Non-terrestrial network (NTN) is expected to be a critical component of Sixth Generation (6G) networks, providing ubiquitous services and enhancing the system resilience. However, the high-altitude operation and inherent mobility of NTN introduce significant challenges across the development and operations (DevOps) lifecycle. Apart from that, how to achieve artificial intelligence native (AI-Native) capabilities in NTN for intelligent network management and orchestration remains an important challenge. To solve the challenges above, we propose integrating the Open Radio Access Network (ORAN) with NTN as a promising solution, leveraging its principles of disaggregation, openness, virtualization, and embedded intelligence. Despite extensive technical literature on ORAN and NTN, respectively, there is a lack of a holistic view of the integration of ORAN and NTN architectures, particularly in terms of how intelligent ORAN can address the scalability challenge in NTN management. To address this gap, this paper provides a comprehensive and structured overview of an AI-native ORAN-based NTN framework to support dynamic configuration, scalability, and intelligent orchestration. The paper commences with an in-depth review of the existing literature from leading industry and academic institutions, subsequently providing the necessary background knowledge related to ORAN, NTN, and AI-Native for communication. Furthermore, the paper analyzes the unique DevOps challenges for NTN and proposes the orchestrated AI-Native ORAN-based NTN framework, with a detailed discussion on the key technological enablers within the framework. Finally, this paper presents various use cases and outlines the prospective research directions of this study in detail.


翻译:非地面网络(NTN)有望成为第六代(6G)网络的关键组成部分,提供无处不在的服务并增强系统韧性。然而,NTN的高空运行和固有移动性为其开发与运维(DevOps)全生命周期带来了重大挑战。此外,如何在NTN中实现人工智能原生(AI-Native)能力以支持智能网络管理与编排,仍是一个重要难题。为解决上述挑战,本文提出将开放无线接入网(ORAN)与NTN融合作为一种前景广阔的解决方案,充分利用其解耦、开放、虚拟化及嵌入式智能的设计原则。尽管现有技术文献已分别对ORAN和NTN进行了广泛探讨,但关于两者架构融合的整体性研究仍显不足,尤其在智能ORAN如何应对NTN管理中的可扩展性挑战方面。为填补这一空白,本文对基于AI原生ORAN的NTN框架进行了全面且结构化的综述,旨在支持动态配置、可扩展性与智能编排。文章首先深入评述了来自领先工业界与学术机构的现有文献,继而系统阐述了ORAN、NTN及通信领域AI原生相关的必要背景知识。进一步地,本文分析了NTN特有的DevOps挑战,提出了基于协同AI原生ORAN的NTN框架,并对框架中的关键技术使能要素进行了详细探讨。最后,本文展示了多种应用场景,并详细阐述了该研究的未来研究方向。

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