適用於非地面網路的連接解決方案

來源：Molex 莫仕連接器

實現全面覆蓋的網路（如電網、電話和互聯網）往往會開啟實現里程碑式變化的時代，催生出許多基於基礎設施的創新技術。

如今，通信網路對於汽車而言越來越重要。從預測性安全系統到沉浸式車內體驗，互聯汽車正在推動各項功能的進步。這些技術可能會隨著網路邊界的擴展而發展。

然而到目前為止，互聯汽車的願景僅部分得以實現，因為汽車一旦駛離網路密集覆蓋的城區，連接就會中斷。地面網路（TN）的覆蓋盲區不僅給現有汽車帶來安全風險和服務中斷問題，更阻礙了聯網功能充分發揮其潛力。

非地面網路（NTN）正成為填補這一空白的關鍵解決方案，通過衛星、高空平臺等天基基礎設施，將車聯網（V2X）通信擴展至偏遠地區。這種具備高度韌性的覆蓋層，是充分實現下一代汽車功能價值的重要基礎。

多模式集成是開啟下一階段移動出行的關鍵。NTN 已準備好為一系列發展提供支援：提升道路安全、實現交通流量預測、優化用戶體驗及賦能全新商業模式。

一個嶄新的時代已經來臨，NTN 技術即將成為每輛汽車的標配。若 OEM 不能順應這一趨勢，恐將跟不上市場步伐。

● NTN 對於系統設計師意味著什麼

儘管新車出廠時未必已開通衛星和其他 NTN 連接服務，但很可能會在設計中預先集成硬體基礎設施。對於電氣和系統工程師而言，為各類車型加裝 NTN 技術的天線、介面及集成模組即將成為標準操作。

這些平臺必須支援地面與衛星網路的無縫切換，同時符合現有設計限制條件、滿足新興監管標準。而網路與車輛內各系統和元件間的雙向資料流程，需要可靠的高速基礎設施。以高級駕駛輔助系統（ADAS） 和自動駕駛功能為例，這些安全功能依賴於上述傳輸來實現持續不斷的感測器融合與精准導航。

關鍵工程考慮因素包括：

• 天線和收發器的佈局與封裝

• 頻率規劃和與其他無線系統共存

• 與全球監管框架的相容性

• 耐熱迴圈、抗震動和電磁干擾（EMI）

從長遠來看，採用 NTN 連接將使 OEM 能夠打造面向未來的架構，並在日益由軟體、數位服務和連線性能定義的市場中實現產品差異化優勢。

● 為什麼衛星覆蓋對汽車至關重要

接入高空資料來源可顯著提升 ADAS 等現有功能，並為目前正在開發中的汽車技術提供支援。完全互聯汽車的全球 NTN 覆蓋前景，將為未來的創新釋放巨大潛力。

現代出行領域的創新主要體現在以下五大趨勢中：

• 無縫覆蓋和連續性
即使蜂窩網路中斷，NTN 也能確保導航、V2X 和車隊管理等關鍵汽車功能保持線上。衛星覆蓋對於跨境旅行和偏遠地區尤為重要，因為在這些情境下，地面網路覆蓋可能不穩定或不可用。

• 支援應急和安全功能
碰撞檢測、eCall 和遠端診斷需要彈性通信路徑。當傳統網路出現故障時，NTN 將為性命攸關的資料傳輸提供備用通道。

• 實現無線（OTA）和遠端操作
固件更新、功能下載和遠端操作服務依賴于高可靠性連接。NTN 將提供冗餘和持續穩定的鏈路，即使在移動過程中或脫離地面網路時也不例外。

• 跨地區一致的使用者體驗
終端使用者需要且期望無論身處何處，都能夠使用流媒體、導航和遠端支援。NTN 將幫助 OEM 在全球範圍內提供統一的座艙品牌體驗和數位服務均等性。

• 解鎖全新盈利模式
軟體定義汽車依賴於不間斷的網路連接，以支援基於使用量的計費模式、按需服務及功能啟動。NTN 的覆蓋可將這些商業機遇擴展至每個市場。

● NTN 內部不斷發展的技術

由於集成的主要技術障礙已攻克，因此汽車行業現已具備條件，可推進集成地面與非地面資料來源的汽車設計。同時，相關解決方案和標準仍在持續演進。

支援汽車互聯的重要技術示例包括：

• NTN-IoT 和 NTN-NR
NTN-IoT 適用于低資料傳輸率應用，如警報、診斷或車輛遙測。它使用節能頻段，支援廣度覆蓋。NTN-NR 或稱 5G 新無線電是 V2X、資訊娛樂和高級 ADAS 等高輸送量用例的理想選擇。該技術在資料量更豐富的通道中運行，可支援穩定可靠的通信。

• 波束成形和波束控制
採用動態波束控制技術的相控陣天線對於維持移動狀態下的鏈路穩定性至關重要。這些特性可有效降低干擾、極大提升信號完整性，且對於實現毫米波（FR2）NTN 部署至關重要。

• 5G 集成：NTN 環境中的毫米波
毫米波可為高價值應用場景提供超高速資料傳輸，但需要清晰的視距和高度集成的波束控制系統。通過與 NTN 集成，該技術能實現大規模的豐富資訊娛樂服務及邊緣與雲協同計算。

● 設計挑戰和工程優先事項

將非地面網路集成到汽車中帶來了全新的設計複雜性，涉及硬體、固件和系統架構方面的多重挑戰。集成工作包括開發地面與衛星網路間的無縫雙模運行機制，這就需要優化高密度緊湊平臺內的信號路由、能效和散熱。

其中，天線佈局尤為關鍵。車頂等理想安裝區域不僅日益被雷達、LiDAR 及其他傳感系統佔據，還需兼顧空氣動力學與造型設計帶來的雙重限制。工程師必須找到定制化解決方案，在信號清晰度與外部美觀性和功能性之間取得平衡。

而監管合規要求又額外增加了設計複雜度。全球各市場的 TN 與 NTN 頻譜使用存在顯著差異，相應標準及頻段分配方案正隨著第三代合作夥伴計畫（3GPP）與世界無線電通信大會（WRC）等組織的推進而持續演進。汽車設計必須預見這些變化趨勢，才能確保不同區域的適用性。

此外，在複雜的射頻環境中保持信號完整性，還需要主動 EMI 管理。由於共用頻譜操作可能增加干擾風險，因此在設計安全關鍵型和高頻寬應用時，必須實施遮罩、濾波及天線隔離等措施。

● NTN 和互聯汽車的未來展望

隨著低地球軌道（LEO）和中地球軌道（MEO）衛星星座的擴展，互聯汽車生態系統正進入關鍵階段。這些技術進步有望實現更低延遲和更高頻寬，從而實現與 TN 的無縫集成，為全球服務提供不間斷支援。

與此同時，由 3GPP 和 WRC 等論壇主導的國際協作，正在推動跨境頻譜協調的進程。這些發展將使汽車在不同監管區域間移動時始終保持服務不間斷，消除過程中的連接障礙。

隨著非地面連接成為全球移動出行的預期基準，具有前瞻性的工程設計對於確保性能彈性和加速部署至關重要。

Molex 致力於幫助汽車製造商和一級供應商彌合當前需求與未來功能之間的差距。憑藉深厚的射頻專業知識和天線及系統集成全球專家團隊，Molex 與設計人員合作開發定制的 NTN 預備架構，涵蓋從耐用的硬體元件到完全集成的子系統。這種協作模式可助力 OEM 在以資料、可靠性、即時智慧為特徵的移動出行領域保持領先優勢。

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