> **来源：[研报客](https://pc.yanbaoke.cn)** # 面向NTN与TN融合的星地切换关键技术研究总结 ## 核心内容 本研究报告围绕非地面网络（NTN）与地面网络（TN）融合场景下的星地切换技术展开，分析了其关键技术、演进趋势以及标准化进展。研究重点包括切换触发机制、切换决策算法、切换过程中的数据传输和切换后的网络优化。其核心目标是构建高可靠、低时延的星地融合网络，提升通信连续性与服务质量。 ## 主要观点 ### 1. 星地融合通信的重要性 - 随着NTN与TN的融合成为未来通信趋势，星地无缝切换对于航空、航海、应急救灾等场景的业务连续性至关重要。 - 由于NTN与TN在架构、传输时延、频谱资源等方面存在显著差异，星地切换面临同步难、效率低、稳定性差等挑战。 ### 2. 标准化进展 - 3GPP在Rel-17阶段正式定义了5G支持卫星通信的要求，包括服务连续性、位置验证、移动性管理增强等。 - Rel-18阶段进一步增强上行覆盖、移动性管理、RACH-less HO机制、卫星切换与重同步等。 - Rel-19阶段研究下行链路覆盖增强、上行容量增强、再生载荷支持、RedCap设备支持等。 - 中国通信标准化协会（CCSA）也在推进NTN相关标准，包括NB-IoT和5G NTN的行业标准。 ### 3. 星地切换的总体架构 - 切换分为星内切换（同一卫星不同波束）、星间切换（不同卫星之间）和星地切换（TN与NTN之间）。 - 在星内切换中，终端可能在不换基站或换基站两种场景下切换，涉及Xn接口或NG接口。 - 星间切换需要考虑信关站路由表更新和终端同步重配。 - 星地切换是当前研究重点，涉及从NTN到TN及TN到NTN的切换机制。 ### 4. 关键技术与演进 - **切换触发机制**：包括基于信号强度（A1~A5事件）、基于位置（D1、D2事件）和基于时间（T1事件）的切换策略。 - **切换决策算法**：包括基于门限的算法（如RSRP、RSRQ、SINR、延迟、速度、地理区域、最小驻留时间等）和基于预测的算法（如卫星轨道可视性预测、终端轨迹预测）。 - **数据传输**：在切换过程中，源侧需要将数据转发至目标侧，通过GTP-U隧道实现数据传递，支持PDU会话和QoS流的无缝衔接。 - **网络优化**：包括频段分配、频率复用和容量优化，以提升网络性能和用户体验。 ## 关键信息 ### 1. 切换触发机制 - **基于信号强度的切换事件**：A1~A5事件，用于判断信号质量变化。 - **基于位置的切换事件**：D1、D2事件，适用于NTN与TN之间的切换，考虑终端位置和卫星覆盖范围。 - **基于时间的切换事件**：T1事件，适用于条件切换（CHO）场景，需考虑服务不连续时间。 ### 2. 切换决策算法 | 算法类型 | 判决指标 | 适用业务 | 优点 | 缺点 | |----------|----------|----------|------|------| | RSRP/RSRQ门限算法 | 信号强度 | 高速场景、复杂干扰 | 通用性强 | 对业务无感知 | | SINR门限算法 | 信干比 | 干扰严重区域 | 抗干扰性强 | 需精确测量 | | 延迟门限算法 | 时延（RTT/E2E） | 实时业务（语音、URLLC） | 关注时延保障 | 需要精确时延测量 | | 速度门限算法 | 移动速度 | 高速移动场景 | 减少切换开销 | 无法动态调整 | | 地理区域门限 | 位置信息 | 海洋、山区等特定区域 | 策略性强 | 需高精度定位 | | 最小驻留时间 | 切换后保持连接时间 | 防止频繁切换 | 稳定性好 | 限制切换灵活性 | | 基于预测的算法 | 卫星轨迹、终端位置预测 | 多样化业务需求 | 提前判决，提高成功率 | 需要数据建模和预测能力 | ### 3. 数据传输机制 - 在切换过程中，源基站将数据转发至目标基站，通过GTP-U隧道实现。 - **透明转发模式**：数据直接通过地面基站转发，无需卫星介入。 - **再生转发模式**：支持星间链路互联，卫星载荷具备gNB功能，直接终止Uu接口。 - 通过PDCP、RLC、MAC等协议层实现QoS流与数据无线承载（DRB）的映射和转发。 ### 4. 网络优化 - **频段分配优化**：FDD模式下需考虑上下行频段的合理间隔，避免干扰。 - **频率复用优化**：动态调整频率复用模式，降低同频干扰。 - **容量优化**：根据用户分布和业务模式，动态调整网络资源分配，提升系统容量和效率。 ## 下一步建议 - **标准化建议**：继续推进3GPP Rel-18/19标准，完善星地切换的RRM性能指标定义。 - **技术研究方向**：加强对基于预测的切换算法、星地频谱共享、星地协同资源调度等关键技术的研究。 - **产业合作**：推动卫星通信运营商与网络服务提供商、终端厂商的协同，实现技术验证、标准落地和商用部署。 ## 附录：术语表 | 术语 | 含义 | |------|------| | NTN | 非地面网络，包括低轨（LEO）、中轨（MEO）、高轨（GEO）卫星通信 | | TN | 地面网络，如传统蜂窝网络 | | CHO | 条件切换，用于避免普通切换时的信令问题 | | RRM | 无线资源管理 | | SMTC | 服务小区测量定时配置 | | GTP-U | GPRS隧道协议用户面，用于数据转发 | | DRB | 数据无线承载，用于承载QoS流 | | QoS | 服务质量，用于保障不同业务的性能需求 | | PDCP | 分组数据汇聚协议，用于数据分组和重传 | | SIB | 系统信息块，用于广播网络配置信息 | | TLE | 两行轨道元素，用于卫星位置计算 | | SGP4 | 简化通用摄动模型4，用于计算卫星位置 | ## 参考文献 - 3GPP Rel-15, Rel-16, Rel-17, Rel-18, Rel-19技术规范 - 中国通信标准化协会（CCSA）相关行业标准 - 卫星通信运营商与网络服务提供商的技术报告与合作方案