卫星提供的小区可以覆盖数百公里,tracking area也会非常大,这时候UE需要进行mobility registration updating的场景就很少,但是由于当前tracking area中会有大量的UE,因而会导致paging loading比较大(与实际中UE的数量有关系)。
small tracking area会大概率引起处在2个TA的边界处的UE产生大量有关mobility registration updating过程的信令,如下图示。
另一方面,wide tracking areas 由于UE众多,这样又会导致卫星beams中的paging loading比较搞,下图所示。
实际中由于mobility registration updating相关过程会比paging信号更加密集,所以必须确定tracking areas的尺寸以最大限度地减少。
对于NTN 38.821中的几种参考场景,涉及tracking area设定的主要是Scenario C2和D2,具体的说这里分为Moving Tracking area以及Fixed Tracking area两种方案,分别来看下。
Moving Tracking area
Moving tracking area 指TA随着cell的变化而变动,由于卫星的高速移动,卫星波束以及为地球静止的UE提供覆盖的小区将频繁改变。这样导致的后果就是,静止的UE由于小区的变化也必须在RRC_IDLE状态下执行mobility registration updating过程。那每次进行mobility registration updating过程时,UE就要进入connected mode。如果进行的是4-step RA过程,进入connected mode,还要进行一些 RRC消息交互。假设注册区域中的所有处于IDLE mode UE 都需要在LEO 卫星经过时频繁执行mobility registration updating,就会带来无法估量的开销。如果将注册区域覆盖的区域设置的很大,可以稍微解决mobility registration updating的问题, 但是面临的另一个问题就是注册区域内大量UE 的paging问题,所以这种方案注册区域的大小和paging容量要进行一定的权衡。
Fixed Tracking area
Fixed Tracking area又要根据UE的位置信息是否可用进行进一步区分。
UE位置信息不可用
为了避免卫星运动触发UE频繁进行mobility registration updating,可以根据固定的地面设置Tracking area。对于NTN LEO,这种情况就是说当小区到达下一个固定的Tracking area时,SIB1中的TAC跟踪区域就会发生变化。当gNB进入下一个Tracking area时,gNB广播的TAC 或 TAC list就要要更新。当UE检测到进入的TA不在在UE先前在网络中注册的TA list中时,就会触发mobility registration updating过程。
如上图所示,网络根据星历实时更新广播TAC,并确认广播TAC与卫星波束覆盖的地理区域相关联。UE监听TAI=PLMN ID+TAC,当其移出TA时,根据广播的TAC和PLMN ID信息确定触发mobility registration updating流程。
这时候TAC的广播有分为两种option,即soft switch option和hard switch option .
hard switch option指一个cell 只广播 one TAC per PLMN,这样在边缘地区可能会出现TAC变化的波动,会多一些mobility registration updating的过程。例如上图UE从T1到T3 期间TAC 的变化是TAC2->TAC1->TAC2。
soft switch option指一个cell 广播 more than one TACs per PLMN,根据实际情况,会在小区的系统信息中添加了新的 TAC,并删除旧的TAC。这样在边缘地区会降低mobility registration updating过程;但是由于TAC多了,又会增加paging的loading。因此,在网络规划和实施中要权衡上述情况。
UE位置信息可用
UE位置信息不可用时,一种可能的解决方案是将地球划分为很多地理区域,并将每个地理区域映射到某个TAC。初始注册时,UE根据位置信息推导TAC(UE侧和网络侧均保留地理区域与TAC值之间的映射规则),根据推导的TAC和广播PLMN ID形成TAI并上报 TAI ,然后通过注册请求消息发送到网络。AMF确认报告的TAI 并将TAI list包含在Registration accept消息中。
当UE移动到新的地理区域时,UE基于位置信息导出TAC,并基于导出的TAC和PLMN ID形成TAI。如果UE检测到进入的TA不在UE先前注册到的TA list列表中,则将触发mobility registration updating过程。UE通过Registration Request消息向网络报告自己导出的TAI。AMF 确认报告的 TAI 并在Registration accept消息中包含 UE 的新 TAI 列表。UE在接收到注册接受消息后,应删除其旧的TAI列表并存储接收到的TAI列表。
R17 NTN TA方案
说这么多,具体到R17 NTN中用的是哪种方案呢?先看下面38.300中有关TAC的描述。
网络可以在NR NTN小区中广播 多个TACs per PLMN,系统信息中的 TAC 变化受到网络控制。根据38.300 中的描述 ,这里就是Fixed tracking area soft switch option的描述。
根据SIB1中trackingAreaList的描述,cellIdentity 字段指示的小区所属的TA list。如果存在此字段,则网络不会配置trackingAreaCode。不同PLMN-IdentityInfo上的不同TAC 总数不得超过 maxTAC(12个)。该字段仅存在于 NTN cell中。
对应的也是Fixed tracking area soft switch option的描述。