【经验】解析5G非地面网络 (NTN)的测试要求及是德科技提供全面完整的测试方案
5G是无线通信技术演进道路上的一大转折点。与4G相比，它的速度、时延、容量、灵活性以及可靠性都有极大提升。此前的蜂窝网络技术完全是基于地面网络基础设施开发的，而3GPP打算将卫星加入5G网络中，有力地补充地面5G网络的性能。
这些非地面网络(NTN)将会把5G的触角延伸到缺少地面基础设施的地区。NTN还可以增强机器对机器(M2M)和物联网(IoT)设备的业务连续性，提升任务关键型通信的可靠性。它们还能为飞机和火车等移动平台上的乘客提供稳定的5G覆盖。
为什么使用非地面网络？
3GPP第17版标准定义了为支持NTN而开发的5G新空口(NR)增强功能。5GNTN标志着蜂窝网络从此开始使用卫星通信。
将卫星链路引入5G标准主要出于以下几个原因：
•最主要的理由是卫星链路不依赖地面基础设施也能进行通信。
•移动网络运营商(MNO)可以利用卫星通信向缺乏基础设施的地区提供5G业务。
•卫星通信还支持移动网络运营商在地面网络中断的情况下（例如发生了自然灾害时）正常提供业务。
卫星通信还让5G业务扩展到更广泛的移动平台。例如，卫星通信可以在无法建设地面网络基础设施的偏远地区为飞机、船舶和火车提供业务。
图1显示了几种不同的NTN部署场景，它们同时使用了卫星和高空平台（平流层中的气球、飞艇或无人机系统）。
5G NTN 的测试要求以及方案
对于卫星通信系统而言，在部署之前发现问题至关重要。因此，设计人员必须尽可能准确地仿真可能影响通信链路和设备的各种现象。
现代卫星系统的实用测试平台应当能够准确仿真相关的轨道参数。该平台还必须能够对高速卫星以及通过远距离链路与卫星互连的高空平台进行测试。仿真链路距离的传统方法是添加缓冲，模仿有时延的信号路径。通过增减时延，可以仿真卫星和移动平台（载有连接卫星的终端）的运动。
单链路卫星通信系统的测试以往一直是使用信道仿真器。然而，现代系统由于采用了卫星网状网络、在单颗卫星内安装多个转发器等技术，复杂性大大增加。测试含有多颗卫星的系统比执行传统的单卫星链路仿真要复杂得多。
然而，信道仿真器提供了一个平台，该平台可以模拟维持卫星链路的无线信道，以便同时测试和仿真整个设备网络。网络级测试可以测试多个节点，揭示子系统集成所导致的潜在问题。
设计人员在开发过程中必须跟踪硬件和软件的迭代。他们需要建立标准化的操作环境，这样才能客观地对不同版本进行比较。为了完全控制操作环境，信道仿真器可以提供一个公正的平台来评测性能，并对不同设备和软硬件版本进行比较。
图2. 卫星通信系统与地面网络之间的信道仿真器
通过定制设计、仿真和测量解决方案来简化设计和优化阶段，全系列测试和测量设备让您可以在半实物测试期间轻松地从数字模型过渡到硬件原型设计。SystemVue系统设计软件和KEYSIGHT测试设备，提供了快速、可靠、高保真的卫星通信器件、模块、系统和天线等模型。
图3. 基于SystemVue软件的卫星载荷-半实物仿真测试系统
Keysight的用户终端模拟器UEE、5G基站模拟器UXM、以及星地之间的信道模拟器可以在实验室创建针对卫星通信系统的逼真测试条件，创建动态场景并对整个卫星星座进行建模，将测试标准推向其轨道高度。
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