NTN (비지상 네트워크, 위성)¶
스펙 · 릴리즈
개요: TS 38.300 §16.14 · 연구: TR 38.811 (채널·배치), TR 38.821 (해결책) · 물리계층 타이밍: TS 38.211 §4.3.1, TS 38.213 §4.2 (K_offset, TA) · SIB19: TS 38.331 · RF: TS 38.101-5, 38.108 Rel-17 NR NTN·IoT NTN (투명 페이로드, FR1 L/S 밴드) → Rel-18 Ka 대역(FR2 이상 10 GHz), 커버리지 향상, 위치 검증, NTN–TN 이동성 → Rel-19 재생형 페이로드(위성 탑재 gNB), RedCap over NTN, IoT 저장 후 전달
한눈에 보기
NTN은 위성(또는 고고도 비행체)을 통해 5G를 제공하는 기술입니다. 바다, 사막, 산간처럼 기지국을 세우기 어려운 곳이나, 재난으로 지상망이 끊긴 곳에서 일반 단말로 직접 연결하는 것이 목표입니다.
위성 통신이 어려운 이유는 세 가지입니다.
- 먼 거리: 정지궤도(GEO)는 3만 6천 km → 왕복 지연이 0.5초 이상
- 빠른 이동: 저궤도(LEO) 위성은 초속 7.5 km → 도플러가 수십 kHz
- 넓은 셀: 빔 하나가 수백 km → 셀 안 단말 간 지연 차이가 큼
NR NTN은 단말이 GNSS로 자기 위치를 알고, 위성이 방송하는 궤도 정보(SIB19)로 지연과 도플러를 미리 보정해서 해결합니다.
위성 궤도와 지연¶
| 유형 | 고도 | 위성 속도 | 최대 왕복 지연 (UE–gNB, 투명 방식) | 최대 도플러 (2 GHz) |
|---|---|---|---|---|
| LEO | 600 km | 약 7.56 km/s | 약 26 ms | 약 ±48 kHz |
| LEO | 1200 km | 약 7.2 km/s | 약 41 ms | 약 ±46 kHz |
| MEO | 7000–25000 km | 약 95–300 ms | ||
| GEO | 35786 km | 지구와 정지 | 약 541 ms | 거의 0 (위성 이동 없음) |
| HAPS | 20 km 내외 | 느림 | 수 ms | 작음 |
구조¶
flowchart LR
UE([UE<br/>GNSS 탑재]) -. 서비스 링크 .- SAT[위성<br/>투명 중계: 주파수 변환·증폭]
SAT -. 피더 링크 .- GW[NTN 게이트웨이<br/>지상국]
GW --- gNB["gNB<br/>(지상)"]
gNB --- CN[5GC]- 투명(transparent) 페이로드 (Rel-17): 위성은 중계만, gNB는 지상
- 재생형(regenerative) 페이로드 (Rel-19): 위성에 gNB(또는 gNB-DU) 탑재 → 지연 감소, 위성 간 링크
바뀐 절차¶
| 문제 | 해결 |
|---|---|
| 긴 왕복 지연 → 상향 타이밍 | 단말이 GNSS 위치 + 위성 궤도로 TA를 스스로 계산(사전 보정) + 공통 TA(망이 피더 링크 지연 방송) |
| 스케줄링 타이밍 | K1, K2, RAR 창 등에 K_offset 추가 |
| 큰 도플러 | 단말이 하향 주파수 오차를 추정하고 상향 주파수를 사전 보정 |
| HARQ RTT가 너무 김 | HARQ 프로세스 32개, 프로세스별 HARQ 피드백 비활성화 |
| RLC/PDCP 타이머 | 범위 확장 |
| 셀 이동 (LEO) | 지구 고정 셀(위성 빔이 같은 지역을 계속 비춤) 또는 지구 이동 셀 |
| TA 영역 | 지구 위에 고정 (셀은 움직여도 TA는 고정) |
| 이동성 | 시간·위치 기반 조건부 핸드오버 (이벤트 D1: 거리, T1: 시간) |
밴드 (Rel-17)¶
| 밴드 | 상향 / 하향 | 위성 대역 |
|---|---|---|
| n255 | 1626.5–1660.5 / 1525–1559 MHz | L-band |
| n256 | 1980–2010 / 2170–2200 MHz | S-band |
| Rel-18 Ka | 27.5–30 / 17.7–20.2 GHz 등 | Ka-band (VSAT·고정 단말) |
전문가 노트 — SIB19, 측정, IoT NTN
SIB19 내용. 서빙 위성의 궤도력(ephemeris): 위치·속도 벡터(PVT) 또는 궤도 요소, 유효 시각(epoch), 유효 기간, 공통 TA 파라미터(피더 링크 지연과 변화율), K_offset, 셀 기준 위치, 이웃 위성 정보. 단말은 이 정보가 유효한 동안만 상향 송신할 수 있습니다.
TA 계산. \(T_{TA} = (N_{TA} + N_{TA,UE\text{-}specific} + N_{TA,common} + N_{TA,offset}) \times T_c\). UE-specific 부분은 단말–위성 거리(서비스 링크)로, common 부분은 위성–게이트웨이(피더 링크)로 계산합니다.
측정과 SMTC. 위성 이동으로 이웃 셀 SSB 도착 시간이 계속 바뀌므로, 위성별 SMTC 오프셋과 측정 갭 조정이 필요합니다. 셀 재선택에도 위치·시간 기반 조건이 쓰입니다.
IoT NTN (Rel-17). NB-IoT와 eMTC를 위성으로 서비스합니다. GNSS 측정과 송신을 동시에 못 하는 저가 단말을 위해 GNSS 재측정 구간을 두고, Rel-19에서는 위성이 항상 게이트웨이와 연결되지 않는 경우를 위한 저장 후 전달(Store & Forward)을 다룹니다.
Direct-to-Device 서비스. 상용 스마트폰을 위성과 직접 연결하는 서비스(문자·음성·저속 데이터)가 3GPP NTN 규격과 독자 방식으로 함께 확산되고 있습니다. 6G에서는 지상·비지상 통합 설계가 기본 전제입니다. → 6G 후보 기술
관련 페이지¶
- 스케줄링과 HARQ
- MAC — HARQ 비활성화
- 측정 이벤트와 갭 — D1, T1
- 3GPP 6G 일정