前言
为支持NTN所需新接口和协议，以最小化NG-RAN的改动为前提，以便于技术的继承和发展，减小研发投入周期。
3GPP在38.821中讨论了基于NTN的NG-RAN架构。主要讨论基于TP模式的NG-RAN和基于OBP模式的NG-RAN。
1. 基于TP卫星的NG-RAN架构1.1 概述
TP卫星有效载荷在上行链路和下行链路方向实现频率转换和射频放大器。它对应于一个模拟射频转发器。
因此，卫星将NR-Uu无线接口从馈电链路（在NTN网关和卫星之间）转发到服务链路（在卫星和UE之间）。
馈电链路上的卫星无线电接口(Satellite Radio Interface ,SRI)是NR-Uu。换句话说，卫星不终结NR-Uu，只是中继器。
NTN GW支持所有必要的功能来转发NR-Uu接口的信号。
不同的TP卫星可以连接到同一个地面gNB。
图1：TP卫星的网络-RAN架构1.2 架构详细描述
基于TP卫星的NG-RAN架构如下图所示。还突出了到QoS流的映射。
图2：基于TP卫星的NG-RAN与QoS流的映射
UE通过基于3GPP NR的无线接口接入5G系统。
用户面协议栈如下所述。
图3：用户面协议栈（TP卫星）
用户数据照常在UE和5GC之间传输，但经由NTN网关。
控制面协议栈如下所述。
图4：控制面协议栈（TP卫星）
来自UE的NAS信令和来自gNB的NG-AP信令被传送到5GC，反之亦然。
1.3 NG-RAN影响
支持TP卫星接入不需要修改NG-RAN架构。
NR-Uu定时器可能需要扩展以应对馈电链路和服务链路的长时延。 在带有ISL的LEO场景中，需要考虑的时延应至少包括馈电链路和一个或多个ISL。
CP和UP协议都在地面。
CP，除了需要适应Uu上更长的往返时间外，该场景不会引起任何特别的问题。这可以通过实现来解决。
UP，除了由于更长的往返时间对UP数据包产生影响外，数据面协议本身不受影响。Uu接口上的更长时延将要求gNB中对UP数据包进行更多的缓存。
2 基于再生卫星的NG-RAN架构2.1 gNB处理的有效载荷2.1.1 概述
TS 38.401中描述的NG-RAN逻辑架构作为NTN场景的基线。
卫星有效载荷对从地球接收到的信号进行再生。
UE和卫星之间服务链路上的NR-Uu无线接口。
NTN网关和卫星之间馈电链路上的卫星无线电接口。
SRI是NTN GW和卫星之间的传输链路。
图5：无ISL的再生卫星，gNB处理的有效载荷
卫星有效载荷还提供卫星之间的星间链路。
ISL是卫星之间的传输链路。ISL可以是射频接口或光学接口，可以由3GPP定义，也可以由非3GPP定义，但这超出了研究项目的范围。
NTN GW是一个传输网络层节点，并支持所有必要的传输协议。
图6：带ISL的再生卫星，gNB处理的有效载荷
上图说明，由星载gNB服务的UE可以通过ISL接入5GCN。
不同卫星上的gNB可以连接到同一个地面5GCN。
如果卫星承载了多个gNB，同一个SRI将传输所有对应的NG接口。
2.1.2 架构详细描述
基于再生卫星的NG-RAN架构如下图所示。还突出了到QoS流的映射。
图7：基于再生卫星的NG-RAN架构（星载gNB）与QoS流
PDU会话的UE用户平面协议栈如下所述。
图8：再生卫星的NG-RAN协议架构（星载gNB）：用户面
卫星无线电接口的协议栈用于在卫星和NTN网关之间传输UE用户平面。
用户PDU照常在5GC和星载gNB之间通过GTP-U隧道传输，但经由NTN网关。
PDU会话的UE控制面协议栈如下所述。
图9：再生卫星的NG-RAN协议架构（星载gNB）：控制面
NG-AP照常在5GC和星载gNB之间通过SCTP传输，但经由NTN网关。
NAS协议也照常由NG-AP协议在5GC和星载gNB之间传输，经由NTN网关。
2.1.3 NG-RAN影响
NG应用协议定时器可能需要扩展以应对馈电链路的长时延。
NG（与地面网络相比）可能会经历更长的时延（GEO卫星情况下高达数百毫秒），这将同时影响CP和UP；这可以通过实现来解决。 在带有ISL的LEO场景中，需要考虑的时延应至少包括馈电链路和一个或多个ISL。
2.2 gNB-DU处理的有效载荷2.2.1 概述
TS 38.401中描述的带有CU/DU分离的NG-RAN逻辑架构作为NTN场景的基线。
卫星有效载荷对从地球接收到的信号进行再生。
卫星和UE之间服务链路上的NR-Uu无线接口。
NTN网关和卫星之间馈电链路上的卫星无线电接口。SRI传输F1协议。
卫星有效载荷可以提供卫星之间的星间链路。
SRI是传输链路；它们传输的逻辑接口F1是由3GPP规定的。
NTN GW是一个传输网络层节点，并支持所有必要的传输协议。 不同卫星上的DU可以连接到同一个地面CU。
如果卫星承载了多个DU，同一个SRI将传输所有对应的F1接口实例。
图10：基于gNB-DU的再生卫星NG-RAN2.2.2 架构详细描述
基于再生卫星的NG-RAN架构如下图所示。还突出了到QoS流的映射。
PDCP PDU由SRI协议栈传输。
图11：基于再生卫星的NG-RAN架构（星载gNB-DU）与QoS流
PDU会话的UE用户平面协议栈如下所述。
图12：再生卫星的NG-RAN协议架构（星载gNB-DU）：用户面
卫星无线电接口的协议栈用于在卫星和NTN网关之间传输UE用户平面。
用户PDU在5GC和gNB-CU之间通过GTP-U隧道传输。
用户PDU在gNB-CU和星载gNB-DU之间经由NTN网关通过GTP-U隧道传输。
PDU会话的UE控制面协议栈如下所述。
图13：再生卫星的NG-RAN协议架构（星载gNB-DU）：控制面
NG-AP PDU在5GC和gNB-CU之间通过SCTP传输。
RRC PDU在gNB-CU和星载gNB-DU之间，经由NTN网关，通过F1-C协议栈（基于PDCP）传输。F1-C PDU通过SCTP over IP传输。IP数据包在SRI和gNB-CU与NTN GW之间的任何L2/L1层上通过SRI协议栈传输。
NAS协议也由NG-AP协议在5GC、gNB-CU和星载gNB-DU之间传输，经由NTN网关。
2.2.3 NG-RAN影响
RRC和其他Layer3处理在地面gNB-CU中终结，并受到更严格的时序约束。
对LEO系统甚至GEO使用此架构选项可能会影响当前的F1实现（例如，定时器扩展）。对LEO的影响比对GEO的影响小得多。
在此架构中，所有指向地面NG-RAN节点的CP接口都在地面终结。
CP，除了F1AP需要适应SRI上更长的往返时间外，该场景不会引起任何特别的问题。
UP，在Xn上运行的实例不受NTN存在的影响，而在F1上（通过SRI传输）运行的实例将需要适应SRI上更长的往返时间。这反过来将要求gNB-CU中对UP数据包进行更多的缓存。
原文标题 : 揭秘卫星互联网：NTN卫星的NG-RAN架构（一）
前言
为支持NTN所需新接口和协议，以最小化NG-RAN的改动为前提，以便于技术的继承和发展，减小研发投入周期。
3GPP在38.821中讨论了基于NTN的NG-RAN架构。主要讨论基于TP模式的NG-RAN和基于OBP模式的NG-RAN。
1. 基于TP卫星的NG-RAN架构1.1 概述
TP卫星有效载荷在上行链路和下行链路方向实现频率转换和射频放大器。它对应于一个模拟射频转发器。
因此，卫星将NR-Uu无线接口从馈电链路（在NTN网关和卫星之间）转发到服务链路（在卫星和UE之间）。
馈电链路上的卫星无线电接口(Satellite Radio Interface ,SRI)是NR-Uu。换句话说，卫星不终结NR-Uu，只是中继器。
NTN GW支持所有必要的功能来转发NR-Uu接口的信号。
不同的TP卫星可以连接到同一个地面gNB。
图1：TP卫星的网络-RAN架构1.2 架构详细描述
基于TP卫星的NG-RAN架构如下图所示。还突出了到QoS流的映射。
图2：基于TP卫星的NG-RAN与QoS流的映射
UE通过基于3GPP NR的无线接口接入5G系统。
用户面协议栈如下所述。
图3：用户面协议栈（TP卫星）
用户数据照常在UE和5GC之间传输，但经由NTN网关。
控制面协议栈如下所述。
图4：控制面协议栈（TP卫星）
来自UE的NAS信令和来自gNB的NG-AP信令被传送到5GC，反之亦然。
1.3 NG-RAN影响
支持TP卫星接入不需要修改NG-RAN架构。
NR-Uu定时器可能需要扩展以应对馈电链路和服务链路的长时延。 在带有ISL的LEO场景中，需要考虑的时延应至少包括馈电链路和一个或多个ISL。
CP和UP协议都在地面。
CP，除了需要适应Uu上更长的往返时间外，该场景不会引起任何特别的问题。这可以通过实现来解决。
UP，除了由于更长的往返时间对UP数据包产生影响外，数据面协议本身不受影响。Uu接口上的更长时延将要求gNB中对UP数据包进行更多的缓存。
2 基于再生卫星的NG-RAN架构2.1 gNB处理的有效载荷2.1.1 概述
TS 38.401中描述的NG-RAN逻辑架构作为NTN场景的基线。
卫星有效载荷对从地球接收到的信号进行再生。
UE和卫星之间服务链路上的NR-Uu无线接口。
NTN网关和卫星之间馈电链路上的卫星无线电接口。
SRI是NTN GW和卫星之间的传输链路。
图5：无ISL的再生卫星，gNB处理的有效载荷
卫星有效载荷还提供卫星之间的星间链路。
ISL是卫星之间的传输链路。ISL可以是射频接口或光学接口，可以由3GPP定义，也可以由非3GPP定义，但这超出了研究项目的范围。
NTN GW是一个传输网络层节点，并支持所有必要的传输协议。
图6：带ISL的再生卫星，gNB处理的有效载荷
上图说明，由星载gNB服务的UE可以通过ISL接入5GCN。
不同卫星上的gNB可以连接到同一个地面5GCN。
如果卫星承载了多个gNB，同一个SRI将传输所有对应的NG接口。
2.1.2 架构详细描述
基于再生卫星的NG-RAN架构如下图所示。还突出了到QoS流的映射。
图7：基于再生卫星的NG-RAN架构（星载gNB）与QoS流
PDU会话的UE用户平面协议栈如下所述。
图8：再生卫星的NG-RAN协议架构（星载gNB）：用户面
卫星无线电接口的协议栈用于在卫星和NTN网关之间传输UE用户平面。
用户PDU照常在5GC和星载gNB之间通过GTP-U隧道传输，但经由NTN网关。
PDU会话的UE控制面协议栈如下所述。
图9：再生卫星的NG-RAN协议架构（星载gNB）：控制面
NG-AP照常在5GC和星载gNB之间通过SCTP传输，但经由NTN网关。
NAS协议也照常由NG-AP协议在5GC和星载gNB之间传输，经由NTN网关。
2.1.3 NG-RAN影响
NG应用协议定时器可能需要扩展以应对馈电链路的长时延。
NG（与地面网络相比）可能会经历更长的时延（GEO卫星情况下高达数百毫秒），这将同时影响CP和UP；这可以通过实现来解决。 在带有ISL的LEO场景中，需要考虑的时延应至少包括馈电链路和一个或多个ISL。
2.2 gNB-DU处理的有效载荷2.2.1 概述
TS 38.401中描述的带有CU/DU分离的NG-RAN逻辑架构作为NTN场景的基线。
卫星有效载荷对从地球接收到的信号进行再生。
卫星和UE之间服务链路上的NR-Uu无线接口。
NTN网关和卫星之间馈电链路上的卫星无线电接口。SRI传输F1协议。
卫星有效载荷可以提供卫星之间的星间链路。
SRI是传输链路；它们传输的逻辑接口F1是由3GPP规定的。
NTN GW是一个传输网络层节点，并支持所有必要的传输协议。 不同卫星上的DU可以连接到同一个地面CU。
如果卫星承载了多个DU，同一个SRI将传输所有对应的F1接口实例。
图10：基于gNB-DU的再生卫星NG-RAN2.2.2 架构详细描述
基于再生卫星的NG-RAN架构如下图所示。还突出了到QoS流的映射。
PDCP PDU由SRI协议栈传输。
图11：基于再生卫星的NG-RAN架构（星载gNB-DU）与QoS流
PDU会话的UE用户平面协议栈如下所述。
图12：再生卫星的NG-RAN协议架构（星载gNB-DU）：用户面
卫星无线电接口的协议栈用于在卫星和NTN网关之间传输UE用户平面。
用户PDU在5GC和gNB-CU之间通过GTP-U隧道传输。
用户PDU在gNB-CU和星载gNB-DU之间经由NTN网关通过GTP-U隧道传输。
PDU会话的UE控制面协议栈如下所述。
图13：再生卫星的NG-RAN协议架构（星载gNB-DU）：控制面
NG-AP PDU在5GC和gNB-CU之间通过SCTP传输。
RRC PDU在gNB-CU和星载gNB-DU之间，经由NTN网关，通过F1-C协议栈（基于PDCP）传输。F1-C PDU通过SCTP over IP传输。IP数据包在SRI和gNB-CU与NTN GW之间的任何L2/L1层上通过SRI协议栈传输。
NAS协议也由NG-AP协议在5GC、gNB-CU和星载gNB-DU之间传输，经由NTN网关。
2.2.3 NG-RAN影响
RRC和其他Layer3处理在地面gNB-CU中终结，并受到更严格的时序约束。
对LEO系统甚至GEO使用此架构选项可能会影响当前的F1实现（例如，定时器扩展）。对LEO的影响比对GEO的影响小得多。
在此架构中，所有指向地面NG-RAN节点的CP接口都在地面终结。
CP，除了F1AP需要适应SRI上更长的往返时间外，该场景不会引起任何特别的问题。
UP，在Xn上运行的实例不受NTN存在的影响，而在F1上（通过SRI传输）运行的实例将需要适应SRI上更长的往返时间。这反过来将要求gNB-CU中对UP数据包进行更多的缓存。
原文标题 : 揭秘卫星互联网：NTN卫星的NG-RAN架构（一）
