منظمة 3GPP عن نطاقي NTN جديدين هما n255 (النطاق L) و n256 (النطاق S)، و ETSI TS 38.108 يسرد نطاقات الإرسال والاستقبال الخاصة بهم.

مراجعة واقعية مهمة: تُؤدي وصلات الأقمار الصناعية إلى تأخيرات انتشار أطول وتأثير دوبلر أعلى من الوصلات الأرضية، خاصةً مع الأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض؛ وهذا أمر طبيعي. ولذلك، تُفضل تصاميم تتبع شبكات الاتصالات اللاسلكية عادةً استخدام حمولات صغيرة، وجدولة ذكية مع فترات إبلاغ مُعدّلة، وتخطيط دقيق للطاقة مع تنبيهات قائمة على الأحداث. ⁽³⁾

المدار الأرضي المنخفض (LEO) مقابل المدار الثابت بالنسبة للأرض (GEO) لتتبع الأهداف

شبكات NTN هي شبكات أو أجزاء من الشبكات التي تستخدم إما أنظمة الطائرات بدون طيار (UAS) أو الأقمار الصناعية في مجموعات مختلفة لحمل معدات الإرسال، مثل عقدة الترحيل أو المحطة الأساسية.

في عالم تتبع NTN، هناك أربعة خيارات "أين يحلق القمر الصناعي"، وتظهر هذه الخيارات على شكل زمن الاستجابة، وتأثير دوبلر، وعدد مرات رؤية جهازك للقمر الصناعي. 

• مدار أرضي منخفض (LEO): مدار دائري على ارتفاعات نموذجية تتراوح بين 500 و2000 كيلومتر (تأخير أقل وميزانية ربط أفضل، ولكن هناك حاجة إلى عدد أكبر من الأقمار الصناعية للتغطية).
• مدار أرضي متوسط (MEO): مدار دائري على ارتفاعات نموذجية تتراوح بين 8000 و20000 كيلومتر
• مدار الأرض الثابت بالنسبة للأرض (GEO): مدار دائري على ارتفاع 35.786 كم فوق خط استواء الأرض (ملاحظة: بسبب قوى الجاذبية، لا يزال القمر الصناعي GEO يتحرك ضمن نطاق بضعة كيلومترات حول موقعه المداري الاسمي).
• مدارات بيضاوية عالية (HEO): مدار بيضاوي حول الأرض. ⁽¹⁾

عادةً، تُعدّ الأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض (LEO) والأقمار الصناعية في المدار الأرضي الواسع (GEO) الخيارين الأكثر شيوعًا للتتبع نظرًا لخصائصها. لا تحتاج إلى كل الحسابات الرياضية، ولكن عليك مراعاة المفاضلة بين الخيارات.

• مدار أرضي منخفض (LEO): الأقمار الصناعية المتحركة، وظروف الراديو سريعة التغير، و"الاستجابة" الأفضل في كثير من الحالات، لكن تأثير دوبلر مهم.
• مدار ثابت بالنسبة للأرض (GEO): هندسة أكثر ثباتًا، وعادةً ما يكون التأخير أعلى، وهو الأفضل للمراسلة الدورية وتحديثات "التوصيل السريع".

لماذا تختلف شبكات NTN (الشبكات غير الأرضية)؟

التغطية تأتي أولاً.

توجد شبكة NTN لأن الشبكات الأرضية لها حواف، وهذه الحواف تشكل خطراً على الأعمال.

النمط الهجين هو النمط الفائز.

لا تعتمد معظم أنظمة التتبع على الأقمار الصناعية على مدار الساعة. فهي تستخدم الشبكات الأرضية عند توفرها، وتتحول إلى شبكة NTN عند الحاجة فقط. وتناقش GSMA بشكل صريح أساليب الربط الهجينة بين الشبكات الخلوية وشبكة NTN لتطبيقات إنترنت الأشياء. ⁽²⁾

يتم توحيد الفرق الموسيقية.

تحدد منظمة 3GPP نطاقات تشغيل الأقمار الصناعية المخصصة في شبكة FR1 NTN مثل n255 و n256, ، مع تحديد نطاقات الوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة في ETSI TS 38.108. ⁽⁴⁾

مقارنة بين NTN و LTE-M / NB-IoT / LoRaWAN لتتبع البيانات

سؤال يهمك	إن تي إن	LTE-M / NB-IoT	لوراوان
يعمل بدون بنية تحتية محلية	نعم (عبر الأقمار الصناعية)	فقط في حال وجود تغطية من قبل المشغل	فقط إذا كان لديك بوابات أو عام لوراوان شبكة
الأفضل لـ	إمكانية الرجوع عن بُعد، وثغرات التغطية	الإبلاغ الروتيني حيثما توجد تغطية خلوية	شبكة LPWAN خاصة أو واسعة النطاق حيث يمكنك التحكم في موضع البوابة
عقلية الحمولة النموذجية	صغيرة، مجدولة، مدفوعة بالاستثناءات	صغير إلى متوسط، مع إمكانية التكرار بشكل أكبر	صغير الحجم، ويراعي وقت البث

جهاز لانسيتك NTN: علامة تتبع الماشية NTN

هذا مثال واضح لكيفية استخدام شبكة NTN في التتبع: شبكة متعددة حسب التصميم، وليست شبكة تعتمد على الأقمار الصناعية فقط.

لمحة سريعة عن الاتصال (من كتالوجنا)	وظائف التتبع (الميزات العملية التي يسأل عنها المشترون)	القوة والصلابة (الواقع الميداني)
NTN: n255/n256، مع معدلات الذروة المدرجة لـ LEO و GEOLTE-M + NB-IoT + لوراوان في نفس الجهاز للتشغيل الهجينشريحة SIM: شريحة نانو SIM أو شريحة eSIM	دعم السياج الجغرافي ودعم الإنذارات، فترات إبلاغ قابلة للتكوين (نبضات القلب، نظام تحديد المواقع العالمي عبر الأقمار الصناعية، بلوتوث)، دعم تحديث البرامج عبر البلوتوث	بطارية قابلة لإعادة الشحن سعة 500 مللي أمبير + لوحة شمسية مدمجة، حماية من دخول الماء والغبار بمعيار IP66، دقة نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) مدرجة على أنها أقل من 2.5 متر (CEP50).

المراجع ومصادر القراءة الإضافية:

• (1) نظرة عامة على شبكة الجيل الثالث (3GPP NTN)
• (2) ورقة عمل حول استخدام GSMA لتقنية NTN في اتصال إنترنت الأشياء
• (3) بحث سامسونج: شبكات NTN وTN لعصر الجيل السادس
• (4) ETSI TS 38.108 V18.6.0
• (5) الإصدار 17 من 3GPP