V1R1XXX/WX3416702019.09.09新開發(fā)第一章緒論人類對通信需求的不斷提升和通信技術的突破創(chuàng)新，推動著移動通信系統(tǒng)的快速演進。5G不再只是從2G到3G再到4G的網(wǎng)絡傳輸速率的提升，而是將“人-人”之間的通信擴展到“人-網(wǎng)-物”３個維度的萬物互聯(lián)，打造全移動和全連接的數(shù)字化社會。學完本課程后，您將能夠：掌握移動通信網(wǎng)絡架構了解移動通信網(wǎng)絡演進過程1.1移動通信網(wǎng)絡架構1.2移動通信網(wǎng)絡演進1.1移動通信網(wǎng)絡架構第五代移動通信系統(tǒng)（5thGeneration,5G）網(wǎng)絡架構分為線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)三個部分。三個部分具體介紹如下：無線接入網(wǎng)部分承載網(wǎng)部分核心網(wǎng)部分1.1移動通信網(wǎng)絡架構第五代移動通信系統(tǒng)（5thGeneration,5G）網(wǎng)絡架構分為線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)三個部分。三個部分具體介紹如下：無線接入網(wǎng)部分承載網(wǎng)部分核心網(wǎng)部分無線接入網(wǎng)部分天饋匯聚站點RAN-CU云化D-RANC-RANCU云化部署DUDUDU+RUBBU（Compact）BBUCPRI/eCPRICPRI/eCPRICPRI/eCPRICPRI/eCPRIIP傳統(tǒng)部署方式，組網(wǎng)部署簡單BB集中部署，可節(jié)省站點機房，BB集中可以有協(xié)同增益RAN-CU功能集中云化部署，更好的DC、分流、邊緣計算、智能運維CU/DU分設后，對可靠性要求更高，避免單點故障5G部署初期5G靈活部署架構支持多種業(yè)務訴求時延小于10msRU/AAURU/AAURU/AAUD-RAN：DistributedRadioAccessNetwork，分布式無線接入網(wǎng)C-RAN：CentralizedRadioAccessNetwork，集中式無線接入網(wǎng)CU部署方案CUCUDUDUDUCPRI/eCPRIEthernetEthernetCPRI/eCPRICPRI/eCPRIEthernet匯聚機房(下面掛接站點數(shù)量~10X量級)數(shù)據(jù)中心DC(下面掛接站點數(shù)量~>100X量級)站點天線&RRUoption1option2好處：實現(xiàn)更大范圍的控制處理，資源共享。壞處：時延較大，對于時延敏感型業(yè)務不適合部署。好處:更靠近用戶，時延小。壞處：資源沒法大范圍共享，且可能需要改造機房才能部署COTS服務器承載網(wǎng)部分——物理層次劃分承載網(wǎng)被分為前傳網(wǎng)（CRAN場景下AAU到DU/BBU之間）、中傳網(wǎng)（DU到CU之間）、回傳網(wǎng)（CU/BBU到核心網(wǎng)之間）中傳網(wǎng)是BBU云化演進，CU和DU分離部署之后才有的。如果CU和DU沒有分離部署，則承載網(wǎng)的端到端僅有前傳網(wǎng)和回傳網(wǎng)?；貍骶W(wǎng)還會借助波分設備實現(xiàn)大帶寬長距離傳輸，下層兩個環(huán)是波分環(huán)，上層3個環(huán)是IP無線接入網(wǎng)（IPRadioAccessNetwork，IPRAN）/分組傳送網(wǎng)（PacketTransportNetwork，PTN）環(huán)，波分環(huán)具備大顆粒、長距離傳輸?shù)哪芰?，IPRAN/PTN環(huán)具備靈活轉發(fā)的能力，上下兩種環(huán)配合使用，實現(xiàn)承載網(wǎng)的大顆粒、長距離、靈活轉發(fā)功能。前傳網(wǎng)和中傳網(wǎng)是50Gbit/s或100Gbit/s組成的環(huán)形網(wǎng)絡，回傳網(wǎng)是200Gbit/s或400Gbit/s組成的環(huán)形網(wǎng)絡。部署形態(tài)1：與傳統(tǒng)4G宏站一致，CU與DU共硬件部署，構成BBU單元。部署形態(tài)2：DU部署在4GBBU機房，CU集中部署。部署形態(tài)3：DU集中部署，CU更高層次集中。部署形態(tài)4：CU與DU共站點集中部署，類似4G的CRAN方式。中傳網(wǎng)回傳網(wǎng)回傳網(wǎng)前傳網(wǎng)中傳網(wǎng)回傳網(wǎng)前傳網(wǎng)回傳網(wǎng)承載網(wǎng)部分承載網(wǎng)部分——邏輯層次劃分承載網(wǎng)被分為管理平面、控制平面和轉發(fā)平面3個邏輯平面。管理平面完成承載網(wǎng)控制器對承載網(wǎng)設備的基本管理功能控制平面完成承載網(wǎng)轉發(fā)路徑（即業(yè)務隧道）的規(guī)劃和控制轉發(fā)平面完成基站之間、基站與核心網(wǎng)之間用戶報文的轉發(fā)功能。1.1移動通信網(wǎng)絡架構基站側網(wǎng)關（CellSiteGateway，CSG）：移動承載網(wǎng)絡中的一種角色名稱，該角色處在接入層，負責基站的接入。1.1移動通信網(wǎng)絡架構匯聚側網(wǎng)關（AggregationSiteGateway，ASG）：移動承載網(wǎng)絡中的一種角色名稱，該角色位于匯聚層，負責對移動承載網(wǎng)絡接入層海量CSG業(yè)務流進行匯聚。1.1移動通信網(wǎng)絡架構無線業(yè)務側網(wǎng)關（RadioServiceSiteGateway，RSG）：承載網(wǎng)絡中的一種角色名稱，該角色處在匯聚層，連接無線控制器。1.1移動通信網(wǎng)絡架構運營商邊界路由器（COREProviderEdgeRouter，COREPER）：運營商邊緣路由器，由服務提供商提供的邊緣設備。1.1移動通信網(wǎng)絡架構光傳送網(wǎng)（OpticalTransportNetwork，OTN）：通過光信號傳輸信息的網(wǎng)絡。波分復用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）：一種數(shù)據(jù)傳輸技術，不同的光信號由不同的顏色（波長頻率）承載，并復用在一根光纖上傳輸。1.1移動通信網(wǎng)絡架構光交叉連接（OpticalCross-Connect，OXC）：一種用于對高速光信號進行交換的技術，通常應用于光Mesh網(wǎng)絡中（網(wǎng)狀互連的網(wǎng)絡）。核心網(wǎng)部分核心網(wǎng)主要用于提供數(shù)據(jù)轉發(fā)、運營商計費，以及針對不同業(yè)務場景的策略控制（如速率控制、計費控制等）功能等。核心網(wǎng)中有3類數(shù)據(jù)中心（DataCenter，DC）中心DC部署在大區(qū)中心或者各省省會城市中區(qū)域DC部署在地市機房中邊緣DC部署在承載網(wǎng)接入機房中核心網(wǎng)設備一般放置在中心DC機房中。為了滿足低時延業(yè)務的需要，會在地市和區(qū)縣建立數(shù)據(jù)中心機房。核心網(wǎng)設備會逐步下移至這些機房中，縮短了基站至核心網(wǎng)的距離，從而降低了業(yè)務的轉發(fā)時延。核心網(wǎng)部分核心網(wǎng)控制面網(wǎng)元和一些運營支撐服務器等部署在中心DC中，如接入和移動性管理功能（AccessandMobilityManagementFunction，AMMF）、會話管理功能（SessionManagementFunction，SMF）、用戶面功能（UserPlaneFunction，UPF）、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能（UnifiedDataManagement，UDM）、其他服務器［如物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT）應用服務器、運營支撐系統(tǒng)（OperationsSupportSystem，OSS）服務器］等。核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)元根據(jù)業(yè)務需求，可以部署在區(qū)域DC中和邊緣DC中。例如，區(qū)域DC可以部署核心網(wǎng)的用戶面功能、多接入邊緣計算（Multi-accessEdgeComputing，MEC）、內容分發(fā)網(wǎng)絡（ContentDeliveryNetwork，CDN）等；邊緣DC也可以部署UPF、MEC、CDN，還可以部署無線側云化集中單元等。1.2移動通信網(wǎng)絡的演進產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新加速，5G構建全聯(lián)接世界5G全聯(lián)接世界連接能力20

年前過去

10

年2G語音時代3G/4G移動互聯(lián)網(wǎng)SMARTEnergySMARTHealthcareSMARTEducationSMARTHomeSMARTTransportSMARTGovernanceSMARTRoboticsSMARTSocialSMARTLightingSMARTWaterSMARTWaterSMARTCarsSMARTShoppingSMARTEntertainmentConnectedPossibilitiesSmartCities,Governance,Healthcare,Water,Lighting,Buildings,Transport,Education,GridsandEconomicsetc.2020

及以后新商業(yè)模式新業(yè)務應用第一代移動通信系統(tǒng)誕生在20世紀40年代，美國底特律警察使用車載無線電系統(tǒng)進行聯(lián)絡，主要采用大區(qū)制模擬技術。1978年底，美國貝爾實驗室成功研制了先進移動電話系統(tǒng)（AdvancedMobilePhoneSystem，AMPS），建成了蜂窩狀移動通信網(wǎng)1983年，AMPS首次在芝加哥投入商用并迅速推廣。1985年，已擴展到了47個地區(qū)。英國在1985年開發(fā)了全接入通信系統(tǒng)（TotalAccessCommunicationsSystem，TACS），頻段為900MHz。加拿大推出了450MHz移動電話系統(tǒng)（MobileTelephoneSystem，MTS）。瑞典等北歐國家于1980年開發(fā)了北歐移動電話（NordicMobileTelephone，NMT）通信網(wǎng)，頻段為450MHz。第一代移動通信系統(tǒng)第一代移動通信系統(tǒng)——在中國中國的1G系統(tǒng)于1987年11月18日在廣東第六屆全運會上開通并正式商用，采用的是TACS制式。從中國電信1987年11月開始運營模擬移動電話業(yè)務到2001年12月底中國移動關閉模擬移動通信網(wǎng)，1G系統(tǒng)在中國的應用長達14年，用戶數(shù)最高曾達到了660萬。如今，1G時代那像磚頭一樣的手持終端——“大哥大”，已經(jīng)成為了很多人的回憶。第二代移動通信系統(tǒng)包括GSM、IS-95碼分多址（IS-95CodeDivisionMultipleAccess,CDMA）、先進數(shù)字移動電話系統(tǒng)（DigitalAdvancedMobilePhoneSystem,DAMPS）、個人數(shù)字蜂窩系統(tǒng)（PersonalDigitalCellular,PDC）。特別是GSM系統(tǒng)，體制開放、技術成熟、應用廣泛，成為陸地公用移動通信的主要系統(tǒng)。第三代移動通信系統(tǒng)第三代（3rdGeneration，3G）移動通信系統(tǒng)又被國際電信聯(lián)盟（InternationalTelecommunicationUnion，ITU）稱為IMT-2000，指在2000年左右開始商用并工作在2000MHz頻段上的國際移動通信系統(tǒng)。3G系統(tǒng)最初有3種主流標準，即歐洲和日本提出的寬帶碼分多址（WidebandCodeDivisionMultipleAccess,WCDMA）；美國提出的碼分多址2000（CodeDivisionMultipleAccess2000，CDMA2000），又稱多載波碼分多址；以及中國提出的時分同步碼分多址接入（TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess，TD-SCDMA）。第四代移動通信系統(tǒng)2012年，LTE-Advanced正式被確立為IMT-Advanced（也稱4G）國際標準，我國主導制定的TD-LTE-Advanced同時成為IMT-Advanced國際標準。LTE包括TD-LTE（時分雙工）和LTEFDD（頻分雙工）兩種制式，我國引領TD-LTE的發(fā)展。TD-LTE繼承和拓展了TD-SCDMA在智能天線、系統(tǒng)設計等方面具有自主知識產(chǎn)權的關鍵技術，系統(tǒng)能力與LTEFDD相當。第五代移動通信系統(tǒng)2015年10月26日至30日，在瑞士日內瓦召開的2015無線電通信全會上，國際電聯(lián)無線電通信部門(ITU-R)正式批準了三項有利于推進未來5G研究進程的決議，并正式確定了5G的法定名稱是“IMT-2020”伴隨著ITU5G計劃的推出和實施，中國推進5G網(wǎng)絡的步伐明顯加速。中國5G技術研發(fā)試驗在政府的領導下，依托國家科技重大專項，由IMT-2020（5G）推進組負責，正在積極實施ITU對IMT2020愿景的描述Source:ITUR.M.[IMT.VISION]10Gbit/s1百萬連接每平方公里1mseMBB（增強型MBB）uRLLC（超高可靠性與超低時延業(yè)務）mMTC（海量連接的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務）IMT-2020vs.IMT-Advanced在關鍵性能指標上的對比3x1ms1Mdevices/km210Gbit/s100X峰值速率(Gbit/s)用戶體驗速率(100Mbit/s)頻譜效率移動性(500km/h)時延連接數(shù)密度(設備/平方公里)區(qū)域流量能力(10Mbps/m2

)網(wǎng)絡功耗效率IMT-AdvancedIMT-2020第五代移動通信系統(tǒng)

GAP時延1毫秒端到端

時延30~50ms30~50x吞吐率10Gbps每個連接速率100Mbps100x連接數(shù)100萬每平方公里連接數(shù)10K100x5G

LTE網(wǎng)絡架構切片能力需求靈活性NFV/SDN第五代移動通信系統(tǒng)4G不能滿足未來新應用對高性能的諸多需求Rel-14Rel-15Rel-16Rel-135G從3GPPRelease15開始Rel-15Rel-165G新空口Rel-125G包括:新空口LTEAdvancedPro演進下一代核心網(wǎng)NextGenEPC演進5G從3GPPRelease15開始LTE-APro20165G

NewRATRel-152017201820195GPhase1.15GPhase1.25GPhase2Rel-16Rel-14NRNSA（非獨立RAT）NRSA（獨立RAT）Full-IMT2020NR

NGCN和NRNAS定義，SA架構（eMBB/uRLLC）Full5G標準，mMTC能力定義；SoftAI/D2D/D-TDD/FlexibleDuplex增強能力定義

NSA定義，eMBBNumerology、幀結構NativeM-MIMO&波形NR業(yè)務目標eMBBuRLLCmMTC18年H2預期NSA終端面世19年H1預期SA終端面世R15（基礎版本）構筑NR技術框架新波形numerology,

幀結構編碼、調制&信道m(xù)MIMOFlexible

duplex網(wǎng)絡架構Ready上下行解耦CU-DU高層切分NSA/

SAR16（完整競爭力）行業(yè)應用基礎設計uRLLC持續(xù)提升NR競爭力新多址eMBB

Sub6GHz增強Self-Backhaul開創(chuàng)行業(yè)數(shù)字化uRLLC增強mMTCD2DV2XUnlicensed2014201520162018201920173GPPRel-15Rel-16IMT-2020商用非獨立組網(wǎng)獨立組網(wǎng)Full

IMT-2020eMBB+uRLLc+mMTCLTE演進空口20202017年12月21日，首個可商用部署的5GNR標準制定LatedropR15

Ph1

NSA標準(eMBB)在17.12凍結5G組網(wǎng)場景NSA

(Non-Standalone，非獨立組網(wǎng))SA

(Standalone，

獨立組網(wǎng))支持eMBB/uRLLC/mMTC及網(wǎng)絡切片需要新建5GCore對5G的連續(xù)覆蓋有較高要求S1EPCLTE5GNR5GCORENG-CNG-U控制面用戶面支持eMBB

LTE為錨點，復用4G核心網(wǎng)，快速引入5GNR5G疊加于4G網(wǎng)絡上，無需提供連續(xù)覆蓋LTES1EPC控制面用戶面5GNRSA組網(wǎng)5G網(wǎng)絡組成包括無線網(wǎng)絡：NR(NewRAN)核心網(wǎng)：NGC（NextGenerationCore)5G無線網(wǎng)絡接口包括：XnNG-C（控制面板）NG-U（用戶面）Uu（無線空口）第一章

緒論第二章

5G無線網(wǎng)絡架構第三章

5G無線關鍵技術第四章

5G空中接口第五章

5G信令流程第六章5G基站原理及部署第七章5G無線網(wǎng)絡組網(wǎng)設計第八章5G基站數(shù)據(jù)配置第九章5G基站網(wǎng)絡調測第十章5G基站操作維護與測試第十一章5G基站故障分析與處理第十二章5G網(wǎng)絡應用與典型案例本章先介紹了5G網(wǎng)絡的整體架構，包括無線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)；再講解了移動通信系統(tǒng)從第一代向第五代演進的過程；最后對本書的所有章節(jié)的內容和學習目標進行了描述。通過本章的學習，讀者應該對5G整體網(wǎng)絡架構有一定的了解，熟悉移動通信網(wǎng)絡演進的過程，并充分了解本書的內容規(guī)劃和學習目標。華為Learning網(wǎng)站/learning/Index!toTrainIndex華為Support案例庫/enterprise/servicecenter?lang=zhV1R1祝欣蓉/WX3416702020.04.05新開發(fā)第二章5G無線網(wǎng)絡架構5G在實現(xiàn)G比特級的峰值速率、毫秒級的端到端延時和網(wǎng)絡能耗效率大幅提升等方面擁有超強的能力。在無線側引入新的關鍵技術的同時，網(wǎng)絡架構又會發(fā)生什么樣的變化呢？在5G整體架構的云化趨勢之下，無線側又能否實現(xiàn)ICT融合？本章課程主要介紹5G的無線網(wǎng)絡架構演進。學完本課程后，您將能夠：掌握傳統(tǒng)的DRAN、CRAN架構理解5G無線接入網(wǎng)重構需求掌握CloudRAN的架構及部署理解CloudRAN的應用價值2.1傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡架構2.2CloudRAN架構及部署2.1傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡架構在4G網(wǎng)絡中，無線側基本完成了宏基站向分布式基站（DistributedBaseStation，DBS）站型的轉變。分布式基站帶來的最大好處是，射頻模塊的形態(tài)由機柜內集中部署的單板演進為獨立的模塊單元，可以脫離機柜部署?；谏漕l拉遠單元(RomteRadioUnit，RRU)或有源天線單元（ActiveAntennaUnit，AAU）的射頻單元和基帶單元（BasebandUnit，BBU）之間采用公共無線接口（CommonPublicRadioInterface，CPRI），并通過光纖連接，所以射頻模塊可以進行較長距離的拉遠，從而使整個站點的覆蓋范圍擴大，并且靈活可控。2.1傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡架構分布式基站（DistributedBaseStation，DBS）常見的應用場景5G的基站仍然采用DBS站型，部署無線接入網(wǎng)的時候，既可以沿用傳統(tǒng)的分布式無線接入網(wǎng)（DistributedRadioAccessNetwork，DRAN）架構和集中式無線接入網(wǎng)（CentralizedRadioAccessNetwork，CRAN）架構，也可以采用新型的基于云數(shù)據(jù)中心的云化無線接入網(wǎng)（CloudRadioAccessNetwork，CloudRAN）架鉤。2.1.1DRAN1、架構部署在DRAN架構中，每個站點均獨立部署機房，BBU與RRU/AAU共站部署，配電供電設備及其他配套設備均獨立部署。在站點傳輸方面，DRAN采用各BBU獨立星狀拓撲的方案，每個站點和接入環(huán)設備獨立連接。DRAN站點部署DRAN傳輸組網(wǎng)2.1.1DRAN2、DRAN架構優(yōu)勢（1）在DRAN架構中，BBU與RRU/AAU共站部署，站點回傳可根據(jù)站點機房實際條件，采用微波或光纖方案靈活組網(wǎng)。（2）采用BBU與RRU/AAU共站部署，CPRI光纖長度短，而單站回傳只需一根光纖，整體光纖消耗低。（3）即使單站出現(xiàn)供電、傳輸方面的故障問題，也不會對其他站點造成影響。2.1.1DRAN3、DRAN架構缺點（1）站點配套獨立部署，投資規(guī)模大。（2）新站點部署機房時，建設周期長。（3）站點間資源獨立，不利于資源共享。（4）站點間信令交互需要經(jīng)網(wǎng)關中轉，不利于站間業(yè)務高效協(xié)同。2.1.2CRAN1、架構部署

在CRAN架構中，多個站點的BBU模塊會被集中部署在一個中心機房中，各站點射頻單元通過前傳拉遠光纖與中心機房BBU進行連接。站點傳輸方面，一般情況下，接入環(huán)傳輸設備直接部署在CRAN機房中，各BBU直接連接在接入環(huán)傳輸設備的不同端口上。CRAN傳輸組網(wǎng)CRAN站點部署2.1.2CRAN2、CRAN架構優(yōu)勢（1）5G的超密集站點組網(wǎng)會形成更多覆蓋重疊區(qū)，CRAN更適合部署CA、CoMP和單頻網(wǎng)（SingleFrequencyNetwork，SFN）等，可以實現(xiàn)站間高效協(xié)同，大幅提升無線網(wǎng)絡性能。（2）CRAN可簡化站點獲取難度，一方面，其可以實現(xiàn)無線接入網(wǎng)快速部署，縮短建設周期；另一方面，其在不易于部署站點的覆蓋盲區(qū)中更容易實現(xiàn)深度覆蓋。（3）可通過跨站點組建基帶池，實現(xiàn)站間基帶資源共享，使資源利用更加合理。2.1.2CRAN3、CRAN架構缺點（1）BBU和RRU之間形成長距離拉遠，前傳接口光纖消耗大，會帶來較高的光纖成本。（2）BBU集中在單個機房中，安全風險高，一旦機房出現(xiàn)傳輸光纜故障或水災、火災等問題，將導致大量基站出現(xiàn)故障。（3）要求集中機房具備足夠的設備安裝空間，且機房具備完善的配套設施用于支持散熱、備電（如空調、蓄電池等）。2.2CloudRAN架構及部署2.2.1無線接入網(wǎng)重構需求隨著2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡的相繼建設部署，整個移動通信網(wǎng)絡正變得越來越復雜，尤其是在無線接入網(wǎng)層面。各廠家之間獨立的網(wǎng)元煙囪式架構增加了網(wǎng)元建設與維護成本，同時新的制式又不斷引入新的頻段。

2.2CloudRAN架構及部署2.2.1無線接入網(wǎng)重構需求宏站+微站+室分混合組網(wǎng)形成異構網(wǎng)絡，站點形態(tài)多樣，功率大小不一，導致無線接入網(wǎng)的運維管理難度越來越大。

5G網(wǎng)絡切片切片5G網(wǎng)絡智能水表等自動駕駛等語音、上網(wǎng)業(yè)務/設備業(yè)務/工業(yè)移動寬帶--20Gbps低時延高可靠--<1msNB-IoT100萬連接/km25G網(wǎng)絡語音、上網(wǎng)自動駕駛等智能水表等5G網(wǎng)絡：語音/上網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、低時延高

可靠等智能水表等自動駕駛等語音、上網(wǎng)業(yè)務/設備業(yè)務/工業(yè)移動寬帶--20Gbps低時延高可靠--<1msNB-IoT

100萬連接/km24G網(wǎng)絡4G網(wǎng)絡4G網(wǎng)絡：語音、文本和上網(wǎng)4G網(wǎng)絡MeterServerEdgeDCLocal

DC中央DCVRServer核心網(wǎng)可編程的功能集合SOC：ServiceOrientedCoreSOC-UPSOC-CPV2XserverSOC-UPSOC-UP/SOC-CPSOC-CPSOC-CPAPPserverSOC-UP編解碼SATCP加速視頻優(yōu)化緩存Web加速加密可靠性注冊安全鑒權路由服務管理用戶數(shù)據(jù)管理QoS應用功能移動管理策略控制安全QoS移動管理QoS視頻優(yōu)化QoS服務管理可靠性可靠性SOC-UP用戶面SOC-CP控制面車聯(lián)網(wǎng)切片1~5ms

時延4K視頻~10Gbps智能抄表切片百萬級

連接語音切片99.9999%

可靠性

用切片來滿足多樣的商業(yè)需求城域DC邊緣DC2.2CloudRAN架構及部署2.2.2CloudRAN架構

CloudRAN引入了集中式單元（CentralizedUnits，CU）和分布式單元（DistributedUnit，DU）分離的結構。CU/DU分離的思想是，將基站BBU的空口協(xié)議棧分割成實時處理部分和非實時處理部分，其中實時處理部分即DU，仍保留在BBU模塊；非實時處理部分即CU，通過網(wǎng)絡功能虛擬化（NetworkFunctionsVirtualization，NFV）之后云化部署。

5GCU/DU分離架構2.2CloudRAN架構及部署

在CU/DU的協(xié)議棧劃分上，各設備廠商及運營商主張的不同劃分方案共有8種。Option1方案表示將無線資源控制（RadioResourceControl，RRC）層劃分到CU中，將分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（PacketDataConvergenceProtocol，PDCP）層及其以下的協(xié)議層功能劃分到DU中；Option2方案表示將PDCP層及其以上層劃分到CU中，將無線鏈路控制（RadioLinkControl，RLC）層及其以下的協(xié)議層功能劃分到DU中；Option3、Option4、Option5、Option6、Option7、Option8分別表示在RLC層內部、RLC層和媒體接入控制（MediaAccessControl，MAC）層之間、MAC層內部、MAC層和物理層之間、物理層內部、物理層和空口之間進行CU-DU劃分。3GPPR15標準明確采用Option2，即基于PDCP層/RLC層的CU-DU劃分方案。CU/DU協(xié)議劃分方案補充：NG-RAN總體架構5G的主要網(wǎng)元NG-RAN(接入網(wǎng))：gNB組成5GC(核心網(wǎng))：AMF(控制面)，UPF(用戶面)5G的網(wǎng)絡接口Xn接口：gNB之間的接口，支持數(shù)據(jù)和信令傳輸NG接口：NG2連接AMF，NG3連接UPF的接口有兩種NG-RAN節(jié)點gNB和UE之間使用NR控制面和用戶面協(xié)議ng-eNB和UE之間使用e-UTRA控制面和用戶面協(xié)議Page59補充：NSA/SA組網(wǎng)方式LTEAnchor，EPCeLTEAnchor，NewCoreNRAnchor，NewCoreOption3S1X2NRNon-StandAloneEPCNCLTENREPCNCLTEX2EPCNCLTENROption3aOption3XS1S1EPCNREPCNRNCNCOption7Option7aeLTEEPCNCNReLTEOption4S1-UEPCNCNReLTEOption4aeLTES1-UNgXnNgNg-UNRStandAloneX2-CNRLegendUserPlaneControlPlanephase1.1phase1.2(newcore)EPCNRNCOption7XeLTENgXnXn-CNg-U5GNSAgNBwouldsupport5GSAwithoutanyH/Wchanging.補充：NSA組網(wǎng)數(shù)據(jù)分流方案Page61從LTE到NR的數(shù)據(jù)流量迂回存量LTEBBU需要改造擴容Option3LTENRX2EPC+PDCP/LRRC/LRLC/LMAC/LPHY/LRLC/NRMAC/NRPHY/NRPDCP/NRLTEBBUNRBBUEPC+Option3xLTENRX2EPC+PDCP/LRRC/LRLC/LMAC/LPHY/LRLC/NRMAC/NRPHY/NRPDCP/NRLTEBBUNRBBUEPC+從NR到LTE的數(shù)據(jù)流量迂回NR覆蓋不夠存在多次切換CU非云化部署2.2CloudRAN架構2.2.3CloudRAN部署1、MobileCloudEngine解決方案2、CU、DU位置解決方案3、前傳接口解決方案MobileCloudEngine解決方案CU、DU位置解決方案Page65CUCUDUDUDUCPRI/eCPRIEthernetEthernetCPRI/eCPRICPRI/eCPRIEthernet中心機房(下面掛接站點數(shù)量~10X量級)RegionalDC(下面掛接站點數(shù)量~>100X量級)天線&RRUoption1option2MCE&APPMCE&APP好處：實現(xiàn)更大范圍的控制處理，資源共享。壞處：時延較大，對于時延敏感型業(yè)務不適合部署。好處:更靠近用戶，時延小。壞處：資源沒法大范圍共享，且可能需要改造機房才能部署COTS服務器效率高體驗好前傳接口解決方案——eCPRI方案傳統(tǒng)的前傳接口采用CPRI協(xié)議，該接口按照Option8方案進行劃分，即物理層及物理層以上的協(xié)議層處理功能全部在基帶模塊中完成。前傳接口傳輸方案

對于DU分布式架構部署場景，一般DU距離AAU/RRU比較近，可直接采取光纖直驅的方式解決前傳接口傳輸問題；對于DU集中式部署場景，DU集中位置和AAU/RRU距離較遠，此時建議采用無源/有源波分方案解決前傳接口傳輸問題，以減少DU至AAU之間所需的光纖數(shù)量，降低傳輸成本。2.2.4CloudRAN價值（1）統(tǒng)一架構，實現(xiàn)網(wǎng)絡多制式、多頻段、多層網(wǎng)、超密網(wǎng)等多維度融合；（2）集中控制，降低無線接入網(wǎng)復雜度，便于制式間/站點間高效業(yè)務協(xié)同；（3）5G平滑引入，雙連接實現(xiàn)極致用戶體驗，同時避免了4G和5G站點間的可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)迂回導致的額外傳輸投資和傳輸時延；（4）軟件與硬件解耦，開放平臺，促進業(yè)務敏捷上線；（5）便于引入人工智能實現(xiàn)無線接入網(wǎng)切片的智能運維管理，適配未來業(yè)務的多樣性；（6）云化架構實現(xiàn)資源池化，網(wǎng)絡可按需部署，彈性擴/縮容，提升資源利用效率，保護投資；（7）適應多種接口切分方案，滿足不同傳輸條件下靈活組網(wǎng)；（8）元集中部署，節(jié)省機房，降低運營支出（OperatingExpense，OPEX

）。本章先介紹了傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡的兩種架構（DRAN和CRAN），對兩種架構的部署方式和優(yōu)缺點進行了對比描述，再介紹了CloudRAN架構出現(xiàn)的背景、組網(wǎng)方案及部署方式，最后總結了CloudRAN架構在5G網(wǎng)絡中應用的價值。通過本章的學習，讀者應該對DRAN、CRAN和CloudRAN架構的組網(wǎng)方案和優(yōu)缺點有充分的理解，能夠對具體部署場景中應該使用哪種組網(wǎng)架構做出準確的判斷。華為Learning網(wǎng)站/learning/Index!toTrainIndex華為Support案例庫/enterprise/servicecenter?lang=zhV1R1祝欣蓉/WX3416702020.04.05新開發(fā)第三章5G無線關鍵技術5G網(wǎng)絡相比于傳統(tǒng)的2G、3G、4G網(wǎng)絡，能夠提供更高的速率、更低的時延及更大的連接數(shù)。那么它是如何實現(xiàn)的呢？顯然，這與5G網(wǎng)絡采用的關鍵技術是分不開的。本章重點介紹5G網(wǎng)絡提高速率、降低時延和提升覆蓋三大類關鍵技術。學完本課程后，您將能夠：了解5G網(wǎng)絡關鍵技術的類型掌握5G網(wǎng)絡提高速率技術的原理掌握5G網(wǎng)絡降低時延技術的原理掌握5G網(wǎng)絡提升覆蓋技術的原理關鍵技術分類提高速率技術降低時延技術提升覆蓋技術超高速率超大連接超低時延5G時代挑戰(zhàn)

Source:ITUR.M.[IMT.VISION]eMBB10Gbit/s1百萬連接每平方公里基于云的AI接入需要1Gbit/s的速率AIVRmMTCuRLLC1mseMBB（增強型MBB）uRLLC（超高可靠性與超低時延業(yè)務）mMTC（海量連接的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務）(1000Xtraffic)關鍵行業(yè)連接車聯(lián)網(wǎng)智能制造Y2025:1000億連接900億

物聯(lián)網(wǎng)100億

人口VR是下一個社交平臺

—ZuckerbergkeynotesinMWC2016遠程醫(yī)療5G關鍵技術5G標準演進5G從3GPPRelease15開始LTE-APro20165G

NewRATRel-152017201820195GPhase1.15GPhase1.25GPhase2Rel-16Rel-14NRNSA（非獨立RAT）NRSA（獨立RAT）Full-IMT2020NR

NGCN和NRNAS定義，SA架構（eMBB/uRLLC）Full5G標準，mMTC能力定義；SoftAI/D2D/D-TDD/FlexibleDuplex增強能力定義

NSA定義，eMBBNumerology、幀結構NativeM-MIMO&波形NR業(yè)務目標eMBBuRLLCmMTC18年H2預期NSA終端面世19年H1預期SA終端面世

GAP時延1毫秒端到端

時延30~50ms30~50x吞吐率10Gbps每個連接速率100Mbps100x連接數(shù)100萬每平方公里連接數(shù)10K100x5G

LTE網(wǎng)絡架構切片能力需求靈活性NFV/SDN5G的關鍵性能目標

4G不能滿足未來新應用對高性能的諸多需求全新的空口技術Page81SCMANumerologyPolar編碼全雙工MassiveMIMO移動互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)新空口可以靈活適配眾多業(yè)務，頻譜效率至少提升3倍空口自適應（全雙工模式）提升吞吐率（空間復用）提升吞吐率（信道編碼）提升可靠性降低功耗（多址接入）提升連接數(shù)縮短時延（靈活的波形）靈活應對不同業(yè)務5G關鍵技術提高速率技術降低時延技術提升覆蓋技術大規(guī)模天線技術時隙調度技術上下行解耦技術高階調制技術免調度技術雙連接技術改進型正交頻分復用技術設備到設備技術3.2提高速率技術——MassiveMIMOMassiveMIMO(multiple-inputmultiple-output):大規(guī)模的天線形成陣列

通過更多數(shù)量的天線，可以實現(xiàn)更靈活精確的三維立體窄波束賦形，使得更多用戶復用無線時頻資源，從而達到提升覆蓋能力和系統(tǒng)容量并降低系統(tǒng)干擾的目的。至少要求16根收發(fā)天線目前華為可以實現(xiàn)64根收發(fā)天線，實現(xiàn)64T64R3.2提高速率技術——MassiveMIMO工作原理通過對每個天線進行加權，控制大規(guī)模的天線陣列，進一步提升無線覆蓋傳統(tǒng)MIMO正45度極化負45度極化12345678廣播信道（黃底色）業(yè)務信道水平方向：廣播信道無波束賦型，全小區(qū)覆蓋。業(yè)務信道通過波束賦型增強覆蓋垂直方向：垂直方向無波束賦型，即只有一個主瓣，其它的為旁瓣8T8R天線結構示意圖MassiveMIMO天饋結構5G64T64R（192陣子）

原理示意圖&128陣子實物圖雙極化：黑色和藍色分別表示正負45度極化64T64R：垂直方向4TRX*水平方向8TRX*2（雙極化）=64T64RTD-LTE8T8R示意圖雙極化：黑色和藍色分別表示正負45度極化8T8R：垂直方向1TRX*水平方向4TRX*2（雙極化）=8T8R正45度極化負45度極化123456781TRX123456784TRX64T64R，128陣子實物圖MassiveMIMO顯著提升小區(qū)容量Page87寬波束到窄帶波束成型更多波束成型層更高的小區(qū)吞吐率3DMIMO可以覆蓋高樓層多流2x~2bits/HzMassiveMIMO8T8R2T2R~5x～4bits/Hz~20bits/Hz3.2提高速率技術——MassiveMIMOMassiveMIMO增益（提升覆蓋范圍）傳統(tǒng)8T8R天線覆蓋效果64T64R天線覆蓋效果3.2提高速率技術——MassiveMIMOMassiveMIMO增益（提高容量）3.2提高速率技術——MassiveMIMOMassiveMIMO增益（提高容量）4G/5G終端天線收發(fā)模式3.2提高速率技術——MassiveMIMOMassiveMIMO增益（降低干擾）3.2提高速率技術——256QAM256QAM每個符號可攜帶8個比特的信息64QAM256QAM256256QAM64QAM16QAMQPSKLTE5G上行QPSK、16QAM、64QAMQPSK、16QAM、64QAM256QAM下行QPSK、16QAM、64QAM、256QAMQPSK、16QAM、64QAM、256QAM5G兼容LTE調制方式，同時在下行引入比LTE更高階的調制技術（256QAM），進一步提升頻譜效率當前協(xié)議版本最大的調制技術為256QAM3.2提高速率技術——256QAM256QAM主要有以下兩大增益（1）提升近點用戶的下行頻譜效率，從而提升下行峰值吞吐率。（2）提升小區(qū)下行峰值吞吐率。3.2提高速率技術——F-OFDM5G空口繼承了4G正交頻分多址技術，同時引入了更好的濾波技術，減少了保護帶寬的要求，提升頻率利用率。實際的頻率利用率和系統(tǒng)帶寬以及子載波的配置相關。以下是華為產(chǎn)品當前版本支持的最大頻率利用率（以Sub6G為例）Page94OFDM10%guardbandF-OFDM<10%guardband子載波間隔（kHz）系統(tǒng)帶寬15MHz20MHz40MHz60MHz80MHz100MHz1594.8%95.4%3091.8%95.4%97.2%97.65%98.28%6097.2%3.2提高速率技術——F-OFDM4G采用的OFDM技術，在頻域，子載波物理帶寬是固定的15KHz，其時域符號周期的長度、保護間隔/循環(huán)前綴的長度也就被固定下來，而且是不可變化的。5G針對各類應用的不同需求，OFDM技術可以靈活地根據(jù)所承載的具體應用類型來配置所需子載波物理帶寬、符號周期長度、保護間隔/循環(huán)前綴長度等關鍵技術參數(shù)。Page95OFDM資源分配方式F-OFDM資源分配方式3.2提高速率技術——F-OFDMF-OFDM技術通過優(yōu)化濾波器、數(shù)字預失真、射頻等通道處理，使華為基站在保證相鄰頻道泄漏比、阻塞等射頻協(xié)議指標的情況下，把具有不同物理帶寬的子載波之間的保護間隔做到最低一個子載波物理帶寬，從而大幅提升載波資源的利用率。如圖3-15所示，F(xiàn)-OFDM技術由于帶外衰減快，可以大幅降低載波的保護帶寬，實現(xiàn)提升載波利用率的效果。Page963.2提高速率技術——F-OFDMF-OFDM技術可以解決業(yè)務波形技術參數(shù)（子載波帶寬、符號周期、保護間隔等）靈活配置的問題，可以提高無線頻譜資源利用效率，容納更多用戶，在提升未來5G系統(tǒng)的吞吐率的同時，還能靈活適配不同種應用場景。(1)時延場景：不同時延需求業(yè)務，可以采用不同的子載波間隔。子載波間隔越大，對應的時隙時間長度越短，可以縮短系統(tǒng)的時延。(2)移動場景：不同的移動速度，產(chǎn)生的多普勒頻偏不同，更高的移動速度產(chǎn)生更大的多普勒頻偏。通過增大子載波間隔，可以提升系統(tǒng)對頻偏的魯棒性。(3)覆蓋場景：子載波間隔越小，對應的符號前面用于保護的循環(huán)前綴（CyclicPrefix，CP）長度就越大，支持的小區(qū)覆蓋半徑也就越大。Page973.2提高速率技術——F-OFDMF-OFDM將5G的頻譜利用率提升到95%以上，可以容納更多的RB資源。例如，當子載波帶寬為30kHz的時候，100MHz載波帶寬對應的RB數(shù)量為273個，每個RB有12個子載波，由此可以計算出實際可用載波資源為273RB×12×30kHz=98.28MHz，最終可以計算得到此時的載波利用率為98.28%。Page98子載波帶/kHz載波帶寬/MHzRB數(shù)子載波帶/kHz載波帶寬/MHzRB數(shù)子載波帶/kHz載波帶寬/MHzRB數(shù)1552530511605N/A15105230102460101115157930153860151815201063020516020241525133302565602531153016030307860303815402163040106604051155027030501336050651560N/A30601626060791580N/A308021760801071590N/A3090245609012115100N/A3010027360100135不同的子載波帶寬對應不同的RB數(shù)量。3.2提高速率技術——信道編碼技術信道編碼的選擇的基本原則：編碼性能：糾錯能力以及編碼冗余率編碼效率：復雜程度及能效靈活性：編碼的數(shù)據(jù)塊大小，能否支持IR-HARQ(增量冗余的混合自動重傳)Turbo編碼性能好，隨著速率的增加，編碼的運算量會線性增加，能效成為挑戰(zhàn)LDPC-LowDensityParityCheckCode（用于大包業(yè)務信道）:性能好，復雜度低，通過并行計算，對高速業(yè)務支持好Polar碼（用于控制信道）對小包業(yè)務編碼性能突出TurboLDPCPolar低速性能低速效率高速性能高速效率3.3降低時延技術——時隙調度Page100空口時域的通用結構，在不同的制式下，滿足數(shù)據(jù)傳輸及控制的需求無線幀子幀子幀子幀……時隙時隙時隙……上下行子幀的分配單位符號符號符號符號基本的數(shù)據(jù)發(fā)送周期最小時間單元，調制的基本單位，數(shù)據(jù)調度和同步的最小單位……3.3降低時延技術——時隙調度Page101一個無線幀長度為10ms；每個無線幀由10個長度為1ms的子幀構成；3.3降低時延技術——時隙調度Page102資源單元(RE)對于每一個天線端口p，一個OFDM符號上的一個子載波（子載波間隔配置μ對應的子載波間隔為2μ*15KHz）對應的一個單元叫做資源單元；資源塊(RB)一個時隙中，頻域上連續(xù)的12個RE為一個資源塊；0242752427512427524275224275242753242752427542413824138524692469Minimumandmaximumnumberofresourceblocks.

3.3降低時延技術——免調度4G系統(tǒng)中，UE要發(fā)送數(shù)據(jù)給網(wǎng)絡，需要先向基站發(fā)起調度申請，然后基站給UE發(fā)送調度授權，最后UE才能把數(shù)據(jù)放到相應的資源塊上發(fā)送給網(wǎng)絡。這個過程存在環(huán)回時間（RoundTripTime，RTT）。5G系統(tǒng)中，針對uRLLC低時延場景，定義了免調度技術，終端如果有數(shù)據(jù)要發(fā)送給網(wǎng)絡，可以不用向網(wǎng)絡申請，直接發(fā)送，因而免除了RTT造成的時延。正常調度與免調度方式對比3.3降低時延技術——免調度工作原理

在uRLLC場景下，gNodeB側可以開啟免調度特性，并配置相關免調度資源，并通過下行控制信息（DownlinkControlInformation，DCI）激活/去激活UE的免調度資源

；當UE獲得免調度資源后，如果UE有uRLLC數(shù)據(jù)需要發(fā)送，就可以在免調度資源上直接發(fā)送PUSCH數(shù)據(jù)，而無需先向gNodeB發(fā)送調度請求。增益

相比正常的調度流程，免調度省掉了調度申請和調度授權過程，沒有了RTT時延，所以時延更短，能夠滿足今后uRLLC低時延場景業(yè)務需求。3.3降低時延技術——D2D技術定義

設備跟設備直接通信，5G網(wǎng)絡的D2D，是在

蜂窩網(wǎng)絡輔助下，使用運營商的頻譜，實現(xiàn)終端與終端之間數(shù)據(jù)面直接傳輸。原理

兩個終端采用的是運營商的授權頻譜進行通信可以使用當前小區(qū)的剩余頻譜資源或者復用當前小區(qū)的上下行頻譜資源進行通信。3.3降低時延技術——D2D技術增益（1）相比正常的蜂窩網(wǎng)絡通信，D2D通信具備如下幾個優(yōu)點。（2）降低基站和回傳網(wǎng)絡壓力，降低網(wǎng)絡時延。（3）降低終端發(fā)射功率，提升待機時長。（4）提升頻譜效率，解決無線頻譜資源匱乏的問題。（5）方便獲取位置信息，可提供位置信息用于社交。（6）本地數(shù)據(jù)應用緊急通信，公共安全，物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)應用。3.4提升覆蓋技術——上下行解耦由于NR上下行時隙配比以及UE/gNB上下行功率差異大等原因，導致3.5G/4.9G等頻段上下行覆蓋不平衡，上行覆蓋受限成為5G部署的瓶頸。NR上下行解耦定義了新的頻譜配對方式，使下行數(shù)據(jù)在3.5G/4.9G等頻段傳輸而上行數(shù)據(jù)在1.8G等低頻傳輸，從而提升了上行覆蓋3.4提升覆蓋技術——上下行解耦原理

上下行解耦技術，是基于用戶上報的C-Band下行RSRP電平值，指示用戶在合適的上行載波發(fā)起初始接入的。在非獨立組網(wǎng)（Non-Standalone，NSA）場景下，4G基站給5G終端下發(fā)B1測量配置，指示5G終端去測量5G小區(qū)電平值。一旦滿足B1門限，終端就會上報測量報告，最終該測量報告（包含5G小區(qū)電平值）會被4G基站中轉給5G基站，5G基站根據(jù)測量結果，給終端選擇合適的上行載波（C-Band或者Sub-3G）。選擇結果通過LTE基站轉發(fā)給5G終端，最終5G終端在合適的上行載波發(fā)起隨機接入流程。3.4提升覆蓋技術——EN-DC定義EN-DC是LTE和新無線（NewRadio，NR）之間的雙連接技術。Option3X就是當前現(xiàn)網(wǎng)中采用最多的一種EN-DC方案。在該方案中，LTE站點為主站，負責信令錨定，5G終端通過LTE站點跟核心網(wǎng)建立控制面通信；NR站點為輔站，負責業(yè)務數(shù)據(jù)分流。3.4提升覆蓋技術——EN-DC定義EN-DC是LTE和新無線（NewRadio，NR）之間的雙連接技術。如圖3-21所示，Option3X就是當前現(xiàn)網(wǎng)中采用最多的一種EN-DC方案。在該組網(wǎng)方案中，LTE站點為主站，負責信令錨定，5G終端通過LTE站點跟核心網(wǎng)建立控制面通信；NR站點為輔站，負責業(yè)務數(shù)據(jù)分流。3.4提升覆蓋技術——EN-DC原理EN-DC場景下，終端在移動過程中，可能會產(chǎn)生各種移動性管理流程，包括SgNBAddition（輔站添加）、SgNBChange（輔站變更）、MeNBHO（主站切換）和SgNBRelease（輔站釋放）等流程，其中輔站釋放流程可以體現(xiàn)出EN-DC的覆蓋增強效果。

3.4提升覆蓋技術——EN-DC原理當終端位于5G覆蓋區(qū)中的時候，核心網(wǎng)下發(fā)的業(yè)務數(shù)據(jù)流通過5G基站進行分流轉發(fā)，如左圖，此時5G用戶面承載位于gNodeB基站和EPC之間；當終端離開5G覆蓋區(qū)的時候，系統(tǒng)會觸發(fā)輔站釋放流程，并伴隨著用戶面承載的遷移（從5G基站側遷移到4G基站側），如右圖，此時核心網(wǎng)下發(fā)的業(yè)務數(shù)據(jù)流直接通過4G基站下發(fā)給終端，保證終端業(yè)務不中斷。3.4提升覆蓋技術——EN-DC增益（1）EN-DC技術，主要有如下幾點增益。（2）在5G沒有獨立的核心網(wǎng)的情況下，UE仍然可以使用5G的資源。（3）通過DC可以使4G和5G速率疊加，進一步提升速率。（4）充分利用4G覆蓋優(yōu)勢，提升5G上行覆蓋效果。（5）當然，現(xiàn)網(wǎng)中要部署EN-DC，需要滿足以下幾個前提條件。（6）UE在5G網(wǎng)絡中開戶。（7）終端要支持EN-DC特性。（8）4G網(wǎng)絡和5G網(wǎng)絡有重疊覆蓋區(qū)域。本章先介紹了5G關鍵技術的分類，又分別介紹了具體的提高速率技術、降低時延技術、提升覆蓋技術。通過本章的學習，應該掌握提升速率、降低時延和提升覆蓋分別包含哪些關鍵技術，以及這些技術的工作原理。華為Learning網(wǎng)站/learning/Index!toTrainIndex華為Support案例庫/enterprise/servicecenter?lang=zhV1R1祝欣蓉/WX3416702020.04.05新開發(fā)第四章5G空中接口5G空中接口簡稱“空口”，用于終端UE與基站gNodeB之間的通信。和LTE一樣，這個接口被命名為Uu接口，大寫字母U表示用戶網(wǎng)絡接口（UsertoNetworkInterface，UNI），小寫字母u則表示通用的（Universal）。本章主要介紹5G空口協(xié)議棧的組成和每一層的功能、5G空口的幀結構和物理資源、5G上行和下行物理信道，以及相關的物理信號。學完本課程后，您將能夠：掌握5G空口協(xié)議棧掌握5G空口幀結構及物理資源掌握5G空口物理信道了解5G空口物理信號4.15G空中接口協(xié)議棧4.25G空口幀結構及物理資源4.35G物理信道4.45G物理信號5G空中接口協(xié)議棧UE與gNodeB之間通過Uu接口連接。在邏輯上，Uu接口可以分為控制面和用戶面。Page122控制面協(xié)議棧用戶面協(xié)議棧5G空中接口協(xié)議?？刂泼娣譃椋海?）由無線資源控制（RadioResourceControl，RRC）提供，用于承載UE和gNodeB之間的信令；（2）用于承載非接入層（NonAccessStratum，NAS）信令消息，并通過RRC傳送到移動性管理實體（AccessandMobilityManagementFunction，AMF）。Page1235G空中接口協(xié)議棧

NAS是接入層（AccessStratum，AS）的上層。接入層定義了與射頻接入網(wǎng)（RadioAccessNetwork，RAN）相關的信令流程和協(xié)議。NAS主要包含兩部分：上層信令和用戶數(shù)據(jù)。NAS信令指的是在UE和AMF之間傳送的控制面消息，包括移動性管理（MobilityManagement，MM）消息和會話管理（SessionManagement，SM）消息。Page1245G空中接口協(xié)議棧

RRC是5G空中接口控制面的主要功能層。UE與gNodeB之間傳送的RRC消息依賴于PDCP、RLC、MAC和PHY層的服務。RRC處理UE與5GRAN之間的所有信令，包括UE與核心網(wǎng)之間的信令，即由專用RRC消息攜帶的NAS信令。攜帶NAS信令的RRC消息不改變信令內容，只提供轉發(fā)機制。Page1255G空中接口協(xié)議棧用戶面主要用于在UE和5G核心網(wǎng)（NextGenerationCore，NGC）之間傳送IP數(shù)據(jù)包。Page1265G空中接口協(xié)議棧SDAP層是5G空中接口用戶面的協(xié)議棧新增功能層（對應LTE空口新增的用戶面功能層）。SDAP層位于PDCP層以上，直接承載IP數(shù)據(jù)包，只用于用戶面，主要負責服務質量（QualityofService，QoS）數(shù)據(jù)流與數(shù)據(jù)無線承載（DataRadioBearer，DRB）之間的映射，也用于為數(shù)據(jù)包添加QoS流標識（QoSFlowIdentifier，QFI）。Page1275G空中接口協(xié)議棧PDCP層位于RLC層之上，SDAP層或RRC層之下。5G在用戶面和控制面均使用PDCP層。這主要是因為PDCP層在5G系統(tǒng)中承擔了安全功能，即進行加/解密和完整性校驗。用戶面的IP數(shù)據(jù)包還采用了IP頭壓縮技術以提高系統(tǒng)性能和效率。同時，PDCP層支持排序和復制檢測功能。另外，在NSA雙連接組網(wǎng)中，PDCP層還可以用于路由和復制。Page128控制面協(xié)議棧用戶面協(xié)議棧5G空中接口協(xié)議棧RLC層是UE和gNodeB間的協(xié)議層。顧名思義，它主要提供無線鏈路控制功能。RLC最基本的功能是向高層提供如下3種模式。①

透明模式（TransparentMode，TM）：該模式可以認為是空的RLC層，因為該模式下只提供數(shù)據(jù)的透傳功能，不會對數(shù)據(jù)做任何加工處理，也不會添加RLC層頭信息，通常用于某些空中接口信道，如廣播信道和尋呼信道，為信令提供無連接服務。②非確認模式（UnacknowledgedMode，UM）：該模式不會對接收到的數(shù)據(jù)進行確認，即不會向發(fā)送端反饋ACK/NACK，故該模式提供了一種不可靠的傳輸服務。③確認模式（AcknowledgedMode，AM）：通過出錯檢測和重傳，該模式提供了一種可靠的傳輸服務。該模式提供了RLC層的所有功能，包括檢錯與糾錯、分段與重組、重復報檢測等。Page1295G空中接口協(xié)議棧MAC層的主要功能如下。①映射：MAC層負責將從5G邏輯信道接收到的信息映射到5G傳輸信道上。②復用、解復用：將來自不同邏輯信道的數(shù)據(jù)復用到同一個MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDataUnit，PDU）中，或者將來自同一個MACPDU的數(shù)據(jù)解復用到多個不同的邏輯信道上。③混合自動重傳請求（HybridAutomaticRepeatRequest，HARQ）：MAC利用HARQ技術為空中接口提供糾錯服務。HARQ的實現(xiàn)需要MAC層與PHY層的緊密配合。④無線資源分配：MAC層提供了基于QoS的業(yè)務數(shù)據(jù)和用戶信令的調度。⑤級聯(lián)：在NR中，RLC層移除了RLC業(yè)務數(shù)據(jù)單元（ServiceDataUnit，SDU）的串聯(lián)功能，而由MAC層負責對RLCPDU進行串聯(lián)。MAC層和PHY層需要互相傳遞無線鏈路質量的各種指示信息及HARQ運行情況的反饋信息。Page1304.25G空中幀結構及物理資源Page1314.2.1系統(tǒng)參數(shù)（Numerology）系統(tǒng)參數(shù)（Numerology）Page1325GNR采用多個不同的載波間隔類型(Numerology可變)。NR的SCS是以LTE的15kHz為基礎，按照2的冪次方進行擴展（即Δf=2μ×15kHz），得到一系列的SCS，以適應不同業(yè)務需求和信道特征。5GNR將采用μ參數(shù)來表述載波間隔，例如：μ=0代表等同于LTE的15kHz，其他各項配置如下：μ取值子載波間隔（KHz）循環(huán)前綴（CyclicPrefix）015Normal130Normal260Normal3120Normal4240Normal260Extended系統(tǒng)參數(shù)（Numerology）Page133靈活Numerology主要應用于:(1)時延場景：子載波間隔越大，對應的時隙時間長度越短，可以縮短系統(tǒng)的時延。(2)移動場景：通過增大子載波間隔，可以提升系統(tǒng)對頻偏的魯棒性。(3)覆蓋場景：子載波間隔越小，對應的CP長度就越大，支持的小區(qū)覆蓋半徑也就越大。頻段支持的子載波間隔小于1GHz15kHz，30kHz1GHz~6GHz15kHz，30kHz，60kHz24GHz~52.6GHz60kHz，120kHz4.25G空中幀結構及物理資源Page1344.2.2時域資源：幀，子幀，時隙，符號的概念

無線幀子幀子幀子幀……時隙時隙時隙……上下行子幀的分配單位符號符號符號符號基本的數(shù)據(jù)發(fā)送周期最小時間單元，調制的基本單位，數(shù)據(jù)調度和同步的最小單位……NR每個無線幀長度為10ms，每個子幀長度為1ms，與LTE相同，無線幀和子幀的長度固定，從而可以更好地保持LTE與NR的共存。NR幀結構Page135

當μ取值不同時，對應的每個子幀包含的時隙數(shù)不相同，同樣呈現(xiàn)2的冪次方增長規(guī)律。每個時隙對應的符號數(shù)在普通循環(huán)前綴情況下為14個符號，擴展循環(huán)前綴情況下為12個符號。當前協(xié)議版本僅在μ取值為2時，才能支持擴展循環(huán)前綴。μ取值子載波間隔（KHz）每幀時隙數(shù)每子幀時隙數(shù)每時隙符號數(shù)0151011413020214260404143120808144240160161426040412以SCS=30kHz和120kHz為例的幀結構框架NR幀結構NR支持Multinumerologies(不同的子載波寬度和前綴配置)LTE僅支持15KHz子載波，5G的子載波寬度和時隙數(shù)可以靈活配置，更方便支持各種類型的業(yè)務后續(xù)將引入包含2到3個符號的miniSlot形式，支撐超低時延業(yè)務需求Page136子載波配置子載波寬度循環(huán)前綴每時隙符號數(shù)每幀時隙數(shù)每子幀時隙數(shù)Cyclicprefix015Normal14101130Normal14202260Normal144043120Normal148084240Normaormal1432032260extended124041

slot=14symbols1

subframe=4slots1

frame=10subframes=40slots1

subcarrier=60KHz時隙結構Page137Slot基本構成Downlink，denotedasD，用于下行傳輸；Flexible，denotedasX，可用于下行傳輸，上行傳輸，GP或作為預留資源；Uplink，denotedasU，用于上行傳輸Slot類型Type1：全下行，DL-onlyslotType2：全上行，UL-onlyslotType3：全靈活資源，F(xiàn)lexible-onlyslotType4：至少一個上行或下行符號，其余靈活配置特殊時隙Page138

在3GPP協(xié)議中，NR引入了自包含(Self-contained)時隙的概念，Type4-3和4-4都屬于自包含時隙。特點是同一時隙內包含DL、UL和GP，分為下行和上行兩種自包含時隙。（1）下行自包含時隙：包含DL數(shù)據(jù)和相應的HARQ反饋、SRS等上行控制信息（2）上行自包含時隙：包含UL數(shù)據(jù)以及對UL的調度信息下行自包含時隙上行自包含時隙特殊時隙Page139NR設計自包含時隙主要有以下兩個目的。（1）更快的下行HARQ反饋和上行數(shù)據(jù)調度：降低RTT時延。（2）更小的SRS發(fā)送周期：跟蹤信道快速變化，提升MIMO性能。自包含時隙結構雖然可降低RAN側的RTT時延，但在實際應用中，其會面臨以下幾個問題。（1）