O-RAN 科普教育

一台應變網路行動車，整合了這麼多的設備 這次數位發展部moda（Ministry of Digital Affairs）緊急派出的「應變網路行動車」，其連接的是盧森堡的 SES 中軌衛星通訊系統。而截至去年(2023年)，SES 公司前前後後也發射了 20顆衛星上去，衛星高度大約在海拔 8,000 Km。也正因為這個高度相較於定軌衛星(約 36,000 Km) 而言，距離地面更近，因此 SES 中軌衛星的延遲時間大約僅有定軌衛星的四分之一，這樣的延遲時間在緊急通訊面前，可說是綽綽有餘！ 這套 SES 中軌衛星通訊系統還蠻方便的。首先，中軌衛星會先與合作的地面站連接（這次我猜應該還是和台灣微軟 Azure 合作），以獲得網路存取。一旦中軌衛星成功獲取網路存取，隨後便開始向行動車傳輸網路訊號。 那基本上「行動車」會裝有兩組天線，以便於執行切換 (handover) 操作。（實際運作時，一支主要用來通訊，另一支追蹤下一顆衛星） 傳統搭載的是 可轉動的碟盤天線 ，但這次安裝在「應變網路行動車」上的似乎是 新型的相位陣列天線(Phased Array Antennas) ！！！（下圖紅框） 紅框-我猜是最新相控陣列天線（傳統為可轉動式碟盤天線） 藍框-看起來像電信基地台的Micro Cell，可以提供災區網路服務。 回到正題，當行動車上的天線成功追蹤到衛星，並測量通訊品質符合標準，便會建立連線，開始接收來自衛星的訊號。但由於衛星訊號使用的頻段非常高（Ka：26.5–40GHz），因此衛星傳下來的訊號是無法直接與地面網路系統對接，所以天線後端會連接 SES 它們家基頻處理的裝置（下圖紅色虛線框處），用於進一步將衛星訊號降頻，然後經過一系列類比/數位轉換和訊號處理步驟。 最終訊號會變成封包，並以 IP 的形式連接地面網路系統（如：5G O-RAN基地台、Wi-Fi CPE、乙太網路），就可以應用在像是跨國工廠或是災害現場等......場景(scenario)。 > 當然這套系統也支援接收 X band、C band、Ka band、Ku band。 紅框-SES系統（包含降頻設備和訊號處理設備 藍框-地面網路系統。 補充一下，衛星向「應變網路行動車」提供網路訊號之前，必須先與其他國家或合作網路供應商的地面站進行連接，以此來接取網路，中軌衛星成功獲取網路存取之後，即可向行動車

SDR Platform 指的是用來實現軟體無線電（Software Defined Radio，SDR）的硬體和軟體系統，SDR Platform 可以用來實現各種衛星的操作功能，（如：遙測接收、遙控指令傳輸和頻譜監測...）總而言之 SDR Platform 是一種靈活、高效益的衛星與地面接收站通訊的解決方案。 而軟體無線電(SDR) 呢，它是一種使用軟體來控制 RF 訊號處理的無線電。它比傳統無線電靈活度還要高，並且適應性更強，因為通常傳統無線電都是為了連接特定頻率，或是特定調製方案(modulation scheme)的來專門進行設計的。 以下簡介通用無線電系統的硬體設備及其職責： 通用無線電系統的 Physical Layer 處理和硬體設備示意圖 資料來源：A Software-Defined Baseband for Satellite Ground Operations 上圖最左邊橘色的部分，即是無線電系統前端的接收天線。無論你是用 Phased array、Control Plane Receiver 或是 User plane Receiver 一旦接收衛星通訊訊號之後，必然需要再進行後端處理，讓衛星訊號得以轉換成地面行動通訊訊號以供使用。 由於不同軌道的衛星會使用不同的通訊頻段（如：X, S, Ka, Ku band ...），所以傳統無線電系統的設計方式，會依據不同的頻段來設計 專門的接收器 、專門的 Up/Down Converter ，甚至可以說專為特定頻段 專門 設計了整套無線電系統 。 地面接收站接收到特定頻段之後，就會需要進行降頻處理，藉由將高頻的衛星通訊訊號降到中頻或是基頻，最後再經過基頻的系統處理，（上圖右邊藍色部分）將訊號轉換成 OSI 第三層（TCP/IP的網路層） 的 IP，後端就可以透過像是 Gateway 等設備，再介接電信基站、Wi-Fi Router、乙太網路，以供使用！ 基於硬體 的衛星地面接收站整體運行的架構圖 資料來源：A Software-Defined Baseband for Satellite Ground Operations 像這類傳統基於硬體的衛星地面接收站，就會需要針對不同的衛星頻段（如：X band, S band ）來設計不同硬體和處理方式，雖然它看起來是一套系統，但是其實整合度不是很好，

GNSS 和 GPS 都是全球導航衛星系統，但兩者不全然相同。 GNSS 是全球衛星導航系統的總稱，而 GPS 是由 美國開發 的特定系統。 主要區別 GNSS 和 GPS 之間的主要區別在於使用的衛星數量。 GNSS 系統通常使用 24 到 32 顆衛星，而 GPS 使用 24 顆衛星。 這表示 GNSS 系統可以提供比 GPS 更準確、更可靠的定位資訊。 GNSS 和 GPS 之間的另一個區別是所使用訊號（通訊）的頻率。 GNSS 系統使用比 GPS 更廣的頻率範圍，這使 GNSS 能夠應用在各種不同場景(scenario)，可以在更具有挑戰性的環境（如：海上和森林）中提供更好的效能。 最後，GNSS 系統比 GPS 應用更廣泛。 GPS 是使用最廣泛的 GNSS 系統，但不是唯一的系統。 還有其他幾個 GNSS 系統在運行，包括 GLONASS（俄羅斯）、伽利略（歐洲）和北斗（中國）。 圖（一） GNSS 和 GPS 之間的主要區別 總合以上所述，GNSS 是一個比 GPS 更先進、功能更強大的衛星系統。 然而，由於其歷史和廣泛的可用性，GPS 仍然是使用最廣泛的 GNSS 系統。 聯絡資訊（蔡秀吉） hctsai@linux.com https://www.facebook.com/thc1006