【NTN 卫星通信】基于NTN和TN的Inter-PLMN海事应用场景

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1 场景概述

  NTN和TN联合组网的场景，可以有多种应用方式，以下用例描述了同时使用多个卫星PLMN和一个地面5G PLMN的海事场景。

  MNO-G是一家成熟的卫星PLMN运营商，运营着几颗GEO卫星。MNO-L是一个相对较新的卫星PLMN运营商，操作LEO卫星星座。MNO-G和MNO-L已经部署了基于5G系统的卫星网络。MNO-T在岛屿国家A拥有陆地5G PLMN基础设施，其领土被海洋包围。MNO-T不仅可以覆盖A国的领土，还可以覆盖其海岸。MNO-G与MNO-L和MNO-T有业务和漫游协议。

  X公司拥有几艘大型集装箱船。X公司的船舶用于国内和国际货物运输。X公司经营一家船舶操作中心。一艘船配备了一个vsat型UE，主要用于与船舶操作中心通信。船舶操作中心一直在监控船舶的位置信息，并提供操作信息(如航线规划)。X公司传统上使用MNO-G的GEO卫星接入进行通信。X公司希望增加MNO-L LEO卫星接入和MNO-T地面5G接入，与GEO卫星接入同时使用，以提高通信稳定性和弹性，降低延迟，增加容量。由于MNO-G的GEO卫星覆盖面积大，可以假设在船舶航行路线中，UE始终处于GEO卫星接入下。MNO-L低轨卫星星座将在全球部署，但覆盖将是不连续的。地面5G接入网覆盖距离海岸约20公里。因此，UE将基本与GEO卫星连接，而地面5G接入和LEO卫星接入将仅在可用时连接。

  船舶远程控制包括短期和长期航线控制。由于短期航线规划的远程控制需要实时通信和高流量数据通信，因此只有在连接LEO卫星接入或地面5G接入时才能启用。当有足够的通信能力来远程控制船只时，船员将可以使用网络浏览数据通信。流量数据如下表所示。

2 场景预置条件

  MNO-G与MNO-L和MNO-T有业务和漫游协议。
X公司的船是MNO-G的订户，这是它的HPLMN。安装在船上的UE能够对GEO卫星、LEO卫星和地面5G接入进行多路接入。
  爱丽丝和鲍勃是X公司的雇员。爱丽丝在船舶操作中心工作，鲍勃作为船员在船上工作。
  爱丽丝每天都在船舶操作中心对船舶进行远程控制和监控。Alice利用船舶操作中心和船上的vsat型UE之间的通信远程控制船舶的路线计划，以响应船舶周围的监测状态和天气条件。
  当无法从船舶操作中心获得短期路线控制时，Bob花时间控制和监视船舶。作为一个好处，当通信能力可用时，可以浏览网页、电子邮件和观看YouTube。

3 场景服务流程

图1 海上场景，地面5G接入和多卫星接入

如图1所示，MNO-G和MNO-L都是拥有独立5G核心网的运营商。

1. 爱丽丝从船舶操作中心远程控制船舶，检查从船上多址VAST型UE发送的天气和其他数据。Bob在船上监视和控制这艘船，并被允许浏览网页，发送和接收电子邮件，并在有足够的通信容量时观看娱乐视频。
2. 船舶的路线基本上在地球同步轨道卫星覆盖之下，并且当船舶仅连接到地球同步轨道卫星时，不启用实时数据通信。Alice远程指挥基于非实时船舶控制数据和船舶监测数据的长期路线规划。鲍勃监视并指挥船上的短期航线变更。即使实时通信不可用，紧急警报数据通信也将作为最高优先级发送。
3. 当船只移动到GEO和LEO卫星都覆盖的区域时，vsat型UE也连接到LEO(即同时连接到GEO卫星和LEO卫星)。除了长期路线规划外，Alice还通过LEO卫星远程命令基于实时船舶控制数据和船舶监测数据的短期路线更改。在这种情况下，只有Bob监视容器。
4. 当船舶接近海岸并进入地面5G接入覆盖范围时，即使在LEO卫星覆盖范围内(GEO和地面5G接入)，vsat型UE也会连接到地面5G接入。船舶的监测和远程控制以与步骤2相同的方式执行。
5. 当航天器移出LEO卫星覆盖范围时，vsat型UE的连接保持不变。船舶的监测和远程控制以与步骤2相同的方式执行。
6. 一段时间后，当只有GEO卫星覆盖时，船的监测和遥控恢复到步骤2的状态。

4 场景后置条件

  虽然由于沿途不可避免的大雨，X公司的船只经历了糟糕的通信条件，但通过优先考虑关键通信，Alice和Bob能够有效地控制船只，使船只安全到达目的地。

5 现有的特性部分或完全覆盖了场景功能

  用例可以利用下面描述的现有服务需求，但是需要一些扩展来完全支持用例。
  5G系统应能够根据流量负载和流量类型，根据运营商策略动态分担部分流量(如从3GPP RAT到非3GPP接入技术)。
  当终端同时使用两种或两种以上的接入技术时，5G系统应能够考虑到业务、业务特性、无线电特性和终端的移动速度等因素，通过选择正在使用的接入技术来优化分配用户流量。
  采用卫星接入的5G系统，需要满足以下要求:
– 具有卫星接入的5G系统应能够选择为终端提供最符合商定QoS的连接的通信链路
– 具有卫星接入的5G系统应能够支持5G卫星接入网和5G地面接入网同时使用。
– 具有卫星接入的5G系统应能够同时支持仅支持卫星接入的终端和同时支持5G卫星接入网和5G地面接入网的终端。

  当一项业务由多个运营商提供时，当业务网络切换到不同运营商运营的不同业务网络时，5G系统应能够保持业务连续性，最大限度地减少业务中断。

6 对标准的潜在的需求

  5G系统应能够支持在两个不同的plmn(其中一个是HPLMN)上实现具有单个订阅和用户数据的UE的转向、分裂和交换机制，例如，使用双卫星NG-RAN或卫星和地面NG-RAN，以及在HPLMN的5G核心网络中锚定流量。
  对于使用跨HPLMN和第二个PLMN的双3GPP接入的UE, 5G系统应能够支持机制，使UE的用户数据能够从第二个PLMN(一个VPLMN)切换到第三个PLMN(另一个VPLMN)，同时保持与HPLMN的一个接入链路。

  注1:可以考虑某些信息(如用户的服务偏好，如QoS)。
  注2:ue最多可同时接入2个PLMN，包括1个HPLMN。
  注3:双访问中的一个在HPLMN中，它总是被使用。

7 参考文献

3GPP 22.841

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