Page 17 - 网络电信2023年1月刊

运营商专栏

5G-A空天地融合核心网方案及关键技术

1,2
1,2
牛娇红 ，方琰崴 ，章璐 1,2
1.移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室；
2.中兴通讯股份有限公司
摘要：5G Advanced将融合地面基站、中高空飞行器、卫星等各类网络节点，实现全球无缝地理覆盖。
在运营商网络中，NTN作为新的接入类型和回传类型，需要考虑融合协同问题。提出了空天地融合核心网方
案，分析了业务SLA保障和QoS控制增强、基于AI的用户面策略、智能算网协同调度、卫星非连续覆盖等待
定时器及自适应智能化运维和管理等关键技术，为空天地融合核心网实现网络动态协同提供了有效、可行
的实现方法。
关键词：5G；NTN；空天地融合；核心网

一、引言 （Hybrid Automatic Repeat Request，混合自动重传请求）增
5G网络不仅提供更高带宽的数据传输服务，更致力于提 强、基于位置的移动性管理增强等。当前，3GPP R18 正在研讨
供无处不在的移动网络接入。在偏远地区，如海岛、山区、沙 UPF（User Plane Function，用户面功能）上卫星支持边缘计
漠、远洋等，5G网络建设和维护的成本非常高，难以建立完善 算、通过 UPF 支持本地数据交换等课题，为了能够实现天地空
的回传网络，也难以通过传统地面5G基站在偏远地区提供无缝 一体化更加深度地融合，还需要在架构、调度管理、业务保障
的网络覆盖。伴随着卫星建设技术水平的进步，卫星发射成本 上进行进一步的研究。
逐渐降低，其成本优势是地面蜂窝通信网络难以比拟的，空天
地一体化的融合部署也将逐步推进。 二、空天地融合核心网方案
5G网络可以充分融合卫星通信网络，构成全球无缝覆盖的 2.1 需求场景
天地一体化的综合通信网络，满足用户无处不在的业务接入场 目前5G网络已支持基站采用5G NR空口制式，允许终端
景。比如，可以解决偏远地区由于5G网络覆盖成本高，车辆、 通过卫星基站接入统一5G核心网，支持卫星在透明转发模式
船舶无法通过地面网络接入互联网的问题，可以应用于海上钻 下工作，但在语音业务、传输时延等方面存在一定的局限
井平台、远洋勘测、沙漠资源勘探等广覆盖的需求场景；在应 性，并不适合于大规模商用。而支持天地一体化网络融合的
急场景下，当地面网络基础设施受到自然灾害影响，可以及时 5G-Advanced 网络具备更优的特点：
提供高可靠的应急通信，我国西部地区已进入地质灾害频发时 （1）支持不同轨道高度的卫星网络与地面5G网络的融合，
期，空天地一体化融合核心网方案将在地震、泥石流等灾后救 如低、中、高轨不同的移性管理策略。卫星提供无线接入时，
援方面发挥巨大作用。 可工作在弯管模式或再生模式，分别提供数据透明转发功能和
3GPP在R15阶段提出了卫星接入网络融合到 5G网络的需 星上信息处理功能，支持星地或星间组网，支持终端同时使用
求，在R16阶段启动了 NTN（Non-TerrestrialNetwork，非地 卫星接入和地面接入，以优化业务数据传输，支持卫星接入或
面网络）的技术研究，并在 2022年6月的R17版本完成了5G融合 者地面接入属于一个或者多个运营商。
卫星通信系统的第一阶段标准化工作，确立了首个NTN和地面 （2）在主要业务应用上星的情况下，支持UPF上卫星提供
网络融合的移动通信网络架构，针对卫星波束地面高速移动、 板载功能。这使卫星能够提供边缘计算服务，以减少传输时延
卫星高度带来的传播时延、卫星跟地面站连接切换等问题， 和回传资源。支持通过星上UPF完成UE间通信数据的本地交换，
R17 定义了上下行时频偏补偿调整、传输时序关系增强、HARQ 减少通信的端到端时延，提高通信效率。

18 网络电信 二零二三年一、二月