Thuật ngữ công nghệ 5G NTN (Mạng phi mặt đất)

NTN (Mạng không trên mặt đất) được 3GPP giới thiệu trong lộ trình tiêu chuẩn hóa nhằm mục đích đạt được bảo hiểm và kết nối 5G đầy đủ thông qua vệ tinh và nền tảng trên không.Thuật ngữ chính bao gồm:

1. NTN Định nghĩa:Đây là một công nghệ mạng không dây được chấp thuận bởi 3GPP, nơi các nút truy cập được triển khai trêndựa trên không gianhoặccác nền tảng trên khôngchẳng hạn như vệ tinh hoặc các trạm nền tảng độ cao cao (HAPS), thay vì được gắn vào cơ sở hạ tầng mặt đất.Các mạng NTN thường được sử dụng để mở rộng phạm vi phủ sóng đến các khu vực mà việc triển khai mạng mặt đất là không thực tế hoặc không khả thi về mặt kinh tếTừ quan điểm của 3GPP, NTN không phải là một công nghệ độc lập, mà là một phần mở rộng của 5G (NR).và các quy trình càng nhiều càng tốt để hỗ trợ sự chậm trễ quá lâu trong quá trình sinh sản, dịch chuyển Doppler cao, kích thước tế bào lớn và tính di động của nền tảng.

2Nền tảng NTN:Đây là phân loại cơ bản nhất của quỹ đạo vệ tinh, ảnh hưởng trực tiếp đến độ trễ, phủ sóng và tính di động; đặc biệt bao gồm:

• GEO (đường quỹ đạo địa tĩnh):Các vệ tinh GEO nằm ở độ cao khoảng 35.786 km và không di chuyển so với Trái đất.Các vệ tinh GEO (Geosynchronous Orbit) có phạm vi phủ sóng rộng nhưng trì hoãn chuyến đi khứ hồi cao, làm cho chúng không phù hợp với các dịch vụ nhạy cảm với độ trễ.
• MEO (Đường quỹ đạo Trái đất trung bình):Các vệ tinh MEO hoạt động ở độ cao từ 2.000 đến 20.000 km, đạt được sự cân bằng giữa phạm vi phủ sóng và độ trễ; điều này đặc biệt được nhấn mạnh trong các đặc điểm kỹ thuật NTN 3GPP hiện tại.
• LEO (đôi quỹ đạo trái đất thấp):Các vệ tinh LEO hoạt động ở độ cao từ 300 đến 2.000 km. Chúng có độ trễ thấp và thông lượng cao, nhưng di chuyển rất nhanh so với Trái đất.dẫn đến chuyển giao liên vệ tinh thường xuyên và hiệu ứng Doppler đáng kể.
• VLEO (Very Low Earth Orbit):VLEO đề cập đến các vệ tinh thử nghiệm được thiết kế để hoạt động ở độ cao dưới 300 km. Chúng dự kiến sẽ đạt được độ trễ cực thấp nhưng phải đối mặt với những thách thức khí quyển đáng kể.
• HAPS (Trạm sân bay ở độ cao cao):HAPS thường hoạt động ở độ cao từ 20 đến 50 km. Các nền tảng HAPS bao gồm: máy bay không người lái chạy bằng năng lượng mặt trời, bong bóng và khí cầu.Hệ thống nền tảng độ cao cao (HAPS) có thể hoạt động như trạm cơ sở NR, relé, hoặc tăng cường bảo hiểm, và so với vệ tinh, chúng có đặc tính gần như tĩnh và độ trễ thấp hơn đáng kể.

3.Truy cập không dây (Định nghĩa thuật ngữ)

• NTN gNB:Đây là một trạm cơ sở 5G (NR) được sửa đổi đặc biệt cho việc triển khai ngoài mặt đất. Tùy thuộc vào kiến trúc, NTN gNB có thể được lưu trữ hoàn toàn trên vệ tinh hoặc HAPS,một phần được triển khai trong không gian và một phần trên mặt đấtSự phân chia chức năng giữa không gian và mặt đất là một lựa chọn thiết kế quan trọng.
• Hình dạng tải trọng minh bạch hoặc kiến trúc đường ống cong:Trong một cấu trúc tải trọng minh bạch hoặc ống cong, vệ tinh không thực hiện xử lý băng thông cơ sở.nhưng hoạt động của nó phụ thuộc rất nhiều vào sự sẵn có của cơ sở hạ tầng mặt đất và các liên kết cấp; tải trọng truyền tải thực hiện các chức năng sau:
• Nhận tín hiệu tần số vô tuyến từ thiết bị người dùng (UE)
• Thực hiện thay đổi tần số và khuếch đại
• Chuyển chúng đến trạm cơ sở mặt đất (gNB) thông qua liên kết cấp
• Trọng lượng tái tạo:Thực hiện một phần hoặc toàn bộ xử lý Layer 1 và Layer 2 trên vệ tinh. Trong mô hình này, vệ tinh tự nó mang chức năng gNB.cải thiện khả năng mở rộngTuy nhiên, tải trọng tái tạo làm tăng sự phức tạp và chi phí của vệ tinh.

4. NTN Liên kết

• Liên kết dịch vụ:Cụ thể đề cập đến kết nối không dây giữa thiết bị người dùng (UE) và nền tảng NTN (bệ tinh hoặc nền tảng ở độ cao cao).Nó sử dụng các NR không khí giao diện hình sóng phù hợp với bán kính tế bào lớn và mở rộng thời gian tiếnBiểu đồ liên kết dịch vụ NTN 5G, liên kết giữa vệ tinh, liên kết cấp dữ liệu và tích hợp mạng mặt đất.
• Liên kết cấp:Điều này kết nối vệ tinh với trạm mặt đất cổng, giao diện với mạng cốt lõi 5G. Các liên kết cấp dữ liệu thường hoạt động ở tần số cao hơn và yêu cầu các liên kết backhaul công suất cao.
• Liên kết giữa vệ tinh (ISL):Hỗ trợ giao tiếp trực tiếp giữa các vệ tinh, cho phép dữ liệu được định tuyến trong không gian mà không cần sự tham gia trực tiếp của các trạm mặt đất.

5. Kiến trúc mạng

• Trạm Trái Đất Gateway:Trạm mặt đất cổng đóng vai trò là giao diện giữa hệ thống vệ tinh và mạng lõi 5G. Nó kết nối liên kết cấp dữ liệu và đóng một vai trò quan trọng trong tính di động và tính liên tục của phiên.5GC hỗ trợ NTN: Từ quan điểm giao thức, mạng cốt lõi 5G (5GC) hầu như không thay đổi.và tối ưu hóa các quy trình xử lý cho chế độ không hoạt động và kết nối.
• D2D NTN (Direct-to-Device):Thiết bị người dùng (UE) liên lạc trực tiếp với vệ tinh / nền tảng độ cao cao (HAPS) mà không cần truy cập mặt đất trung gian.
• Kiến trúc NTN-TN lai:NTN bổ sung cho mạng mặt đất, được sử dụng để phục hồi, thả tải hoặc mở rộng phạm vi bảo hiểm.
• NTN dựa trên rơle:Các vệ tinh hoặc các nền tảng ở độ cao cao (HAPS) hoạt động như các nút liên lạc giữa thiết bị người dùng (UE) và mạng mặt đất.