Non-Terrestrial Network Architecture and Design
Functional Splits, Handover Performance, and Service Availability
Tid: On 2026-02-04 kl 10.00
Plats: Harry Nyquist, Malvinas Väg 10, Kungliga Tekniska högskolan
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/s/66382096282
Språk: Engelska
Ämnesområde: Informations- och kommunikationsteknik
Licentiand: Siva Satya Sri Ganesh Seeram , Kommunikationssystem, CoS
Granskare: Dr. Sebastian Euler, Ericsson AB
Huvudhandledare: Professor Cicek Cavdar, Radio Systems Laboratory (RS Lab); Assistant professor Mustafa Özger, Radio Systems Laboratory (RS Lab), Aalborg University, Aalborg, Denmark
QC 20260107
Abstract
Den nästa generationens trådlösa kommunikationssystem förväntas möjliggöra sömlös global täckning genom integrering av Non-Terrestrial Networks (NTNs) med terrestra nät. Till skillnad från stationära terrestra Base Stations (BSs) med stabil strömförsörjning innebär NTN-plattformar såsom Rotary Wing Drones (RWDs), Fixed Wing Drones (FWDs), High-Altitude Platforms (HAPs) och Low Earth Orbit (LEO)-satelliter utmaningar kopplade tillplattformsrörlighet, energi begränsningar och arkitektoniska funktioner. Dessa faktorer påverkar direkt tjänstetid—eller motsvarande tillgänglighet—förkommunikationslänkar till användare på marken.
Denna avhandling analyserar designfaktorer och arkitektoniska avvägningar som styr tjänstetillgänglighet över olika NTN-plattformar. För Aerial Base Stations (ABSs) utvecklas ett enhetligt ramverk för att utvärderaenergiförbrukning och solenergiskörd. Resultaten visar att RWDs endast kanupprätthålla tjänster i 5–60 minuter med obetydlig nytta av solenergi, medan FWDs och HAPs kan förlänga driftstiden till flera timmar respektivedagar. En nätverksdimensioneringsstudie kvantifierar dessutom antalet ABSsoch reservbatterier som krävs för kontinuerlig täckning, vilket belyser praktiska begränsningar för energibegränsade luftburna system.
För satellitbaserade NTNs introduceras ett digitalt tvillingramverk föratt modellera end-to-end-handoverfördröjningar under realistiska 3rd Generation Partnership Project (3GPP)-kompatibla antaganden. Resultaten visaratt placering av gNB ombord minskar den kumulativa Conditional Handover (CHO)-fördröjningen med cirka 25–30% jämfört med Split 7.2x, till priset av 55–70% högre beräkningsbelastning ombord. Konstellationsdesign harstor inverkan på tillgängligheten: ökad satellittäthet bortom en viss gräns germinskad tillgänglighet på grund av fler handover. En konstellation med medelhög täthet på låg höjd uppvisar omkring 11 minuters daglig nertid, vilketökar till 13–16 minuter vid högre täthet, medan en glesare konstellation påhögre höjd endast medför 5–7 minuter. Analysen visar att det ofta citeradetillgänglighetsmålet på 99.9% för LEO-system i praktiken är orealistiskt; enmaximal tillgänglighet runt 99.2% är möjlig, och funktionssplitten kan minska detta ytterligare (t.ex. från 99% till 98.5% vid övergång från gNB ombordtill Split 7.2x).
Sammantaget ger avhandlingen ett enhetligt perspektiv på tjänstetid somen grundläggande prestandametrik för NTNs—styrd av energibegränsningari luftburna plattformar och handoverdynamik i LEO-konstellationer—och erbjuder praktiska insikter för framtida design och optimering av NTN.