面向衛(wèi)星通信系統(tǒng)的尋呼方法

毛玉欣/MAO Yuxin，閆新成/YAN Xincheng

（ 1. 小米通訊技術(shù)有限公司，中國 北京 100085；2. 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)多媒體技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國 深圳 518055；3. 中興通訊股份有限公司，中國 深圳 518057）

無線移動(dòng)通信系統(tǒng)最初可以滿足人們的語音通信需求，經(jīng)過30 年的發(fā)展，如今可以提供高速數(shù)據(jù)通信服務(wù)。目前陸地?zé)o線移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)為全球大多數(shù)人口所在區(qū)域提供較為完善的網(wǎng)絡(luò)覆蓋服務(wù)，全球80%的人口都可以享受到移動(dòng)通信服務(wù)。隨著5G 技術(shù)的普及，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用從面向人的通信擴(kuò)展到面向人和物以及物與物的通信。這使得通信應(yīng)用場景不斷豐富，通信服務(wù)的范圍不斷擴(kuò)大。在促進(jìn)社會(huì)全面數(shù)字化的同時(shí)，5G 技術(shù)也因受制于經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)、自然條件等因素，在人口密度較低的偏遠(yuǎn)地區(qū)以及人跡罕至的高山、荒漠、遠(yuǎn)洋等區(qū)域難以實(shí)現(xiàn)5G 蜂窩接入的普遍覆蓋。而衛(wèi)星通信因?yàn)榫哂袕V域覆蓋的特點(diǎn)，可以以陸地蜂窩通信系統(tǒng)難以比擬的成本優(yōu)勢提供廣域甚至全球通信覆蓋服務(wù)，從而對(duì)陸地蜂窩通信覆蓋形成有效補(bǔ)充。因此，構(gòu)筑天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)，提供無縫覆蓋的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是5G和6G技術(shù)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一［1-5］。隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，單星服務(wù)能力和星鏈技術(shù)都得到了有效提升，服務(wù)的業(yè)務(wù)場景以及部分技術(shù)指標(biāo)也越來越接近陸地蜂窩移動(dòng)通信。這些均使得天地一體化通信深度融合的緊迫性進(jìn)一步加強(qiáng)。作為全球移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定的主要組織，第3代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）在5G 標(biāo)準(zhǔn)的第16 版中啟動(dòng)了5G 支持衛(wèi)星通信的標(biāo)準(zhǔn)研究和制定工作［6］。

1 衛(wèi)星通信簡介

1.1 衛(wèi)星通信類型和架構(gòu)

受空氣密度、太空碎片以及已經(jīng)在軌運(yùn)行的低軌衛(wèi)星的限制，同時(shí)考慮到2 000～8 000 km高度的范艾倫輻射帶上的高能粒子的影響，通信衛(wèi)星通常運(yùn)行在下列幾類軌道上[7]：

1）地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星。這類衛(wèi)星運(yùn)行在高度為35 786 km 的赤道平面上，相對(duì)地球保持靜止，其衛(wèi)星軌道周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，因此可以為信號(hào)覆蓋區(qū)域提供持續(xù)信號(hào)覆蓋。

2）非地球同步軌道（NGSO）衛(wèi)星。這類衛(wèi)星相對(duì)于地面移動(dòng)。某個(gè)指定區(qū)域如果需要長期穩(wěn)定的信號(hào)覆蓋，就需要若干衛(wèi)星組建星群來滿足這一需求。NGSO運(yùn)行高度越低，提供持續(xù)穩(wěn)定信號(hào)覆蓋所需的衛(wèi)星數(shù)就越多。按照運(yùn)行高度的不同，NGSO通常又可以分為運(yùn)行在500～2 000 km的近地軌道（LEO）衛(wèi)星，運(yùn)行在8 000～20 000 km的中地軌道（MEO）衛(wèi)星和運(yùn)行在7 000～45 000 km的高偏心軌道（HEO）衛(wèi)星。

當(dāng)前針對(duì)天地一體化通信的研究主要以陸地移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合衛(wèi)星通信的技術(shù)特點(diǎn)做出適應(yīng)改進(jìn)。在天地融合通信的實(shí)現(xiàn)過程中，衛(wèi)星通信通常作為地面接入覆蓋的延伸，或者作為在基站（gNB）和核心網(wǎng)絡(luò)（5GC）之間的回程傳輸。按照衛(wèi)星通信的作用以及不同層面的融合類型，衛(wèi)星通信可分為如圖1所示的幾種場景[8]。

按照衛(wèi)星在通信系統(tǒng)中發(fā)揮作用的不同，衛(wèi)星通信可以分為彎管模式和再生模式。圖1 中的（a）方式是衛(wèi)星工作在彎管模式，該模式下衛(wèi)星僅負(fù)責(zé)通信數(shù)據(jù)的透明轉(zhuǎn)發(fā)；（b）和（c）兩種方式是再生模式，該模式下衛(wèi)星承擔(dān)了基站的部分或者全部功能，并在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，需要承擔(dān)數(shù)據(jù)的處理功能；（d）是衛(wèi)星作為回程傳輸使用，在gNB和5GC之間轉(zhuǎn)發(fā)上下行數(shù)據(jù)。

▲圖1 衛(wèi)星通信部署場景

1.2 衛(wèi)星通信的移動(dòng)性管理

追蹤區(qū)域（TA）是移動(dòng)通信系統(tǒng)為用戶設(shè)備（UE）位置的移動(dòng)管理設(shè)立的概念。當(dāng)UE 處于空閑態(tài)時(shí)，5GC 能夠知道UE所處的TA。同時(shí)當(dāng)處于空閑態(tài)的UE需要被尋呼時(shí)，必須在UE注冊(cè)的TA的所有小區(qū)中進(jìn)行尋呼。在UE進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)根據(jù)UE 的位置分配注冊(cè)區(qū)（RA）。一個(gè)RA包含TA列表，并且一個(gè)TA列表可以包含一個(gè)TA或者多個(gè)TA。UE 在該TA 列表包含的TA 內(nèi)移動(dòng)時(shí)不需要執(zhí)行TA更新過程，從而較少與網(wǎng)絡(luò)的頻繁交互。當(dāng)UE移動(dòng)并進(jìn)入不被RA 包含的新TA 時(shí)，注冊(cè)更新過程會(huì)被觸發(fā)執(zhí)行以更新TA。此時(shí)5GC會(huì)給UE分配一組新的TA。新分配的TA可以完全不包含或者部分包含原來RA中的一些TA。

在陸地蜂窩通信系統(tǒng)中，一個(gè)TA 區(qū)域通常大于小區(qū)（Cell）的范圍。TA 是Cell 級(jí)別的配置。多個(gè)Cell 可以配置相同的TA，但一個(gè)Cell 只能屬于一個(gè)TA[9]。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，Cell由衛(wèi)星發(fā)射的波束覆蓋地面形成。一個(gè)Cell可由單個(gè)或者多個(gè)衛(wèi)星波束構(gòu)成。Cell的大小和衛(wèi)星波束半徑相關(guān)。衛(wèi)星波束半徑隨著衛(wèi)星高度的增加而增大，例如：LEO的波束半徑可達(dá)數(shù)十公里，MEO/GEO 的波束半徑可達(dá)數(shù)百公里。因此，與地面蜂窩通信的Cell 和TA 規(guī)劃不同，衛(wèi)星通信中一個(gè)Cell的覆蓋范圍就可能涵蓋多個(gè)TA[10]。圖2說明了陸地蜂窩通信和衛(wèi)星通信中TA和Cell關(guān)系的區(qū)別。

▲圖2 Cell和TA關(guān)系示意圖

NGSO通信中的衛(wèi)星相對(duì)地面是移動(dòng)的，因此向地面廣播的Cell也在不斷移動(dòng)。這就要求Cell不斷更新向地面廣播的TA。在衛(wèi)星通信中有兩種TA廣播方式[11]。

一種TA廣播方式是衛(wèi)星Cell廣播單個(gè)TA，如圖3所示。當(dāng)衛(wèi)星從西向東移動(dòng)并跨越兩個(gè)TA區(qū)域時(shí)，在T1時(shí)刻衛(wèi)星波束對(duì)TA1的覆蓋范圍大于對(duì)TA2的覆蓋范圍，此時(shí)Cell廣播TA1；隨著Cell的移動(dòng)，在TA2時(shí)刻，衛(wèi)星波束對(duì)TA2的覆蓋范圍大于對(duì)TA1 的覆蓋范圍，此時(shí)Cell 需要進(jìn)行TA 更新，并向地面廣播TA2。這種由于衛(wèi)星移動(dòng)引發(fā)的TA1 向TA2的切換就像是接入到該Cell的UE發(fā)生了跨TA的移動(dòng)一樣。如果此前TA2不包含在UE的RA中，上述廣播TA變化的過程就需要觸發(fā)UE 執(zhí)行注冊(cè)更新，并將TA2 更新到RA中。這種廣播單個(gè)TA下的切換稱為硬切換。

▲圖3 TA硬切換過程示意圖

另一種TA 廣播方式是軟切換。衛(wèi)星Cell 廣播多個(gè)TA，例如：被衛(wèi)星波束覆蓋的TA 都會(huì)在Cell 中廣播，如圖4 所示。在T1、T2 時(shí)刻，Cell 總是廣播{TA1,TA2}。在這兩個(gè)時(shí)刻，UE的RA只要至少包含上述TA的一個(gè)，就會(huì)允許UE接入該Cell，并且在衛(wèi)星從T1 到T2 的移動(dòng)過程中不需要觸發(fā)UE 來發(fā)起注冊(cè)更新過程。在T3 時(shí)刻，Cell 覆蓋已經(jīng)完全移出了TA1，此時(shí)Cell 需要對(duì)廣播的TA 進(jìn)行更新，并向地面廣播{TA2,TA3}。如果T3時(shí)刻UE在TA2區(qū)域內(nèi)，且RA僅包含TA1，則UE發(fā)起注冊(cè)更新過程并將RA更新為{TA2,TA3}。

▲圖4 TA軟切換過程示意圖

受衛(wèi)星部署高度的影響，LEO 和MEO 的衛(wèi)星波束覆蓋范圍通常在100～1 000 km，而地面無線通信系統(tǒng)使用的TA劃分范圍通常在100～200 km，因此衛(wèi)星通信的Cell覆蓋范圍是TA的數(shù)十倍。這就意味著衛(wèi)星通信如果使用現(xiàn)有的TA規(guī)劃，硬切換會(huì)導(dǎo)致UE頻繁進(jìn)行注冊(cè)更新，進(jìn)而大大增加終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信令處理開銷和網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)擔(dān)，而軟切換可以減少UE 在TA 邊界處發(fā)生TA 更新的次數(shù)，從而有效減少和網(wǎng)絡(luò)交互信令的頻度。

2 衛(wèi)星通信中的尋呼方法

2.1 無線移動(dòng)通信的尋呼

UE 在空閑態(tài)時(shí)會(huì)釋放與網(wǎng)絡(luò)的連接。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要與空閑態(tài)的UE 進(jìn)行通信時(shí)，例如網(wǎng)絡(luò)收到發(fā)往UE 的下行數(shù)據(jù)，首先需要對(duì)UE 發(fā)起尋呼過程。當(dāng)尋呼到UE并恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連接后，網(wǎng)絡(luò)才可以向UE 發(fā)送數(shù)據(jù)。對(duì)UE 尋呼的過程需要知道UE所處的TA，并向所述TA 所在的小區(qū)發(fā)起對(duì)UE 的尋呼；如果不知道UE 當(dāng)前所處的TA，則需要向UE 注冊(cè)的所有TA所在的小區(qū)發(fā)起尋呼。

以5G 網(wǎng)絡(luò)尋呼為例，如圖5所示，如果UE處于CM_IDLE態(tài)或者處于 CM_CONNECTED with RRC_INACTIVE 態(tài)，此時(shí)N2、N3連接的資源會(huì)因空閑而被釋放。當(dāng)5GC 側(cè)有下行數(shù)據(jù)到達(dá)用戶面功能（UPF）時(shí)，由于與UE 之間無可用連接，UPF 無法將所述下行數(shù)據(jù)發(fā)送給UE。在UPF根據(jù)指令緩存所述數(shù)據(jù)或者將所述數(shù)據(jù)發(fā)送給會(huì)話管理功能（SMF）緩存后，SMF 將向接入和移動(dòng)性管理功能（AMF）觸發(fā)尋呼流程。AMF通過gNB向UE發(fā)送尋呼消息，通知UE恢復(fù)會(huì)話上下行數(shù)據(jù)鏈路。

▲圖5 尋呼過程示意圖

根據(jù)TA 進(jìn)行尋呼過程的示意如圖5 所示。網(wǎng)絡(luò)會(huì)記錄UE最近訪問的TA并將其作為UE的位置，以便根據(jù)該TA信息進(jìn)行UE 尋呼。如果UE 仍然在所述TA 內(nèi)，則尋呼成功，恢復(fù)連接；如果UE在轉(zhuǎn)換為空閑態(tài)后發(fā)生了位置移動(dòng)（已經(jīng)不在所述TA 區(qū)域內(nèi)），則尋呼失敗，接下來需要根據(jù)UE的RA進(jìn)行尋呼。尋呼會(huì)根據(jù)RA中的TA列表以及TA和Cell的關(guān)系進(jìn)行。

從尋呼示例可以看出，尋呼效率的高低取決于網(wǎng)絡(luò)是否知道尋呼時(shí)刻UE 所處的TA。尋呼策略可以優(yōu)先使用UE 最近使用的TA進(jìn)行尋呼，以盡量縮短尋呼時(shí)間。當(dāng)基于精確TA尋呼失敗時(shí)，網(wǎng)絡(luò)才會(huì)基于RA尋呼。

2.2 衛(wèi)星通信中的尋呼問題和改進(jìn)

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)基于TA 對(duì)UE 發(fā)起尋呼。TA沒有嚴(yán)格的地理定義，而是由構(gòu)成TA 的一組Cell 的位置和覆蓋范圍決定的。無論衛(wèi)星通信中的衛(wèi)星波束相對(duì)地面是固定的，還是移動(dòng)的，對(duì)TA 的定義都被認(rèn)為相對(duì)地面固定。1.2 節(jié)描述了衛(wèi)星通信的軟切換模式。在該模式下，衛(wèi)星Cell 需要廣播多個(gè)TA 編碼（TAC）。UE 的RA 中會(huì)包含所述廣播TAC。由于TA 邊界無法被UE 感知，UE 只能根據(jù)從衛(wèi)星Cell 的廣播消息中接收TAC 并判斷是否發(fā)生了TA 更新，即當(dāng)任一廣播的TAC 都不被RA 包含時(shí)，UE 才觸發(fā)發(fā)起TA更新。這種模式可以有效減少由UE的TA更新導(dǎo)致的和網(wǎng)絡(luò)信令交互的頻率。但是在軟切換模式中，在沒有從終端接收到有用位置信息的情況下，每當(dāng)與該UE相關(guān)聯(lián)的任何潛在TAC 被覆蓋時(shí)，網(wǎng)絡(luò)必須嘗試對(duì)該UE進(jìn)行尋呼。這實(shí)質(zhì)上增加了尋呼負(fù)荷。如圖6所示，UE位于衛(wèi)星Cell初始飛越覆蓋的邊緣TA05區(qū)域。如果gNB沒有獲取到UE的有用位置信息，系統(tǒng)便將公共陸地移動(dòng)網(wǎng)（PLMN）下所有黑色標(biāo)記相關(guān)的TAC發(fā)送給5GC。由于地球自轉(zhuǎn)和衛(wèi)星軌道之間的周期不同，后續(xù)飛越的衛(wèi)星對(duì)同一區(qū)域的覆蓋可能會(huì)出現(xiàn)一些偏移，例如：隨后的衛(wèi)星Cell飛越覆蓋所述TAC中另外一端的TA00。從SAT0 到SAT4 的覆蓋過程中，如果發(fā)起尋呼，在網(wǎng)絡(luò)未得到UE的精確位置信息時(shí)，只要黑色標(biāo)記TAC中的任何一個(gè)被覆蓋，所有黑色標(biāo)記的TAC都需要嘗試尋呼UE。

▲圖6 衛(wèi)星通信中的TA示意圖

隨著時(shí)間的推移，網(wǎng)絡(luò)可以完全排除沒有收到UE尋呼應(yīng)答對(duì)應(yīng)的TAC，從而減少尋呼開銷。但這個(gè)過程意味著在找到正確的TAC 之前，不同衛(wèi)星的多次飛行會(huì)持續(xù)產(chǎn)生尋呼開銷。

這種相對(duì)地面移動(dòng)的衛(wèi)星Cell增加尋呼信令開銷的情況將隨衛(wèi)星波束的擴(kuò)大而加劇。這種情況可通過圖7進(jìn)一步說明。為了簡化表示，但又不失代表性，在地表上我們用矩形網(wǎng)格表示TA，且假設(shè)TA大小和衛(wèi)星波束大小相當(dāng)。圖7還說明了由于地球自轉(zhuǎn)和衛(wèi)星軌道之間的周期不同，衛(wèi)星隨后經(jīng)過同一區(qū)域時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些偏移。因此，將TA布局安排為與衛(wèi)星地球軌道重合是不可行的。從圖7可以看出，如果僅根據(jù)TA 信息進(jìn)行尋呼，衛(wèi)星波束覆蓋最多可與4 個(gè)TA 重疊，如圖7 中T3 時(shí)刻的衛(wèi)星波束覆蓋。在這種情況下，尋呼UE 的次數(shù)將明顯增多，隨后無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）上的尋呼資源開銷也會(huì)變大，尋呼失敗的次數(shù)也會(huì)增加。

▲圖7 衛(wèi)星移動(dòng)波束和固定追蹤區(qū)TA配置示意圖

為了提高尋呼效率，可以考慮使TA 小于衛(wèi)星波束覆蓋范圍并且基于更準(zhǔn)確的UE位置信息進(jìn)行尋呼。衛(wèi)星通信中定義了一個(gè)用Mapped Cell ID 標(biāo)識(shí)且與Cell ID 相對(duì)應(yīng)的固定地理區(qū)域[12]。這個(gè)區(qū)域與衛(wèi)星軌道或者UE 和衛(wèi)星之間的連接（Service Link）的類型無關(guān)，如圖8所示。Mapped Cell ID和地理區(qū)域的映射關(guān)系可以根據(jù)運(yùn)營商策略預(yù)先配置在RAN 和核心網(wǎng)（CN）上。RAN 負(fù)責(zé)從UE 接收的位置信息，例如全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）信息，以構(gòu)建Mapped Cell ID。當(dāng)UE觸發(fā)注冊(cè)或注冊(cè)更新流程時(shí)，RAN將廣播TAC上報(bào)給5GC。同時(shí)，如果RAN 獲知UE 的具體位置信息，還需要基于所述位置信息確定UE當(dāng)前所處TA的TA 標(biāo)識(shí)（TAI），并將該TAI 也發(fā)送給CN。

對(duì)于靜止UE，如圖8 中的UE#1,當(dāng)UE#1 的RA、Mapped Cell ID 被衛(wèi)星波束所覆蓋時(shí)，依據(jù)UE所處的TA 以及Mapped Cell ID 就可以快速尋呼到UE#1。但對(duì)于處于移動(dòng)的UE，如圖8 中的UE#2，沿著衛(wèi)星的移動(dòng)軌跡移動(dòng)跨越了Mapped Cell ID對(duì)應(yīng)區(qū)域甚至TA對(duì)應(yīng)的區(qū)域。在所述UE#2 的移動(dòng)過程中，只要不嘗試接入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)就不會(huì)感知到所述移動(dòng)過程。而在這個(gè)移動(dòng)過程中，由于衛(wèi)星波束覆蓋范圍很大，并且衛(wèi)星Cell會(huì)廣播覆蓋內(nèi)的多個(gè)可達(dá)的TAC，因此在所述廣播TAC對(duì)應(yīng)的TA區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，UE#2本身也無法感知到Mapped Cell ID對(duì)應(yīng)區(qū)域的變更，甚至無法感知TA的變更。例如：如圖8所示，UE#2在T1時(shí)刻從TA07注冊(cè)到網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)在T3時(shí)刻移動(dòng)到TA03時(shí)，UE#2仍然認(rèn)為在TA07。這種場景下，如果尋呼策略基于Mapped Cell ID 或者基于注冊(cè)時(shí)所處的TA 將被證明不再高效。解決這個(gè)問題的一個(gè)方法就是增加定期注冊(cè)的頻度以獲取近乎實(shí)時(shí)的UE位置，但這顯然會(huì)增加信令開銷。

▲圖8 衛(wèi)星移動(dòng)波束和固定追蹤區(qū)TA配置示意

對(duì)此，一種改進(jìn)尋呼效率的方法是定義針對(duì)UE的動(dòng)態(tài)追蹤區(qū)域（UE-DTA）。UE-DTA 可以基于UE 位置的地理圍欄和地理區(qū)域規(guī)范，為每個(gè)UE 建立定制化的追蹤區(qū)域。UE-DTA區(qū)域的定義有多種方式：可以通過參數(shù)化來定義一個(gè)幾何圖形，例如圓、橢圓或多邊形，也可以通過作為UEDTA 區(qū)域頂點(diǎn)的一組地理坐標(biāo)來構(gòu)成電子圍欄。為便于表述，這里UE-DTA 使用圓形區(qū)域，并用中心點(diǎn)和半徑表示。另外，在構(gòu)建UE-DTA 區(qū)域時(shí)，除了參考UE 的位置信息之外，UE-DTA的大小和形狀也可以基于UE的移動(dòng)性、UE部署密度等其他條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，例如：快速移動(dòng)的UE可以定義范圍較大的UE-DTA，而靜態(tài)或者準(zhǔn)靜態(tài)UE 則需要定義范圍較小的UE-DTA。當(dāng)為UE 分配UE-DTA 時(shí)，多個(gè)UE 的UE-DTA 可以相同。圖9 展示了動(dòng)態(tài)衛(wèi)星波束下的UE-DTA。網(wǎng)絡(luò)將為UE制定的UE-DTA提供給UE保存。UE基于UE-DTA、UE 位置信息和地理區(qū)域描述（GAD）來監(jiān)測位置移動(dòng)是否超出了UE-DTA區(qū)域。

▲圖9 衛(wèi)星移動(dòng)波束和UE-DTA配置示意

2.3 基于UE-DTA的尋呼實(shí)現(xiàn)和分析

UE-DTA 依賴于網(wǎng)絡(luò)根據(jù)UE 的位置等信息動(dòng)態(tài)變化并提供給UE。UE在移動(dòng)過程中會(huì)根據(jù)UE-DTA判斷是否需要觸發(fā)位置更新。網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)UE-DTA 進(jìn)行UE 尋呼?；赨E-DTA 的尋呼過程可分為UE-DTA 制定過程和基于UEDTA的尋呼過程，如圖10和圖11所示。

▲圖10 UE-DTA制定和更新流程

▲圖11 AMF基于UE-DTA觸發(fā)的尋呼過程

1）基于注冊(cè)/注冊(cè)更新過程的UE-DTA制定

① 當(dāng)UE 接入網(wǎng)絡(luò)發(fā)起注冊(cè)請(qǐng)求時(shí)，UE 向網(wǎng)絡(luò)提供位置信息，例如GNSS信息。

② AMF 為所述UE 接入確定UE-DTA。UE-DTA 的計(jì)算過程需要結(jié)合UE 當(dāng)前位置信息、簽約信息、移動(dòng)模式等。這些信息可以從簽約數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析功能（NWDAF）中獲取。

③ AMF通過注冊(cè)成功消息將UE-DTA提供給UE保存。

④ UE 監(jiān)控自身的移動(dòng)，判斷自身位置是否在UE-DTA區(qū)域內(nèi)。

⑤ 由于位置移動(dòng)，UE檢測到位于UE-DTA之外

⑥ UE觸發(fā)注冊(cè)更新流程，要求進(jìn)行TA 更新。同時(shí)UE 將當(dāng)前位置提供給AMF。

⑦ 根據(jù)UE提供的新的位置信息，AMF 計(jì)算并產(chǎn)生新的UEDTA。

⑧ AMF 將更新的UE-DTA 提供給UE。

⑨ UE 使用新的UE-DTA 覆蓋原有的UE-DTA，并根據(jù)最新的UE-DTA對(duì)位置移動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測。

2）基于UE-DTA的UE尋呼

① AMF確定觸發(fā)UE尋呼過程的時(shí)間或者時(shí)間窗。這個(gè)確定過程基于分配給UE 的UE-DTA 和衛(wèi)星星座的信號(hào)覆蓋信息，例如星歷信息、衛(wèi)星波束信息、配置的省電機(jī)制。

② AMF向給UE當(dāng)前位置提供覆蓋的RAN 節(jié)電發(fā)起尋呼過程。另外，AMF 可以將UE-DTA 提供給RAN 節(jié)點(diǎn)，由RAN 結(jié)合衛(wèi)星覆蓋信息決定發(fā)起UE尋呼的時(shí)機(jī)。

③ RAN 通過Service link 向UE發(fā)起尋呼過程。

基于UE-DTA 實(shí)現(xiàn)尋呼的方案需要對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行如下兩個(gè)方面的增強(qiáng)：

1）在UE 側(cè)，需要UE 在注冊(cè)階段，向5GC 提供當(dāng)前位置信息，以便網(wǎng)絡(luò)結(jié)合UE 提供的位置信息進(jìn)行UE-DTA 的制定。UE 需要保存網(wǎng)絡(luò)提供的UE-DTA 信息，并根據(jù)UE-DTA 信息實(shí)時(shí)監(jiān)測位置是否位于UE-DTA 范圍內(nèi)。如果UE 檢測到位置位于UE-DTA 范圍之外，則需要觸發(fā)注冊(cè)更新過程，請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行UE-DTA更新。

2）在核心網(wǎng)絡(luò)側(cè)，需要基于UE提供的位置信息，并結(jié)合簽約信息、UE 移動(dòng)模式的分析數(shù)據(jù)、地理區(qū)域描述等信息為UE制定UE-DTA，隨后向UE提供UE-DTA。此外網(wǎng)絡(luò)根據(jù)UE-DTA 參數(shù)以及衛(wèi)星星座的覆蓋信息，計(jì)算并確定UE-DTA 是否被衛(wèi)星星座覆蓋。如果存在覆蓋，就可根據(jù)UE-DTA向UE發(fā)起尋呼。

動(dòng)態(tài)確定UE-DTA 并基于UE-DTA 進(jìn)行UE 尋呼的方法主要具有3個(gè)功能特點(diǎn)：

1）基于UE-DTA 進(jìn)行終端尋呼。由于UE-DTA 的范圍小于TA范圍，只有被衛(wèi)星波束覆蓋的UE-DTA才會(huì)被尋呼，尋呼請(qǐng)求的調(diào)度可以根據(jù)衛(wèi)星沿著UE-DTA 的移動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，這樣可以對(duì)衛(wèi)星波束覆蓋下的終端尋呼進(jìn)行優(yōu)化，有效減少尋呼信令載荷。

2）平衡尋呼信令載荷和信令交互頻率。得益于UEDTA的范圍可以根據(jù)UE的位置特性（UE靜止、移動(dòng)、高速移動(dòng)）、部署環(huán)境（例如部署密度）等進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，基于UE-DTA 的尋呼方法可以在尋呼信令載荷和TA 更新信令之間實(shí)現(xiàn)更好的平衡。

3）可實(shí)現(xiàn)更靈活的尋呼和移動(dòng)性管理解決方案。對(duì)于基于TA的尋呼，由于TA的范圍較大，且不與任何UE的位置關(guān)聯(lián)，TA的地理邊界也不被UE感知，因此很難確定尋呼UE的范圍。對(duì)于基于UE-DTA的尋呼，由于UE-DTA可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)定義，UE 可以根據(jù)GNSS 測量出UE 是停留在UEDTA內(nèi)，還是移動(dòng)到UE-DTA外。這使得尋呼更加高效靈活。

3 結(jié)束語

衛(wèi)星通信作為5G地面通信的補(bǔ)充，可以為地面蜂窩覆蓋難以到達(dá)的區(qū)域提供補(bǔ)充覆蓋，從而使萬物互聯(lián)變?yōu)榭赡堋Ｐl(wèi)星通信在提供通信便利的同時(shí)，也因?yàn)樾l(wèi)星高度、星座密度、波束半徑等具體的因素，在通信效率方面還需要不斷發(fā)展和改進(jìn)。基于UE-DTA 的尋呼方法通過動(dòng)態(tài)制定UE 的尋呼范圍，有效地提高衛(wèi)星通信過程中的尋呼效率，減少尋呼負(fù)荷。然而，制定UE-DTA 所需的UE 位置信息的可靠性、位置信息的粒度，以及位置信息作為隱私如何保證安全，均需要做進(jìn)一步的研究。另外，除了應(yīng)用于尋呼過程，UEDTA是否還可應(yīng)用于注冊(cè)區(qū)管理、服務(wù)域限制管理等，以進(jìn)一步增強(qiáng)移動(dòng)性管理的效率，也需要做進(jìn)一步的探索驗(yàn)證。

3GPP 非地面通信（NTN）標(biāo)準(zhǔn)研究的推進(jìn)和衛(wèi)星能力的增強(qiáng)，推動(dòng)著衛(wèi)星通信技術(shù)逐步邁向成熟。5G NTN 未來應(yīng)用場景廣闊，將支持更多頻段，使星上處理能力不斷提高。這將推動(dòng)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)和蜂窩技術(shù)的深度融合，極大拓展衛(wèi)星通信的應(yīng)用范圍，催熟相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈條。衛(wèi)星通信將廣泛應(yīng)用于個(gè)人領(lǐng)域和垂直行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。在打造偏遠(yuǎn)地區(qū)、海洋、民航等全域泛在連接，豐富應(yīng)急通信等方面，衛(wèi)星通信技術(shù)將發(fā)揮巨大的商用和社會(huì)價(jià)值。