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关于5G无线接入网(NG-RAN)

浏览:13389  来源:通信人在线  日期:2022-03-24

5G系统(5GS)的无线接入网,被3GPP命名为下一代无线接入网(NG-RANNext Generation Radio Access Network)。之所以称为下一代(NG),是因为,与2GBSS3GUTRAN4GE-UTRAN相比,NG-RAN是一个能满足多场景的多层异构网络,能够容纳已广泛应用的各种无线接入技术,以满足5GS的移动性、时延性、接入速率、流量密度、连接数密度、频谱效率、能源效率等特性的要求

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一、NG-RAN的网络架构

NG-RAN的网络架构,几乎与4GE-UTRAN的架构类同,同样是一种扁平化结构,其节点完全是由基站(NBNode B)组成。NB间相连、NB与核心网间相连均采用标准接口。

1、节点

在一个NG-RAN网络架构中,构成的基站节点有两类,即称之为gNBng-eNB。其中,gNB节点向用户设备(UE)提供NG-RAN用户平面和控制平面协议的终结;ng-eNB节点向用户设备(UE)提供E-UTRAN用户平面和控制平面协议的终结。NG-RAN的网络整体架构基本结构如下图1-1-1所示。下图1-1-2给出了5GSNG-RAN5GC间的关系,也可理解为NG-RAN的网络架构的另种表现形式

1-1-15G无线接入网(NG-RAN)的网络整体架构

1-1-2NG-RAN5GC间的关系

2、接口

图中,gNBng-eNB通过Xn接口实现节点之间的相互连接;Xn接口分为用户平面接口(Xn-U)和控制平面接口(Xn-C),它们均定义于NG-RAN两个节点之间,其各自承载的功能详见下表1-2-1中。

1-2-1Xn接口与NG接口的功能

gNBng-eNB通过NG接口连接到5G核心网(5GC5G Core)。NG接口分为控制平面接口(NG-C)和用户平面接口(NG-U),其接口各自支持的功能也见表1-2-1中。其中,NG-RAN节点通过NG-C接口连接到AMF;并通过NG-U接口连接到UPFAMFUPF5GC的两个网络功能(NF),AMF是指接入和移动性管理功能;UPF是指用户平面功能。

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另外,在我国通信行业标准YD/T 36195G数字蜂窝移动通信网 NG接口技术要求和测试方法(第一阶段)》和YD/T 36205G数字蜂窝移动通信网 Xn/X2接口技术要求和测试方法(第一阶段)》中,对NG接口和Xn接口的技术要求做出了规定。事实上,在这两个标准中对其接口的技术要求并没有具体内容的描述,仅仅是引用了3GPP的相关规范名称索引,具体汇列与下表1-2-2中。

1-2-2NG接口技术要求和Xn接口技术要求遵循于3GPP规范名称

欲具体了解这两个接口的通信行业标准具体内容的请进入YD/T 3619YD/T 3620

二、gNB介绍

1gNB的构成

在上述图中可以看出,一个NG-RAN是由一组通过NG接口连接到5GC5G基站gNB(包括ng-eNB)所构成。而gNB是由一个gNB-CU和一个或多个gNB-DU所组成(见图1-1-2),gNB-CUgNB-DU间通过F1接口相连接,且一个gNB-DU只能连接一个gNB-CUgNB-CU及连接的gNB-DU5GC及其它gNB可见并仅作为一个gNB。在这里,CU即集中单元(Centralized Unit),相当于早期的BBUDU即分布单元(Distribute Unit),相当于早期的RRU

2gNB的功能

NG-RANgNB(包括ng-eNB)可支持TDDFDD及双模操作,它的主要功能汇总于下表2-2-1中。另外,相对于无线接入功能,在3GPP TS 23.501给出了移动性管理功能(AMF)、用户平面功能(UPF)及会话管理功能(SMF)等网络功能(NF)模块所应承载的功能。下图2-2展示了NG-RANgNB)和5GC功能划分的上述内容总结。

2-2-1gNB的主要功能

2-2NG-RANgNB)和5GC的功能划分

另外,gNB-CUgNB-DU间的F1接口是一个开放性标准接口,F1接口的基本原则和主要功能汇总于下表2-2-2内,以供了解其F1的作用。

2-2-2F1接口的基本原则与功能

三、NG-RAN的无线协议分层

1、概述

对于NG-RAN与用户终端设备间无线接口,被3GPP命名为新无线(NRNew Radio。其NR同样采用三层体系结构来描述,如下图3-1所示的:层1为物理层,由3GPP TS 38.200系列所规范;层2为数据链路层,也称为介质访问控制(MAC)层;层3为网络层;层2和层33GPP TS 38.300系列所规范。

3-15G NR的无线协议体系分层架构

2NR的无线协议栈

NR的无线协议栈也有用户平面和控制平面之分。NR的用户平面无线协议栈和控制平面无线协议栈分别详见下图3-2-13-2-2。在我国通信行业标准YD/T 36185G数字蜂窝移动通信网 无线接入网总体技术要求(第一阶段)》中,对NR的无线协议栈的各层要求有详细的描述,其中:层1即物理(PHY)层应遵循YD/T 3618的第5章之规定。层2即数据链路层应遵循YD/T 3618的第6章之规定,包括的子层有介质访问控制(MAC)层、无线链路控制(RLC)层、分组数据汇聚协议(PDCP)层、业务数据适应协议(SDAP)层等。层3即这里的无线资源控制(RRC)层应遵循YD/T 3618的第7章之规定。另外,在控制平面协议栈中,非接入层(NAS)控制协议(该协议在5GCAMF终结)应遵循3GPP TS 23.501的相关规定,如认证、移动性管理、安全控制等。

3-2-1NR的用户平面协议栈

3-2-2NR的控制平面协议栈

欲详细了解NR的无线协议栈各层要求的请进入12与层3

四、多Radio双连接(MR-DC

3GPP TS 37.340所描述的多Radio双连接(MR-DCMulti-Radio Dual-Connectivity)是3GPP TS 36.300描述的E-UTRA内双连接技术的升级。这里的多Radio实际上是指多无线接入技术(RAT)之意。在MR-DC下,一个具备多RX/TX能力的UE可以同时使用通过两个不同节点(通过非理想回程(backhaul)相连)上各自独立的调度器的资源,一个提供E-UTRA接入,另一个提供NR接入。对于这两个调度器,一个位于主节点(MNMaster Node),一个位于次节点(SNSecondary Node),这两个节点通过网络接口互相连接,其中至少MN连接到核心网。鉴于上述,实现MR-DC,可以通过下述两种方式:

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1、采用4G核心网(EPC)的MR-DC

E-UTRAN支持通过E-UTRAN5G新无线(NR)的MR-DC,可简称为EN-DC方式。在这种方式下,UE同时连接到作为MNeNB和作为SNen-gNBeNBEPC相连而en-gNB通过X2接口与eNB相连。

2、采用5G核心网(5GC)的MR-DC

采用5G核心网(5GC)的MR-DC又可分为下述两种情况:

E-UTRANNR的双链接:NG-RAN支持E-UTRANNR的双连接,简称为NGEN-DC方式。在这种方式下,UE同时连接到作为MNng-eNB和作为SN所谓gNBng-eNB连接到5GCgNB通过Xn接口与ng-eNB相连。

NRE-UTRAN的双链接:NG-RAN支持NRE-UTRAN双连接,简称为NE-DC方式。在此方式下,UE同时连接到作为MNgNB和作为SNng-eNBgNB连接到5GC,而ng-eNB通过Xn接口与gNB相连。

MR-DC设计基于的假设是不同节点间采用的是非理想backhaul传输,但同样可以采用理想backhaul传输的情况下。在我国通信行业标准YD/T 36185G数字蜂窝移动通信网 无线接入网总体技术要求(第一阶段)》中对MR-DC技术有详细的描述。

欲详细了解YD/T 3618标准对MR-DC技术要求的请进入

对于5GNG-RAN,在YD/T 36185G数字蜂窝移动通信网 无线接入网总体技术要求(第一阶段)》中,还对其移动性、调度、UE省电、UE能力、垂直支撑、QoS、自配置与自优化等提出了要求。

欲详细了解YD/T 3618标准具体内容的请进入

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