NTN โดยสังเขป

NTN (Non-Terrestrial Networks) คือมาตรฐานของ 3GPP ในการขยายการเชื่อมต่อมือถือออกไปนอกเหนือเสาสัญญาณภาคพื้นดิน โดยใช้ดาวเทียมและแพลตฟอร์มอื่นๆ ที่ไม่ใช่ภาคพื้นดิน พูดง่ายๆ ก็คือ เป็นวิธีการที่อุปกรณ์ติดตามจะรายงานตำแหน่งเมื่อทรัพย์สินอยู่ห่างไกลจากเครือข่ายภาคพื้นดินที่ใช้งานได้. ⁽¹⁾

NTN โดดเด่นเมื่อ:

• คุณติดตามในพื้นที่ห่างไกลหรือพื้นที่ที่มีโครงสร้างพื้นฐานจำกัด (ทุ่งหญ้า ภูเขา เส้นทางเดินเรือ)
• คุณต้องการผู้ส่งสาร "ทางเลือกสุดท้าย" ที่ยังคงสามารถส่งข้อความขนาดเล็กได้
• คุณต้องการประสบการณ์การใช้งานระบบเบื้องหลังที่เป็นหนึ่งเดียว แม้ว่าผู้ให้บริการจะเปลี่ยนไป (วันนี้เป็นเครือข่ายมือถือ พรุ่งนี้เป็นดาวเทียม) ⁽²⁾

NTN แก้ปัญหาอะไรเกี่ยวกับการติดตาม?

การติดตามล้มเหลวในช่วงที่เส้นทางขาดช่วง ไม่ใช่เพราะอุปกรณ์ "ออฟไลน์" แต่เป็นเพราะความครอบคลุมของสัญญาณไม่สม่ำเสมอ และ 5 เปอร์เซ็นต์สุดท้ายของเส้นทางมักเป็นส่วนที่สำคัญที่สุด.

อุปกรณ์ติดตามของคุณจำเป็นต้องส่งข้อความขนาดเล็กเท่านั้น แต่ต้องส่งได้อย่างน่าเชื่อถือ แม้ในกรณีที่ไม่มีสัญญาณ LTE-M หรือ NB-IoT และแม้ในกรณีที่อุปกรณ์ของคุณไม่สามารถใช้งานได้ โลราวัน เกตเวย์ อยู่ห่างออกไปหลายไมล์ การใช้ระบบไฮบริดภาคพื้นดินร่วมกับ NTN เป็นแนวทางที่มีข้อดี และ GSMA ได้ระบุไว้อย่างชัดเจนว่า NTN เป็นส่วนเสริมของเครือข่ายภาคพื้นดิน ไม่ใช่สิ่งที่จะมาแทนที่. ⁽²⁾

เราพบเห็นรูปแบบนี้บ่อยครั้งในการใช้งานจริง: สัตว์ต่างๆ เคลื่อนที่ผ่านหอคอยสุดท้าย ทรัพย์สินข้ามพรมแดน และการจัดการกลายเป็นเรื่องยุ่งยาก หรือสถานที่ต่างๆ เป็นสถานที่ชั่วคราว (งานอีเวนต์ ฟาร์มตามฤดูกาล ลานกลางแจ้งแบบชั่วคราว).

NTN คือคำตอบที่ใช้งานได้จริงเมื่อคุณไม่สามารถหาเหตุผลในการสร้างโครงสร้างพื้นฐาน (เช่น การติดตั้ง) ได้ เกตเวย์แต่คุณยังคงต้องมีการยืนยันการมีชีวิตอยู่และรายงานตำแหน่งที่ตั้งเป็นระยะๆ.

เครือข่าย NTN (Non-Terrestrial Networks) ทำงานอย่างไร?

NTN ยังคงใช้ "แนวคิดแบบเซลลูลาร์" เพียงแต่มีดาวเทียมเป็นตัวเชื่อมเท่านั้น.

อุปกรณ์ติดตาม: รวบรวมตำแหน่ง (โดยทั่วไปคือ GNSS) > สร้างชุดข้อมูลขนาดเล็ก (ตำแหน่ง สถานะ สัญญาณเตือน) > ส่งผ่านลิงก์ NTN ไปยังโหนดการเข้าถึงดาวเทียม > ส่งต่อไปยังผู้ให้บริการและระบบแบ็กเอนด์ IoT ของคุณ (คล้ายกับวิธีการทำงานของเครือข่ายโทรศัพท์มือถือ) ⁽¹⁾

แถบความถี่ดาวเทียม (FR1 NTN): 3GPP ได้มีการแนะนำแถบความถี่ NTN ใหม่ ได้แก่ n255 (แถบความถี่ L) และ n256 (แถบความถี่ S) และ ETSI TS 38.108 แสดงรายการช่วงอัปโหลดและดาวน์โหลดของพวกเขา.

การตรวจสอบความเป็นจริงที่สำคัญ: การเชื่อมต่อผ่านดาวเทียมทำให้เกิดความล่าช้าในการส่งสัญญาณและค่าดอปเปลอร์ที่สูงกว่าการเชื่อมต่อภาคพื้นดิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับกลุ่มดาวเทียมวงโคจรต่ำ (LEO) ซึ่งเป็นเรื่องปกติ ด้วยเหตุนี้ การออกแบบระบบติดตามสัญญาณ NTN จึงมักเลือกใช้ตัวส่งสัญญาณที่มีขนาดสั้น การจัดตารางเวลาอย่างชาญฉลาดด้วยช่วงเวลาการรายงานที่ปรับแต่งได้ และการวางแผนพลังงานอย่างรอบคอบพร้อมการแจ้งเตือนตามเหตุการณ์. ⁽³⁾

วงโคจรต่ำของโลก (LEO) เทียบกับวงโคจรคงที่ของโลก (GEO) สำหรับการติดตาม

NTN คือเครือข่ายหรือส่วนหนึ่งของเครือข่ายที่ใช้ระบบอากาศยานไร้คนขับ (UAS) หรือดาวเทียมในกลุ่มดาวเทียมต่างๆ เพื่อขนส่งอุปกรณ์ส่งสัญญาณ เช่น โหนดถ่ายทอดสัญญาณหรือสถานีฐาน.

ในโลกของการติดตาม NTN มีอยู่สี่อย่าง มีตัวเลือกสำหรับ "ดาวเทียมกำลังโคจรอยู่ที่ไหน" และตัวเลือกเหล่านั้นจะแสดงออกมาเป็นค่าความหน่วง ค่าดอปเปลอร์ และความถี่ที่อุปกรณ์ของคุณสามารถมองเห็นดาวเทียมได้. 

• วงโคจรต่ำของโลก (LEO): วงโคจรเป็นวงกลมที่ระดับความสูงโดยทั่วไป 500-2,000 กิโลเมตร (ความล่าช้าน้อยลงและงบประมาณการเชื่อมต่อดีขึ้น แต่ต้องใช้ดาวเทียมจำนวนมากขึ้นเพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่)
• วงโคจรระดับกลางของโลก (MEO): โคจรเป็นวงกลมที่ระดับความสูงโดยทั่วไป 8,000-20,000 กิโลเมตร
• วงโคจรโลกคงที่ (GEO): วงโคจรเป็นวงกลมที่ระดับความสูง 35.786 กิโลเมตรเหนือเส้นศูนย์สูตรของโลก (หมายเหตุ: เนื่องจากแรงโน้มถ่วง) ดาวเทียม GEO (ยังคงเคลื่อนที่อยู่ในช่วงไม่กี่กิโลเมตรโดยรอบตำแหน่งวงโคจรปกติ).
• วงโคจรวงรีสูง (HEO): วงโคจรเป็นรูปวงรีรอบโลก. ⁽¹⁾

โดยทั่วไปแล้ว สำหรับการติดตามตำแหน่ง ระบบ LEO และ GEO เป็นตัวเลือกยอดนิยมที่สุดเนื่องจากคุณลักษณะของมัน คุณไม่จำเป็นต้องคำนวณอย่างละเอียด แต่คุณต้องพิจารณาถึงข้อดีข้อเสียด้วย.

• LEO (วงโคจรต่ำของโลก): ดาวเทียมเคลื่อนที่ สภาพคลื่นวิทยุเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว การตอบสนองที่ดีขึ้นในหลายกรณี แต่ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์นั้นสำคัญ.
• GEO (วงโคจรประจำที่ของโลก): รูปทรงเรขาคณิตแบบคงที่มากขึ้น มักทำให้เกิดความล่าช้ามากขึ้น เหมาะที่สุดสำหรับการส่งข้อความเป็นระยะ และการอัปเดตแบบ "ส่งให้ถึงที่หมายโดยเร็วที่สุด".

เหตุใด NTN (เครือข่ายนอกภาคพื้นดิน) จึงแตกต่างออกไป?

ความคุ้มครองต้องมาก่อน.

NTN เกิดขึ้นเนื่องจากเครือข่ายภาคพื้นดินมีขอบเขตจำกัด และขอบเขตเหล่านั้นเป็นความเสี่ยงทางธุรกิจ.

รูปแบบไฮบริดคือรูปแบบที่ชนะเลิศ.

ระบบติดตามส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้งานดาวเทียมตลอด 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์ แต่จะใช้โครงข่ายภาคพื้นดินเมื่อมีให้ใช้งาน และจะเปลี่ยนไปใช้ NTN เฉพาะเมื่อจำเป็นเท่านั้น GSMA ได้กล่าวถึงแนวทางการใช้งานแบบผสมผสานระหว่างเซลลูลาร์และ NTN สำหรับ IoT ไว้อย่างชัดเจน. ⁽²⁾

วงดนตรีได้รับการกำหนดมาตรฐานแล้ว.

3GPP ระบุแถบความถี่การทำงานของดาวเทียมเฉพาะใน FR1 NTN เช่น n255 และ n256, โดยมีช่วงการส่งสัญญาณขึ้นและลงที่กำหนดไว้ใน ETSI TS 38.108. ⁽⁴⁾

เปรียบเทียบ NTN กับ LTE-M / NB-IoT / LoRaWAN สำหรับการติดตาม

อุปกรณ์ Lansitec NTN: แท็กติดตามปศุสัตว์ NTN

นี่คือตัวอย่างที่ชัดเจนว่าควรใช้ NTN ในการติดตามอย่างไร: ออกแบบมาให้ใช้งานกับหลายเครือข่าย ไม่ใช่แค่ใช้ดาวเทียมเพียงอย่างเดียว.

เอ็นทีเอ็น แท็กติดตามปศุสัตว์ - โลราวัน ป้ายติดหูสำหรับวัว – Lansitec

เอ็นทีเอ็น แท็กติดตามปศุสัตว์, ขับเคลื่อนด้วย LTE Cat-1, NB-IoT + NTN, โลราวัน การติดแท็กหูให้กับโค ช่วยให้สามารถติดต่อสื่อสารได้อย่างน่าเชื่อถือ แม้ในทุ่งหญ้าที่ห่างไกลที่สุด.

เอกสารอ้างอิงและแหล่งข้อมูลเพิ่มเติม:

• (1) ภาพรวม 3GPP NTN
• (2) เอกสารไวท์เปเปอร์ GSMA: การนำ NTN มาใช้เพื่อการเชื่อมต่อ IoT
• (3) ผลการวิจัยของซัมซุง: เครือข่าย NTN และ TN สำหรับยุค 6G
• (4) ETSI TS 38.108 V18.6.0
• (5) 3GPP รุ่น 17