3GPP NTN第一个3GPP标准-NTN-R17 学习-10（ 针对非静止轨道NGSO卫星的分布式gNB）

一、综述：人工智能对此部分内容的总结：

解决方案#8提出了一个创新的分布式基站概念，用于管理非静止轨道卫星（NGSO）网络中的移动性。这个概念假设卫星网络被设计为一个单一的基站，具有一个固定的跟踪区域（TA），从而简化了用户终端（UE）与不同卫星的连接过程。这种方法允许多个分布式基站共存，每个基站都有自己的独立TA，而无需改变现有的3GPP gNB功能或流程。

关键特点包括：

• 波束成形和控制技术：用于创建静态TA，无需3GPP标准接口。

• 星间链路（ISL）：允许卫星之间的通信。

• 地面站：与卫星之间的馈线链路，支持分布式基站。

• 5G核心网连接：通过标准N2和N3接口，以及UE通过N1接口连接到AMF。

该方案的优势在于，它不需要在UE或5G核心网中引入新的流程，同时也不影响现有的3GPP节点和功能。此外，它允许在PLMN范围内使用静态TA，解决了紧急呼叫和位置信息（LI）等国家监管问题。

总体而言，这是一个高度集成的解决方案，旨在提高NGSO卫星网络的效率和可靠性，同时保持与现有5G网络架构的兼容性。这种分布式基站的概念可能会推动未来通信网络的发展，特别是在提供全球覆盖和支持移动性方面。

二、智能问答

（1）这个分布式基站对网络延迟会有什么影响吗？

分布式基站对网络延迟的影响取决于多个因素，其中包括卫星接入的延迟。在卫星接入中，由于地面到卫星、卫星之间的链路以及卫星到地面的传输延迟，可能会引入较大的延迟。这种延迟可能会对5G系统的非接入层（如会话管理和移动性管理过程）产生影响。为了减少这种影响，需要考虑5G系统的架构假设以及卫星接入的要求。卫星作为后向链路的情况下，延迟的最坏情况应该被考虑在内，以便分析延迟对定时器的影响。

（2）分布式基站实现原理是什么？

分布式基站的实现原理涉及多个方面，其中一个关键概念是利用多连接性进行后向传输。这种方法可以通过卫星链路和地面链路之间的数据传输来实现，以实现对网络资源的高效利用。通过在卫星链路和地面链路之间进行流量的分流、切换或分割，可以根据具体需求来决定流量的传输路径。在这种架构中，可以考虑使用卫星链路传输不那么延迟敏感且对数据速率要求较低的通信，而通过低延迟的地面链路进行远程监控和指令传输。此外，分布式基站的实现还涉及到卫星网络与地面网络的无缝连接，确保用户设备能够在不同卫星或地面站之间进行切换，同时保持网络连接的连续性和稳定性。

**三、原文内容
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3.8 解决方案#8：针对NGSO卫星的分布式gNB

3.8.1 描述

这是针对关键问题 #2“移动卫星覆盖区域的移动性管理”和关键问题 #6“基于再生 (regenerative) 的非静止轨道卫星接入的 RAN 移动性”的候选解决方案。

考虑一个由非静止轨道卫星星座组成的卫星网络。由于这是一个非静止轨道星座，卫星将相对于地球移动，使用这种卫星接入的用户终端 (UE) 也将随着时间连接到不同的卫星。如果每个（移动的）卫星都有自己（移动的）跟踪区域 (TA)，那么卫星的移动将相当于用户终端的移动，因此需要找到处理这种（大规模）移动性的解决方案。

在该解决方案中，假设卫星网络在处理服务可访问性时被设计成地面网络（见 TS 22.011）。该解决方案采用以下方法来处理这种情况：它假设从用户终端的角度来看，星座（卫星和地面站）作为一个单个的基站 (gNB) 运行，称为分布式基站，它具有单个静止的跟踪区域 (TA)（就用户终端而言）。该解决方案假设非静止轨道卫星星座和地面站可以支持多个分布式基站以及对应的独立静止跟踪区域。

分布式基站将由以下部分组成：

• 覆盖地球某个区域的非静止轨道卫星（及其静止的跟踪区域）。非静止轨道星座由单个卫星运营商和单个供应商组成，他们能够利用波束成形和波束控制技术以及每个时刻的星历和卫星位置信息来实现静止的跟踪区域。因此，星座内的卫星之间不需要 3GPP 标准接口。

• 非静止轨道卫星之间的星间链路 (ISL)。

• 地面站。

• 地面站和一个或多个非静止轨道卫星之间的馈线链路。

分布式基站的概念如图 3.9.1-1 所示。该解决方案中使用的非静止轨道卫星具有板载处理 (OBP) 功能，允许使用星间链路。该解决方案假设在一个跟踪区域内广播单个小区标识 (CellID)。

Figure 3.9.1-1: Distributed gNB with stationary Tracking Area TA

分布式基站通过标准的 N2 和 N3 接口连接到 5G 核心网 (尤其是一个或多个 AMF 和一个或多个 UPF)，用户终端 (UE) 通过 N1 接口通过分布式基站连接到 AMF，UE 将拥有一个 NR 接口连接到分布式基站。从用户终端和 5G 核心网的角度来看，分布式基站的分布特性将不可見：分布式基站完全是非静止轨道卫星解决方案。

需要注意的是，卫星星座相对于地球移动，因此任何 (静止的) 用户终端都将连接到不同的卫星，具体取决于它们与用户终端的邻近度。在该解决方案中，假设非静止轨道卫星为了覆盖一个静止的跟踪区域 (TA) 而发射的波束会根据卫星的位置而移动。一旦服务卫星变得不可达，它将关闭与给定跟踪区域相关的波束。为了确保服务连续性，跟踪区域将由一个已经可以覆盖该跟踪区域的新卫星来提供服务。在此过程中，属于某个 PLMN 的跟踪区域不会越过该 PLMN 的边界。每个卫星可能有多个波束，因此它可以投影多个 (不相交的) 跟踪区域。不可达地面站的卫星可以使用星间链路来 (间接) 连接到地面站。如果用户终端从一个静态跟踪区域移动到另一个静态跟踪区域，则会发生跟踪区域更新。

该解决方案进一步假设，如果可能，每个与相同跟踪区域相关的波束 (来自不同的卫星) 都使用相同的无线电特性，即相同的无线电频率、相同的小区信息、相同的 SIB 等。这意味着用户终端将不知道它连接到了哪个卫星。

该解决方案还假设单个非静止轨道卫星星座及其地面站可以支持多个分布式基站，因此每颗卫星以及地面站都将以虚拟化的方式支持分布式基站。这种虚拟化对于用户终端和 5G 核心网是不可见的。在同一组非静止轨道卫星中实施的两个分布式基站可以使用不同的地面站，例如，第一个分布式基站将由第一个地面站支持，第二个分布式基站将由第二个地面站支持。但是这两个分布式基站都可能由同一组卫星支持。

该解决方案假设分布式基站和核心网建立连接的点是固定不变的。5G 核心网络可以通过同一个物理地面站看到多个分布式基站。如果主地面站遇到不利于无线电传播的条件 (例如雨、云等)，则分布式基站可以被“重新配置”以使用另一个辅助地面站。地面站之间的切换对 3GPP 层是透明的，可以被认为是传输网络的实现。3GPP 接口端点 (N2、N3) 不变。

在提出的解决方案中，移动的非静止轨道卫星覆盖一个静态的跟踪区域。需要注意的是，分布式基站由卫星运营商/供应商实施，并且不在 3GPP 的范围内。使用星间链路可能会增加整体延迟，从而引入 RAN QoS 限制。因此，如果使用星间链路，则可能不会考虑需要低延迟的 QoS 配置文件和 5QI 值。这种情况的处理方法在解决方案 #2 和解决方案 #3 中进行了描述。

3.9.2 流程

该解决方案既不需要在用户终端 (UE) 也不需要在 5G 核心网中引入新的或更改的流程。

该解决方案不需要改变 3GPP 基站 (gNB) 概念的功能和/或流程。

该解决方案要求非静止轨道卫星星座（包括相关的地面站）实现分布式基站概念，但这超出了 3GPP 的范围。

星间链路引入的延迟不会影响本技术报告解决方案 #2 中选择的新 RAT 类型类别。

3.9.3 对现有节点和功能的影响

该解决方案不影响现有的 3GPP 节点和功能。

TR 38.821中描述了适用于此解决方案的一般 RAN 方面，如下所示：

• 第 6 章描述了多普勒补偿；

• 第 6 章和第 7 章描述了定时提前管理；

• 第 8 章描述了跟踪区域管理、注册更新和寻呼处理以及连接模式移动性。

3.9.4 解决方案评估

在该解决方案中，非静止轨道 (NGSO) 星座、星间链路和地面站共同形成一个分布式基站 (gNB)，并拥有一个对应的地球固定跟踪区域 (TA)。相同的星座、星间链路和地面站可以虚拟化地创建许多不相交的静态跟踪区域。

分布式基站由单个卫星运营商/供应商实施，无需引入新的程序或修改现有的 UE 或 5G 核心网流程。

该解决方案要求使用具有板载处理能力的卫星才能适应星间链路的使用。该解决方案中使用的非静止轨道卫星应该能够进行波束控制和波束形成，以便创建静态的地球固定跟踪区域。在 PLMN 范围内使用静态跟踪区域以及假设跟踪区域符合 TS 22.0113 的定义，是解决与紧急呼叫和位置信息 (LI) 等相关的国家监管问题的一部分解决方案。