5G NTN (非地上ネットワーク) 技術の用語

3GPPが標準化ロードマップで導入したNTN（非地上系ネットワーク）は、衛星や航空プラットフォームを通じて完全な5Gカバレッジと接続性を実現することを目的としています。主な用語は以下の通りです。

1. NTNの定義：これは3GPPによって承認された無線ネットワーク技術であり、アクセスノードが、地上インフラに固定されるのではなく、宇宙ベースまたは空中ベースのプラットフォーム（衛星や高高度プラットフォームステーション（HAPS）など）に展開されます。NTNネットワークは通常、地上ネットワークの展開が非現実的または経済的に実現不可能なエリアへのカバレッジを拡張するために使用されます。3GPPの観点から見ると、NTNは独立した技術ではなく、5G（NR）の拡張です。NTNは、長遅延、高ドップラーシフト、大規模セルサイズ、およびプラットフォームのモビリティをサポートするために、NRプロトコル、パラメータ、および手順を可能な限り再利用し、適応させます。

2. NTNプラットフォーム：これは、遅延、カバレッジ、およびモビリティに直接影響する衛星軌道の最も基本的な分類であり、具体的には以下が含まれます。

• GEO（静止軌道）： GEO衛星は、約35,786キロメートルの高度に位置し、地球に対して静止しています。GEO（静止軌道）衛星は広いカバレッジを持ちますが、往復遅延が大きいため、遅延に敏感なサービスには適していません。
• MEO（中地球軌道）： MEO衛星は、2,000〜20,000キロメートルの高度で動作し、カバレッジと遅延のバランスを実現します。これは、現在の3GPP NTN仕様で特に強調されています。
• LEO（低地球軌道）： LEO衛星は、300〜2,000キロメートルの高度で動作します。低遅延と高スループットを提供しますが、地球に対して非常に速く移動するため、衛星間のハンドオーバーが頻繁に発生し、大きなドップラー効果が生じます。
• VLEO（超低地球軌道）： VLEOは、300キロメートル以下の高度で動作するように設計された実験衛星を指します。超低遅延を実現することが期待されていますが、大きな大気の問題に直面しています。
• HAPS（高高度プラットフォームステーション）： HAPSは通常、20〜50キロメートルの高度で動作します。HAPSプラットフォームには、太陽光発電ドローン、バルーン、飛行船などがあります。高高度プラットフォームシステム（HAPS）は、NR基地局、リレー、またはカバレッジエンハンサーとして機能することができ、衛星と比較して、準静的特性を持ち、遅延が大幅に低くなります。

3. 無線アクセス（用語）

• NTN gNB：これは、非地上系展開用に特別に修正された5G（NR）基地局です。アーキテクチャによっては、NTN gNBは衛星またはHAPSに完全にホストされるか、一部が宇宙に展開され、一部が地上に展開されるか、または完全に地上に配置され、衛星がリレーとして機能します。宇宙と地上の間の機能的な分割は、重要な設計上の選択です。
• 透過ペイロードまたはベントパイプアーキテクチャ：透過ペイロードまたはベントパイプアーキテクチャでは、衛星はベースバンド処理を実行しません。このアーキテクチャは、衛星設計を簡素化することを目的としていますが、その動作は、地上インフラとフィーダーリンクの可用性に大きく依存します。送信ペイロードは、次の機能を実行します。
• ユーザー機器（UE）からの無線周波数信号の受信
• 周波数シフトと増幅の実行
• フィーダーリンクを介して地上基地局（gNB）に転送
• 再生ペイロード： 衛星上でレイヤー1およびレイヤー2処理の一部またはすべてを実行します。このモデルでは、衛星自体がgNB機能を担います。このアーキテクチャは、フィーダーリンクの遅延を削減し、スケーラビリティを向上させ、ローカライズされた意思決定を可能にします。ただし、再生ペイロードは、衛星の複雑さとコストを増加させます。

4. NTNリンク

• サービスリンク： 具体的には、ユーザー機器（UE）とNTNプラットフォーム（衛星または高高度プラットフォーム）間の無線接続を指します。大規模セル半径と拡張タイミングアドバンスに適したNRエアインターフェース波形を使用します。5G NTNサービスリンク、衛星間リンク、フィーダーリンク、および地上ネットワーク統合の図。
• フィーダーリンク： これは、衛星を5Gコアネットワークとインターフェースするゲートウェイ地上局に接続します。フィーダーリンクは通常、より高い周波数で動作し、大容量バックホールリンクを必要とします。
• 衛星間リンク（ISL）： 衛星間の直接通信をサポートし、地上局を直接関与させることなく、宇宙でデータをルーティングできるようにします。ISLは、ネットワークの回復力を高め、エンドツーエンドの遅延を削減します。

5. ネットワークアーキテクチャ

• ゲートウェイ地上局： ゲートウェイ地上局は、衛星システムと5Gコアネットワーク間のインターフェースとして機能します。フィーダーリンクを接続し、モビリティとセッションの継続性において重要な役割を果たします。NTNをサポートする5GC：プロトコルの観点から、5Gコアネットワーク（5GC）はほぼ変更されていません。主な強化点は、長遅延のサポート、大規模セルの処理、アイドルモードと接続モードの処理手順の最適化です。
• D2D NTN（Direct-to-Device）： ユーザー機器（UE）は、中間的な地上アクセスなしに、衛星/高高度プラットフォーム（HAPS）と直接通信します。
• ハイブリッドNTN-TNアーキテクチャ： NTNは、フォールバック、オフロード、またはカバレッジの拡張に使用される地上ネットワークを補完します。
• リレーベースのNTN： 衛星または高高度プラットフォーム（HAPS）は、ユーザー機器（UE）と地上ネットワーク間のリレーノードとして機能します。