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The NTN (Non-Terrestrial Network) introduced by 3GPP in its standardization roadmap aims to achieve full 5G coverage and connectivity through satellites and airborne platforms. Key terminology includes:   1. NTN Definition: This is a wireless network technology approved by 3GPP, where access nodes are deployed on space-based or air-based platforms such as satellites or High Altitude Platform Stations (HAPS), rather than being fixed to ground infrastructure. NTN networks are typically used to extend coverage to areas where ground network deployment is impractical or economically unfeasible. From a 3GPP perspective, NTN is not an independent technology, but rather an extension of 5G (NR). NTN reuses and adapts NR protocols, parameters, and procedures as much as possible to support long propagation delays, high Doppler shifts, large cell sizes, and platform mobility.   2. NTN Platforms: This is the most basic classification of satellite orbits, which directly affects latency, coverage, and mobility; specifically including:   GEO (Geostationary Orbit): GEO satellites are located at an altitude of approximately 35,786 kilometers and are stationary relative to the Earth. GEO (Geosynchronous Orbit) satellites have wide coverage but high round-trip delay, making them unsuitable for latency-sensitive services. MEO (Medium Earth Orbit): MEO satellites operate at altitudes between 2,000 and 20,000 kilometers, achieving a balance between coverage and latency; this is particularly emphasized in the current 3GPP NTN specifications. LEO (Low Earth Orbit): LEO satellites operate at altitudes between 300 and 2,000 kilometers. They offer low latency and high throughput, but move very quickly relative to the Earth, leading to frequent inter-satellite handovers and significant Doppler effects. VLEO (Very Low Earth Orbit): VLEO refers to experimental satellites designed to operate at altitudes below 300 kilometers. They are expected to achieve ultra-low latency but face significant atmospheric challenges. HAPS (High Altitude Platform Station): HAPS typically operate at altitudes between 20 and 50 kilometers. HAPS platforms include: solar-powered drones, balloons, and airships. High Altitude Platform Systems (HAPS) can act as NR base stations, relays, or coverage enhancers, and compared to satellites, they have quasi-static characteristics and significantly lower latency.   3. Wireless Access (Terminology) NTN gNB: This is a 5G (NR) base station specifically modified for non-terrestrial deployment. Depending on the architecture, the NTN gNB can be fully hosted on a satellite or HAPS, partially deployed in space and partially on the ground, or entirely ground-based with the satellite acting as a relay. The functional division between space and ground is a key design choice. Transparent Payload or Bent-Pipe Architecture: In a transparent payload or bent-pipe architecture, the satellite does not perform baseband processing. This architecture aims to simplify satellite design, but its operation is highly dependent on the availability of ground infrastructure and feeder links; the transmission payload performs the following functions: Receiving radio frequency signals from user equipment (UE) Performing frequency shifting and amplification Forwarding them to the ground base station (gNB) via the feeder link Regenerative Payload: Performs part or all of Layer 1 and Layer 2 processing on the satellite. In this model, the satellite itself carries the gNB functionality. This architecture reduces feeder link latency, improves scalability, and enables localized decision-making. However, regenerative payloads increase the complexity and cost of the satellite.   4. NTN Links Service Link: Specifically refers to the wireless connection between the user equipment (UE) and the NTN platform (satellite or high-altitude platform). It uses the NR air interface waveform suitable for large cell radii and extended timing advance. Diagram of 5G NTN service link, inter-satellite link, feeder link, and ground network integration. Feeder Link: This connects the satellite to the gateway ground station, which interfaces with the 5G core network. Feeder links typically operate at higher frequencies and require high-capacity backhaul links. Inter-Satellite Link (ISL): Supports direct communication between satellites, allowing data to be routed in space without direct involvement of ground stations. ISL enhances network resilience and reduces end-to-end latency.   5. Network Architecture Gateway Earth Station: The gateway earth station acts as the interface between the satellite system and the 5G core network. It connects the feeder link and plays a crucial role in mobility and session continuity. 5GC supporting NTN: From a protocol perspective, the 5G core network (5GC) remains largely unchanged. Enhancements primarily focus on: supporting long latency, handling large cells, and optimizing processing procedures for idle and connected modes. D2D NTN (Direct-to-Device): User equipment (UE) communicates directly with satellites/high-altitude platforms (HAPS) without intermediate ground access. Hybrid NTN-TN architecture: NTN complements the terrestrial network, used for fallback, offloading, or extending coverage. Relay-based NTN: Satellites or high-altitude platforms (HAPS) act as relay nodes between user equipment (UE) and the terrestrial network.

Im kompetitiven Random Access ist es nach dem Empfang einer RAR-Nachricht durch ein Endgerät (UE) und dem Senden einer Anfrage zur Herstellung einer RRC-Verbindung entscheidend für den Erfolg des Wettbewerbs, ob es die Erlaubnis zur Herstellung der Verbindung erhält. Im NTN-Szenario stellt die Dauer des Contention Resolution Timers eine weitere Herausforderung für das Endgerät (UE) dar.   I. Timer-Herausforderungen: Während des RACH-Prozesses wartet das Endgerät (UE) nach dem Senden der RRC-Verbindungsanfrage MSG3 auf die Contention Resolution Message MSG4, um festzustellen, ob sein Random-Access-Versuch erfolgreich war. Die Dauer, für die das UE auf MSG4 wartet, wird durch den ra-ContentionResolutionTimer gesteuert – dieser Timer startet unmittelbar nach dem Senden von MSG3. In NTN-Systemen ist die Entfernung zwischen dem UE und der Satellitenbasisstation viel größer, was zu deutlich höheren Round-Trip-Verzögerungen im Vergleich zu terrestrischen Systemen führt. Während der maximal konfigurierbare Wert des ra-ContentionResolutionTimer theoretisch diese längeren Verzögerungen abdecken kann, ist dieser Ansatz ineffizient und kann unnötig Strom am UE verbrauchen. NTN erfordert typischerweise einen energieeffizienten Betrieb, insbesondere in abgelegenen oder batteriebegrenzten Anwendungen. Daher müssen die Standardeinstellungen des ra-ContentionResolutionTimer angepasst werden, um die NTN-Ausbreitungsverzögerungen besser zu berücksichtigen und gleichzeitig die UE-Leistung zu schonen.   II. Potenzielle Lösung: Eine Lösung ist die Einführung eines Offsets für den Start des ra-ContentionResolutionTimer im NTN-Szenario. Der Timer würde nicht unmittelbar nach der MSG3-Übertragung starten, sondern erst nach einer Offset-Periode, die die erwartete Round-Trip-Verzögerung in NTN berücksichtigt. Diese Anpassung stellt sicher, dass der Timer nur während des Zeitraums aktiv ist, in dem der Empfang von MSG4 erwartet wird; durch die Ausrichtung des Timers auf die NTN-spezifische Verzögerung kann das UE unnötiges Monitoring in Zeiträumen vermeiden, in denen MSG4 wahrscheinlich nicht ankommt. Dies spart Strom und gewährleistet die Kompatibilität mit der längeren Latenz von NTN. Die Vorteile der Offset-basierten Timer-Anpassung umfassen:   Energieeffizienz: Das UE überwacht nur, wenn eine Nachricht tatsächlich wahrscheinlich ankommt, wodurch unnötiger Stromverbrauch reduziert wird. Anpassungsfähigkeit an verschiedene Orbits: Der Offset kann entsprechend der Art von NTN (GEO oder LEO) konfiguriert werden, da sich die Ausbreitungsverzögerung zwischen diesen Systemen erheblich unterscheidet. Skalierbarkeit: Diese Methode kann sich an NTNs unterschiedlicher Größenordnungen und Ausbreitungsverzögerungsmerkmale anpassen, ohne dass wesentliche Änderungen am Standard-Konfliktlösungsprozess erforderlich sind. Robustheit: Die Ausrichtung des Timers auf die tatsächliche Verzögerung verhindert, dass der Konfliktlösungstimer vorzeitig abläuft, was andernfalls zu unnötigen Neuübertragungen oder Fehlern in der NTN-Kommunikation führen könnte.

  Im 5G-System ist das AMF nicht nur für den Terminalzugriff (UE) und das Mobilitätsmanagement zuständig, sondern auch für die Verarbeitung und Benachrichtigung anderer Einheiten über Dienstanforderungen und Datenübertragungen des Terminals (UE). Die wichtigsten Punkte der Interaktion mit verwandten Netzwerken während dieses Prozesses sind wie folgt:   I. Das AMF ist für die SMF-Auswahl gemäß den in Klausel 6.3.2 beschriebenen Verfahren zuständig; zu diesem Zweck erhält es Abonnementdaten vom UDM, wie in dieser Klausel definiert. Darüber hinaus erhält es das abonnierte UE-AMBR vom UDM und, basierend auf der lokalen Richtlinie des Betreibers, das dynamische Dienstnetzwerk UE-AMBR (optional) vom PCF; dann sendet es es an das (R)AN, wie in Klausel 5.7.2 definiert; Die AMF-SMF-Interaktion zur Unterstützung von LADN ist in Klausel 5.6.5 definiert.   Um die Abrechnung zu unterstützen und die regulatorischen Anforderungen (NPLI (Network Provided Location Information) gemäß TS 23.228 [15]) in Bezug auf die Einrichtung, Änderung und Freigabe von IMS-Sprachanrufen oder SMS-Übertragungen zu erfüllen, gelten folgende Bestimmungen:   Wenn das AMF die PEI des UE während der PDU-Sitzungseinrichtung besitzt, stellt das AMF die PEI dem SMF zur Verfügung. Wenn das AMF UL NAS- oder N2-Signalisierung an ein Peer-NF (z. B. SMF oder SMSF) weiterleitet oder während der PDU-Sitzung UP-Verbindungsaktivierung, stellt es alle vom 5G-AN empfangenen Benutzerstandortinformationen sowie den AN-Zugriffstyp (3GPP-non 3GPP) der empfangenen UL NAS- oder N2-Signalisierung bereit. Das AMF stellt auch die entsprechende UE-Zeitzone bereit. Um außerdem die regulatorischen Anforderungen zu erfüllen (d. h. Bereitstellung von Network Provided Location Information (NPLI) gemäß TS 23.228 [15]); wenn die Zugriffsmethode Non-3GPP ist, kann das AMF, falls das UE weiterhin mit demselben AMF für den 3GPP-Zugriff verbunden ist (d. h. Benutzerstandortinformationen sind gültig), auch die zuletzt bekannten 3GPP-Zugriffsbenutzerstandortinformationen und deren Gültigkeitsdauer bereitstellen.   II. Das SMF kann dem PCF weitere Benutzerstandortinformationen, den Zugriffstyp und die UE-Zeitzone zur Verfügung stellen. Das PCF kann diese Informationen vom SMF abrufen, um NPLI für Anwendungen bereitzustellen, die NPLI angefordert haben (z. B. IMS). Benutzerstandortinformationen können Folgendes umfassen:   Für 3GPP-Zugriff: Zell-ID, auch wenn das AMF die primäre Zell-ID vom Hilfs-RAN-Knoten in NG-RAN empfängt, enthält das AMF nur die primäre Zell-ID. Für nicht vertrauenswürdigen Non-3GPP-Zugriff: Die lokale IP-Adresse, die vom UE für die Verbindung zum N3IWF verwendet wird, und (falls NAT erkannt wird) die UDP-Quellportnummer (optional).   III. Vertrauenswürdiges Non-3GPP   Für vertrauenswürdigen Non-3GPP-Zugriff: TNAP/TWAP Kennung, die lokale IP-Adresse, die vom UE/N5CW Gerät verwendet wird, um sich mit dem TNGF/TWIF zu verbinden, und (falls NAT erkannt wird) die UDP-Quellportnummer (optional). Wenn das UE eine Verbindung zum TNGF unter Verwendung von WLAN basierend auf der IEEE 802.11 Technologie herstellt, sollte die TNAP-Kennung die SSID des Zugriffspunkts enthalten, mit dem das UE verbunden ist. Die TNAP-Kennung sollte mindestens eines der folgenden Elemente enthalten, sofern von der TWANBetreiberrichtlinie nichts anderes festgelegt ist: BSSID (siehe IEEE Std 802.11-2012 [106]); Adressinformationen des TNAP, mit dem das UE verbunden ist.   IV. Die TWAP-Kennung sollte die SSID des Zugriffspunkts enthalten, mit dem das NC5W verbunden ist; sofern von der TWAN-Betreiberrichtlinie nichts anderes festgelegt ist, sollte die TWAP-Kennung auch mindestens Folgendes enthalten: BSSID (siehe IEEE Std 802.11-2012 [106]); Adressinformationen des TWAP, mit dem das UE verbunden ist.   Zusätzlich: Mehrere TNAPs/TWAPs können dieselbe SSID verwenden, und die SSID allein liefert möglicherweise keine Standortinformationen, kann aber für Abrechnungszwecke ausreichen. Es wird davon ausgegangen, dass die dem TNAP/TWAP zugeordnete BSSID statisch ist.   V. Benutzerstandortinformationen für den W-5GAN-Zugriff sind in TS 23.316 [84] definiert. Wenn das SMF eine Anforderung zum Bereitstellen eines Zugangsnetzwerkinformationsberichts empfängt und keine Operationen am 5G-AN oder UE durchgeführt werden müssen (z. B. müssen keine QoS-Flüsse erstellt/aktualisiert/modifiziert werden), kann das SMF Benutzerstandortinformationen vom AMF anfordern. Die Interaktion zwischen dem AMF und dem SMF für das Einfügen, die Verlagerung oder das Entfernen des I-SMF in einer PDU-Sitzung wird in Abschnitt 5.34 beschrieben.