【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析（五）- 3GPP Release19 研究计划
一、引言：
本文来自3GPP Joern Krause, 3GPP MCC (May 14,2024)
Non-Terrestrial Networks (NTN) (3gpp.org)
本文总结了NTN标准化进程以及后续的研究计划，是学习NTN协议的入门。
【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析（一）-基本信息-CSDN博客
https://blog.csdn.net/u011376987/article/details/141790786?spm=1001.2014.3001.5501
【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析（二）- 3GPP Release16 内容-CSDN博客https://blog.csdn.net/u011376987/article/details/141791684?spm=1001.2014.3001.5501【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析（三）- 3GPP Release17 内容-CSDN博客https://blog.csdn.net/u011376987/article/details/141791743?spm=1001.2014.3001.5501
【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析（四）- 3GPP Release18内容-CSDN博客https://blog.csdn.net/u011376987/article/details/141791799?spm=1001.2014.3001.5501
【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析（五）- 3GPP Release19 研究计划-CSDN博客https://blog.csdn.net/u011376987/article/details/141791831?spm=1001.2014.3001.5501
【学习笔记】卫星通信NTN 3GPP标准化进展分析（六）- 参考标准-CSDN博客https://blog.csdn.net/u011376987/article/details/141791904?spm=1001.2014.3001.5501
二、Release 19
第19版WG RAN2领导的工作项目“物联网（IoT）第三阶段的非地面网络（NTN）”（NR_NTN_Ph3）具有以下目标，这些目标将在2024/2025年进行考虑：
- 针对覆盖地球静止轨道（GSO）和非地球静止轨道（NGSO）星座的下行链路覆盖增强，这些星座在FR1-NTN或FR2-NTN频段内运行，支持额外的参考卫星有效载荷参数。
- 针对FR1-NTN的上行链路容量/吞吐量增强。
- 通过NR NTN对广播服务（如多播广播服务MBS）的预期服务区进行信令。
- 支持再生有效载荷（即在NTN载体上运行的5G系统功能）。
- 支持在FR1-NTN频段内运行的NR NTN的RedCap用户设备（UE）。
WG SA1第19版研究项目“卫星接入第三阶段研究”（FS_5GSAT_Ph3）研究了通过卫星进一步增强5G系统的用例和要求（参见TR 22.865）：
- 存储和转发（S&F）卫星操作，用于延迟容忍通信服务：为在卫星覆盖范围内的UE提供通信服务，而无需与地面段同时建立活跃的馈线链路连接（特别是对于通过NGSO空间段的延迟容忍IoT服务尤为重要）。
- UE-卫星-UE通信：在某些场景下，UE需要通过卫星接入进行通信，而无需经过地面网络，以避免长延迟和有限的数据速率，并减少回程资源的消耗。（注：第17版和第18版假设卫星接入为透明模式。）
- 独立于全球导航卫星系统（GNSS）的操作：为没有GNSS接收器或无法访问GNSS服务的UE提供卫星接入（注：第17版和第18版仅支持具备GNSS功能的UE。）
- 卫星接入的定位增强：在某些场景下，对于仅使用卫星接入的UE，需要3GPP定位方法。
- 在WG SA1第19版工作项目“卫星接入第三阶段”（5GSAT_Ph3）的TS 22.261中捕获了相应的第1阶段规范要求。
WG SA2第19版研究项目“5G架构第三阶段中卫星组件的集成研究”（FS_5GSAT_ARCH_Ph3）基于WG SA1的研究项目，并将研究：
- 再生有效载荷的通用架构。
- 存储和转发卫星操作。
- 针对5GS的UE-卫星-UE通信增强，支持具有和不具有星间链路（ISL）的NR NTN NGSO星座，并具备馈线链路（至少用于会话建立）。
- 结果将记录在TR 23.700-29中。
WG SA3第19版研究项目“5G卫星接入第二阶段的安全方面研究”（FS_5GSAT_SEC_Ph2）将研究以下安全和隐私关键问题：
- 5GS和EPS中的再生有效载荷。
- 针对NR NTN（5GS）和IoT NTN（EPS）的存储和转发卫星操作。
- 针对5GS的UE-卫星-UE通信增强。
- 结果将记录在TR 33.700-29中。
WG SA5第19版研究项目“NTN第二阶段的管理方面研究”（FS_NTN_OAM_Ph2）将研究以下方面：
- 支持卫星再生有效载荷的新网络架构或功能的管理能力，考虑不同类型的卫星星座（GSO和NGSO）。
- 支持存储和转发（S&F）卫星操作和UE-卫星-UE通信的管理要求、用例和解决方案。
- 在NTN场景中支持端到端管理（包括RAN域和CN域）的要求和潜在解决方案，如与非3GPP部分（如卫星控制系统、传输系统）协调以提供NTN特定要求。
- NTN-TN和NTN-NTN移动性协调和更好的服务连续性的管理增强。
- 结果将记录在TR 28.874中。
WG SA6第19版研究项目“启用卫星接入的5G服务的应用启用研究”（FS_5GSAT_APP）将研究：
- 卫星接入的应用层解决方案：利用卫星接入特性，支持UE和应用服务器/应用功能（AS/AF）之间可预测的不连续/间歇连接模式，以提供具有卫星接入的IoT服务，并支持来自内容缓存应用的内容交付。
- 卫星通信在任务关键型服务中的应用（以提供更好的用户体验、识别关键问题、部署模型和开发解决方案）。
结果将记录在TR 23.700-01中。
Radio related SIs/WIs for NTN:
| REL | Acronym | led by | Title | description | status report | start | end | further documentation/infos |
| REL-15 | FS_NR_nonterr_nw | RAN | Study on NR to support non-terrestrial networks | RP-171450 | RP-181293 | March 17 | June 18 | TR 38.811 |
| REL-16 | FS_NR_NTN_solutions | RAN3 | Study on solutions for NR to support non-terrestrial networks (NTN) | RP-190710 | RP-192410 | June 18 | Dec.19 | TR 38.821 |
| REL-17 | NR_NTN_solutions | RAN2 | Solutions for NR to support non-terrestrial networks (NTN) | RP-222556 | RP-221745, RP-230115 | Dec.19 | Core: June 22 Perf.: March 23 | RP-221946; TR 38.863, TS 38.108, TS 38.101-5, TS 38.181 |
| REL-17 | NR_NTN_solutions_plus_CT-UEConTest | RAN5 | UE Conformance - Solutions for NR to support non-terrestrial networks (NTN) plus CT aspects | RP-233929 | RP-233922 | June 22 | June 24 | tested: REL-17 WI NR_NTN_solutions-Core and CT REL-17 WI 5GSAT_ARCH-CT; |
| REL-18 | FS_IMT2020_SAT_eval | RAN | Study on self-evaluation towards the IMT-2020 submission of the 3GPP Satellite Radio Interface Technology | RP-231296 | RP-233868 | March 23 | Dec.23 | TR 37.911 evaluating REL-17 WIs NR_NTN_solutions and LTE_NBIOT_eMTC_NTN-Core for IMT-2020 submission to ITU-R |
| REL-18 | FS_NR_NTN_netw_verif_UE_loc | RAN | Study on requirements and use cases for network verified UE location for Non-Terrestrial-Networks (NTN) in NR | RP-221820 | - | June 22 | June 22 | TR 38.882 |
| REL-18 | NR_NTN_enh | RAN2 | NR NTN (Non-Terrestrial Networks) enhancements | RP-234011 | RP-232858 | Dec.21 | Core: March 24 Perf.: June 24 | |
| REL-18 | NR_NTN_CBW_30MHz-Core | RAN4 | 30 MHz Channel Bandwidth for NR NTN (non-terrestrial networks) in FR1 (frequency range 1) | RP-232647 | RP-232646 | June 23 | Sep.23 | no Perf. part; REL-independent approach (i.e. from REL-17) |
| REL-18 | NR_NTN_LSband | RAN4 | Introduction of the satellite L-/S-band for NR | RP-234043 | RP-233306 | Dec.22 | Core: Dec.23 Perf.: Dec.23 | UL: 1610-1626.5MHz; DL: 2483.5-2500MHz; TR 38.741 |
| REL-19 | NR_NTN_Ph3 | RAN2 | Non-Terrestrial Networks (NTN) for NR Phase 3 | RP-234078 | - | Dec.23 | Core: Sep.25 Perf.: March 26 |
Systems/Core Network related SIs/WIs for NTN:
| REL | Acronym | led by | Title | description | of TSG# | start | end | further documentation/infos |
| REL-16 | FS_5GSAT | SA1 | Study on using Satellite Access in 5G | SP-170702 | 77 | Sep.17 | June 18 | TR 22.822 |
| REL-17 | 5GSAT | SA1 | Stage 1 of 5GSAT | SP-180326 | 80 | June 18 | Sep.18 | TS 22.261; was originally a REL-16 WI which was shifted to REL-17 |
| REL-17 | FS_5GSAT_ARCH | SA2 | Study on architecture aspects for using satellite access in 5G | SP-181253 | 82 | June 18 | June 20 | TR 23.737 |
| REL-17 | 5GSAT_ARCH | SA2 | Stage 2 of Integration of satellite components in the 5G architecture | SP-191335 | 86 | Dec.19 | Sep.21 | TS 23.501; TS 23.502; TS 23.503 |
| REL-17 | 5GSAT_ARCH-CT | CTx | CTx aspects of 5GC architecture for satellite networks | CP-210149 | 91e | Sep.20 | March 22 | TR 24.821, TS 23.122; TS 24.501; |
| REL-17 | FS_5GSAT_MO | SA5 | Study on management and orchestration aspects with integrated satellite components in a 5G network | SP-190138 | 83 | March 19 | March 21 | TR 28.808 |
| REL-18 | FS_5GSAT_Ph2 | SA2 | Study on 5GC enhancement for satellite access Phase 2 | SP-211651 | 94e | Dec.21 | Dec.22 | TR 23.700-28 |
| REL-18 | FS_5GSAT_Sec | SA3 | Study on Security Aspects of Satellite Access | SP-220875 | 97e | Sep.22 | March 23 | TR 33.700-28 |
| REL-18 | 5GSAT_Ph2 | SA2 | Stage 2 of 5GSAT_Ph2: 5GC/EPC enhancement for satellite access Phase 2 | SP-230109 | 99 | Dec.22 | June 23 | TS 23.501, TS 23.502, TS 23.503, |
| REL-18 | 5GSAT_Ph2 | CTx | CTx aspects of 5GSAT_Ph2 | CP-232167 | 101 | March 23 | March 24 | TS 24.501, TS 24.301, TS 23.122, |
| REL-18 | 5GSATB | SA1 | Stage 1 of 5GSATB | SP-210528 | 92e | June 21 | June 21 | TR 22.261 |
| REL-18 | FS_5GSATB | SA2 | Study on Support of Satellite Backhauling in 5GS | SP-211639 | 94e | Dec.21 | March 23 | TR 23.700-27 |
| REL-18 | 5GSATB | SA2 | Stage 2 of 5GSATB | SP-230111 | 99 | Sep.22 | June 23 | TS 23.501, TS 23.502, TS 23.503 |
| REL-18 | 5GSATB | CTx | CTx aspects of 5GSATB | CP-232131 | 101 | Dec.22 | Dec.23 | TS 29.512, TS 29.514, TS 29.522, |
| REL-18 | FS_5GSAT_CH | SA5 | Study on charging aspects of Satellite in 5GS | SP-221162 | 98e | June 22 | Dec.23 | TR 28.844 |
| REL-18 | 5GSAT_Ph2_CH | SA5 | Charging aspects of 5GSAT | SP-231152 | 101 | Sep.23 | March 24 | TS 32.255; TS 32.256; TS 32.291; |
| REL-18 | 5GSATB_Ph2_CH | SA5 | Charging aspects of Satellite Backhaul in 5GS | SP-231435 | 102 | Dec.23 | March 24 | TS 32.240, TS 32.255, TS 32.256, |
| REL-19 | FS_5GSAT_Ph3 | SA1 | Study on satellite access - Phase 3 | SP-220679 | 96 | June 22 | Sep.23 | TR 22.865 |
| REL-19 | 5GSAT_Ph3 | SA1 | Satellite access Phase 3 | SP-230516 | 100 | June 23 | Dec.23 | TS 22.261 |
| REL-19 | FS_5GSAT_ARCH_Ph3 | SA2 | Study on Integration of satellite components in the 5G architecture Phase 3 | SP-231199 | 101 | Sep.23 | June 24 | TR 23.700-29 |
| REL-19 | FS_5GSAT_SEC_Ph2 or FS_5GSAT_SEC_Ph3 | SA3 | Study on Security Aspects of 5G Satellite Access Phase 2 | SP-231790 | 102 | Dec.23 | Dec. 24 | TR 33.700-29 |
| REL-19 | FS_NTN_MGT_ph2 or FS_NTN_OAM_Ph2 | SA5 | Study on Management Aspects of NTN Phase 2 | SP-231733 | 102 | Dec.23 | Sep.24 | TR 28.874 |
| REL-19 | FS_5GSAT_APP or FS_5GSAT_Ph3_App | SA6 | Study on application enablement for Satellite access enabled 5G Services | SP-231738 | 102 | Dec.23 | Sep.24 | TR 23.700-01 |
注意：上述描述专注于通过新无线电（NR）进行的非地面网络（NTN）操作。
机器类型通信（MTC）工作：在3GPP中，MTC工作始于第10版，当时使用的是长期演进（LTE）技术。
窄带物联网（NB-IoT）：在第13版LTE中引入了NB-IoT。
NR NTN与LTE NTN的并行发展：最初，NR NTN的准备工作在第15/16版中取得了进展，随后在第17版中，也开始了相应的活动，以支持通过LTE/演进分组系统（EPS）中的非地面网络进行NB-IoT和增强型MTC（eMTC）设备的操作。
NR NTN与LTE NTN研究的同步启动：由RAN1工作组领导的第17版研究项目（SI）“研究非地面网络对NB-IoT/eMTC的支持”（FS_LTE_NBIOT_eMTC_NTN）即基于LTE的NTN研究与第17版工作项目（WI）NR_NTN_solutions中基于NR的NTN规范工作同步启动。
LTE NTN简化引入策略：为了简化LTE NTN的引入，假设在可能的情况下重用NR NTN功能（即“以NR NTN为基准”）。因此，SI TR 36.763仅考虑了RAN1和RAN2工作组方面，并假设RAN3工作组方面可以像NR NTN那样以类似方式处理。然而，由于RAN4工作组在第17版中的工作量大，因此该研究项目中完全没有研究RAN4工作组方面。
RAN4方面研究的补充：这导致了只有RAN1/RAN2/RAN3工作组的第17版工作项目“非地面网络对NB-IoT/eMTC的支持”（LTE_NBIOT_eMTC_NTN-Core）缺少对应的RAN4工作组方面，这些方面仅在稍后的第18版工作项目“非地面网络对NB-IoT/eMTC的核心与性能要求”（LTE_NBIOT_eMTC_NTN_req）中提供。只有在完成RAN4工作组方面的研究后，才能考虑整个功能。
UE测试的定义：因此，RAN5工作组分别为这两个工作项目定义了UE测试：第17版工作项目“非地面网络对NB-IoT/eMTC的支持（包括EPS方面）的UE一致性测试”（LTE_NBIOT_eMTC_NTN_plus_EPS-UEConTest），测试RAN1/RAN2/RAN3工作组和CT工作组的方面；以及第18版工作项目“LTE_NBIOT_eMTC_NTN_req的UE一致性测试”（LTE_NBIOT_eMTC_NTN_req-UEConTest），测试RAN4工作组的方面。
与NR NTN相同的假设：
- 对于NB-IoT和eMTC设备，UE具备全球导航卫星系统（GNSS）能力。基于这一假设，UE可以估计并预补偿定时和频率偏移，以足够的精度进行上行链路传输。但不假设同时进行GNSS和NTN NB-IoT/eMTC操作。
- 透明有效载荷
- 地球固定跟踪区
SA2工作组第19版第2阶段工作项目：“EPS中NB-IoT/eMTC非地面网络的架构支持”（IoT_SAT_ARCH_EPS）引入了最小必要功能，以使用5GSAT_ARCH解决方案在EPS中通过非地面网络支持NB-IoT和eMTC，例如支持：
- 地球固定的跟踪区，至少在使用地球静止轨道（GEO）星座时为eMTC扩展网络接入层（NAS）定时器
- 策略和QoS控制、国家特定的核心网（CN）路由、卫星接入的识别和限制、跟踪区（TA）选择、增强的公共陆地移动网络（PLMN）选择
- 具有超国家卫星地面站的监管服务（如合法拦截）
- 不连续覆盖（通过MME的跟踪区或无线接入技术（RAT）特定配置来确保当UE无法到达时，a) UE不会触发NAS事务或从网络中分离，b) 发往UE的移动终止数据可以存储在网络中）
注意：LTE/EPS的功能与第17版5GS中的NR非地面网络功能大致对齐，但不连续覆盖方面在第17版NR中未予考虑。
核心网络中的区分：在核心网络中区分不同类型的卫星星座（LEO、MEO、GEO、OTHERSAT）和无线接入类型（即宽带E-UTRAN、NB-IoT和LTE-M），以便识别UE的接入并相应地进行调整。
CT工作组的实现：CT1/CT3/CT4/CT6工作组的第19版工作项目“EPS中NB-IoT/eMTC非地面网络的CTx方面”（IoT_SAT_ARCH_EPS）实现了与第17版SA2工作项目相对应的第3阶段更改。
SA5工作组第18版研究项目：“物联网非地面网络（IoT NTN）增强的管理方面研究”（FS_IoT_NTN）研究了：
- O&M应考虑的具体IoT NTN相关参数
- 网络资源模型（NRM）增强
- IoT NTN的性能测量和相关新关键绩效指标（KPI）
研究结果与建议：结果收集在TR 28.841中，并对后续规范工作的建议包括：指定/扩展SON概念以允许移动非地面基站；调整使用混合自动重传请求（HARQ）过程的性能测量（在使用卫星RAN时可能不可用）；引入基于解决方案的NRM，以高效节能的方式处理覆盖盲区或不连续卫星覆盖。
注意：尽管该研究项目的重点是IoT NTN（即基于LTE的NB-IoT/eMTC NTN），但其内容部分与NR NTN方面相混合。因此，与第17版SI FS_5GSAT_MO及其TR 28.808存在一些相似性。
SA5工作组的后续工作项目：“非地面网络的管理方面”（OAM_NTN）是第18版研究项目FS_IoT_NTN的后续工作项目。
RAN2工作组领导的第18版工作项目：“物联网（IoT）非地面网络（NTN）增强”（IoT_NTN_enh）专注于：
- 提高性能（启用/禁用HARQ反馈；网络触发或网络配置的UE自主GNSS测量）
- 空闲模式和连接模式下的测量与移动性增强（新的基于时间和位置的UE测量触发器、新的系统信息块以广播邻小区/卫星信息、服务卫星和相邻卫星的卫星标识符）
- 不连续覆盖的增强（引入对无线资源控制（RRC）释放的增强，为S1AP UE上下文释放请求过程引入新的原因值“由于不连续覆盖而释放”）
- 无线电资源管理（RRM）增强（与测量触发、GNSS重新捕获、条件切换要求相关）
RAN4工作组的第18版工作项目：
- “为IoT NTN操作引入FDD LTE频段（L+S频段）”（IoT_NTN_FDD_LS_band）引入了用于NTN的LTE频段254。
- “为IoT NTN引入扩展L频段”（IoT_NTN_extLband）引入了用于NTN的LTE频段253。
RAN2工作组领导的第19版工作项目“物联网（IoT）非地面网络（NTN）第三阶段”（IoT_NTN_Ph3）将致力于进一步的增强工作：
- 支持具备完整eNB作为再生有效载荷的存储转发（S&F）卫星操作。
- 支持上行链路的容量增强（例如，通过正交覆盖码（OCC）复用多个用户设备（UE）；减少完成端到端（EDT）事务所需的上行链路和下行链路信令）。
Radio related SIs/WIs for IoT support via NTN:
| REL | Acronym | led by | Title | description | status report | start | end | further documentation/infos |
| REL-17 | FS_LTE_NBIOT_eMTC_NTN | RAN1 | Study on NB-IoT/eMTC support for Non-Terrestrial Networks (NTN) | RP-210868 | RP-211506 | Dec.19 | June 21 | connecting LTE NB-IoT and LTE eMTC to NTN (LTE); TR 36.763 |
| REL-17 | LTE_NBIOT_eMTC_NTN-Core | RAN1 | NB-IoT/eMTC support for Non-Terrestrial Networks | RP-211601 | RP-221546 | June 21 | June 22 | RP-221547; no Perf. part |
| REL-17 | LTE_NBIOT_eMTC_NTN_plus_EPS-UEConTest | RAN5 | UE Conformance - NB-IoT/eMTC support for Non-Terrestrial Networks (NTN) including EPS aspects | RP-233250 | RP-233249 | June 22 | March 24 | tested: REL-17 WI LTE_NBIOT_eMTC_NTN-Core and CT REL-17 WI IoT_SAT_ARCH_EPS |
| REL-18 | LTE_NBIOT_eMTC_NTN_req | RAN4 | NB-IoT (Narrowband IoT)/eMTC (enhanced Machine Type Communication) core & performance requirements for Non-Terrestrial Networks (NTN) | RP-223437 | RP-231310 | March 22 | Core: Dec.22 Perf.: June 23 | RP-223491; TS 36.102, TS 36.108; RAN4 requirements for REL-17 WI LTE_NBIOT_eMTC_NTN-Core; TS 36.181 bands 255, 256 |
| REL-18 | LTE_NBIOT_eMTC_NTN_req-UEConTest | RAN5 | UE Conformance - NB-IoT (Narrowband IoT)/eMTC (enhanced Machine Type Communication) core & performance requirements for Non-Terrestrial Networks (NTN) | RP-230285 | RP-233415 | Dec.22 | March 24 | tested: REL-18 WI LTE_NBIOT_eMTC_NTN_req; TS 36.521-4 |
| REL-18 | IoT_NTN_enh | RAN2 | IoT (Internet of Things) NTN (non-terrestrial network) enhancements | RP-234073 | RP-233260 | Dec.21 | Core: Dec.23 Perf.: June 24 | RP-233261 |
| REL-18 | IoT_NTN_extLband | RAN4 | Introduction of the Extended L-band (UL 1668-1675MHz, DL 1518-1525MHz) for IoT NTN | RP-233856 | RP-233942 | March 23 | Core: March 24 Perf.: June 24 | UL: 1668-1675MHz, DL: 1518-1525MHz; |
| REL-18 | IoT_NTN_FDD_LS_band | RAN4 | Introduction of FDD LTE band (L+S band) for IoT NTN operation | RP-234060 | RP-233258 | March 23 | Core: Dec.23 Perf.: June 24 | UL: 1610 – 1626.5 MHz, |
| REL-19 | IoT_NTN_Ph3 | RAN2 | Non-Terrestrial Networks (NTN) for Internet of Things (IoT) Phase 3 | RP-234077 | - | Dec.23 | Core: Sep.25 |
Systems/Core Network related SIs/WIs for IoT support via NTN:
| REL | Acronym | led by | Title | description | of TSG# | start | end | further documentation/infos |
| REL-17 | IoT_SAT_ARCH_EPS | SA2 | Architecture support for NB-IoT/eMTC Non-Terrestrial Networks in EPS | SP-211306 | 94e | Sep.21 | Dec.21 | TS 23.203, TS 23.271, TS 23.401, TS 23.682; SP-220455 |
| REL-17 | IoT_SAT_ARCH_EPS | CTx | CTx aspects of NB-IoT/eMTC Non-Terrestrial Networks in EPS | CP-213273 | 94e | Dec.21 | March 22 | TS 23.122, TS 23.008, TS 24.008, TS 24.301, TS 27.007; TS 29.212, TS 29.272, TS 29.274, TS 31.102, TS 31.111 |
| REL-18 | FS_IoT_NTN | SA5 | Study on Management Aspects of IoT NTN Enhancements | SP-220490 | 96 | June 22 | June 23 | TR 28.841 |
| REL-18 | OAM_NTN | SA5 | Management Aspects of NTN | SP-230183 | 99 | March 23 | Dec.23 | TS 28.541, TS 28.552, TS 28.554, TS 28.658 |