Workflow¶
最近会把与D2C文章对应的“实验环境部署”单独整理一遍
MOSAIC 的原型是基于 Amarisoft Callbox NR-4-U Ultimate 搭建的，这是一个市场上首批支持 3GPP NTN（非地面网络）软件协议栈的产品，它实现了全栈 3GPP-R17 IoT/NR-NTN 协议和符合标准的 LEO 卫星射频信道仿真器。
MOSAIC 原型 (Prototype) 的软硬件结合
MOSAIC 的实际部署遵循三项原则:
- 即插即用代理 (proxy), 最大限度地减少 SNO 卫星的修改
- 与地面 4G/5G 无缝集成
- 基于 SIM 卡的部署，使商用现成 (COTS) 设备无需硬件更改
| 参与方 | 硬件/环境 | 软件/功能（如何结合） |
|---|---|---|
| SNO | 使用 一个Amarisoft节点 模拟 LEO卫星 | 部署传统的蜂窝 RAN (无线接入网络) 和 UPF (用户平面功能) 在此基础上，安装一个 代理 (Proxy)，该代理模拟蜂窝核心网的控制平面功能，并封装了MOSAIC的自服务多租户功能 (§5.1) 该代理负责维护 MNO的证书、从UE的 ULInformationTransfer 消息中接收 Token、从Token中提取UE的会话状态，并将这些状态提供给RAN和UPF以执行运营商级服务 |
| MNO | 使用 一个Amarisoft节点 模拟 地面4G/5G核心网 | 重用 标准的订阅服务器（4G中的HSS，5G中的UDM）作为用户配置文件数据库 重用计费功能（4G中的OCS/OFCS，5G中的CHF）作为已消耗 Token 数据库 通过标准的 APDU接口 为UE及其SIM卡提供Token，支持远程空中更新。核心网还用于桥接卫星和地面基站之间的切换 |
| UE | 使用 商用现成的手机/物联网设备 (如：华为 Mate 60 Pro, 华为 Mate 50) 配备可编程的 sysmoISIM-SJA2 SIM卡 |
SIM卡 承载MOSAIC的 Token 功能 作为小程序 用户安装一个 移动应用程序 (Android app) 来存储Token 并调用 带内控制。该应用通过 TelephonyManager APIs 与SIM/eSIM协同执行MOSAIC的流程 |
Workflow整理复盘
按照 dataflow 整理一下
| 阶段 | 软硬件结合说明 | MOSAIC 的具体数据流/逻辑流 |
|---|---|---|
| UE (User Equipment) | 硬件： 商用现成的手机/物联网设备 (如：华为 Mate 60 Pro, 华为 Mate 50)，以及 MNO 签发的 可编程 SIM 卡 (如：sysmoISIM-SJA2)。 | 1. Token 准备与存储： MNO 通过标准的 APDU 接口远程向 UE 的 SIM 卡提供 Token。SIM 卡作为防篡改硬件，存储 Token 的元数据 \(\text{o}_2\) 以确保 Token 的 一次性使用。 |
| 软件： SIM 卡上运行 MOSAIC 的 Token 功能小程序 (applet)；UE 上的 移动应用 用于存储 Token 并通过 TelephonyManager APIs 调用 带内控制 (In-Band Control) 流程。 | 2. 服务建立 (上行)：UE 选择一个卫星（SNO）并进行身份验证。UE 使用卫星的公钥 \(\text{pub}_s\) 加密 Token 和消息 \(m\) 生成请求 \(\text{req}\)。3. Token 传输：UE 使用标准的 4G/5G 消息容器，通过 ULInformationTransfer 消息将包含 \(\text{req}\) 和移动网络身份 \(\text{I}_M\) 的 Token 数据 附带（piggyback） 发送给卫星。 |
|
| RAN (Radio Access Network) | 硬件： 部署在 SNO LEO 卫星上的 Amarisoft Callbox NR-4-U Ultimate 节点，模拟 全栈 4G/5G 无线接入网络 (RAN) 功能。 | 4. 无线传输：SNO 卫星的 RAN 接收到 UE 发送的 ULInformationTransfer 消息。MOSAIC 采用 Option 1 或 Option 2 的功能分割，将无线处理本地化到卫星上，以避免透明管道模式下的 4G/5G 时限违规和带宽耗尽问题。 |
| CoreNet (SNO - 本地化自服务) | 硬件： 与 RAN 部署在同一 LEO 卫星节点上。 | 5. 会话状态提取与本地激活 (控制面)：代理 (Proxy) 是 MOSAIC 的核心软件。该代理模拟蜂窝核心网的控制面功能 (例如 5G 中的 NGAP)。它使用卫星的私钥 \(\text{pri}_s\) 解密 请求 \(\text{req}\)，获取 MNO 签发的 Token。 |
| 软件： 卫星运行 RAN 和 UPF (用户平面功能) 的传统蜂窝功能。同时，卫星上安装了 会话状态代理 (Session State Proxy) 软件，该代理封装了 MOSAIC 的自服务多租户功能。 | 6. 策略执行：代理验证 Token，并从其中提取 UE 的 会话状态 \(p\)（包括漫游、QoS、计费和接入控制策略）。代理将这些状态提供给本地的 RAN 和 UPF，从而在本地执行运营商级服务，无需联系远程 MNO。 | |
| 7. Token 记录：如果 Token 验证成功，SNO 卫星将该 Token 保存到其 Token 桶 (Token bucket) 中，作为向 MNO 收取费用的 服务证明。 | ||
| CoreNet (MNO - 远程管理与清算) | 硬件： MNO 的 地面 4G/5G 核心网 (由另一个 Amarisoft 节点模拟)。 | 8. 数据转发 (用户面)：UPF 根据 Token 中提取的 QoS 策略转发用户数据。 |
| 软件： MNO 重用 标准的订阅服务器 (HSS/UDM) 作为用户配置文件数据库，并重用计费功能 (OCS/OFCS/CHF) 作为 已消耗 Token 数据库。 | 9. 财务清算 (Token Clearing)：SNO 卫星在可达 MNO 地面站时（无论是通过 ISL 立即联系，还是离线移动到覆盖范围后联系），将 Token 桶中的 Token 发送给 MNO 进行财务清算。MNO 将 Token 记录到其已消耗数据库中，并检测多重消费行为。 | |
| WAN (Wide Area Network) | 通过 UPF 和 SNO 可用的回传链路 (backhaul links) 实现。 | 10. 数据出口：用户数据通过 UPF 被路由到互联网或 MNO 的其他网络部分。对于 LEO 卫星而言，这通常依赖于 卫星间链路 (ISLs) 或卫星覆盖到的 地面站 (Ground Station)。 |