尊龙凯时人生就是搏

　　小序：

　　近些年来，卫星通讯引起了海内外的普遍关注。

　　人们普遍看好这项手艺的久远生长，以为它会对现有的通讯手艺造成倾覆性的改变，甚至可能取代现在最先进的移动通讯手艺——5G。

　　然而，也有人以为，卫星通讯保存诸多手艺瓶颈，不会施展太大的作用。事实卫星通讯有什么用？它和5G有什么关系？

　　今天这篇文章，我们来探寻一下谜底……

　　美国东部时间10月24日11时31分，美国太空探索手艺公司（SpaceX）顺遂完成“星链妄想”第15批卫星的发射使命，用一枚“猎鹰9号”火箭将60颗卫星送入太空。

　　猎鹰9号火箭和60颗星链卫星

　　阻止现在，SpaceX已累计发射893颗“星链”卫星（若是算上2018年2月发射的两颗测试卫星，则是895颗），进度很是惊人。

　　毫无疑问，马斯克确实是个商业奇才兼科技狂人。他引领的倾覆性立异，大大降低了发射卫星的本钱和门槛。

　　凭证他的设想，“星链妄想”将在地球周围安排约1.2万颗卫星（后续可能增至4.2万颗），打造一个笼罩全球的网络，为用户提供高速互联网效劳。

　　围绕着“星链妄想”，海内许多无良自媒体举行了大宗的炒作，说它有何等何等厉害，是美国的6G，会取代5G移动通讯，对中国造成威胁。

　　事实上，马斯克自己历来没说过“星链妄想”要取代5G。至于说6G，前几天小枣君关于海内某高校“6G卫星”的文章也诠释过了，许多工具都照旧未知数。

　　“星链妄想”的焦点威胁，在于对轨道和频谱资源的占用。

　　该妄想每次都会申报一千多条卫星轨道。凭证现在先到先得（7年内必需启用）的原则，1000公里以下的轨道资源很可能在几年之后被“星链妄想”抢占泰半。

　　▉ 卫星通讯和5G之间的关系

　　若是说以“星链妄想”为代表的卫星通讯手艺，不可够取代5G。那么，卫星通讯和5G之间，究竟是什么关系呢？

　　要回覆这个问题，我们无妨看看国际组织正在举行的事情。

　　现在，海内外和卫星、5G相关的代表性组织，有如下几家:

　　SaT5G（Satellite and Terrestrial Network for 5G）

　　这是一个2017年建设的融合卫星与5G项目，由欧盟资助。它的成员已经为ETSI和3GPP关于卫星融入5G相关的标准化研究做出了许多孝顺。

　　非地面网络项目（Non-terrestrial networks, NTN）

　　这是3GPP立项建设的项目。它致力于将卫星通讯与5G融合，在5G NR空口和架构的基础上举行优化，以便未来能够提供越发辽阔和多样化的通讯效劳。

　　航天通讯手艺事情委员会（TC12）

　　这个是我国CCSA（中国通讯标准化协会）在2019年建设的组织，目的是开展星地一体化的研究事情。

　　首先看看SaT5G。

　　SaT5G在他们宣布的白皮书中，给出了一些典范的卫星通讯用例，重点聚焦于5G的eMBB和mMTC两大场景（卫星系统的撒播延迟，关于uRLLC场景来说是一个难以逾越的障碍）：

　　用例1：5G内容分发

　　借助卫星的广播/多播功效，将媒体娱乐内容（或者移动边沿盘算装备的VNF软件更新）高效地分发到网络边沿。

　　用例2：5G牢靠回程

　　推动在地面5G网络无法笼罩的区域推广效劳(例如海事效劳、湖泊、岛屿、山区、农村地区、伶仃地区等)，以经济高效的方法，提升地面网络的性能。

　　用例3：5G到楼宇

　　增补地面网络的连通性，例如与地面无线或有线相团结，为效劳能力缺乏地区的家庭或办公室提供宽带毗连。

　　用例4：5G移动平台回程

　　宽带毗连到移动平台，如飞机、船舶等，提供效劳的一连性。

　　泉源: SaT5G白皮书

　　值得一提的是，SaT5G成员在最近两年举行的欧洲网络与通讯大会(EuCNC)上，举行了一系列卫星与5G网络架构融合的现场演示。

　　下图演示了飞机上的5G手艺。卫星和地面5G网络装备相互团结，举行内容分发，为旅客提供娱乐效劳以及连网计划。

　　泉源: SaT5G官方文档

　　再来看看3GPP，他们关于卫星融入5G，有什么希望。

　　下面这张示意图，展示了相关国际组织（含3GPP）的整体事情希望情形。

　　泉源: SaT5G官网

　　3GPP RAN事情组的相关内容和时间线大致如下：

　　R15对“NR支持非地面网络”举行了SI立项，并宣布研究报告TR 38.811。该报告界说了包括卫星网络在内的NTN安排场景及信道模子，以及NR的潜在影响[1]。

　　R16的“NR支持非地面网络的解决计划”SI，仿真评估了差别安排场景的性能以及NR顺应性剖析。2019年12月，SI结项并且宣布了TR 38.821[2]。

　　R17将R16 SI转为事情项目WI，重点研究NR NTN增强计划[3]。

　　为了简化明确，各人可以想象把地面基站搬到空中的卫星平台（现实上这确实是它一种安排方法）。

　　这种情形和古板地面移动通讯的区别在于：地面移动通讯中基站不动，而用户是移动的；而卫星通讯中，空中的基站在高速移动，大部分用户在静止或低速移动时可看作准静止的。

　　除此之外，两者的无线撒播情形与特征也保存着很大的差别。

　　那么问题来了，地面移动通讯网络最初并不是为这样的场景设计的，这些由NTN（非地面网络项目）带来的显著特征，会在差别水平上影响5G的架构、协媾和实现（特殊是物理层）。

　　▉ 5G NR支持NTN的手艺细节

　　首先，我们需要相识NTN波束笼罩的两种典范模式：

　　透明转发

　　即弯管计划，可以以为是无线信号经卫星中继。

　　星上处置惩罚

　　可以以为是卫星具有5G基站的所有或者部分功效。

　　响应地，基于透明转发、星上处置惩罚、有/无中继，提出了4种网络架构：

　　泉源: 3GPP 38.811 V1.0.0

　　其次，若是我们站在协议栈的角度来看：

　　1. 透明转发架构的用户面和控制面协议栈如下：

　　透明转发架构的用户面协议栈

　　透明转发架构的控制面协议栈

　　2. 星上处置惩罚架构的用户面和控制面协议栈如下：

　　星上处置惩罚架构的用户面协议栈

　　星上处置惩罚架构的控制面协议栈

　　最后，我们来一起看看对物理层的主要影响（以及解决计划建议）：

　　a）物理层控制历程

　　时序关系

　　NTN相比地面网络会保存较大的双向传输时延RTT，导致上下行的帧时序保存较大偏移，需要增强物理层时序关系，可以通过引入偏移量Koffset并应用它来修改相关的时序关系。Koffset的详细值在差别的时序关系中也将会有所差别。另外，还需要进一步讨论Koffset值是通过广播照旧高层参数设置的方法来获取。

　　注：详细影响的时序关系，请参考TR 38.821 V16.0.0的6.2.1.2小节

　　上行功控

　　R16讨论了好比波束专用和通用的功控参数设置、基于展望的功控调解、基于组的功控参数设置等功控优化计划，但尚未形成收敛的结论。因此，依旧照旧会沿用R15的功控方法。

　　自顺应调制编码AMC和延迟的CSI反响

　　各人知道，AMC通过调解无线传输的调制方法与编码速率，来确保链路的传输质量。为解决信道状态信息CSI上报过时问题，R16讨论了多种优化计划，但尚未形成收敛的结论。凭证SI的结论，R15界说的CSI反响机制至少可以用于LOS场景的NTN链路自顺应。

　　b）上行准时提前与RACH增强

　　TA增强

　　准时提前用来指示UE，凭证指令提前响应时间发上行数据。NR的TA机制不可知足NTN几百甚至几千km的传输距离要求。R16思量的增强计划，是使用公共TA和UE专用TA的组合：第一种是凭证用户位置和星历信息(即商业卫星的要害轨道参数)自主获取TA值。第二种是基于网络侧指示TA调解。上述两种方法仍有一些增强事情需要放到R17进一步探讨。

　　RACH增强

　　若是UE可以准确获取用户位置信息并举行时频偏预赔偿，则可以复用R15的PRACH名堂和前导序列（可以进一步讨论特殊增强的须要性），不然就需要思量增强的PRACH名堂和前导序列设计。

　　别的NTN也可思量接纳R16中的两步接入，以此简化初始接入流程。

　　c）更多的时延容忍重传机制

　　各人知道，混淆自动重传请求HARQ机制可包管信息完整性，提高传输可靠性。

　　可是NTN中RTT较大，所需最小HARQ历程数会远大于NR支持的16个。

　　现在主要讨论的是以下两个计划：

　　第一种是HARQ关闭机制。

　　第二种是HARQ传输机制的增强。好比增添HARQ历程数，来匹配更长的卫星双向传输时延�；蛘呓�用UL HARQ反响，以阻止HARQ历程中的阻止和期待，并依赖RLC ARQ来提高可靠性。这两种增强机制现在还没有定论。R17应该会进一步讨论HARQ历程的数目，并思量HARQ反响、缓冲区巨细、RLC反响和RLC ARQ缓冲区巨细等。

　　d）其他更多的议题，限于篇幅这里就暂时不枚举了…

　　▉ 结语

　　凭证各大组织的研究希望，我们基本可以以为——卫星通讯，将作为一个有益增补，集成到整个5G生态系统中。

　　卫星通讯和5G的融合，将会是一个双赢的效果。

　　一方面，由于5G的规�；�效应，为卫星通讯翻开了全新的市场时机。另一方面，“即插即用”的卫星通讯网络，将是对地面5G网络的有用增补，使得5G的生态系统可以更具弹性和效率。

　　从标准化的角度来看，3GPP针对卫星和5G网络的融合，还在规范制订的历程当中。不过现在看来，最主要的考量，照旧怎样最洪流平地复用地面的5G要害手艺和标准。

　　信托到了2021年，也就是R17宣布的时间，我们会看到起源的效果。谁人时间，将是未来6G星地一体化深度融合的起点。

　　来自：鲜枣课堂

　　作者：周磊