第一章 卫星接入网络发展趋势/背景
5G卫星接入网络旨在弥补地面网络覆盖不足,实现广域甚至全球覆盖,为偏远地区提供5G网络服务,并支持物联网、车联网、低空航空器等新兴应用场景。国际电信联盟(ITU)、第三代合作伙伴计划(3GPP)、电气电子工程师学会(IEEE)和中国通信标准化协会(CCSA)等标准组织在推动5G与卫星通信融合方面发挥了重要作用。目前,国际主要星座包括星链、oneWeb、ASTSpaceMobile等,国内主要星座包括天通1号、中国卫通、中信卫星等。低轨卫星成为国内卫星接入网络的研究热点,手机直连卫星蓄势待发。
第二章 卫星接入下的新兴应用场景
卫星接入网络在物联网、车联网、低空航空器等领域展现出巨大的应用潜力。物联网设备可通过卫星接入网络在地面网络覆盖范围外提供服务;车联网服务提供商可通过卫星接入方式提供高精度定位、高速移动场景下的数据接入等服务;低空航空器在物流配送、城市空中交通管理、紧急救援等领域对可靠、连续、低延迟的通信提出了严格的要求。
第三章 卫星接入网络增强架构
随着5GNTN技术的发展,卫星接入网络架构需进一步增强以满足新兴应用场景的需求。基于再生模式的卫星接入网络增强架构主要包括用户段、空间段和地面段。用户段包括手机、VSAT、车载终端、机载终端、船载终端、无人机、飞行汽车以及物联网终端等;空间段包括多轨卫星(GEO、NGSO(HEO、MEO、LEO))通过星间链路进行协同工作,每一层轨道卫星可以根据星上载荷能力及业务需求部署相同或者不同的星载网元;地面段包括信关站、地面5G核心网(G-5GC)以及EPC核心网络等。
第四章 关键技术使能及增强
卫星接入网络需要通过使能新型技术和增强现有技术,为用户提供更丰富更优质的业务及体验。关键技术包括:
- 使能多类终端直连卫星技术:包括双模终端直连卫星、存量终端直连卫星以及NTN终端直连卫星三种方案。
- 使能卫星窄带语音通信技术:针对低通量GEO卫星进行语音通信的挑战,提出终端增强、IMS平台增强和语音编解码增强等改进方案。
- 使能延时容忍性业务的卫星接入技术:通过卫星上部署基站和部分核心网或全部核心网,使能卫星存储转发功能,从而支持时延容忍业务。
- 使能再生模式下的终端通信技术:通过终端-卫星-终端通信的优化方案,减少语音数据在终端和卫星间的传输次数,大幅减少数据传输时延。
- 增强卫星接入通信体验技术:包括异网漫游(核心网漫游和接入网共享)和业务连续性(星地移动业务连续性、星间切换业务连续性)等技术。
- 增强卫星接入控制技术:针对NTN小区覆盖区域大,存在同时覆盖多个国家的可能性,需要3GPP网络能够对终端进行位置验证。
- 增强卫星接入终端节能技术:通过接入网广播非连续覆盖信息,终端和核心网确定非连续覆盖持续时长和开始时间信息,设置移动性管理参数,避免网络侧对处于无覆盖区域的终端持续进行寻呼。
第五章 总结与展望
本报告对卫星接入网络的架构和关键技术进行了详细探讨和梳理,提出了卫星接入网络增强架构,及终端侧和网络侧的关键使能及增强技术。目前卫星接入网络的架构增强和关键技术正在逐步推进,但仍有几个技术方向需要继续深入研究和优化,包括低轨卫星接入的频谱资源的高效利用、多卫星的协同工作、低轨卫星频繁移动性带来的问题等方面,终端直连卫星技术的终端设备接收灵敏度、减少功耗以及提高天线设计效率等方面,卫星接入场景下异网漫游,星地融合网络的建设在提高网络稳定性和安全性、以及星载轻量化核心网功能的优化上。