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本文来自3GPP Joern Krause, 3GPP MCC (May 14,2024)
Non-Terrestrial Networks (NTN) (3gpp.org)
本文总结了NTN标准化进程以及后续的研究计划#xff0c;是学习NTN协议的入门。 【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析#xff08;一#xff…一、引言
本文来自3GPP Joern Krause, 3GPP MCC (May 14,2024)
Non-Terrestrial Networks (NTN) (3gpp.org)
本文总结了NTN标准化进程以及后续的研究计划是学习NTN协议的入门。 【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析一-基本信息-CSDN博客https://blog.csdn.net/u011376987/article/details/141790786?spm1001.2014.3001.5501
【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析二- 3GPP Release16 内容-CSDN博客https://blog.csdn.net/u011376987/article/details/141791684?spm1001.2014.3001.5501【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析三- 3GPP Release17 内容-CSDN博客https://blog.csdn.net/u011376987/article/details/141791743?spm1001.2014.3001.5501
【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析四- 3GPP Release18内容-CSDN博客https://blog.csdn.net/u011376987/article/details/141791799?spm1001.2014.3001.5501
【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析五- 3GPP Release19 研究计划-CSDN博客https://blog.csdn.net/u011376987/article/details/141791831?spm1001.2014.3001.5501
【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析六- 参考标准-CSDN博客https://blog.csdn.net/u011376987/article/details/141791904?spm1001.2014.3001.5501 二、Release 17
第17版ASN.1在2022年6月冻结是3GPP规范中首次包含非地面网络NTN规范要求的版本。
WG SA1
第17版工作项目“5GSAT第1阶段”5GSAT将第16版研究项目SIFS_5GSAT的结果转化为TS 22.261中的第1阶段要求另见SP-200569 CR0428rev4。请注意TS 22.261是5G系统的第1阶段描述自第15版以来就存在。其中包含了诸如以下要求
5G系统应支持同一运营商或具有协议的不同运营商所拥有的5G陆地接入网络和5G卫星接入网络之间的服务连续性第6.2.3条。支持卫星接入的5G系统应使支持卫星接入和陆地接入的用户设备UE能够在5G卫星网络和5G陆地网络之间漫游第6.2.4条。支持卫星接入的UE应根据归属运营商策略支持优化对具有卫星接入的公共陆地移动网络PLMN的网络选择和重选第6.2.4条。5G系统应能够支持所支持的接入网络如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系统应能够通过增强3GPP系统来处理卫星回程引入的延迟来支持使用卫星接入的服务第6.3.2.3条。支持卫星接入的5G系统应支持不同的配置其中无线电接入网络可以是卫星NG-RAN、非3GPP卫星接入网络或两者兼有第6.3.2.3条。支持卫星接入的UE应能够向5G网络提供或协助提供其位置第6.3.2.3条。支持卫星接入的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提供服务如路由流量、支持紧急呼叫第6.3.2.3条。支持卫星接入的5G系统应能够支持低功耗的MIoT类型通信第6.3.2.3条。支持卫星接入的5G系统应能够通过增强3GPP系统来处理卫星回程引入的延迟来支持无线电接入网络和核心网络之间的卫星链路使用第6.4.2.1条。支持卫星接入的5G系统应能够支持通过星间链路互连的卫星之间的网状连接第6.4.2.1条。支持卫星接入的5G系统应能够选择为UE提供连接性的通信链路该链路最符合约定的服务质量QoS第6.5.2条。支持卫星接入的5G系统应能够支持同时使用5G卫星接入网络和5G陆地接入网络第6.5.2条。支持卫星接入的5G系统应能够支持仅支持卫星接入的UE和支持同时连接到5G卫星接入网络和5G陆地接入网络的UE第6.5.2条。支持卫星接入的5G系统应能够利用卫星在支持无处不在的服务以及在大范围至全球范围内的广播/多播方面的优势来优化来自内容缓存应用的内容交付第6.6.2条。支持卫星接入的5G系统应能够支持具有卫星接入的中继UE第6.9.2.5条。支持卫星接入的5G系统应支持在5G卫星接入网络和5G陆地网络之间以及在不同5G卫星接入网络之间的中继UE和连接到中继UE的远程UE的移动性管理第6.9.2.5条。支持卫星接入的5G系统应支持中继UE和连接到该中继UE的不同5G网络之间的联合漫游第6.9.2.5条。5G系统应支持通过5G卫星接入网络或通过5G卫星接入网络和其他5G接入网络的组合进行多播/广播第6.13.2条。5G卫星接入网络应支持NG-RAN共享第6.21.2条。5G系统应支持机制以确定UE在UE位于3GPP无线电接入技术RAT依赖定位技术覆盖范围之外但位于5G定位服务区域例如卫星接入覆盖范围内期间的位置相关数据第6.27.2条。连接到多个国家5G核心网络的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核心网络应支持基于接入类型例如3GPP、非3GPP、卫星接入的计费信息收集第9.1条。在具有卫星接入的5G系统中与卫星接入相关的计费呼叫记录应包括具有卫星接入的关联UE的位置第9.1条。
WG SA2
第17版研究项目SI“研究在5G中使用卫星接入的架构方面”FS_5GSAT_ARCH产生了TR 23.737。该报告针对两个参考用例确定了10个关键问题
陆地网络和卫星网络之间的漫游——以覆盖直接卫星接入。NR与5G核心网之间的5G固定回程——以覆盖卫星回程。
这些问题包括
大范围卫星覆盖区域的移动性管理移动卫星覆盖区域的移动性管理卫星延迟卫星接入的服务质量QoS卫星回程的QoS基于NGSO再生卫星接入的RAN移动性卫星接入的多连接性*卫星链路在内容向边缘分发中的角色*混合卫星/陆地回程的多连接性*具有超国家卫星地面站的监管服务
提出了14种解决方案这些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对于上述带有*的关键问题没有计划进行规范工作。
基于SI FS_5GSAT_ARCH的结果相应的第17版规范阶段2工作在SA2的第17版工作项目WI“在5G架构中集成卫星组件的第2阶段”5GSAT_ARCH中进行。结果记录在以下三个现有的阶段2规范中
TS 23.501“5G系统5GS的系统架构阶段2”TS 23.502“5G系统5GS的程序阶段2”TS 23.503“5G系统5GS的策略和计费控制框架阶段2”
第17版的假设条件如下
专注于基于透明有效载荷的低地球轨道LEO和地球静止轨道GEO场景假设用户设备UE具有确定其位置的能力将支持地球固定跟踪区域TA部署以最小化对5G核心网5GCN的影响
来自CT工作组的相关阶段3工作在REL-17 WI 5GSAT_ARCH-CT中进行其中还包括一项研究公共陆地移动网络PLMN选择对卫星接入的TR 24.821。
WG SA5
在SA5中有一个第17版研究项目SI“研究在5G网络中集成卫星组件的管理和编排方面”FS_5GSAT_MO该项目产生了TR 28.808分析了以下内容
集成卫星组件的参考管理架构用例、潜在需求与解决方案与网络切片管理相关的内容卫星组件的管理卫星组件的监控
并为规范工作推荐了以下几个方面
指定/扩展SON自组织网络概念以允许移动非地面gNB基站调整利用HARQ混合自动重传请求过程的性能测量因为在使用卫星无线接入网RAN时HARQ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属性指定在陆地RAN和非地面RAN之间使用负载均衡的方法以确保服务连续性和可靠性
TSG RAN
在无线方面TSG RAN第17版工作项目WI“支持非地面网络NTN的NR解决方案”NR_NTN_solutions在以下假设下进行 仅透明有效载荷仅考虑使用透明有效载荷的卫星。 使用FDD在FR1频段即410MHz - 7125MHz内操作这导致了在TS 38.101-5/TS 38.108中新增了两个频段n255L频段和n256S频段。 支持功率等级为3的手持设备这些设备具有足够的功率以与卫星进行有效通信。 假设UE具有GNSS能力用户设备UE应具备全球导航卫星系统GNSS功能以便能够获取其位置信息这对于与卫星的通信至关重要。 地球固定跟踪区域包括地球固定或移动小区这涉及到卫星覆盖区域的动态变化以及如何在这些变化中保持与UE的通信参见TR 38.821第7.3.1.3条TS23.501第5.4.11.7条。
对于高空气球平台HAPS的操作得出以下结论 NR操作频段n1FDD上行1920 - 1980MHz下行2110 - 2170MHz可应用这个频段对于HAPS操作是合适的。 广域基站Wide Area BS类别适用如TS 38.104中所述无需额外更改这意味着现有的广域基站技术可以支持HAPS操作无需进行额外的硬件或软件修改。 由TS 38.101-1定义的NR UE无需额外更改即可支持HAPS部署这表明现有的NR用户设备已经具备了与HAPS进行通信所需的所有功能。
Timing, Synchronization and HARQ enhancements (WG RAN1)
网络在每个非地面网络NTN小区中广播星历信息和公共定时提前common TA参数。由于预计支持NTN的用户设备UE都将具备全球导航卫星系统GNSS能力因此它们应在连接到NTN小区之前获取有效的GNSS位置和卫星星历以及公共定时提前信息。
为实现上行同步在执行随机接入之前UE应自主地对定时提前和频率多普勒频移进行预补偿这需要考虑公共定时提前来自gNB的信息、UE位置、卫星位置和卫星速度通过卫星星历获取。在连接模式下UE应连续更新定时提前和频率预补偿。如果UE没有有效的GNSS位置和/或有效的卫星星历它将不会与网络通信直到两者都恢复为止。UE可以被配置为在初始接入时或在连接模式下报告定时提前。支持在连接模式下触发的定时提前报告。
虽然UE应对服务链路上经历的瞬时多普勒频移进行上行预补偿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中的传播延迟通过公共定时提前Common TA和两个调度偏移Koffset和kmac来增强多个定时关系。公共定时提前是一个配置偏移量对应于参考点RP与NTN有效载荷之间的往返时间RTT。Koffset是一个配置的调度偏移量大约对应于服务链路RTT和公共定时提前之和。kmac是一个配置的偏移量大约对应于参考点与gNB之间的RTT。
为了减轻NTN中混合自动重传请求HARQ停滞的影响在RLC层存在自动重传请求ARQ重传时可以禁用HARQ反馈例如在地球静止轨道GSO卫星系统中和/或可以将MAC层重传的HARQ进程数增加到32个例如在非地球静止轨道NGSO卫星系统中。
Mobility Management (WG RAN2)
为了实现非地面网络NTN中的移动性网络在切换命令中提供目标服务NTN小区接入所需的服务小区和邻近小区的卫星星历。
用户设备UE支持在NTN和陆地网络即从NTN到陆地网络切入和从陆地网络到NTN切出之间的移动性但不需要同时连接到NTN和陆地网络。它还可能支持基于不同轨道地球静止轨道GSO、不同高度的非地球静止轨道NGSO的无线电接入技术之间的移动性。
已经引入了触发条件使得UE可以基于这些条件执行到候选小区的条件切换CHO事件A4、基于时间的触发条件、基于位置的触发条件。最后两个条件与基于测量的触发条件之一一起配置。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。
对于测量网络可以根据UE能力使用传播延迟差异和星历信息为每个载波和给定的一组小区并行配置多个SS/PBCH块测量定时配置SMTC。它还可以基于多个SMTC配置测量间隙。
SMTC的调整是可能的在连接模式下如果可用则基于UE辅助信息进行网络控制在空闲/非活动模式下基于UE位置和卫星辅助信息例如星历、公共定时提前TA参数进行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。与小区相关的定时和位置信息通过系统信息提供。它们分别指服务小区将要停止服务一个地理区域的时间和服务小区的参考位置。
跟踪区对应于一个固定的地理区域。任何相应的映射都在无线接入网RAN中配置。为了减少小区边缘的信令负载特别是在地球移动小区覆盖的情况下网络可能会在NR NTN小区中针对每个公共陆地移动网络PLMN广播多个跟踪区代码TAC。系统信息中的TAC更改由网络控制并且可能与地面上波束的实时照明不完全同步。
关于UE位置方面在网络请求下在连接模式下建立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坐标的最高有效位确保约2公里的精度。
Switch-over (WG RAN3):
服务链路切换指的是服务卫星的变更。
馈线链路切换过程是指将特定非地面网络NTN有效载荷的馈线链路从源NTN网关更改为目标NTN网关的过程。馈线链路切换是传输网络层的一个过程。硬切换和软切换都适用于NTN。服务和馈线链路的切换主要适用于非地球静止轨道NGSO的情况。
NG-RAN signalling (WG RAN3):
gNB向核心网络指示的作为用户位置信息一部分的小区标识对应于映射的小区ID而不管NTN有效载荷的轨道或服务链路的类型如何。它用于NG接口中的寻呼优化、兴趣区域和公共警告服务。
切换消息中的目标标识中包含的小区标识允许识别正确的目标无线小区同时也用于RAN寻呼。
映射小区ID与地理区域之间的映射在RAN和核心网络中配置。如果可用gNB负责根据从UE接收到的UE位置信息构造映射的小区ID。映射可以是预配置的例如根据运营商的策略或根据实现来配置。
gNB将所选公共陆地移动网络PLMN的广播跟踪区域代码TAC报告给接入和移动性管理功能AMF作为用户位置信息ULI的一部分。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符TAI并将其作为ULI的一部分提供给AMF。
AMF (Re-)Selection by gNB (WG RAN3):
对于处于RRC_CONNECTED状态的UE当gNB被配置为确保UE连接到为UE所在国家提供服务的AMF时如果gNB检测到UE位于与当前服务的AMF服务的国家不同的国家则应执行NG切换以切换到适当的AMF或者向服务的AMF发起UE上下文释放请求过程在这种情况下AMF可能会决定注销UE。
OM Requirements (WG RAN3): 与非地面网络NTN相关的参数参见TS 38.300的第16.14.7条 星历信息有两种可能的格式描述了非地面网络有效载荷的轨道轨迹信息或坐标。与星历数据相关联的明确纪元时间。非地面网络网关的位置。运维OM应向提供非地面接入的gNB提供额外的信息以启用gNB在馈线链路/服务链路切换过程中的操作。运维还可以向gNB提供额外的与NTN相关的参数以供其操作示例请参见TS 38.300的附件B4。
RF performances and RRM requirements (WG RAN4)
基于TR 38.863中捕获的共存研究在TS 38.101-5和TS 38.108中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中的最小射频和性能要求。
RAN5工作组第17版工作项目“UE一致性测试——支持非地面网络NTN的NR解决方案加上一致性测试CT方面”NR_NTN_solutions_plus_CT-UEConTest正在进行由第17版RAN2工作组领导的工作项目NR_NTN_solutions-Core和第17版一致性测试工作项目5GSAT_ARCH-CT引入的功能的UE测试。
