1.1.1 接入网
5G NR是基于OFDM的全新空口设计的全球性5G标准。5G基站称为NR NodeB,简称为gNB,为5G网络用户提供用户面和控制面协议和功能。ng-eNB为升级后的eNodeB,可以直接连到5GC,为4G网络用户提供用户面和控制面协议和功能。gNB/ng-eNB向UE提供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/ng-eNB之间通过Xn接口进行连接。5G无线接入网和接口如图1-4所示。
图1-4 5G无线接入网和接口
5G基站gNB按功能分为CU、DU和AAU共3个部分。与eNodeB相比,gNB从功能上将BBU拆分为CU和DU两个部分,同时,将BBU物理层部分功能前移到AAU,其目的是减少前传接口对传输带宽的需求。eNodeB和gNodeB结构对比如图1-5所示。
通过引入CU,一方面,在业务层面可以实现无线资源的统一管理、移动性的集中控制,从而进一步提高网络性能;另一方面,在架构层面,CU既可以灵活集成到电信运营商云平台,也可以采用云化思想设计,实现资源池化、部署自动化,降低投资成本(CAPEX)和运营成本(OPEX)的同时,提升用户体验。
5G基站gNB的主要功能包括以下几个方面。
● 无线资源管理:无线接入和承载控制、连接态移动性管理和动态资源分配等。
● IP报头压缩、数据加密和完整性保护。
● UE附着时AMF选择。
● 用户面数据路由到UPF。
● 控制面信息路由到AMF。
图1-5 eNodeB和gNodeB结构对比
1.NRT(Non-Real Time,非实时)。
2.RT(Real Time,实时)。
3.RRC(Radio Resource Control,无线资源控制)。
4.PDCP(Packet Data Convergence Protocol,分组数据汇聚层协议)。
5.RLC(Radio Link Control,无线链路控制)。
6.MAC(Medium Access Control,介质访问控制)。
7.CPRI(Common Public Radio Interface,通用公共无线接口)。
8.RF(Radio Frequency,射频)。
9.ANT(Antenna的缩写,天线)。
10.eCPRI(enhanced Common Public Radio Interface,增强型通用公共无线电接口)。
● 连接建立和释放。
● 调度和发送寻呼消息、源自AMF或OAM的系统广播消息。
● 测量报告配置。
● 会话管理。
● 支持网络切片。
● QoS Flow管理及将QoS Flow映射数据无线承载(Data Radio Bearer,DRB)等。
基于CU/DU(BBU)安装位置进行划分,5G接入网可以划分为D-RAN、C-RAN和Cloud RAN(云化无线接入网)3种部署方式。NR接入网的组网方式如图1-6所示。
其中,D-RAN是指分布式无线接入网,CU/DU合设并且将CU/DU放置在站点机房, RRU移动到靠近天线的位置,大大缩短了RRU和天线之间馈线的长度,可以减少馈线的传输损耗,扩大基站信号的覆盖范围。
C-RAN是指集中化无线接入网,CU/DU集中部署在接入机房。采用C-RAN之后,BBU可以统一管理和调度,资源调配更加灵活,适合MEC技术的应用。另外,通过集中化的方式可以减少基站机房数量和配套设备的能耗,基站规划更加灵活。
图1-6 NR接入网的组网方式
Cloud RAN是指云化无线接入网。在云RAN中,将CU云化部署,每个虚拟CU能够支持更多的基站,以实现资源池的高利用、业务分流、边缘计算和运维等。
5G网络不再定义用户设备(UE-Category,UE)等级,NR支持的MIMO层数、调制方式会作为单独的UE能力明确指示。