Obiettivi
Analisi preliminari hanno dimostrato che lo standard NB-IoT può essere utilizzato dai sistemi satellitari in orbite non geostazionarie rispettando determinati vincoli,
tuttavia, per consentire l’integrazione dei sensori utente che utilizzano questa tecnologia, è necessario sviluppare un nodo B evoluto di bordo (eNB) in grado di utilizzare uno standard non originariamente concepito per le comunicazioni satellitari con adattamento e caratteristiche aggiuntive dettate dagli scenari.
Inoltre, l’eNB è preferibilmente compatibile con piccole piattaforme satellitari in termini di massa, potenza e volume poiché queste piattaforme sono solitamente quelle selezionate per fornire servizi M2M/IoT.
Infine, è anche importante sviluppare e proporre adattamenti UU (interfaccia radio tra UE ed eNB) che consentano di massimizzare l’efficienza di un sistema satellitare.
L’obiettivo del progetto è lo sviluppo di un dimostratore in cui venga verificata funzionalmente la comunicazione tra un NB-IoT User Equipment (UE) e un eNB adattato per le comunicazioni satellitari.
La tecnologia all’avanguardia per NB-IoT viene rivista criticamente, con riferimento all’integrazione con i sistemi satellitari e ai requisiti tecnici associati previsti dal dimostratore.
Sfide
Il progetto mira a sviluppare un dimostratore in cui la comunicazione tra un NB-IoT UE e l’eNB adattato sia verificata funzionalmente. Si vuole:
identificare degli scenari adatti per NB-IoT via NTN e capire quali sono i loro impatti in termini di strategie architetturali chiave
identificare degli adattamenti necessari per consentire il funzionamento dei collegamenti satellitari per NB-IoT sia per Access Stratum (AS) che per Non-Access Stratum (NAS)
sviluppare di una RAN satellitare, comprendente un User Equipment (UE), un’unità di elaborazione RF e banda base e un eNB
Verificare funzioni e prestazioni del protocollo NB-IoT via satellite
Benefici
Lo sviluppo e convalida degli adattamenti allo stack di protocolli dell’UU (ad esempio, livelli PHY, MAC, RLC, PDPC e RRC) per rendere lo standard radio NB-IoT praticabile via satellite sono i primi benefici che il servizio renderebbe.
Poi si ricerca lo sviluppo di un eNB di bordo in grado di supportare lo standard 3GPP NB-IoT adattato entro i limiti di massa, potenza e volume di una piccola piattaforma (<12U).
Si sarà in grado di emulare diversi scenari nonché i principali fattori limitanti nel canale delle telecomunicazioni, con riferimento allo spostamento/velocità Doppler, alla mobilità, al possibile shadowing/multipath, al fine di valutare le prestazioni in condizioni realistiche.
Caratteristiche
Le caratteristiche del progetto includono:
sfruttamento delle esperienze e delle conoscenze dell’altro progetto ESA “5G4Space” ( https://artes.esa.int/projects/5g4space )
monitoraggio delle ultime specifiche 3GPP, degli ultimi rapporti tecnici 3GPP e dei documenti tecnici, considerando non solo l’adattamento a livello PHY/MAC, ma anche a livello RRC e NAS per il piano di controllo (se necessario)
individuazione del più ampio insieme di scenari possibili
identificazione dei requisiti tecnici dell’interfaccia UU e adattamento in base alla selezione dello scenario
implementazione dell’adattamento richiesto mediante simulazione a livello di sistema e test sperimentale
requisiti, progettazione e sviluppo del banco di prova, più specificamente per l’NB-IoT adattato e l’eNB di bordo
piano ed esecuzione dei test per verificare l’efficacia dell’adattamento proposto
Architettura di sistema
Un’architettura preliminare e di alto livello è mostrata nella seguente immagine:
I principali sottosistemi sono:
– NB-IoT Traffic Emulator: per emulare il traffico generato da più UE
– NB-IoT Adapted UE: un modulo NB-IoT con adattamenti dell’interfaccia UU
– Emulatore di canali: per emulare tutti i disturbi causati dai satelliti LEO, in particolare è in grado di introdurre ritardo variabile, Doppler Shift variabile, Phase Noise, Fading
– Prototipo OnBoard eNB: un modulo eNB con gli adattamenti dell’interfaccia UU
Piano
Di seguito si riporta la pianificazione principale delle attività generali:
Tappe fondamentali:
MS1: Requisiti preliminari dello scenario operativo e accettazione di tutti i relativi risultati finali. Previsto entro luglio 2020
MS2: Requisiti tecnici (emulatore di traffico, NB-IoT UE, emulatore di canale, prototipo eNodeB integrato) e accettazione di tutti i relativi risultati. Previsto entro dicembre 2020
MS3: implementazione del banco di prova e accettazione di tutti i relativi risultati finali. Previsto entro luglio 2021
MS4: risultati, tabella di marcia e accettazione di tutti i relativi risultati finali. Previsto entro ottobre 2021
Stato attuale
Il progetto si è concluso.
Link ufficiale al progetto: https://connectivity.esa.int/projects/nbiot4space