Obiettivi
L’obiettivo del progetto SATIABLE è studiare l’impatto del satellite (GEO, MEO e LEO), e in generale delle NTN, in uno scenario IAB, prevedendo una nuova topologia in cui il satellite possa essere integrato come nodo IAB o un donatore IAB. Lo studio considera i protocolli di basso livello dello stack 3GPP-NR per l’accesso (PHY, MAC, RLC) e per il backhaul (BAP), conformi a 3GPP Rel-17. Inoltre, vengono analizzati gli aspetti della componente RF, tenendo conto delle specifiche attuali per le trasmissioni via satellite (ovvero frequenza, schema di multiplexing, ecc.).
Di conseguenza, i nuovi scenari IAB NTN vengono proposti, discussi e infine convalidati mediante simulazioni a livello di sistema. Viene adottato un approccio analitico per comprendere le modifiche richieste da O-RAN per supportare IAB basato su satellite, supportato dalla convalida formale mediante, ad esempio, UML, diagrammi di sequenza e/o definizione di interfacce aperte (Swagger/YAML).
Sfide
L’integrazione dell’attuale topologia IAB con i sistemi satellitari dovrà affrontare aspetti normativi dello spettro rispetto alla configurazione IAB in banda/fuori banda, ovvero la selezione delle frequenze del servizio satellitare mobile corrispondenti alle bande operative New Radio IAB definite dal 3GPP. Di conseguenza, dovrà essere affrontata l’interferenza tra la trasmissione satellitare e l’infrastruttura terrestre. Un ulteriore possibile problema è identificato nei vincoli di latenza per l’architettura di suddivisione CU/DU in caso di implementazioni satellitari.
Benefici
Il satellite può estendere la copertura di un NG-RAN ad aree non coperte dal 5G per vari motivi (ad esempio ambientali, economici, emergenze). Grazie alla sua ampia copertura, può anche raggiungere più facilmente un donatore IAB operando in una topologia ridondante durante congestioni o guasti di collegamento nel percorso terrestre.
Caratteristiche
Il 5G-Air-Simulator è un progetto open source disponibile sulla piattaforma GitHub e consiste in un codice C++ da eseguire su un singolo computer host. Le funzionalità del 5G-Air-Simulator sono estese e adattate per simulare uno scenario IAB: supporto al layering e BAP layer, trasmissioni TDD e FDD. I risultati della simulazione possono essere utilizzati per rivelare se il satellite può essere integrato nella topologia IAB e quale sarà l’impatto sulle comunicazioni terrestri delle cellule vicine. Inoltre, il simulatore adattato può essere utilizzato per attività future.
Architettura di sistema
Le attività di definizione e selezione dello scenario sono fondamentali e terranno conto della tecnologia e degli standard IAB all’avanguardia, rivisti nella prima fase del progetto. La Figura 1 rappresenta due possibili configurazioni per uno scenario “ibrido” NTN-IAB, includendo il satellite come nodo IAB (in alto) o donatore IAB (in basso).
La topologia IAB può essere modellata nello strumento 5G-Air-Simulation, compreso il collegamento satellitare. Le simulazioni si concentrano sulla trasmissione wireless tra:
• Nodo satellitare UE 🡨🡪 (Connettività RLC)
• Nodo-satellitare 🡨🡪 Donatore (Connettività BAP/RLC)
• Donatore satellitare UE 🡨🡪 (Connettività PDCP).
Stato attuale
Il progetto è stato avviato con successo nel Febbraio 2023 ed è stato completato nel Settembre 2024.
In conclusione, nel progetto SATIABLE è stato innanzitutto esaminato lo stato sia della tecnologia IAB che del 5G NTN. Successivamente, sono state valutate possibili adattamenti tecnologici sia a livello di stack protocollare (ad esempio, selezione della frequenza, gestione della trasmissione e delle interferenze, estensione dei timer, ecc.) sia a livello di sistema (ad esempio, selezione del piano orbitale, topologia della rete IAB, progettazione del on-board payload, schema di duplexing, instradamento, definizione dell’architettura).
Lo studio è stato validato mediante simulazioni a livello di sistema e di collegamento, sviluppando un simulatore che implementa i vari blocchi funzionali del sistema IAB, adattati a uno scenario satellitare.
Aggiornato al 18/11/2024.
