浅谈SAN的类型和等级

三个月前，我们在一起来学3GPP NTN射频标准（1-总述）中给出了一些射频技术标准，三个月时间过去了，这些规范又有了新的版本，包括SAN和卫星终端。我们先从SAN（Satellite Access Node：卫星接入节点 ）的技术要求开始学习。

01—SAN在哪里

卫星终端是一个单一的实体，很容易理解。但SAN是什么呢？是不是就是我们通常所说的基站呢？我们先来看一下SAN的定义。针对4G NB-IoT/eMTC和5G NR来说，SAN的定义是这样的：

SatelliteAccess Node: node providing E-UTRA/NR user plane andcontrol plane protocol terminations towards NTN Satellite capable UE, andconnected via the NG interface to the 5GC. It encompass a transparent NTNpayload on board a NTN platform, a gateway and gNB functions. 卫星接入节点：提供面向 NTN 卫星 UE 的 E-UTRA/NR 用户面和控制面协议终端的节点，并通过 NG 接口与 5GC 连接。它包括搭载在 NTN 平台上的透明 NTN 有效载荷、网关和 gNB 功能。

根据上面的定义，SAN包括了搭载在 NTN 平台上的透明 NTN 有效载荷、网关和 gNB 功能。所以相对于蜂窝网的基站来说，SAN由于结合了卫星和卫星网关，架构上更为复杂多变。3GPP设想出了非常多的可能的组合。为了更直观地了解SAN在哪里，我们来了解一下这些架构。SAN的逻辑构成是包含在了下面绿色框的NG-RAN中。只是在不同的模式下，框中的结构和实体的位置都有所不同。

1. 透传模式（transparent satellite）下的NG-RAN架构：

卫星有效载荷在上行链路和下行链路方向上都实现了频率转换和射频放大器。它相当于一个模拟射频中继器。因此，卫星将 NR-Uu 无线电接口从feeder link（馈线链路：NTN 网关和卫星之间）中继到service link（服务链路：卫星和 UE 之间），反之亦然。feeder link上的SRI（SatelliteRadio Interface) 是 NR-Uu。换句话说，卫星不终止 NR-Uu。NTN GW 支持转发 NR-Uu 接口信号的所有必要功能。不同的透传卫星可以连接到地面上的同一个 gNB。多个 gNB 也可访问单个卫星有效载荷。

2. 再生模式下（Regenerativesatellite，或称基站上星模式）无ISL（Inter-SatelliteLinks 星间链路）, gNB 处理有效载荷的架构：

与上面透传模式的区别是，gNB的位置在星上，NTN 网关与卫星之间馈送链路，不再是中继。卫星可能包含超出 RAN 范围的额外流量路由功能。NTN GW 成为传输网络层节点，支持所有必要的传输协议。

3. 再生模式下带有ISL, gNB 处理有效载荷的架构：

ISL（卫星间链路）是卫星之间的传输链路。ISL 可以是 3GPP 或非 3GPP 定义的无线接口或光学接口。

4. 再生模式下基于 gNB-DU的NG-RAN架构：

以CU/DU 分离功能的 NG-RAN 逻辑架构为基准。gNB被分成两部分：DU（Distributed Unit）在星上，CU（Centralized Unit）在地面。NTN 网关与卫星之间馈送链路上的卫星无线接口（SRI）传输的是3GPP 指定的F1 协议。NTN GW 是传输网络层节点，支持所有必要的传输协议。不同卫星上的 DU 可以连接到地面上的同一个 CU。如果卫星上有多个 DU，同一 SRI 将传输所有相应的 F1 接口实例。

名词解释：

gNB Central Unit (gNB-CU): a logical node hosting RRC, SDAPand PDCP protocols of the gNB or RRC and PDCP protocols of the en-gNB thatcontrols the operation of one or more gNB-DUs. The gNB-CU terminates the F1interface connected with the gNB-DU. gNB 中心单元：托管 gNB 的 RRC、SDAP 和 PDCP 协议或 en-gNB 的 RRC 和 PDCP 协议的逻辑节点，，控制一个或多个 gNB-DU 的运行。gNB-CU 终止与 gNB-DU 连接的 F1 接口。

gNB Distributed Unit (gNB-DU): a logical node hosting RLC, MAC and PHY layersof the gNB or en-gNB, and its operation is partly controlled by gNB-CU. OnegNB-DU supports one or multiple cells. One cell is supported by only onegNB-DU. The gNB-DU terminates the F1 interface connected with the gNB-CU. gNB 分布式单元：gNB 或 en-gNB RLC、MAC 和 PHY 层的逻辑节点，其运行部分由 gNB-CU 控制。一个 gNB-DU 支持一个或多个小区。一个小区只支持一个 gNB-DU。gNB-DU 终止与 gNB-CU 连接的 F1 接口。

下面是基于上面不同组合衍生出的多连接模式

5. 包含透传 NTN 的 NG-RAN 和蜂窝 NG-RAN 的Multi connectivity：

6. 两个透传NTN的NG-RAN的多连接：

7. 包含再生 NTN 的 NG-RAN（gNB-DU）和蜂窝 NG-RAN 的多连接：

8. 包含两个再生 NTN 的 NG-RAN 之间的多重连接（星载gNB）

9. 典型的NTN-TN 互通例子：

非地面网络NTN 和地面网络TN 可以在两个不同频段（如 FR1 和 FR2）或同一频段（如 FR1 或 FR2）运行。

02—SAN的类型

上面我们了解了SAN在不同模式及应用场景下的一些架构分布。接下来我们具体看一下36.108和38.108技术要求中对SAN的分类定义。由于这两个标准在很多地方是相同的或者互相参考的，所以我们统一来学习。没有特别指出的话，就表示两个标准同时适用。

SAN的类型分成了1-H和1-O两种类型。熟悉5G基站的话，应该对这个分类很清楚，只不过5G基站还有1-C和2-O类型。我们来解释一下这几个数字和字母的含义：

 

1：表示在FR1频段内；
2：表示在FR2频段内；
O：表示OTA，辐射特性是在OTA定义的；
C：表示conducted，传导特性；
H：表示hybrid，混合的，传导和OTA的混合；

 

下面两张图，我们来对照看一下1-H和1-O类型的SAN的区别。

区别就在于是否有TAB connector （TAB connector: transceiver array boundary connector），对于1-O来说，收发信机单元和天线阵列是一体的，中间没有传导连接口，于是只能使用辐射方法进行测试，测试点在最右侧的虚线处 RIB（Radiated InterfaceBoundary)，也就是OTA的测试方法。而对于1-H来说，收发信机和天线阵列之间还留有传导接口，即TAB，所以可以使用传导的方法测试，同时也可以使用OTA的方法进行辐射测量。所以1-H称为混合。

03—SAN的等级

我们后续会学习SAN的技术要求，就先要了解SAN的等级分类，因为不同Class的技术要求将会有所不同。对于1-H和1-O类型的SAN而言，分为GEO和LEO两个等级，LEO又具体分为600km和1200km两个级别：

 

SAN Class      Satellite constellation
  GEO               GEO satellite
  LEO              LEO 600 km satellite
  LEO              1200 km satellite

 

名词解释：

GeostationaryEarth orbit: Circular orbit at 35,786 km above theEarth's equator and following the direction of the Earth's rotation. An objectin such an orbit has an orbital period equal to the Earth's rotational periodand thus appears motionless, at a fixed position in the sky, to groundobservers. 地球静止轨道：地球赤道上空 35,786 km处的圆形轨道，沿地球自转方向运行。在这样的轨道上，物体的轨道周期与地球的自转周期相等，因此在地面观测者看来，物体在天空中的位置是固定不变的。

LowEarth Orbit: Orbit around the Earth with analtitude between 300 km, and 1500 km. 低地轨道：高度在 300 km至 1500 km之间的环绕地球轨道。

　　审核编辑：汤梓红