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【原创】5G无线接入网(NG-RAN)系统架构

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大家好,我是5G哥!

这次给大家带来的是,《5G无线接入网(NG-RAN)系统架构》R16 g40版本的原创中文翻译,原文是3GPP于2021年1月份发布。

全文31697字,比R15版本增加了一倍多,下面就来看看具体有哪些内容(文末提供免费电子版全文下载)

本文主要提供以下内容:

1、定义与缩写语含义

2、NG-RAN架构定义以及NG-RAN接口的一般原理

3、NG-RAN的架构一般描述

4、NG-RAN整体架构详解

5、NG-RAN功能详解

6、gNB-CU / gNB-DU架构中的总体流程

7、gNB同步流程

8、NG-RAN接口详述

9、NG-RAN架构中的总体流程

一、定义与缩写语含义

本文涉及到的一些词语的定义,节选如下

en-gNB:向UE提供E-UTRA用户面和控制面协议终端的节点,并且经由NG接口连接到5GC。

gNB:向UE提供NR用户面和控制面协议终端的节点,并且经由NG接口连接到5GC。

gNB Central Unit (gNB-CU):承载gNB的RRC,SDAP和PDCP协议的逻辑节点或者控制一个或多个gNB-DU的操作的en-gNB的RRC和PDCP协议。 gNB-CU终止与gNB-DU连接的F1接口。

gNB Distributed Unit (gNB-DU):承载gNB或en-gNB的RLC,MAC和PHY层的逻辑节点,并且其操作部分地由gNB-CU控制。一个gNB-DU支持一个或多个小区。一个小区仅由一个gNB-DU支持。 gNB-DU终止与gNB-CU连接的F1接口。

gNB-CU-Control Plane(gNB-CU-CP):承载RRC的逻辑节点和用于en-gNB或gNB的gNB-CU的PDCP协议的控制平面部分。 gNB-CU-CP终止与gNB-CU-UP连接的E1接口和与gNB-DU连接的F1-C接口。

gNB-CU-User Plane (gNB-CU-UP):承载用于en-gNB的gNB-CU的PDCP协议的用户平面部分的逻辑节点,以及PDCP协议的用户平面部分和SDAP协议用于gNB的gNB-CU的。 gNB-CU-UP终止与gNB-CU-CP连接的E1接口和与gNB-DU连接的F1-U接口。

二、NG-RAN架构定义以及NG-RAN接口的一般原理

NG-RAN架构定义以及NG-RAN接口的一般原理如下:

- 信令和数据传输网络的逻辑分离。

- NG-RAN和5GC功能与传输功能完全分离。 NG-RAN和5GC中使用的寻址方案不应与传输功能的寻址方案相关联。某些NG-RAN或5GC功能与某些传输功能位于同一设备中的事实不会使传输功能成为NG-RAN或5GC的一部分。

- RRC连接的移动性完全由NG-RAN控制。

- NG-RAN接口按以下原理定义:

- 跨接口的功能划分尽可能少。

- 接口基于通过此接口控制的实体的逻辑模型。

- 一个物理网络单元可以实现多个逻辑节点。

三、NG-RAN的架构一般描述

Uu和NG接口上的协议分为两种结构:

-用户平面协议

这些是实现实际PDU会话服务的协议,即通过接入层承载用户数据。

-控制平面协议

这些是用于从不同方面(包括请求服务,控制不同传输资源,切换等)控制PDU会话和UE与网络之间的连接的协议。还包括用于透明传输NAS消息的机制。

用户平面:Uu上的协议和链接在一起的NG接口提供了此PDU会话资源服务。

控制平面:NG和Uu接口上的控制平面(信令)协议栈。

四、NG-RAN整体架构详解

NG-RAN由一组通过NG接口连接到5GC的gNB组成。

gNB可以支持FDD模式,TDD模式或双模式操作。

gNB可以通过Xn接口互连。

gNB可以由gNB-CU和一个或多个gNB-DU组成。 gNB-CU和gNB-DU通过F1接口连接。

一个gNB-DU仅连接到一个gNB-CU。

- gNB可以包括gNB-CU-CP,多个gNB-CU-UP和多个gNB-DU;

- gNB可以包括gNB-CU-CP,多个gNB-CU-UP和多个gNB-DU;

- gNB-CU-CP通过F1-C接口连接到gNB-DU;

- gNB-CU-UP通过F1-U接口连接到gNB-DU;

- gNB-CU-UP通过E1接口连接到gNB-CU-CP;

- 一个gNB-DU仅连接到一个gNB-CU-CP;

- 一个gNB-CU-UP仅连接到一个gNB-CU-CP;

还包括以下内容:

  • IAB的总体架构

  • IAB的协议栈

  • NG-RAN标识符

  • 传输地址

  • NG-RAN节点中的UE关联

五、NG-RAN功能详解

主要包括以下部分:

  • 一般描述

  • NG-RAN共享

  • 远程干扰管理

  • 跨链路干扰管理

  • 对非公共网络的支持

  • RACH优化功能

  • 定位方式

六、gNB-CU / gNB-DU架构中的总体流程

这部分是本文的核心部分,也是R16更新最多的部分,主要有以下内容(因为内容太多,只放概括流程图,详细解释请看原文):

1、UE初始接入

2、gNB-CU内部移动性

NR内部移动性

双连接EN-DC移动性

SA中的CU内拓扑适配过程

3、丢失PDU的集中重传机制

该机制允许执行未由gNB-DU(gNBDU1)传送的PDCP PDU的重传,因为朝向UE的对应无线链路可能中断。当发生这种中断时,受中断影响的gNB-DU将此类事件通知给gNB-CU。

4、多连接操作流程

主要包括流程:辅助节点添加、辅助节点释放、SCG在RRC_INACTIVE中暂停/恢复

5、F1启动和小区激活

6、RRC状态转换流程

7、RRC连接重建

8、适用于F1-C的多个TNLA

9、涉及E1和F1的整体流程

10、E1的多个TNLA

11、通过多个CELL-ID广播支持网络共享

12、IAB节点整合流程

13、MDT的总体流程

14、自我优化管理

七、gNB同步流程

gNB应支持用于相位,时间和/或频率同步的逻辑同步端口。

用于相位和时间同步的逻辑同步端口应提供:

1)准确性,允许满足gNB对同步TDD单播区域中所有gNB的最大相对相位差的要求;

2)没有闰秒的连续时间可追溯到同步TDDunicast区域中所有gNB的公共时间参考。

还可以为例如FDD时域inter-小区干扰协调同步区域中的所有gNB提供用于相位和时间同步的逻辑同步端口。

此外,应为同步TDD单播区域中的所有gNB提供公共SFN初始化时间。

基于该信息,gNB可以根据以下公式导出SFN:

时间 时间由公共SFN初始化时间调整,以10ms为单位,以匹配无线帧的长度和相应的精度;

周期(SFN) SFN期间。

在gNB通过TDM接口连接的情况下,它可以用于频率同步gNB。考虑到接口上的抖动和漂移性能要求符合ITU-T G.823建议书[8],ITU的业务接口的输出漂移的网络限制,应设计gNB中时钟的特性。-T G.824建议书[9]或ITU-TG.825建议书[10]任何分层接口的最大输出抖动和漂移的网络限制,以适用者为准。

如果gNB通过以太网接口连接并且网络支持同步以太网,则gNB可以使用该接口来获得频率同步。在这种情况下,gNB时钟的设计应该考虑到接口上的抖动和漂移性能要求,如ITU-T G.8261 /Y.1361建议书[11]的EEC接口的输出抖动和漂移所规定的那样。在第9.2.1条中。有关同步以太网建议和架构方面的进一步考虑在ITU-T G.8261 /Y.1361建议书[11]的第12.2.1节和附录A中定义。

在同步TDD单播区域中的所有gNB应支持起始帧的可配置LTE TDD偏移,以便在共存场景中实现互操作性。

八、NG-RAN接口详述

这部分主要是其它协议规范,这里只做了个链接

NG接口

规定了NG接口的一般方面和原理。

Xn接口

规定了Xn接口的一般方面和原理。

F1接口

规定了F1接口的一般方面和原理。

E1接口

规定了E1接口的一般方面和原理。

天线接口原理

用于控制RET天线或TMA的Iuant接口是NG-RAN的逻辑部分。

九、NG-RAN架构中的总体流程

Xn-C的多个TNLA

1. NG-RAN节点1使用已配置的TNL地址与NG-RAN节点2建立第一个TNLA。

注: 如果到一个IP端点的TNL建立失败,则NG-RAN节点1可以使用不同的源和/或目标IP端点。NG-RAN节点1如何获取远程IP端点及其自身的IP地址不在本规范的范围之内。

2-3. 一旦建立了TNLA,NG-RAN节点1就会启动Xn设置过程以交换应用流程级别的配置数据

4-6. NG-RAN节点2可以使用NG-RAN节点配置在NG-RAN节点1和NG-RAN节点2对之间的Xn-C信令中添加其他TNL端点。更新步骤。NG-RAN节点配置更新过程还允许NG-RAN节点2请求NG-RAN节点1修改或释放TNLA。

7-9. NG-RAN节点1可以使用NG-RAN节点配置在NG-RAN节点1和NG-RAN节点2对之间添加用于Xn-C信令的其他TNL端点。更新步骤。NG-RAN节点配置更新过程还允许NG-RAN节点1请求NG-RAN节点2修改或释放TNLA。

XnAP UETNLA绑定是XnAP UE关联与给定UE的特定TNL关联之间的绑定。创建XnAP UE TNLA绑定后,NG-RAN节点1或NG-RAN节点2可以通过以下方式将UE的第一个可用XnAP消息发送到对等NG-RAN节点,从而更新UE TNLA绑定一个不同的TNLA。对等NG-RAN节点应使用新的TNLA更新XnAPUE TNLA绑定。

完整版下载方式如下:

标题:《5G无线接入网(NG-RAN)系统架构》

协议编号:3GPP TS 38.401 (R16 g40)

发布时间:2021年1月31(3GPP)

页数:72页

字数:31742字

中文翻译:5G哥(2021年4月)

点击在看,为5G哥点赞吧

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