目录
基本概念
NTN频段
3GPP版本演进
Pre Rel-15
Rel-15
Rel 16
Rel 17
Rel 18
Rel 19
3GPP标准后续研究
NTN 的无线相关 SI/WI
通过 NTN 提供物联网支持的无线相关 SI/WI
通过 NTN 提供物联网支持的系统/核心网络相关 SI/WI
参考
缩写
基本概念
非地面网络 (NTN) 是使用无人驾驶飞机系统 (UAS) 的网络或网络段,通常在 8 到 50 公里的高度之间运行,包括高空平台 (HAP) 或不同星座中的卫星,承载传输设备中继节点或基站:
·LEO(近地轨道):典型高度为500-2000km的圆形轨道(延迟更低,链路预算更好,但覆盖需要更多卫星)
·MEO(中地球轨道):典型高度为8000-20000km的圆形轨道
·GEO(地球静止轨道):地球赤道上方35786公里的圆形轨道(注:由于引力的作用,GEO卫星仍在其标称轨道位置周围几公里的范围内移动)。
·HEO(Highly Elliptical Orbiting):环绕地球的椭圆轨道。
图1:卫星轨道类别图示[来源:TR 22.822]
可以区分两种类型的模式或“有效载荷”,另见图2:
·非再生有效载荷(也称为“直通式有效载荷”(考虑到从网关通过空中/空中平台到用户设备的路径)或“透明模式”):一种没有机载处理能力的空中/空中平台,它改变了接收到的上行链路射频信号的频率载波,过滤并放大它,然后将其在下行链路上传输,即该平台相当于一个模拟射频中继器。
·再生有效载荷(或非透明模式):一种空中或天基平台,除了射频(RF)过滤、频率转换和放大之外,还具备机载处理能力,能够执行解调/解码、交换和/或路由、编码/调制等操作,因此这种空中或天基平台具备基站功能。
图 2:透明有效载荷与再生有效载荷和椭圆波束模式 [来源:38.811]
图 3:仰角和传播延迟图示 [来源:TR 38.811]
与地面网络(TN)相比,非地面网络(NTN)具有许多需要适应的特性(见TR 38.811),包括:
·太空/空中飞行器的运动:只有对于地球静止轨道,卫星才能像在地面网络中一样在地球上保持相当稳定。对于LEO和MEO,卫星高速移动,这导致移动的小区模式,更高的多普勒频移/变化,更快的传播延迟变化 - 需要加强波束管理(基于有关卫星的可预测运动(星历)和UE的位置/运动的信息,卫星网络可以知道哪个波束和卫星最好覆盖UE)。
由于移动网元也可能跨越国家边界或覆盖没有领土主张的地区,因此还需要考虑监管方面(见TR 22.926)。
·高度:卫星在比TN基站高得多的高度运行,这导致了更长的延迟(需要考虑到这一点,例如RACH、定时提前、HARQ、功率控制、MAC/RLC),这是由于较大的传播延迟(TN:通常为<1ms;GEO:最多几 100 毫秒),它还会影响链路预算,尤其是在 UL 中,UE 的发射功率受到限制。
·信元大小:NTN网络具有比TN更大的信元大小,这可能导致传播延迟的更大变化,更强的近远效应。
·对流层撞击:6 GHz以上相关;与吸收一样,特别是与较高频率(>10GHz)和低海拔(对流层是大气层的下部;低于~12km)有关。
·电离层影响:6GHz以下相关,反射和吸收效应(也取决于纬度);(电离层是大气层的上部;在~80公里以上;其中太阳辐射由于电离而产生等离子体层)。
图 4 和图 5 显示了非地面网络 (NTN) 架构的相应示例,这些架构具有 VSAT(甚小孔径终端)或地球上的手持/物联网设备,该设备通过服务链路(也称为用户链路)与空中或太空中的平台进行通信。该平台可以直接与地球上的网关进行通信,也可以首先通过空中或太空中的其他平台通过IAL(空中链路)或ISL(卫星间链路)进行通信。
与直接通过机载/星载平台为UE提供服务不同,也有可能在机载/星载平台和地球上的中继节点(使用VSAT)之间设置服务链路,然后中继节点为UE提供服务。因此,NTN 终端将成为这个中继节点。
VSAT通常比用作终端或UE(用户设备)的手持设备或物联网设备具有更大的尺寸和更高的功率。
如果机载平台上有基站(gNB)(再生有效载荷),那么馈线链路末端的NTN网关可以是连接到公共网络的核心网络的路由器。
在透明/直通式有效载荷的情况下,位于馈线链路末端的NTN网关将是基站(gNB),因为空中平台就像远程无线电头一样,仅负责中继信号。
使用卫星间链路(ILS)需要再生有效载荷。
在非地球静止轨道(NGSO)的情况下,例如低地球轨道(LEO)或中地球轨道(MEO),空中平台将比地球自转速度更快地绕地球移动,这意味着在某个时间点,馈线链路将需要切换到另一个网关,同时为了服务连续性,NTN终端将需要由不同的空中平台提供服务。关于卫星的波束,您可以区分随卫星移动的波束(也称为“移动波束”)和可转向波束(即通过使用例如波束成形技术,卫星有能力将波束指向地球上的固定点(也称为“地球固定波束”),在卫星可见的时间内)。
NTN 网关和卫星之间的馈线链路也称为卫星无线接口 (SRI)。
图 4:在 6 GHz 以上频段运行的业务链路的空中接入网(带 IAL)[来源:TR 38.811]
图 5:在 6 GHz 以上频段运行的业务链路的卫星接入网(带 ISL)[来源:TR 38.811]
NTN频段
在3GPP中,表1中的NR频段(以及表2中的LTE频段,见下文)是/将要定义为UE与卫星的NTN通信。
表 1:3GPP 中定义的 NR NTN 卫星频段(参见 TS 38.101-5):
* 正在讨论中。
3GPP版本演进
Pre Rel-15
3GPP标准化始于1999年的3G(R99),重点关注地面网络(UTRA中的T代表地面网络)。此外,在3GPP 4G标准中,卫星方面仅限于通过卫星(GPS,Galileo,GLONASS,北斗,NavIC等)支持定位服务。
在 3GPP Release 14 中,对 5G 用例和要求的研究考虑了通过卫星和非地面网络扩展地面网络。详见:
·TR 38.913 中的无线要求
·以下系统要求:
oTR 22.862 中的关键通信
oTR 22.864 和 TR 22.864 中增强的移动宽带
oTR 5 中的 22.891 用例。
考虑非地面接入的主要驱动因素是:
·允许为那些无法提供地面服务的地区提供服务,也允许为那些可以通过卫星得到更有效支持的服务提供服务,例如在大面积上对类似内容进行多播/广播(“服务可扩展性”)。
·在人口密度较低的农村地区、海上、高海拔地区/机载车辆、地面网络无法可靠运行的灾区提供更好的覆盖。
·降低非地面网络的脆弱性/提高弹性。
·通过规模经济为地面和非地面网络提供通用无线接口,降低成本,并提供服务连续性。
Rel-15
Rel-15 是第一个标准化 5G 规范要求的版本,最初侧重于地面网络,具有各种架构选项。
尽管Rel-15的第一阶段TS 22.261增加了关于多种接入技术的5G要求:“5G系统应能够支持的接入网络(例如NG-RAN、WLAN、固定宽带接入网络、5G卫星接入网络)之间的移动性”,但时间限制意味着尚无法在REL-15中标准化卫星支持。
尽管如此,Rel-15技术规范组 (TSG) RAN 领导的研究项目 (SI) “支持非地面网络的 NR 研究”(FS_NR_nonterr_nw) 与 TR 38.811 在开展以下研究:
·总结用例。
·将 3GPP 信道模型(在 5G REL-14 SI FS_NR_newRAT下的 REL-14 TR 38.901 中开发)适用于非地面网络。
·对非地面网络部署方案详细说明,以及对支持通过卫星或HAPS在NR中运行所需的必要调整的相应分析。
NTN网络的典型用例包括:
增强型移动宽带 (eMBB):
·NTN宽带连接到服务欠缺地区的小区或中继节点,结合地面无线/蜂窝或有线接入,用户吞吐量有限。
·核心网络与未服务地区(隔离地区)的小区之间的NTN宽带连接,也用于在救灾或公共安全的情况下恢复与公共数据网络的连接。
·核心网络与移动平台(例如飞机、轮船或火车)上的小区之间的NTN宽带连接,包括NTN在移动平台上提供与本地地面网络连接的情况。
·网络弹性:辅助/备用连接,可防止关键网络链路的连接完全中断(尽管与主要网络连接相比,其功能可能受到限制)。
·NTN将各种5G本地接入网络孤岛互连,否则将未连接的5G本地接入网络孤岛互连
·通过NTN的广播/组播服务,例如从地面移动网络基础设施中卸载内容。
对于大型机器类型连接 (mMTC):
·物联网设备(传感器/执行器)与NTN网络之间的全球连接
·连接到为局域网的物联网设备提供服务的基站
Rel-15 TSG RAN 研究项目 FS_NR_nonterr_nw 描述了以下部署方案:
·GEO 和 Ka 波段(更高的 GHz 范围),将 VSAT 中继作为 NTN 节点和透明有效载荷
·GEO 和 S 波段(较低 GHz 范围),手持式 UE 作为 NTN 节点和透明有效载荷
·LEO 和 S 波段(较低 GHz 范围),手持式 UE 作为 NTN 节点和再生有效载荷
·LEO 和 Ka 波段(更高的 GHz 范围),将 VSAT 中继作为 NTN 节点和再生有效载荷
·S 或 Ka 波段的 HAPS,手持式 UE 作为 NTN 节点和再生有效载荷
而 D1./D4.看看通过中继节点的间接访问,D2./D3。查看 UE 的直接访问。
Rel 16
在Rel 16版本中,非地面网络在 2 个研究项目 (SI) 中得到解决:
在系统方面,SA1 SI“关于在 5G 中使用卫星接入的研究”(FS_5GSAT),结果为 TR 22.822。在本次TR中,分析了NTN的12个更具体的用例,涉及条件、对现有服务/功能的影响/交互以及潜力
第 1 阶段要求:
·在地面网络和卫星网络之间漫游
·带有卫星覆盖的广播和组播
·具有卫星网络的物联网
·临时使用卫星组件
·卫星上的最佳路由或转发
·卫星跨境服务连续性
·全球卫星叠加
·通过5G卫星接入网络间接连接
·NR 和 5G 核心网之间的 5G 固定回传
·5G移动平台回传
·5G家庭/企业宽带服务
·远程服务中心与海上风电场的卫星连接
在无线方面,工作组 (WG) RAN3 牵头的 SI“关于 NR 支持非地面网络 (NTN) 的解决方案的研究”(FS_NR_NTN_solutions)(该工作组还涵盖了 WG RAN1 和 WG RAN2 方面)产生了 TR 38.821。基于REL-15 SI FS_NR_nonterr_nw中确定的非地面网络(NTN)对NR的主要影响,本REL-16研究项目(SI)正在更详细地研究对RAN协议/架构的影响,并开始评估相应的解决方案。
此 SI 的重点是:
·卫星接入(包括透明的GEO卫星和基于LEO的非地面接入网(地球上的移动波束),即基于UAS/HAPS的接入,被认为是NTN的一个特例,具有较低的多普勒和变化率
·使用场景:车辆(高速列车、飞机)上的行人或用户
考虑的参考场景包括地球静止轨道(GEO)、具有定向波束的低地球轨道(LEO)、具有移动波束的低地球轨道,以及所有这些场景下的透明有效载荷案例和再生有效载荷案例。
图7至图10显示了在不同场景下如何将卫星接入集成到5G无线架构中:
图 7:基于透明卫星的 NG-RAN 架构(地球上的 gNB)[来源:TR 38.821]
在图7中,NR Uu的控制面(CP)和用户面(UP)在地面/地面端终结(需要考虑更长的往返时间(RTT))。
图 8:没有 ISL(卫星上的 gNB)的基于再生卫星的 NG-RAN 架构 [来源:TR 38.821]
在图8中,NR-Uu无线电接口位于UE和卫星之间的业务链路上。
图 9:没有 ISL(卫星上的 gNB)的基于再生卫星的 NG-RAN 架构 [来源:TR 38.821]
在图 9 中,UE(由卫星上的 gNB 提供服务)也可以通过 ISL 访问 5GCN,ISL 是卫星之间的传输链路。因此,不一定需要 2 个数据网络连接。
图 10:没有 ISL 的基于再生卫星的 NG-RAN 架构(卫星上的 gNB-DU 和地球上的 gNB-CU)[来源:TR 38.821]
图 10 展示了将 gNB 功能划分为 CU(中央单元)和 DU(分布式单元)的样子。然后,NTN网关和卫星之间的馈线链路/SRI将传输F1协议。由于 RRC 和其他L3处理在 gNB-CU 中在地面上终止,因此会产生相应的时序影响(GEO 比 LEO 更糟糕)。不同卫星上的DU有可能连接到地面上的同一CU。
图 10 展示了将 gNB 功能划分为 CU(中央单元)和 DU(分布式单元)的样子。然后,NTN网关和卫星之间的馈线链路/SRI将传输F1协议。由于 RRC 和其他L3处理在 gNB-CU 中在地面上终止,因此会产生相应的时序影响(GEO 比 LEO 更糟糕)。不同卫星上的DU有可能连接到地面上的同一CU。
除了非地面网络到地面网络(NTN-TN)的服务连续性场景外,还考虑了多连接性场景,在这些场景中,一个用户设备(UE)通过以下方式被提供服务:
·通过NTN(透明或接收有效载荷)和地面网络(TN)并行
·由 2 个 NTN(透明或两者都带有再生有效载荷)组成
(至少具有部分覆盖重叠),以便在某些情况下提高性能(如数据速率或可靠性)。
就工作组RAN1而言,该研究建议将规范性工作重点放在以下方面:
·时序关系增强功能
·UL 时间和频率同步的增强功能
·在UE侧未对时序和频率偏移进行预补偿的情况下,对PRACH序列和/或格式进行增强
·NTN 的波束管理和 BWP 操作,具有频率重用功能,包括偏振模式的信号传输
·在 LEO 情景下,馈线链路开关对物理层过程的影响
·HARQ 进程数,支持启用/禁用 HARQ 反馈。
工作组 RAN2 得出结论,NR 可以通过以下规范阶段的建议/改进想法来支持 NTN 情景:
·基于偏移的定时器自适应解决方案是首选,建议使用接地固定跟踪区域
·MAC 增强功能(用于随机接入、定时提前、DRX、调度请求、HARQ)
·RLC 增强功能(用于状态报告、序列号)
·PDCP 增强功能(SDU 丢弃、序列号)
·空闲模式增强功能:用于小区选择/重新选择的附加辅助信息(例如 UE 位置、卫星星历信息)、地球固定跟踪区域以避免频繁的 TAU、SIB 中的 NTN 小区特定信息。
·连接模式增强功能:减少切换过程中因传播时延大而导致的业务中断,解决卫星移动导致的频繁切换和高切换率问题,提高由于波束重叠区域信号强度变化小而导致的切换鲁棒性,补偿来自不同卫星的小区之间UE测量窗口的传播延迟差异。
·其他移动性增强功能:额外的 CHO 触发条件、移动性配置的增强、测量配置/报告、服务连续性 TN 到 NTN 和 NTN 到 TN。
·RACH 流程:包含辅助信息,并在延迟增益和 UL 开销之间进行平衡。
工作组RAN3建议将规范性工作的重点放在以下:
·基于地球静止轨道的卫星接入,具有透明的有效载荷
·基于LEO的卫星接入,具有透明或可再生的有效载荷
Rel 17
Release 17(ASN.1,2022 年 6 月冻结)是 3GPP 规范中第一个对 NTN 有规范要求的版本。
工作组 SA1
Rel 17 WI“5GSAT 的第 1 阶段”(5GSAT) 将Rel 16版本 SI FS_5GSAT的结果转换为 TS 22.261 中的第 1 阶段要求(另请参阅 SP-200569 CR0428rev4)。注意:TS 22.261 是 5G 系统的第 1 阶段描述,因此该 TS 自Rel-15 起就存在。有如下要求:
·5G系统应当支持5G地面接入网与同一运营商拥有的5G卫星接入网之间或有协议的不同运营商拥有的5G卫星接入网之间的业务连续性(第6.2.3条)。
·具有卫星接入功能的5G系统应实现支持卫星接入和5G卫星网络与5G地面网络之间既支持卫星接入又支持地面接入的UE漫游(第6.2.4条)。
·支持卫星接入的UE应支持基于本地运营商政策(第6.2.4条)优化的网络选择和重新选择具有卫星接入的PLMN。
·5G系统应能够支持支持的接入网络(例如NG-RAN、WLAN、固定宽带接入网络、5G卫星接入网络)之间的移动性(第6.3.2.1条)。
·5G系统应能够使用卫星接入提供服务(第6.3.2.3条)。
·具有卫星接入功能的5G系统应支持不同的配置,其中无线接入网络是卫星NG-RAN或非3GPP卫星接入网络,或两者兼而有之(第6.3.2.3条)。
·支持卫星接入的UE应能够提供或协助向5G网络提供其位置(第6.3.2.3条)。
·具有卫星接入功能的 5G 系统应能够确定 UE 的位置,以便根据适用于该 UE 的国家或地区监管要求(第 6.3.2.3 条)提供服务(例如路由流量、支持紧急呼叫)。
·具有卫星接入功能的5G系统应能够支持低功率MIoT类型的通信(第6.3.2.3条)。
·具有卫星接入功能的5G系统应通过增强3GPP系统来处理卫星回传带来的延迟,从而支持无线接入网和核心网之间的卫星链路的使用(第6.4.2.1条)。
·具有卫星接入功能的5G系统应能够支持与星间链路互连的卫星之间的网状连接(第6.4.2.1条)。
·具有卫星接入功能的5G系统应能够选择通信链路,为UE提供最接近商定的服务质量(第6.5.2条)。
·具有卫星接入功能的5G系统应能够支持同时使用5G卫星接入网和5G地面接入网(第6.5.2条)。
·具有卫星接入功能的5G系统应能够同时支持仅支持卫星接入的UE和支持同时连接到5G卫星接入网和5G地面接入网的UE设备(第6.5.2条)。
·具有卫星接入功能的5G系统应能够利用卫星支持无处不在的服务,以及在非常大范围到全球覆盖范围内进行广播/多播,从而优化内容缓存应用的内容交付(第6.6.2条)。
·具有卫星接入功能的5G系统应能够支持具有卫星接入功能的中继UE(第6.9.2.5条)。
·具有卫星接入功能的5G系统应当支持5G卫星接入网与5G地面网之间、5G卫星接入网之间以及5G卫星接入网之间的中继UE和连接到中继UE的远端UE的移动性管理(第6.9.2.5条)。
·具有卫星接入功能的5G系统应支持中继UE的不同5G网络与连接到该中继UE的远程UE之间的联合漫游(第6.9.2.5条)。
·5G系统应支持通过5G卫星接入网或通过5G卫星接入网与其他5G接入网的组合进行组播/广播(第6.13.2条)。
·5G卫星接入网应支持NG-RAN共享(第6.21.2条)。
·当UE不在3GPP RAT依赖的定位技术覆盖范围之内,但在5G定位服务区域内(例如,在卫星接入覆盖范围内)时,5G系统应支持确定UE位置相关数据的机制(第6.27.2条)。
·连接到多个国家的5G核心网的5G卫星接入网络应能够满足这些国家的相应监管要求(例如合法拦截)(第8.6条)。
·5G核心网应支持根据接入类型(如3GPP、非3GPP、卫星接入)收集收费信息(第9.1条)。
·在具有卫星接入功能的5G系统中,与卫星接入相关的收费通话记录应包括与卫星接入相关的UE的位置(第9.1条)。
工作组 SA2
Rel 17 的SI“在 5G 中使用卫星接入的架构方面研究”(FS_5GSAT_ARCH)产生了 TR 23.737。它为 2 个参考用例确定了 10 个关键问题:
1.在地面网络和卫星网络之间漫游 – 覆盖直接卫星接入。
2.NR 和 5G 核心之间的 5G 固定回传 – 覆盖卫星回传。
问题:
·具有大卫星覆盖区域的移动性管理
·移动性管理,可移动卫星覆盖区域
·卫星延迟
·具有卫星接入的 QoS
·具有卫星回程的 QoS
·基于NGSO再生卫星接入的RAN移动性
·具有卫星接入的多重连接性 *
·卫星链路在向边缘内容分发中的作用 *
·具有混合卫星/地面回传的多连接性 *
·超国家卫星地面站监管服务
提出了14个解决方案(可以解决多个关键问题),并对这些解决方案进行了相应的评估,并就关键问题提出了建议的前进方向(例如,没有计划针对上文*中的关键问题开展规范性工作)。
根据SI FS_5GSAT_ARCH的结果,相应的Release 17规范阶段2工作发生在SA2 Release 17 WI“5G架构中卫星组件集成的第二阶段”(5GSAT_ARCH)。结果在 3 个现有的 2 阶段规范中展现:
·TS 23.501“5G系统(5GS)的系统架构;阶段 2”
·TS 23.502“5G系统(5GS)的流程;阶段 2”
·TS 23.503“5G系统(5GS)的政策和收费控制框架;第 2 阶段“,基于Rel 17 的以下假设:
·重点关注基于透明有效载荷的 LEO 和 GEO 情景
·假定 UE 具有确定其位置的能力
·将支持地球固定跟踪区域 (TA) 部署,以最大限度地减少 5GCN 的影响
CT 工作组的相关第 3 阶段工作是在 REL-17 WI 5GSAT_ARCH-CT 中进行的。它还包括一个TR 24.821,研究PLMN卫星接入的选择。
工作组 SA5
在 SA5 中,有一个Rel 17的 SI“关于 5G 网络中集成卫星组件的管理和编排方面的研究”(FS_5GSAT_MO),结果引出 TR 28.808 的以下分析
·集成卫星组件的参考管理架构
·用例、潜在需求和解决方案
o与网络切片管理相关
o用于管理卫星组件
o用于监测卫星组件
并建议从以下几个方面开展开展规范性工作:
·指定/扩展 SON 概念,以允许移动非地面 gNB
·调整利用 HARQ 过程的性能测量,在使用卫星 RAN 时,该过程可能不可用
·扩展 5G 网络资源模型 (NRM) 以支持卫星组件,例如通过添加 ServiceProfile 属性
·指定在地面 RAN 和非地面 RAN 之间使用负载均衡的方法,以保证服务的连续性和可靠性
TSG组
在无线方面,TSG RAN第17版WI解决方案用于NR支持非地面网络(NTN)(NR_NTN_solutions),是在以下假设下进行的:
·仅透明有效载荷
·在FR1频率范围(即410MHz - 7125MHz)内使用FDD的工作频段;在 TS 38.101-5/TS 38.108 中产生 2 个新波段 n255(L 波段)和 n256(S 波段)
·支持功率等级为 3 的手持设备
·假定具有 GNSS 功能的 UE
·具有地球固定或移动单元的地球固定跟踪区域(参见 TR 38.821 第 7.3.1.3 条;TS23.501 条款 5.4.11.7)
对于HAPS操作,得出的结论是:
·可应用NR工作频段n1(FDD:UL:1920-1980MHz,DL 2110-2170MHz)
·广域 BS 等级适用于TS 38.104,无需额外更改
·TS 38.101-1 定义的 NR UE 可以支持 HAPS 部署,无需进行额外更改。
定时、同步和 HARQ 增强功能 (WG RAN1)
该网络在每个 NTN 网元中广播星历信息和常见的定时提前(常用 TA)参数。由于具有 NTN 功能的 UE 预计都具有 GNSS 功能,因此在连接到 NTN 小区之前,它们应获取有效的 GNSS 位置以及卫星星历和通用 TA。
为了实现上行同步,在执行随机接入之前,UE应通过考虑常见的TA(来自gNB的信息)、UE位置、卫星位置和通过卫星星历的卫星速度,自主预补偿定时提前以及频率多普勒频移。在连接模式下,UE 应不断更新定时提前和频率预补偿。如果 UE 没有有效的 GNSS 位置和/或有效的卫星星历,则在两者都恢复之前,它不会与网络通信。UE 可以配置为在初始访问时或在连接模式下报告时序提前。在连接模式下,支持时序提前触发报告。
虽然在业务链路上经历的瞬时多普勒频移的预补偿由UE对上行链路执行,但馈线链路上经历的多普勒频移的管理则留给网络实现。
为了适应 NTN 中的传播延迟,通过一个通用时序提前 (Common TA) 和两个调度偏移量 K 来增强多个时序关系Koffset 和 kmac。通用 TA 是一种配置的偏移量,对应于参考点 (RP) 和 NTN 有效载荷之间的往返时间 (RTT)。Koffset是配置的调度偏移量,大致对应于服务链路 RTT 和公共 TA 的总和。kmac是一个配置的偏移量,大致对应于参考点 (RP) 和 gNB 之间的 RTT。
为了减轻NTN中HARQ停滞的影响,在RLC层(例如,在GSO卫星系统中)存在ARQ重传的情况下,可以禁用HARQ反馈,并且/或可以将MAC层的重传HARQ进程数量增加到32个(例如,在NGSO卫星系统中)。
移动性管理 (WG RAN2)
为了实现NTN的移动性,该网络提供了在切换命令中访问目标服务NTN小区所需的服务小区和相邻小区的卫星星历。
UE支持NTN和地面网络之间的移动性(即从NTN到地面网络(hand-to)和从地面网络到NTN(hand-out)),但不需要同时连接到NTN和地面网络。它还可能支持基于不同轨道(不同高度的GSO、NGSO)的无线接入技术之间的移动性。
引入了 UE 可以对其执行有条件切换 (CHO) 到候选网元的触发条件:事件 A4、基于时间的触发条件、基于位置的触发条件。最后两个条件与其中一个基于测量的触发条件一起配置。位置由 UE 与参考位置之间的距离定义。时间由 T1 和 T2 之间的时间定义,其中 T1 是绝对时间值,T2 是从 T1 开始的持续时间。
对于测量,网络可以针对每个载波和给定的一组小区,根据用户设备的(UE)能力,使用传播延迟差异和星历信息并行配置多个同步信号/物理广播信道块(SS/PBCH)测量时序配置(SMTCs)。它还可以基于多个SMTC配置测量间隙。
SMTCs的调整是可行的:在连接模式下,如果用户设备(UE)辅助信息可用,则根据网络控制进行调整;在空闲/非活动模式下,根据UE的位置和卫星辅助信息(例如,星历信息、公共时间提前量参数)由UE控制。
在准地球固定小区场景中,UE可以在RRC_IDLE/RRC_INACTIVE状态下执行基于时间和位置的测量。与小区相关联的时间和位置信息通过系统信息提供。它们分别指服务小区将停止服务某个地理区域的时间,以及服务小区的参考位置。
跟踪区域对应于一个固定的地理区域。任何相应的映射都在RAN中配置。为了减少小区边缘的信令负载,尤其是在移动小区覆盖的情况下,网络可能会在NR NTN小区中广播每个PLMN的多个跟踪区域代码(TAC)。系统信息中的TAC变更受网络控制,可能不会与地面波束的实时照明完全同步。
关于UE位置方面,应网络请求,在连接模式下建立AS安全后,如果可用,UE应向NG-RAN报告其粗略的UE位置信息(GNSS坐标的最显著位,确保精度在2公里左右)。"
这里的一些术语解释如下:
-
SMTCs:测量时序配置(Measurement Timing Configurations)。
-
UE:用户设备(User Equipment)。
-
RRC_IDLE/RRC_INACTIVE:无线资源控制的空闲状态和非活动状态。
-
系统信息:无线通信系统中由网络广播给UE的信息,包含网络参数和控制信息。
-
跟踪区域(Tracking Area):在移动通信中,用于跟踪UE位置变化的地理区域。
-
跟踪区域代码(Tracking Area Code, TAC):用于标识跟踪区域的唯一代码。
-
PLMN:公共陆地移动网络(Public Land Mobile Network)。
-
NR NTN:新一代地面非地面网络(New Radio Non-Terrestrial Network)。
-
AS:接入安全(Access Security)。
-
NG-RAN:新一代无线接入网(Next Generation Radio Access Network)。
-
GNSS:全球卫星定位系统(Global Navigation Satellite System)。
切换 (WG RAN3):
业务链路切换是指服务卫星的变化。
馈线链路切换是将馈线链路从源 NTN 网关更改为特定 NTN 有效负载的目标 NTN 网关的过程。馈线链路切换是一个传输网络层过程。硬馈线和软馈线链路切换都适用于 NTN。业务和馈线链路切换主要适用于 NGSO 的情况。
NG-RAN 信令 (WG RAN3):
由gNB指示给核心网的用户位置信息中包含的小区身份,对应于一个映射的小区ID,与NTN有效载荷的轨道或支持的服务链路类型无关。它用于NG接口的寻呼优化、兴趣区域和公共警告服务。
在切换消息的目标识别中包含的小区身份允许识别正确的目标无线小区以及用于RAN寻呼。
映射的小区ID与地理区域之间的映射在RAN和核心网中配置。gNB负责根据从UE接收到的UE位置信息(如果可用)构建映射的小区ID。映射可以是预配置的(例如,根据运营商的政策)或由实现决定。
gNB将选定的公共陆地移动网络(PLMN)广播的跟踪区域代码(TAC)作为用户位置信息(ULI)的一部分报告给接入和移动性管理功能(AMF)。如果gNB知道UE的位置信息,gNB可以确定UE当前所在的跟踪区域指示器(TAI),并将该TAI作为ULI的一部分提供给AMF。
AMF(重新)由 gNB (WG RAN3) 选择:
对于一个处于RRC_CONNECTED状态的UE,当gNB配置为确保UE连接到服务于UE所在国家的核心网接入和移动性管理功能(AMF)。如果gNB检测到UE位于与服务AMF不同的国家,则应执行NG切换以更改为适当的AMF,或启动UE上下文释放请求流程向服务AMF(在这种情况下,AMF可能会决定注销UE)。
O&M 要求 (WG RAN3):
·NTN相关参数(见TS 38.300第16.14.7条):
·星历信息(可能有 2 种格式),描述 NTN 有效载荷的轨道轨迹信息或坐标
·与星历数据关联的显式纪元时间
·NTN 网关的位置
·O&M应向提供非地面接入的gNB提供为馈线/服务链路切换启用gNB操作的附加信息。O&M 可以向 gNB 提供额外的 NTN 相关参数以进行操作(参见 TS 38.300 的附件 B4 获取示例)。
RF 性能和 RRM 要求 (WG RAN4)
根据TR 38.863中记录的共存研究,TS 38.101-5和TS 38.108分别定义了支持卫星接入操作的NR用户设备(UE)和NR卫星接入节点(SAN)在FR1中的最低射频和性能要求。
WG RAN5第17版WI 'UE一致性 - 支持非地面网络(NTN)的NR解决方案加上CT方面'(NR_NTN_solutions_plus_CT-UEConTest)正在进行由第17版RAN2领导的WI NR_NTN_solutions-Core和第17版CT WI 5GSAT_ARCH-CT引入的功能的UE测试。
Rel 18
TSG RAN Release 18 SI“关于IMT-2020提交的3GPP卫星无线接口技术的自我评估研究”(FS_IMT2020_SAT_eval)正在评估基于NR的WI NR_NTN解决方案的REL-17功能,以通过卫星支持5G,同时评估了为通过NTN支持IoT而发生的基于LTE的工作(即覆盖RAN1/2/3方面的17号研究项目WI LTE_NBIOT_eMTC_NTN-Core和覆盖缺失的RAN4方面的18号研究项目WI LTE_NBIOT_eMTC_NTN_req)。
3GPP向ITU-R WP4B提交了两份关于IMT-2020卫星部分的提案:
提交材料 1(SRIT:一套无线接口技术),包括 2 个组成部分:
·
·组件 RIT:NR NTN(NR 卫星接入)
·组件 RIT:IoT NTN(NB-IoT/eMTC 卫星接入)
提交材料2(RIT:无线接口技术):
·NR NTN(NR卫星接入)
分析了农村环境中的三种不同使用场景:
·eMBB-s(增强型移动宽带 - 卫星)
·HRC-s(高可靠性通信 - 卫星)
·mMTC-s(大规模机器类型通信 - 卫星)
该 SI 的结果包含在 TR 37.911 中,目标是验证 3GPP 解决方案是否满足 ITU 在 ITU-R M.2514 报告中定义的要求,符合 ITU 建议书的要求,该建议书指定了 IMT-2020 的卫星组件。
WG RAN4 Release 18 WI “FR1(频率范围 1)中 NR NTN(非地面网络)的 30 MHz 信道带宽”(NR_NTN_CBW_30MHz 核)将 30MHz 的信道带宽添加到已支持的 5MHz、10MHz、15MHz 和 20MHz 信道带宽中,用于 Satellit 接入节点 (SAN) 和 UE 的工作频段 n255(L 波段)和 n256(S 波段),并增加了相应的要求。
这项工作的触发是因为国际电联IMT-2020的卫星无线接口要求和评估假定最大信道带宽为30 MHz,因此3GPP对齐了相应的RAN4规范TS 38.101-5(用于UE)和TS 38.108(用于SAN)。
TSG RAN Release 18 SI“关于NR中非地面网络(NTN)网络验证UE位置的要求和用例的研究”(FS_NR_NTN_netw_verif_UE_loc)产生了TR 38.882:
使用NTN,可以在一个大陆的大部分地区(可能覆盖不同的国家)部署非常大的小区,而连接到同一NTN RAN的不同国家/地区的不同核心网络可能不够细致,无法根据国家或地区的监管要求了解UE的位置(例如,对于公共预警系统、 紧急呼叫支持,合法拦截)。
因此,该 SI 得出结论,需要一种基于网络的解决方案,该解决方案旨在验证报告的 UE 位置信息(在 5-10 公里内,如地面巨集小区的直径),并且应该在 Release 18 WI NR_NTN_enh下进行相应的规范性工作。
工作组 SA2
Rel 18 “卫星接入 5GC 增强第 2 阶段研究”(FS_5GSAT_Ph2)着眼于在不连续覆盖的情况下(即 UE 可能仅在特定时间和地点获得卫星服务覆盖)下的移动性和节电,并产生了 TR 23.700-28。初始NGSO星座部署需要对不连续覆盖的动态支持,但也需要支持星座的演进,例如卫星丢失、给定星座中支持的不同版本。因此,该 SI 研究了移动性管理、寻呼增强、UE 节能、确定性和协调 UE 无法访问期的过程。
相应的规范性第二阶段工作发生在Rel 18“5GSAT_Ph2第二阶段:卫星接入的5GC/EPC增强第二阶段”(5GSAT_Ph2),第三阶段工作在工作组CT1/CT6Rel 18 WI“5GSAT_Ph2的CTx方面”(5GSAT_Ph2)中完成,还包括处理由于失去覆盖范围而导致的信令过载,并同时恢复许多UE的覆盖范围。
工作组 SA3
Rel 18 SI“卫星接入安全方面研究”(FS_5GSAT_Sec)研究移动性管理和在不连续覆盖情况下节省电力的安全/隐私问题,并在 TR 33.700-28 中仅确定了一个问题:卫星覆盖可用性信息可由 5GC/EPC 从不同的潜在来源接收,例如 OAM、AF/外部服务器(例如覆盖图服务器)。虽然像 OAM 这样的来源可能是可信的,但像 AF/外部服务器这样的来源可能并不总是可信的。
它得出的结论是,卫星覆盖信息仅由O&M提供给AMF。因此,不需要对AF授权进行规范性工作。
工作组 RAN4
Rel 18 WI“NR 的卫星 L/S 波段介绍”(NR_NTN_LSband) 在Rel 17 WI NR_NTN_solutions中引入的频段 n255(L 波段)和 n256(S 波段)之上指定了一个新的 FDD NTN 波段(称为波段 n254):对于频段 n254,UE 以 1610-1626.5MHz(UL,L 波段)传输,卫星接入节点 (SAN) 以 2483.5-2500MHz(DL、 S 波段)传输。
WG RAN2 牵头的Rel 18 WI“NR NTN(非地面网络)增强”(NR_NTN_enh)的目标是增强早期版本(尤其是 REL-17)中引入的 NTN 相关功能:
·覆盖增强:提高NTN中的NR上行链路覆盖率:Msg4 HARQ-ACK的PUCCH重复;PUSCH DMRS 捆绑增强功能,使 UE 在时序漂移的情况下能够保持相位连续性。
·网络验证的 UE 位置(比较 REL-18 SI FS_NR_NTN_netw_verif_UE_loc):定义了一些 UE 和 gNB Rx/Tx 时间测量值,以便验证 UE 位置
·NTN-TN(非地面网络到地面网络)和NTN-NTN(非地面网络到非地面网络)的移动性和服务连续性增强:例如,在TN(地面网络)中,SIB19可能包含针对NTN(非地面网络)邻区的特定参数;为了改善NTN-TN的移动性,SAN(卫星接入节点)可能在系统信息块中广播一系列具有相关频率信息的地理TN区域列表;改善条件性切换的触发条件(基于时间/基于位置);卫星切换与重新同步。
·在10 GHz以上的频段部署NR-NTN:例如在20-30GHz波段(Ka波段)引入新的频段n510、n511、n512;选定的VSAT UE类/类型的Rx/Tx要求和Ka频段的SAN;用于电子控制波束 UE(类型 1)和机械控制波束 UE(类型 2)的 RRM。
WG SA2 Release 18 SI“5GS中卫星回传支持研究”(FS_5GSATB)正在研究基于卫星的回传,这对于偏远地区或关键任务场景非常重要,以防无法建立地面回传连接。它讨论了 3 个关键问题的解决方案,并在 TR 23.700-27 中输出以下结果:
·动态卫星回传,即 ISL 多跳或回传连接在不同卫星和地面网络上出现的问题,例如数据包传输延迟、回传带宽、数据包乱序。
·卫星边缘计算通过卫星上的UPF进行计算,以减少延迟并最小化回传资源消耗。
·通过卫星上的UPF进行本地数据交换,以减少通信中UE的端到端延迟
WG SA1 Release 18 WI“5GSATB 的第 1 阶段(5GS 中的卫星回传)”(5GSATB) 在现有的 TS 22.261 中增加了在 5G 系统中使用卫星作为传输/回传时的 QoS 控制和计费要求。
相应的工作组 SA2 Rel 18 WI“5GSATB 第 2 阶段(5GS 中的卫星回传)”(5GSATB) 涵盖了Rel 18 SI FS_5GSATB在现有 TS 23.501(架构增强)、TS 23.502(程序增强)和 TS 23.503(政策增强)中的结果。
然后,工作组 CT3/CT4 Rel 18 WI“5GSATB 的 CTx 方面(5GS 中的卫星回传)”(5GSATB) (5GSATB) 中讨论了第 3 阶段的方面。
WG SA5 Release 18 SI“5GS 中卫星充电方面的研究”(FS_5GSAT_CH) 在 TR 28.844 中研究了以下方面:
·卫星接入计费
·卫星回传计费
·通过卫星回传对边缘计算进行用户和提供商间收费
·在本地数据交换的情况下,通过卫星对 SSC(卫星服务客户)通信收费(通过部署在卫星上的 UPF)
开展了相应的规范性工作:
·对于卫星接入计费:在SA5版本18 WI“5GSAT的计费方面”(5GSAT_Ph2_CH)
·对于其他 3 个项目(卫星回程计费等):在 WG SA5 Release 18 WI 中“5GS 中卫星回传的计费方面”(5GSATB_Ph2_CH)。
Rel 19
Rel 19 工作组 RAN2 领导的 WI“用于物联网 (IoT) 第 3 阶段的非地面网络 (NTN)”(NR_NTN_Ph3) 具有以下目标,将在 2024/2025 年考虑:
·DL 覆盖增强功能旨在支持涵盖在 FR1-NTN 或 FR2-NTN 中运行的 GSO 和 NGSO 星座的额外参考卫星有效载荷参数
·FR1-NTN的上行链路容量/吞吐量增强
·通过NR NTN向广播业务(例如MBS广播)的预定服务区域发出信令
·支持再生有效载荷(即NTN车辆上的5G系统功能)
·支持在 FR1-NTN 频段中运行的 NR NTN 的 RedCap UE
工作组 SA1 Release 19 SI“卫星接入研究 - 第 3 阶段”(FS_5GSAT_Ph3)研究了进一步增强卫星 5G 系统的用例和要求(见 TR 22.865):
·存储和转发 (S&F) 卫星操作,用于时延容忍通信服务:为卫星覆盖下的 UE 提供通信服务,而无需同时有源馈线链路连接到地面段(特别是与通过 NGSO 空间段的时延容忍物联网服务相关)。
·UE-Satellite-UE通信:在某些情况下,UE需要在不进入地面网络的情况下使用卫星接入进行通信,以避免长时间的延迟和有限的数据速率,并减少回传资源的消耗。(注意:REL-17 和 REL-18 采用透明模式进行卫星访问。
·GNSS 独立操作:为没有 GNSS 接收器或无法访问 GNSS 服务的 UE 提供卫星访问(注意:对于 REL-17 和 REL-18,仅支持支持 GNSS 的 UE。
·卫星接入定位增强:对于仅使用卫星接入的UE来说,在某些情况下需要3GPP定位方法。
WG SA1 Release 19 WI (5GSAT_Ph3) 的 TS 22.261 中规定了相应的规范阶段 1 要求。
工作组 SA2Release 19 SI“关于在5G架构中集成卫星组件的第3阶段研究”(FS_5GSAT_ARCH_Ph3)基于WG SA1 SI,将研究:
·再生有效载荷通用架构
·存储和转发卫星操作
·针对 5GS 的 UE-satellite-UE 通信增强功能,支持带和不带 ISL 的 NR NTN NGSO 星座,并提供馈线链路(至少用于会话建立)
结果将记录在 TR 23.700-29 中。
工作组 SA3 Release 19 SI“5G卫星接入第二阶段安全方面研究”(FS_5GSAT_SEC_Ph2)将研究安全和隐私关键问题:
·5GS和EPS中的再生有效载荷
·NR NTN (5GS) 和 IoT NTN (EPS) 的存储和转发卫星操作
·针对 5GS 的 UE-卫星-UE 通信增强功能
结果将记录在 TR 33.700-29 中。
工作组 SA5 Release 19 SI“NTN第二阶段管理方面研究”(FS_NTN_OAM_Ph2)将研究以下几个方面:
·考虑到不同类型的卫星星座(GSO 和 NGSO),支持卫星再生有效载荷的新网络架构或功能的管理能力。
·支持存储和转发 (S&F) 卫星操作以及 UE-Satellite-UE 通信的管理要求、用例和解决方案。
·在NTN场景中支持端到端管理(包括RAN域和CN域)的需求和潜在解决方案,例如与非3GPP部分(如卫星控制系统、传输系统)协调,提供NTN特定需求。
·加强NTN-TN和NTN-NTN移动协调的管理,提高服务连续性。
结果将记录在 TR 28.874 中。
工作组 SA6 Rel 19 SI“卫星接入 5G 服务的应用支持研究”(FS_5GSAT_APP) 将研究:
·卫星接入应用层解决方案:利用卫星接入特性,支持UE和AS/AF之间可预测的不连续/间歇性连接模式,用于具有卫星接入的物联网服务,支持从内容缓存应用程序交付内容
·将卫星通信用于关键任务服务(提供更好的用户体验、识别关键问题、部署模型和开发解决方案)
结果将记录在 TR 23.700-01 中。
3GPP标准后续研究
NTN 的无线相关 SI/WI
NTN 的系统/核心网络相关 SI/WI:
注意:上述描述专用于通过 NR 的 NTN 操作。
在LTE下的Tel 10中,3GPP开始了物联网通信的工作。
NB-IoT(窄带物联网)是在 LTE 下的Rel 13中推出的。
首先,在Release 15/16中通过NR进行NTN运营的准备工作取得了进展,在R17中,也开始了相应的活动,以支持NB-IoT和通过LTE/EPS中的非地面网络增强MTC类型的设备。
工作组 RAN1 领导的Rel 17 SI“非地面网络 (NTN) 的 NB-IoT/eMTC 支持研究”(FS_LTE_NBIOT_eMTC_NTN),即基于 LTE 的 NTN 的研究与 WI NR_NTN_solutions Rel 17基于 NR 的 NTN 规范工作的开始相吻合。
为了简化 LTE 的 NTN 引入,假设在引入 LTE 的 NTN(“NR NTN 作为基线”)时(如果可能)重用 NR NTN 功能。这就是为什么 SI TR 36.763 仅考虑 WG RAN1 和 WG RAN2 方面,并假设 WG RAN3 方面可以以与 NR NTN 类似的方式处理。然而,由于 REL-17 中 RAN4 的工作量高,因此该 REL-17 SI 中根本没有研究 WG RAN4 方面。
这也导致工作组 RAN1/RAN2/RAN3 仅Rel 17 WI “NB-IoT/eMTC 对非地面网络的支持”(LTE_NBIOT_eMTC_NTN-Core),缺少相应的 WG RAN4 方面,这些方面仅在早期Rel 18 WI“NB-IoT(窄带物联网)/eMTC(增强型机器类型通信)非地面网络 (NTN) 的核心和性能要求”中提供 (LTE_NBIOT_eMTC_NTN_req).只有在工作组 RAN4 方面也完成后,才能考虑整个功能到位。
因此,RAN5工作组分别定义了两个WI的UE测试:在Rel 17 WI“UE一致性 - NB-IoT/eMTC对非地面网络(NTN)的支持,包括EPS方面”(LTE_NBIOT_eMTC_NTN_plus_EPS-UEConTest)中,测试工作组RAN1/RAN2/RAN3和TSG CT方面,以及第18版WI“LTE_NBIOT_eMTC_NTN_req-UEConTest”(LTE_NBIOT_eMTC_NTN_req-UEConTest)测试工作组RAN4方面。
注意:使用了与NR的NTN相同的假设:
·UE 中的 GNSS 功能,适用于 NB-IoT 和 eMTC 设备。根据这一假设,UE可以估计和预补偿时序和频率偏移,并具有足够的精度,以实现UL传输。但未假设同时进行 GNSS 和 NTN NB-IoT/eMTC 操作。
·透明有效载荷
·地球固定跟踪区域
WG SA2 Release 19 stage 2 WI“EPS 中 NB-IoT/eMTC 非地面网络的架构支持”(IoT_SAT_ARCH_EPS)引入了使用5GSAT_ARCH解决方案支持 EPS 中非地面网络上的 NB-IoT 和 eMTC 的最低基本功能,例如支持:
·固定的基于地球的跟踪区域,在使用 GEO 星座时,至少对于 eMTC 扩展了 NAS 计时器
·策略和 QoS 控制、特定国家的 CN 路由、卫星接入的识别和限制、TA 选择、增强的 PLMN 选择
·超国家卫星地面站的监管服务(例如合法拦截)
·非连续覆盖(通过MME的跟踪区域或RAT特定配置,以确保当UE无法访问时,a)UE不会触发NAS事务或脱离网络,b)发往UE的移动端接数据可以存储在网络中)
注意:LTE/EPS 的功能与 5GS 中 Rel-17 NR 非地面网络的功能基本一致,但 Rel-17 中未考虑 NR 的不连续覆盖除外。
在核心网络中区分不同类型的卫星星座(LEO、MEO、GEO、OTHERSAT)和无线接入类型(即WB-EUTRAN、NB-IoT和LTE-M),以便识别UE的接入并进行相应的调整。
工作组CT1/CT3/CT4/CT6第19版WI“EPS中NB-IoT/eMTC非地面网络的CTx方面”(IoT_SAT_ARCH_EPS)实现了对应于REL-17 SA2 WI的第三阶段变化。
WG SA5 Release 18 SI “物联网 NTN 增强的管理方面研究”(FS_IoT_NTN) 研究:
·运维应考虑的特定物联网NTN相关参数
·NRM(网络资源模型)增强功能
·IoT NTN 的性能测量和相关的新 KPI
结果收集在TR 28.841中,对以下规范性工作的建议是:
·指定/扩展 SON 概念,以允许移动非地面 NB。
·调整利用 HARQ 过程的性能测量,在使用卫星 RAN 时,该过程可能不可用。
·引入基于解决方案的NRM,以支持以节能的方式处理覆盖漏洞或不连续的卫星覆盖。
注意:虽然 SI 的重点显然是 IoT NTN,即基于 NB-IoT/eMTC LTE 的 NTN,但其内容部分地将其与 NR NTN 方面混合在一起。因此,与 REL-17 SI FS_5GSAT_MO 及其 TR 28.808 有一些相似之处。
WG SA5 Release 18 WI “NTN 的管理方面”(OAM_NTN) 是 REL-18 SI FS_IoT_NTN的相应后续 WI。
WG RAN2 牵头的 Release 18 WI“IoT(物联网)NTN(非地面网络)增强”(IoT_NTN_enh) 重点关注:
·提高性能(HARQ 反馈启用/禁用;UE 自主 GNSS 测量的网络触发或网络配置)。
·空闲和连接模式下的测量和移动性增强(用于UE测量的新的基于时间和基于位置的触发器,用于广播相邻小区/卫星信息的新SIB,用于服务和相邻卫星的卫星ID)。
·非连续覆盖的增强功能(引入了对 RRC 发布的增强,为 S1AP UE 上下文发布请求过程引入了新的原因值“由于不连续覆盖而发布”)。
·RRM 增强功能(与测量触发、GNSS 重新采集、有条件切换要求相关)。
WG RAN4 Release 18 WI “引入用于物联网 NTN 操作的 FDD LTE 频段(L+S 波段)”(IoT_NTN_FDD_LS_band) 引入了用于 NTN 的 LTE 频段 254。
WG RAN4 Release 18 WI “引入用于物联网 NTN 的扩展 L 波段(UL 1668-1675MHz、DL 1518-1525MHz)”(IoT_NTN_extLband)引入了用于 NTN 的 LTE 频段 253。
WG RAN2 牵头的Rel 19 WI“用于物联网 (IoT) 第 3 阶段的非地面网络 (NTN)”(IoT_NTN_Ph3) 将致力于进一步的改进:
·支持存储&转发(S&F)卫星操作,将全eNB作为再生有效载荷
·支持上行链路的容量增强(例如,通过正交覆盖码(OCC)多路复用多个UE;减少完成EDT事务所需的上行链路和下行链路信令)
通过 NTN 提供物联网支持的无线相关 SI/WI
通过 NTN 提供物联网支持的系统/核心网络相关 SI/WI
参考
纯卫星/NTN(非地面网络)特定规范:
TR 38.811,“支持非地面网络的新无线(NR)研究”,REL-15 SI FS_NR_nonterr_nw,RAN。
TR 22.822,“在5G中使用卫星接入的研究”,REL-16 SI FS_5GSAT,SA1
TR 38.821,“NR支持非地面网络(NTN)的解决方案研究”,REL-16 SI FS_NR_NTN_solutions,RAN3
TR 23.737,“在5G中使用卫星接入的架构问题研究”,SI FS_5GSAT_ARCH,SA2;注意:SI 从 REL-16 开始,但在 REL-17 中结束
TR 38.863,“非地面网络 (NTN) 相关射频和共存方面”,REL-17 WI NR_NTN_solutions,RAN4
TS 38.101-5,“NR;用户设备 (UE) 无线发射和接收;第 5 部分:卫星接入射频 (RF) 和性能要求“,REL-17 WI NR_NTN_solutions,RAN4
TS 38.108,“NR;卫星接入节点无线发射和接收“,REL-17 WI NR_NTN_solutions,RAN4
TS 38.181,“NR;卫星接入节点一致性测试“,REL-17 WI NR_NTN_solutions,RAN4
TS 38.521-5,“NR;用户设备 (UE) 一致性规范;无线发射和接收;第 5 部分:卫星接入射频 (RF) 和性能“,REL-17 WI NR_NTN_solutions_plus_CT-UEConTest,RAN5
TR 38.882“NR中非地面网络(NTN)网络验证UE位置的需求和用例研究”,REL-18 SI FS_NR_NTN_netw_verif_UE_loc,RAN。
TR 37.911,“针对IMT-2020提交的3GPP卫星无线接口技术的自我评估研究”,REL-18 SI FS_IMT2020_SAT_eval,SA1
TR 22.926,“域外5G系统(5GS)指南”,REL-18 SI FS_5GET,SA1
包括卫星/NTN方面的通用规范:
TS 22.261,“5G 系统的服务要求”,SA1 的第 1 阶段规范
TS 23.501,“5G系统(5GS)的系统架构”,SA2的第2阶段规范,特别是第5.4.10和5.4.11条
TS 38.300,“NR;NR和NG-RAN总体描述;Stage-2“,RAN2,特别是第 16.14 条
注意:第 3 阶段方面分布在多个规范中(与任何其他 3GPP 功能一样)。
其他参考资料:
"NTN & Satellite in Rel-17 & 18“,作者:Munira Jaffar 和 Nicolas Chuberre,另见 3GPP 亮点通讯第 3 期,第 24 页
缩写
以下是针对您提供的通信专业术语的翻译,我将确保翻译的专业性和通顺性:
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AF:应用功能
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AMF:接入和移动性管理功能
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AS:接入层
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GEO:地球静止轨道
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gNB:提供NR用户平面和控制平面协议终止点的节点,通过NG接口连接到5GC
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GSO:地球同步轨道
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GNSS:全球导航卫星系统
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HAPS:高空平台站
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HEO:高椭圆轨道
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LEO:低地球轨道
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MEO:中地球轨道
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NG-RAN:下一代无线接入网(通过NG接口连接到5GC的gNB集合)
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NGSO:非地球静止轨道卫星
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NRM:网络资源模型
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NTN:非地面网络(包括卫星、无人机、气球等)
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PCI:物理小区标识符
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PLMN:公共陆地移动网络
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RA:随机接入
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RRC:无线资源控制
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RRM:无线资源管理
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RTT:往返时间
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SAN:卫星接入节点
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SSB:SS/PBCH块
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SSC:卫星服务客户
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SMTC:SS/PBCH块测量时序配置
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SNO:卫星网络运营商
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TA:定时提前
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TAC:跟踪区域码
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TAI:跟踪区域指示器
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TN:地面网络
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TNL:传输网络层
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UAV:无人驾驶/无人飞行器
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UPF:用户平面功能
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VSAT:甚小孔径终端
定义:
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航空器:包括系留无人机系统(TUA)、轻于空气无人机系统(LTA)、重于空气无人机系统(HTA),通常在8至50公里高度运行,包括高空平台(HAPs)。
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地球静止轨道:在地球赤道上方35,786公里的圆形轨道,跟随地球自转方向。在这种轨道上的物体具有与地球自转周期相同的轨道周期,因此对地面观察者来说似乎是静止的,固定在天空中的某个位置。
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高空平台站:在8至50公里高度携带NTN有效载荷的航空器。
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低地球轨道:围绕地球的轨道,高度在500公里(轨道周期约88分钟)和2,000公里(轨道周期约127分钟)之间。
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中地球轨道:地球周围的空间区域,位于低地球轨道之上,地球静止轨道之下。
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非地球同步轨道:以地球为中心的轨道,其轨道周期与地球自转周期不匹配。这包括低地球轨道(LEO)和中地球轨道(MEO)。
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非地球静止卫星:围绕地球运行的卫星(LEO和MEO),其周期大约在1.5小时到10小时之间。需要有多个非地球静止卫星星座以及切换机制来确保服务连续性。
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非地面网络:使用航空器或航天器携带传输设备中继节点或基站的网络或网络段。
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NTN网关:位于地球表面的地面站,使用馈线链路为NTN有效载荷提供连接。NTN网关是TNL节点。
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NTN有效载荷:在卫星或高空平台站上携带的网络节点,提供服务链路和馈线链路之间的连接功能。在本规范的当前版本中,NTN有效载荷是TNL节点。
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再生有效载荷:在将上行链路RF信号传输到下行链路之前,转换和放大该信号的有效载荷。信号的转换指的是可能包括解调、解码、重新编码、重新调制和/或滤波的数字处理。
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卫星:携带直通有效载荷或再生有效载荷的航天器,放置在低地球轨道(LEO)通常在500公里至2000公里高度,中地球轨道(MEO)通常在8000公里至20000公里高度,或地球静止轨道(GEO)在35,786公里高度。
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卫星接入节点(SAN):向能够连接NTN卫星的UE提供NR用户平面和控制平面协议终止点的节点,通过NG接口连接到5GC。它包括在NTN平台上的透明NTN有效载荷、网关和gNB功能。
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航天器:包括低地球轨道(LEO)卫星、中地球轨道(MEO)卫星、地球静止轨道(GEO)卫星以及高椭圆轨道(HEO)卫星。
- 服务链路:NTN有效载荷与UE之间的无线链路