基于3GPP技术的卫星通信方案

22卫星通信目前主要依赖专有解决方案，但这种状况即将改变。网络的支持，为卫星、智能手机和其他大众市场用户设备之间的XIAOTIANFU,DAMANJITSINGH,IOANNISXIROUCHAKIS和物联网（IoT）用例提供增强型移动宽带与此同时，卫星网络技术可以覆盖地面程度）目前无法获得服务的人群和企业提供33图1现有卫星系统概览导航、通信、监视、天气预报和应急系统等服务[2]。图1显示了3种主要卫星类型的轨道：和低地球轨道（LEO），并将其与商用飞机的（＞IoTWI工作项目44中地球轨道卫星系统（如伽利略卫星导航））中地球轨道中也有一些用于通信服务的卫星网轨道（GEO），时延只有其五分之一，数据速全轨道时间为90-120分钟）才能保持在轨。低地球轨道卫星可提供最低的时延和每秒数十卫星要小得多，因此需要部署更大规模的卫星此后，全球进入了“新太空时代”。每年对大型低地球轨道卫星网络的私人投资大幅增加，它们专注于使用现有的和计划部署的卫星网络（如Starlink、OneWeb和AmazonKuiper等）为居民和商业用户提供固定宽带互联网服务。移动卫星业务（MSS）的下一个发展目标3条发展路径：传统移动卫星业务（MSS）、将传统MSS技术应用到新型智能手机中。例如同时，传统LTE发展路径则专注于创建改造的造的LTE手机。它与5G-NTN发展路径并行，运营商可以与地面通信运营商（CSP）合作，实现互利共赢。由于直接向智能手机提供卫星服务在资费和性能方面难以与现有的地面服务移动宽带（MBB）服务的补充，从而实现三方共赢。具体来说，地面通信运营商可以无风险地让用户漫游到卫星网络，并从中获得一定的收入分成；卫星运营商可以拓展比现有昂贵的专用设备更广阔的潜在市场；设备厂商则可以生产能与卫星系统协同工作的设备，从而提升55201720182019202020212022–20252026–2030接入WI：服务要求WI：5G的卫星通信集成WI：卫星接入第二阶段接入WI：服务要求WI：5G的卫星通信集成WI：卫星接入第二阶段进行中的或未来的工作WI：NRNTN解决方案WI：NRNTN演进SI：场景和通道模型SI：NB-IoT和WI：IoTWI：NRNTN演进考虑到地面网络和非地面网络的特性持，特别是高度在600公里以上的低地球轨道图3展示了基于3GPP非地面网络架构实现无线通信载荷通过所谓的馈电链路，借由卫星向用户设备（UE）提供通信服务。虽然3GPPRel-17规定了图3左侧所示的透明非地面网络架构，但是灵活的算法和增强功能也可以支持位于网关之后的地面上，卫星只起到中继器的作用。卫星上能够进行的处理只有射频处理，或者其中一部分，比如无线单元，这样就可以链路类似于陆地上的前传/回传，而且不一定66非地面网络馈电链路服务链路馈电链路处理和前传报文非地面网络非地面网络处理非地面网络处理卫星间链路馈电链路服务链路服务链路图3两种非地面网络架构点几乎是静止不动的，而低地球轨道卫星则以每秒约8公里（每小时约30,000公里）的轨道上运行。如果波束相对于卫星是固定的，那么波束将扫过地球表面，导致频繁的移动性星的快速运动会造成高达25ppm（相当于2G77移动性是另一个非地面网络与地面网络有如基于接收到的下行信号强度进行小区选择。间段内执行切换，而后者则考虑了设备相对于其他的增强功能包括支持下行传输极化信号，延长或偏移各种定时器的起始，增强小区选择/Rel-17版本还包括了对NB-IoT和LTE-M技术的一些适应性改进，使得它们能够支持非地面是尽量跟随新空口非地面网络的工作，并采用网络用例中的用户设备可能并不需要持续不断商部署更稀疏的卫星网络，减少卫星的总数。一些信息（比如邻近小区的卫星星历以及小区的覆盖信息），这样用户设备就能够预测它们88ITU-R期望mMTC能够支持每平方公里最多500台设备对于新空口非地面网络和物联网非地面网络的标准化工作将在Rel-18版本中继续推进。对于新空口非地面网络，新的目标主要是提高覆盖功能（比如切换优化），还有进一步改进间断卫星服务（MSS）的频谱，另一类是用于提供属于MSS类别，而Ka波段和Ku波段属于FSS下行频率为2,170MHz-2,200MHz）。这两个频分双工（FDD）带在每个链路方向上都提供了一来，从卫星直接向手持设备提供服务的5G新空口非地面网络就可以拥有大约80MHz的下行示例带（n510-n512它们位于Ka用例需要使用带有高增益天线的设备，例如极与地面5G网络类似，非地面网络旨在提供超越移动宽带的服务。国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）概述了性能要求，旨在为移动宽带（MBB）、大规模机器类通信（mMTC）和高可靠性通信（HRC）提供无处不在的、可靠的覆盖[7]。该报告针对600km低地球轨道卫星网络在30MHz载波上的运行情况，详细说明了其下行和上行区域流量容量分别为8kbps/km2和1.5kbps/km2。ITU-R期望mMTC能够支持每平方公里最多500台设备，而高可靠性通信用需要克服很多困难，因为这样的连接会受到卫星和设备之间的传播损耗的影响。链路预算由多个因素决定，包括卫星轨道高度、网络系统架构、天线的设计、卫星网络服务的区域范围角在30度左右时，可达到的吞吐量可能会降低99卫星和终端之间的距离还造成了时延的增加。用户体验到的总时延将根据卫星相对于用户和高度的低地球轨道卫星网络的往返时延将在决方案的主要优势是与大众市场智能手机的即普通大小的智能手机也能享受全球数