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NTN（Non-Terrestrial Network，非地面网络）是5G网络向卫星通信和低空通信等新应用场景发展演进的重要技术。NTN能够提供无处不在的覆盖能力，连通天空、地面、海洋等多维空间，形成一体化的泛在接入网络，在应急通信、海域与空中通信、手机直连等领域提供了更可靠、更高效的通信服务。今天，大家一起聊聊NTN面临的关键技术挑战与当前3GPP无线侧技术演进路线。
技术挑战
01 时间延迟
与地面网络通信相比，基于卫星的NTN通信会带来更高延迟。同步卫星的延迟高达120ms。即使使用低轨卫星，也会有大约2-6ms的延迟，远高于传统地面网络。
02 多普勒偏移
低轨卫星相对地面高速移动，将带来极大的多普勒频移。根据3GPP TR 38.821，S波段、轨道高度600km的LEO卫星多普勒频移约为24ppm。
03 低信噪比
由于终端距离卫星（及基站）非常远，终端接收信号将非常低。同时，除了地面通信相关的衰落场景之外，卫星通信还可能会受到恶劣天气条件影响（例如降雨或大气干扰等)，这都可能会破坏信号并降低传输可靠性。
3GPP演进路线
3GPP NTN通过对NB IoT和5G NR协议进行增强，以地面蜂窝网络通信体制带动卫星通信技术发展，极有可能成为未来天地一体网络统一标准。在3GPP Rel-15启动星地融合研究之初，即设立了NTN非地面网络议题，持续推进解决方案形成。当前，全球研究机构正紧密协作，积极推进NTN技术发展及标准落地。
01 SI阶段
1 Rel 15
3GPP Rel-15完成了“支撑NTN的NR研究”课题。定义了NTN部署场景和相关系统参数，为NTN场景调整了信道模型，并明确了需要进一步开展关键性能评估的方向。
2 Rel 16
3GPP Rel-16完成了“支撑NTN的NR解决方案”课题。明确NR支撑NTN应用的基础功能要优先考虑卫星场景，对3GPP相关技术规范组的研究指明了方向。
02 WI阶段
1 Rel 17
3GPP Rel-17聚焦LEO和GEO透明转发场景，兼顾HAPS应用，进一步增强NTN相关功能。这是NTN的第一个基线版本。
2 Rel 18
NTN技术在3GPP Rel-18的演进方向主要集中在新特性支撑和现有特性增强。新特性支撑包括MBS支撑、RedCap支撑、新频谱支撑、再生模式支撑以及无GNSS能力的终端支撑等。在现有特性增强方面，Rel-18对NTN覆盖增强、波束管理增强、移动性增强、10GHz以上频谱支撑、物联网增强、UE位置服务规范进行了进一步讨论。
3 Rel 19
目前，Rel-19 阶段主要对以下几个方面进行标准化： 基站上星。支撑TR 38.821 定义的基站上星的再生传输模式网络架构，进一步定义基站与基站之间（包含星间链路）的移动性管理方案。 上行链路容量增强。通过正交覆盖码OCC及射频能力的增强，提升物理上行共享信道能力，提高上行链路数据传输速率和所支撑用户的容量，满足用户数和上行数据业务不断增长的需求。 下行覆盖增强。研究卫星跳波束管理方案，进行下行链路级和系统级增强，对卫星波束进行动态和灵活配置，实现在卫星总功率受限的情况下，提高有效覆盖能力。 广播服务的服务区域通知能力。将广播业务和NTN结合，定义相关的系统信息块，以在卫星覆盖范围更大的情况下指示预期服务区域，并定义核心网和基站之间的必要信令，满足对特定服务区的广播业务需求。 NTN+(e)RedCap。对支撑(e)RedCap的NTN FR1终端，定义NTN射频和无线资源管理要求，满足不同场景下物联网设备能力需求。 引入IoT-NTN TDD模式。通过对NB-IoT NTN FDD框架进行最小必要更改，为NTN定义新的NB-IoT TDD模式。
结语
未来，6G将构建空、天、地、海一体化、立体化融合网络，实现面向全场景的泛在连接。大家期待在不远的未来，NTN能够彻底改变大家与世界连接的方式，使全球任何角落的用户都享受到高速、稳定的通信服务。
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发表于 2024-10-18 09:19:09