最新5G-NR无线关键技术知识大全

最新5GNR无线关键技术知识大全3目录•SA/NSA、CU/DU、灵活参数集灵活部署•大带宽、多天线、系统开销优化速率提升•帧结构、调度、MEC时延降低•信道赋形能力设计、终端侧能力提升、SUL/CA覆盖增强12345G面向万物互联的愿景5G服务工业交通农业新连接新产业新应用新生态5G与各行各业深度融合带来“万物互联”新机遇家居教育4G移动互联网繁荣32背景：5G业务和部署需求无线关键技术覆盖提升更多天线终端能力SUL/CA时延降低短帧结构短调度短TTI速率提升更大带宽更多天线取消CRS更高阶调制（UL256QAM）W/F-OFDMPDCCH/DMRS与PDSCH资源共享5GNR5G新空口通过灵活可配置的帧结构、带宽和系统参数，以及多天线等关键技术，满足5G多场景和多样化的业务需求，提升网络整体性能灵活部署SA/NSACU/DU灵活系统参数4灵活部署–SA（独立组网）和NSA（非独立组网）技术背景：为满足部分运营商快速部署5G需求，标准新引入一种新的组网架构-NSA非独立组网，而传统2/3/4G网络均采用SA独立组网的架构•SA（独立组网）：5G无线网与核心网之间的NAS信令(如注册，鉴权等)通过4G基站传递，5G可以独立工作选项2选项4系列NGCoreNRNRNGCoreeLTE•NSA（非独立组网）：5G依附于4G基站工作的网络架构，5G无线网与核心网之间的NAS信令(如注册，鉴权等)通过4G基站传递,5G无法独立工作选项3系列选项7系列NRLTEEPCeLTENREPCNGCoreNAS信令数据蓝色4G，绿色5GNSA/SACU/DU注：SA和NSA都是以5GNR作为对象来定义的，灵活参数5灵活部署–SA架构Option2gNBng-eNBNGNG-RAN5GCAMF/UPFgNBng-eNBNGAMF/UPFXnXn类似于2/3/4G，5G与前代系统相互独立的网络架构原理：5G核心网与5G基站直接相连，5G核心网与5G基站通过NG接口直接相连，传递NAS信令和数据5G无线空口的RRC信令、广播信令、数据都通过5GNR传递终端连接方式：只接入5G或4G（单连接），手机终端可以在NR侧上行双发与4G互操作：类似4G与3G/2G跨核心网互操作模式业务支持能力：可使用5G核心网能力，便于拓展垂直行业新增配置：接口：NG、Xn、N26（4/5G间互操作）4G与5G间互配邻区5GNRNGCOption2LTEEPCN26NSA/SACU/DU灵活参数6灵活部署–NSA架构Option3系列E-UTRANNSA：4/5G紧耦合，5G依附于4G基站工作的网络架构，无法独立组网，存在多种子架构原理：同时沿用4G核心网，5G类似4G载波聚合中的辅载波，用于高速传输数据，NAS信令则由4G承载5G无线空口的RRC信令、广播等信令可由4G传递，数据通过5GNR和4GLTE传递终端连接方式：与5G和4G连接（双连接），受限功耗、散热，手机终端NR侧大概率单发（与LTE单发同时工作）与4G互操作：无业务支持能力：仅支持大带宽业务新增配置：X2口升级，支持4G配置双连接5G目标小区和流控，与配邻区类似LTEEPC5GNROption3LTEEPC5GNROption3aLTEEPC5GNROption3XNSA子架构Option3：数据面通过4G空口接入4G核心网，数据分流点在LTEeNB，大量5G流量导入至4GeNB涉及硬件改造Option3a：通过4G空口接入4G核心网，数据分流点在LTEEPCOption3x：通过4G空口接入4G核心网，数据分流点在NRgNB和EPCOption3涉及4G硬件改造，不建议引入，本材料主要介绍对NSA的option3x和3a系列NSA/SACU/DU灵活参数灵活部署–Option3系列：NSA流程E-UTRA/NRPDCPE-UTRARLCNRPDCPE-UTRARLCNRRLCMCGBearerSplitBearerNRPDCPNRRLCNRMACE-UTRA/NRPDCPE-UTRARLCE-UTRAMACUEMCGBearerSCGBearer5G-UECoreeNBgNBeconfigurationRRCConnectionRRRCconnectionsetup,eNBisMCGSCGSplitBearSetupongNBRRCConnectionReconfigurationCompleteS1-UDATANRPDCPX2-UDataE-UTRARLCDATAPDUDATAPDUNRRLCNSA配置PathUpdateProcedureMeasurementreportUEcapabilityreportE-UTRAMACNRMACUEOption3x：核心网可区分承载分别在4/5G传输，无线侧可对同一承载分流（SplitBearer）Option3a：核心网区分承载分别在4/5G传输，无线侧对同一个承载无分流，灵活性差控制面：Option3x/3a相似用户面：Option3x/3a流量分流方案存在差别Option3x与Option3a核心差别在于支持无线侧数据分流，当Option3x配置为同一承载不分流时，退化为Option3aNSA/SACU/DU灵活参数8灵活部署–NSA/SA网络架构对比分析：无线改造（1/4）直接部署SA对LTE无线网的改造难度较小，若先部署NSA未来升级SA不能复用，存在二次改造。NSA除新增邻区配置，还LTE现网升级支持更多功能，改造和维护难度加大SA4/5G厂家间组网灵活度更高。NSA面临4/5G无线设备同/异厂家问题，分流性能等取决于厂家间算法实现，可能存在两网设备商绑定的问题SANSA4G无线侧软件升级•X2接口升级，引入RRM、流控等相关信令交互•升级新增5G小区测量配置等•增加RLC承载选择、PDCP重排序等分流相关功能4G无线侧软件升级•X2接口升级，支持切换等•升级新增5G邻区测量配置等•4G和5G相互独立•初期，4G和5G的协作主要是互操作，基于标准信令，同异厂家性能基本一致•中后期，可能存在4G和5G的负载均衡和双连接需求，同厂商可能性能略优•4G和5G紧耦合•双连接配置：基于标准信令，异厂商互通无问题。但同厂商时，相关RRM算法可进一步优化，且问题定位相对容易•分流性能：•Option3a：同异厂商几无差异，但灵活性差，性能不理想•Option3x：同厂商可综合4G/5G负载等灵活调整分流比例等，性能较优。异厂商分流效果依赖于厂商间合作意愿，很可能需退化为3a，且性能优化和问题定位等难度较大4/5G同异厂家问题4/5G同异厂家问题NSA/SACU/DU灵活参数99灵活部署–NSA/SA网络架构对比分析：性能对比（2/4）以TD-LTENSA为例，SA由于支持UE上行双发，在上行峰值吞吐量方面，NR侧占优，SA比NSA优87%；NSA在上行边缘吞吐量、下行吞吐量方面占优，初期覆盖性能依靠LTE，较SA覆盖压力小SANSA终端吞吐量终端吞吐量覆盖①峰值边缘：终端2T4R，NR侧双发•上行峰值：NR100MHz双流，285Mbps•下行峰值：NR100MHz四流，1.5Gbps②边缘吞吐量：3.5GHz独立组网上行受限，预计上行边缘速率介于F频段TD-LTE和D频段TD-LTE间，低于FDD(900/1800MHz）①峰值吞吐量：终端2T4R，NR侧单发，LTE侧单发•上行峰值：NR100MHz单流+LTE20MHz单流，低于SATDD：（142.5Mbps+10Mbps）=152.5MbpsFDD：（142.5Mbps+50Mbps）=192.5Mbps•下行峰值：NR100MHz四流+LTE20MHz双流，略高于SATDD：（1.5Gbps+110Mbps）=1.61GbpsFDD：（1.5Gbps+150Mbps）=1.65Gbps②边缘吞吐量，依靠LTE，Option3x好于SA（无SUL）•Option3x：同一业务上下行可分别承载在4/5G两个空口，发挥LTE低频上行好，NR下行好的优势•Option3a：同一业务上下行承载在一个空口且NR单发，弱于SA覆盖•按照3.5GHz边缘规划，初期覆盖压力较大•同LTE现网覆盖NSA/SACU/DU灵活参数10灵活部署–NSA/SA网络架构对比分析：互操作和语音（3/4）4G核心网eNBgNBeNBSA：4/5G松耦合，依靠互操作•互操作•连接态切换：业务中断30~50ms，200~500ms切换时延•空闲态载频重选：需位置更新，350~450ms寻呼不可及•语音方案：语音回落4G方案，以及5G承载语音的VoNR方案4G核心网5G核心网gNB切换NSA/SACU/DUNSA：4/5G紧耦合，依靠双连接，无互操作；•互操作：无4/5G互操作•语音方案：继承4G现有语音方案（VoLTE/CSFB）灵活参数灵活部署–NSA和SA对比分析小结（4/4）对比维度NSASA业务能力仅支持大带宽业务较优：支持大带宽和低时延业务，便于拓展垂直行业4G/5G组网灵活度较差：异厂商分流性能可能不理想较优：可异厂商语音能力方案4GVoLTEVo5G或者回落至4GVoLTE性能同4GVo5G性能取决于5G覆盖水平，VoLTE性能同4G基本性能终端吞吐量•下行峰值速率优（4G/5G双连接，NSA比SA优7%）•上行边缘速率优(尤其是FDD为锚定时)•上行峰值速率优（终端5G双发，SA比NSA优87%）•上行边缘速率低（后续可增强）覆盖性能同4G初期5G连续覆盖挑战大业务连续性较优：同4G，不涉及4G/5G系统间切换略差：初期未连续覆盖时，4G/5G系统间切换多对4G现网改造无线网改造较大且未来升级SA不能复用，存在二次改造改造较小：4G升级支持与5G互操作，配置5G邻区核心网改造较小：方案一升级支持5G接入，需扩容；方案二新建虚拟化设备，可升级支持5G新核心网改造小：升级支持与5G互操作5G实施难度无线网难度较小：新建5G基站，与4G基站连接；连续覆盖压力小，邻区参数配置少难度较大：新建5G基站，配置4G邻区；连续覆盖压力大核心网不涉及难度较大：新建5G核心网，需与4G进行网络、业务、计费、网管等融合国际运营商选择美国、韩国、日本等主流运营商电信产品成熟度2018年中支持测试2018年底支持测试，5G核心网成熟挑战大，需重点推动NSA/SACU/DUSA优势在于4G改造少，且一步到位，无二次改造成本，5G与4G异厂商组网灵活，且端到端5G易拓展垂直行业；NSA优势在于对核心网及传输网新建/改造难度低，对5G连续覆盖要求压力小，目前国际运营商多选择NSA注：核心网、传输仅简要分析后续工作：在规模试验中，对NSA和SA同步进行测试验证，以4G现网（FDD和TDD）为基础验证NSA，加速推动SA产业成熟11灵活部署–5G接入网CU/DU新架构为了应对5G灵活的组网需求，5GRAN架构进行重新设计，将基站拆分为CU（集中单元）和DU（分布单元）两个逻辑网元，CU与DU可分设可合设RNC核心网3G网络架构•扁平化•简化组网EPC4G网络架构•双/多连接•灵活组网•开放/可扩展CU核心网5G网络架构DUDUCU+DU合设CUDUNodeBNodeBeNodeBeNodeB3GPP标准中，采用了选项2作为CU/DU间的标准切分方案，即•CU负责完成实时性要求较低的RRC/SDAP/PDCP功能•DU负责完成实时性要求较高的RLC/MAC/PHY功能CU和DU为逻辑单元，在具体实现中，存在合设（与4GBBU形态一致）和分离（BBU*+CU设备）两种方式注：CU-DU分设与C-RAN概念不同，C-RAN是指基带处理（如DU）集中NSA/SACU/DU灵活参数13多网/多RAT融合集中SON移动性锚点密集小区间协作使能MEC无线性能扩展性移动性锚点&多网/多RAT融合：•如在宏微异构网场景，微站的DU连到宏站的CU上作为移动性锚点，避免频繁切换•如在NSA场景，CU作为分流