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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)濟區(qū)域的無線信號覆蓋，或保障因自然災害等導致的地面網(wǎng)絡中斷等應急、救災場景的通信，以及大眾終端直連衛(wèi)星的問題，業(yè)界開始重視 NTN 網(wǎng)絡的研究工作。以衛(wèi)星直連為代表的 NTN 網(wǎng)絡兼顧了5G網(wǎng)絡的特點，其最大的貢獻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。重點研究了NTN網(wǎng)絡的應用場景、關鍵技術等，同時對NTN網(wǎng)絡的發(fā)展進行展望。
關鍵詞：NTN；應用場景；關鍵技術；衛(wèi)星直連
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2024.12.007
概述
非地面網(wǎng)絡（Non Terrestrial Network，NTN）是與傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡相對的網(wǎng)絡的總稱，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 地面移動技術的同時，也考慮將5G 地面移動技術和衛(wèi)星通信系統(tǒng)融合，開展 NTN 標準化研究工作，把衛(wèi)星通信納入 5G 網(wǎng)絡解決 5G 空口支持NTN的關鍵問題。R15版本的3GPP TS 22.261將衛(wèi)星作為 5G 接入技術的一個分支，探討了衛(wèi)星在 5G系統(tǒng)的應用，要求 5G 系統(tǒng)能夠使用衛(wèi)星接入提供服務。它還規(guī)定，5G系統(tǒng)應支持同一運營商或運營商之間達成協(xié)議讓其所擁有的陸上 5G 接入和衛(wèi)星接入網(wǎng)絡之間的服務具有連續(xù)性。
3GPP 在 R15 標準中定義了 NTN 網(wǎng)絡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，并在SA2中定義了衛(wèi)星接入5G網(wǎng)絡的3類用例，分別是連續(xù)服務、泛在服務和擴展服務。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)星通信手機功率、能耗的影響等方面進行了研究；在無線接入方面，對不同場景的信道模型、多普勒頻移、傳輸時延等進行了評估，研究 NR 支持非地面網(wǎng)絡的解決方案。3GPP 在 R17 版本發(fā)布了 5G NTN 第 1 個標準規(guī)范，制定基于新空口技術的終端與衛(wèi)星直接通信技術，重點研究在透明轉發(fā)網(wǎng)絡架構下的終端直連技術；根據(jù)衛(wèi)星通信傳輸距離遠、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，設計出了空口增強協(xié)議。在 R18 階段，3GPP進一步對NTN增強技術進行研究，包括移動性和服務連續(xù)性增強、覆蓋增強、UPF上星等。基站與核心網(wǎng)上天的星上處理、跳波束等技術將在R19中進一步研究。
3GPP 對于 NTN 技術標準化的進展及計劃如表 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 的接入技術已開始了標準化，并將在后續(xù)版本不斷向前推進。
基于以上背景，本文將對基于 3GPP 的非地面網(wǎng)絡解決方案展開研究。
