卫星接入第三阶段的研究(3GPP-R18)-卫星存储转发(针对偏远地区的物联网设备的数据传输)-4

1.4、使用案例-存储转发-data transfer for IoT devices in remote areas

1.4.1 描述

数据传输在偏远地区是一个非常普遍的需求。科研机构可以通过偏远地区的数据进行科学研究，例如动物追踪。政府机构可以通过偏远地区的数据进行灾害减缓和避免，例如通过遥感。商业公司可以通过偏远地区的数据进行合理的资源分配。许多偏远地区的数据传输对延时不敏感，卫星覆盖并不总是保证卫星同时连接服务链路和馈线链路。在过去的30年中，许多学者致力于偏远地区数据传输问题的研究，并开发了存储转发机制来解决这个问题。

偏远地区由于各种原因没有地面网络，例如通信塔难以建设和维护。因此，这使得在这些地区收集环境保护信息成为一项挑战。例如，安装在动物身上的传感器需要定期监控。在这种情况下，安装在动物身上的传感器将状态信息，例如动物的移动、生理和周围环境，发送到卫星；卫星存储接收到的动物状态信息，并在馈线链路可用时将信息转发到科研中心。

存储转发技术是一种解决偏远地区数据传输问题的有效方法。它允许数据在卫星和地面网络之间存储和转发，即使卫星没有直接连接到地面网络。具体来说，当卫星经过偏远地区时，它可以接收来自设备的数据包。然后，卫星将这些数据包存储在自己的存储器中。当卫星连接到地面网络时，它会将存储的数据包转发到地面网络，最终送达目的地。

存储转发技术具有以下几个优点：

• 提高数据传输可靠性： 即使卫星没有直接连接到地面网络，数据包也不会丢失。

• 降低延时： 存储转发技术可以减少数据包在卫星和地面网络之间的传输时间。

• 降低成本： 存储转发技术可以减少对地面网络基础设施的投资需求。

存储转发技术在偏远地区数据传输方面有着广泛的应用，例如：

• 环境监测： 监控偏远地区的空气质量、水质和野生动物种群。

• 灾害预警： 提供地震、洪水和火灾等自然灾害的早期预警。

• 资源管理： 监测森林砍伐、水资源利用和矿产开采等活动。

• 科研： 研究动物行为、植物生长和气候变化等。

总之，存储转发技术为偏远地区的数据传输提供了可靠、高效和低成本的解决方案。它将在未来继续发挥重要作用，帮助我们更好地了解和管理偏远地区的环境和资源。

1.4.2 先决条件

EA 科学中心为了在偏远地区进行环境保护，在动物身上安装了传感器（物联网设备）收集信息。卫星通信运营商 Satelles 推出了存储转发卫星操作，支持偏远地区的数据传输。EA 科学中心已与 Satelles 签订合同，允许安装在动物身上的传感器通过卫星将状态信息（例如动物的移动、生理和周围环境）发送到科学中心。

关键信息：

• EA 科学中心在动物身上安装了物联网传感器，用于收集环境保护数据。

• Satelles 是一家卫星通信运营商，提供存储转发卫星服务，支持偏远地区的数据传输。

• EA 科学中心已与 Satelles 签订合同，允许动物传感器通过卫星将数据发送到科学中心。

• 卫星和物联网设备都已正确配置，并拥有必要的凭证/证书，以便设备验证卫星的真实性。

合作 benefits：

• EA 科学中心可以获得偏远地区的动物数据，用于环境保护研究和监测。

• Satelles 可以扩展其服务范围，为偏远地区提供数据传输解决方案。

• 动物可以得到更好的监测和保护，因为科学家可以实时了解他们的状态。

未来的发展：

• 存储转发卫星技术可以进一步发展，提高数据传输效率和可靠性。

• 动物传感器可以变得更加智能，收集更丰富的数据。

• 人工智能可以用于分析动物数据，更好地理解动物行为和环境变化。

总之，EA 科学中心与 Satelles 的合作将有助于改善偏远地区的动物监测和环境保护工作。

1.4.3 Service Flows

Animal tracking in the remote areas

1. 物联网设备安装在动物身上并已启动，它们已在5G网络中注册进行存储和转发的卫星操作。具有存储和转发功能的卫星使物联网设备能够在与地面的馈源链路不可用时向网络传输数据。建立了物联网设备与卫星之间的安全连接，以保护数据安全和隐私。

2. 物联网设备向卫星发送传感器状态信息，卫星存储从物联网设备接收到的传感器状态信息。

3. 当卫星的馈源链路可用于地面段时，卫星将传感器状态信息以及其他必要信息转发到地面核心网络。地面核心网络根据接收到的信息验证物联网设备；如果允许，地面核心网络将传感器状态信息转发到其目标数据网络。

4. 地面核心网络将操作结果发送给卫星（同一颗卫星或通过偏远地区的另一颗卫星）。

5. 当卫星（或下一颗卫星）通过偏远地区时，卫星呼叫物联网设备，并基于从地面核心网络接收到的结果，将操作结果发送给物联网设备。

6. 如果物联网设备需要更新传感器状态信息，它可以在连接到卫星时将其发送到卫星。卫星将其存储，并在馈源链路可用时将传感器状态信息转发到地面核心网络。

总而言之，基于存储转发卫星技术的物联网解决方案为偏远地区动物监测提供了一种高效可靠的手段，助力环境保护和科学研究。

1.4.4 后置条件

科学中心收到传感器状态信息后，科学家可以分析这些信息，进而追踪动物的状态。

1.4.5 部分或完全涵盖用例功能的现有特性

无。

1.4.6 支持用例所需潜在新需求

• [PR 5.4.6-001] 带有卫星接入的 5G 系统应支持机制，以便将通过卫星接入从用户设备接收到的用户数据存储在卫星上，并在卫星与地面段之间的馈线链路可用时转发。

• [PR 5.4.6-002] 带有卫星接入的 5G 系统应支持机制，以便用户在卫星连接间歇性/临时不可用时安全地注册用户设备以使用存储转发卫星操作。

• [PR 5.4.6-003] 带有卫星接入的 5G 系统应支持机制，用于存储转发卫星操作对用户设备进行身份验证和授权。

• [PR 5.4.6-004] 带有卫星接入的 5G 系统应能够在使用存储转发卫星操作时限制从用户设备接收的存储数据的总量。

• [PR 5.4.6-005] 带有卫星接入的 5G 系统应能够收集每个用户设备使用存储转发卫星操作的计费信息（例如，数据量、持续时间、涉及卫星）。

• [PR 5.4.6-006] 带有卫星接入的 5G 系统应能够收集每个应用使用存储转发卫星操作的计费信息（例如，用户设备数量、数据量、持续时间、涉及卫星）。