DOI: https://doi.org/10.1109/ojcoms.2026.3656366
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Jiaqi Deng وآخرون
الموضوع الرئيسي: إنترنت الأشياء والحوسبة الحافة/الضباب
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على دور الشبكات غير الأرضية (NTN) في سياق الشبكات من الجيل السادس (6G)، مع التأكيد على قدرتها على تقديم خدمات شاملة وتحسين مرونة الشبكة. ومع ذلك، فإن خصائص الحركة والارتفاع العالي للشبكات غير الأرضية تقدم تحديات كبيرة طوال دورة تطوير العمليات (DevOps). يُقترح دمج الشبكات غير الأرضية مع شبكة الوصول الراديوي المفتوحة (ORAN) كحل قابل للتطبيق، مستفيدًا من ميزات ORAN مثل التفكيك، والانفتاح، والتخيل، والذكاء المدمج.
على الرغم من الأدبيات الموجودة حول ORAN وNTN، لا يزال هناك نقص في إطار شامل يعالج التحديات المحددة التي تواجه الشبكات غير الأرضية في سياق ORAN. يبرز البحث إمكانيات الذكاء الاصطناعي الأصلي (AI-Native) لتعزيز التحكم في الشبكة وتحسينها، ومع ذلك، يُلاحظ أن تطبيقها العملي في الشبكات غير الأرضية لا يزال غير مستكشف بشكل كافٍ. لمعالجة هذه الفجوات، يقدم المؤلفون نظرة عامة منظمة على ORAN الأصلي للشبكات غير الأرضية، بدءًا من مراجعة الأدبيات والمفاهيم الأساسية. يقومون بتحليل تحديات DevOps المرتبطة بالشبكات غير الأرضية ويقترحون إطار عمل قائم على ORAN الأصلي للشبكات غير الأرضية، مناقشين المحفزات التكنولوجية الرئيسية وتقديم حالات استخدام تمثيلية، مع توضيح اتجاهات البحث المستقبلية.
مقدمة
تناقش مقدمة الورقة تطور وتحديات الشبكات اللاسلكية الناشئة، وخاصة أنظمة ما بعد الجيل الخامس (B5G) والجيل السادس (6G). تهدف هذه الشبكات إلى دمج المجالات الرقمية والفيزيائية والبشرية من خلال البنى التحتية الذكية، لتلبية التطبيقات التي تتطلب معدلات بيانات عالية، وزمن انتقال منخفض، واتصال واسع النطاق. ومع ذلك، فقد كشفت نشر الشبكات الكثيفة من الجيل الخامس عن قيود مثل زيادة التعقيد، وارتفاع النفقات الرأسمالية والتشغيلية، واستهلاك الطاقة الكبير، خاصة في شبكات الوصول الراديوي (RAN). لقد دفعت التعايش بين الأنظمة القديمة والطلب على حلول ذكية ومرنة إلى البحث في هياكل جديدة ومخططات اتصال لتعزيز الأداء، ودعم التطبيقات المتقدمة مثل الاستشعار المتكامل والاتصال (ISAC)، وتحسين كفاءة الطاقة.
تؤكد الورقة على أهمية دمج شبكة RAN المفتوحة (ORAN) مع الشبكات غير الأرضية (NTNs) لمعالجة التحديات مثل الحجم والوزن وقيود الطاقة وإدارة الحركة. يُنظر إلى هذا الدمج على أنه ضروري لتحقيق الاتصال الشامل وتعزيز مرونة الشبكة، خاصة في التطبيقات الحيوية مثل المدن الذكية والرعاية الصحية. يقترح المؤلفون طبقة إدارة الخدمة والتنسيق عبر المجالات (SMO) لتسهيل التنسيق الذكي من النهاية إلى النهاية عبر مجالات RAN والنقل والشبكة الأساسية. تهدف هذه الطبقة إلى تبسيط العمليات، وتقليل التكاليف، وتمكين اتخاذ القرارات المنسقة من خلال الذكاء الاصطناعي عبر المجالات، مما يدعم في النهاية بنى ORAN التحتية القابلة للتوسع والموفرة للموارد.
نقاش
في قسم النقاش من الورقة، يقدم المؤلفون مراجعة شاملة للأدبيات الموجودة حول الشبكات غير الأرضية (NTN) المعتمدة على شبكة الوصول الراديوي المفتوحة (ORAN)، مع تسليط الضوء على التقدمات الكبيرة والبحوث الجارية في هذا المجال. يؤكدون أنه على الرغم من أن العديد من الدراسات قد استكشفت جوانب مختلفة من دمج ORAN وNTN، لا يزال هناك نقص في التحليل الشامل الذي يعالج التحديات الفريدة التي تواجه الشبكات غير الأرضية. يشير المؤلفون إلى عدة منشورات رئيسية تبحث في مواضيع مثل استراتيجيات العمارة، وتقسيم الشبكة، وتطوير منصات الاختبار لتطبيقات الطائرات بدون طيار، لكنهم يلاحظون أن العديد من هذه الأعمال تتكيف بشكل أساسي مع مبادئ ORAN من الشبكات الأرضية دون التعمق في التحديات المحددة المرتبطة بـ DevOps للشبكات غير الأرضية.
يؤكد المؤلفون أن ورقتهم تسهم في تقديم نظرة عامة منظمة على حلول ORAN للشبكات غير الأرضية، مع التركيز على إمكانيات الأنظمة الأصلية للذكاء الاصطناعي لتعزيز أداء الاتصال. يحددون ويحللون التحديات الفريدة عبر دورة حياة الشبكة غير الأرضية، ويقترحون إطار عمل جديد قائم على ORAN الأصلي للشبكات غير الأرضية، ويقدمون حالات استخدام تمثيلية مثل الاتصالات الطارئة والاتصالات بين المركبات وكل شيء (V2X). علاوة على ذلك، يناقشون اتجاهات البحث المستقبلية التي يمكن أن تدمج الإطار المقترح مع التقنيات الناشئة، مما يشكل تطور الشبكات اللاسلكية الذكية. بشكل عام، يهدف المؤلفون إلى سد الفجوات الموجودة في الأدبيات من خلال تقديم فهم أكثر شمولاً للشبكات غير الأرضية المعتمدة على ORAN وتعقيداتها التشغيلية.
DOI: https://doi.org/10.1109/ojcoms.2026.3656366
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Jiaqi Deng et al.
Primary Topic: IoT and Edge/Fog Computing
Overview
The section provides an overview of the role of Non-Terrestrial Networks (NTN) in the context of Sixth Generation (6G) networks, emphasizing their potential to deliver ubiquitous services and improve network resilience. However, the mobility and high-altitude characteristics of NTNs introduce significant challenges throughout the development and operations (DevOps) lifecycle. The integration of NTNs with Open Radio Access Network (ORAN) is proposed as a viable solution, leveraging ORAN’s features such as disaggregation, openness, virtualization, and embedded intelligence.
Despite existing literature on ORAN and NTN, a comprehensive framework that addresses the specific challenges faced by NTNs within an ORAN context is still lacking. The paper highlights the potential of artificial intelligence native (AI-Native) capabilities to enhance network control and optimization, yet notes that their practical application in NTNs remains underexplored. To address these gaps, the authors present a structured overview of AI-Native ORAN for NTN, beginning with a literature review and foundational concepts. They analyze the DevOps challenges associated with NTNs and propose an orchestrated AI-Native ORAN-based NTN framework, discussing key technological enablers and presenting representative use cases, while also outlining future research directions.
Introduction
The introduction of the paper discusses the evolution and challenges of emerging wireless networks, particularly Beyond Fifth Generation (B5G) and Sixth Generation (6G) systems. These networks aim to integrate digital, physical, and human domains through intelligent infrastructures, catering to applications that require high data rates, low latency, and extensive connectivity. However, the deployment of dense 5G networks has exposed limitations such as increased complexity, high capital and operational expenditures, and significant energy consumption, particularly in radio access networks (RAN). The coexistence of legacy systems and the demand for intelligent, flexible solutions have prompted research into novel architectures and communication schemes to enhance performance, support advanced applications like integrated sensing and communication (ISAC), and improve energy efficiency.
The paper emphasizes the importance of integrating Open RAN (ORAN) with non-terrestrial networks (NTNs) to address challenges such as size, weight, power constraints, and mobility management. This integration is seen as crucial for achieving ubiquitous connectivity and enhancing network resilience, especially in critical applications like smart cities and healthcare. The authors propose a cross-domain Service Management and Orchestration (SMO) layer to facilitate end-to-end intelligent orchestration across RAN, transport, and core network domains. This layer aims to streamline operations, reduce costs, and enable coordinated decision-making through cross-domain AI, ultimately supporting scalable and resource-efficient ORAN infrastructures.
Discussion
In the discussion section of the paper, the authors provide a comprehensive review of existing literature on Open Radio Access Network (ORAN)-based Non-Terrestrial Networks (NTN), highlighting significant advancements and ongoing research in this area. They emphasize that while numerous studies have explored various aspects of ORAN and NTN integration, there remains a lack of holistic analysis that addresses the unique challenges faced by NTNs. The authors reference several key publications that investigate topics such as architectural strategies, network slicing, and the development of testbeds for UAV-based applications, but note that many of these works primarily adapt ORAN principles from terrestrial networks without delving into the specific DevOps challenges associated with NTNs.
The authors assert that their paper contributes a structured overview of ORAN solutions for NTNs, focusing on the potential of AI-Native systems to enhance communication performance. They identify and analyze unique challenges across the NTN lifecycle, propose a novel AI-Native ORAN-based NTN framework, and present representative use cases such as emergency communication and vehicle-to-everything (V2X) communications. Furthermore, they discuss future research directions that could integrate the proposed framework with emerging technologies, thereby shaping the evolution of intelligent wireless networks. Overall, the authors aim to fill the existing gaps in the literature by providing a more comprehensive understanding of ORAN-based NTNs and their operational complexities.