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摘 要：為了解決因自然條件不允許或者建網(wǎng)不經(jīng)濟(jì)區(qū)域的無線信號覆蓋，或保障因自然災(zāi)害等導(dǎo)致的地面網(wǎng)絡(luò)中斷等應(yīng)急、救災(zāi)場景的通信，以及大眾終端直連衛(wèi)星的問題，業(yè)界開始重視 NTN 網(wǎng)絡(luò)的研究工作。以衛(wèi)星直連為代表的 NTN 網(wǎng)絡(luò)兼顧了5G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，其最大的貢獻(xiàn)在于解決了大眾終端直連衛(wèi)星的問題，而不需要專門的終端。重點(diǎn)研究了NTN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景、關(guān)鍵技術(shù)等，同時對NTN網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)行展望。
關(guān)鍵詞：NTN；應(yīng)用場景；關(guān)鍵技術(shù)；衛(wèi)星直連
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2024.12.007
概述
非地面網(wǎng)絡(luò)（Non Terrestrial Network，NTN）是與傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)相對的網(wǎng)絡(luò)的總稱，典型的代表就是衛(wèi)星通信平臺和無人駕駛航空系統(tǒng)（Uncrewed Aerial System，UAS）。
3GPP 在聚焦 5G 地面移動技術(shù)的同時，也考慮將5G 地面移動技術(shù)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)融合，開展 NTN 標(biāo)準(zhǔn)化研究工作，把衛(wèi)星通信納入 5G 網(wǎng)絡(luò)解決 5G 空口支持NTN的關(guān)鍵問題。R15版本的3GPP TS 22.261將衛(wèi)星作為 5G 接入技術(shù)的一個分支，探討了衛(wèi)星在 5G系統(tǒng)的應(yīng)用，要求 5G 系統(tǒng)能夠使用衛(wèi)星接入提供服務(wù)。它還規(guī)定，5G系統(tǒng)應(yīng)支持同一運(yùn)營商或運(yùn)營商之間達(dá)成協(xié)議讓其所擁有的陸上 5G 接入和衛(wèi)星接入網(wǎng)絡(luò)之間的服務(wù)具有連續(xù)性。
3GPP 在 R15 標(biāo)準(zhǔn)中定義了 NTN 網(wǎng)絡(luò)的部署場景和信道模型，評估了衛(wèi)星接入網(wǎng)協(xié)議和架構(gòu)，并在SA2中定義了衛(wèi)星接入5G網(wǎng)絡(luò)的3類用例，分別是連續(xù)服務(wù)、泛在服務(wù)和擴(kuò)展服務(wù)。在R16階段，3GPP從終端、無線和核心網(wǎng)等多方面開展了系統(tǒng)性的技術(shù)研究和討論。在終端方面，對基于S/Ka頻段的衛(wèi)星通信手機(jī)功率、能耗的影響等方面進(jìn)行了研究；在無線接入方面，對不同場景的信道模型、多普勒頻移、傳輸時延等進(jìn)行了評估，研究 NR 支持非地面網(wǎng)絡(luò)的解決方案。3GPP 在 R17 版本發(fā)布了 5G NTN 第 1 個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，制定基于新空口技術(shù)的終端與衛(wèi)星直接通信技術(shù)，重點(diǎn)研究在透明轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的終端直連技術(shù)；根據(jù)衛(wèi)星通信傳輸距離遠(yuǎn)、相對移動速度快、覆蓋半徑大等特性帶來的傳播時延大、多普勒頻移大、信號衰減大等問題，設(shè)計(jì)出了空口增強(qiáng)協(xié)議。在 R18 階段，3GPP進(jìn)一步對NTN增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行研究，包括移動性和服務(wù)連續(xù)性增強(qiáng)、覆蓋增強(qiáng)、UPF上星等。基站與核心網(wǎng)上天的星上處理、跳波束等技術(shù)將在R19中進(jìn)一步研究。
3GPP 對于 NTN 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)展及計(jì)劃如表 1所示。在 R15 和 R16 階段，5G NTN 還處于研究階段；從 R17 開始，5G 通過 NTN 的接入技術(shù)已開始了標(biāo)準(zhǔn)化，并將在后續(xù)版本不斷向前推進(jìn)。
基于以上背景，本文將對基于 3GPP 的非地面網(wǎng)絡(luò)解決方案展開研究。
