5GNR无线关键技术知识大全ppt课件.ppt
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1、最新5G NR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,1234,5G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,3,2,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,速率提升,更大带宽,更多天线,取消CRS,更高阶调制(UL 256QAM),W/F-OFDM,PDCCH/
2、DMRS与PDSCH资源共享,5G NR,5G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,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,NG CoreNR,NR,NG Core,eLTE,NSA(非独立组网): 5G依附于4G基站工作的网络架构
3、,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,NR,LTE,EPC,eLTENR,EPCNG Core,NAS信令数据,蓝色4G,绿色5G,NSA/SACU/DU,注:SA和NSA都是以5G NR作为对象来定义的,,灵活参数,5,灵活部署 SA架构Option2,gNB,ng-eNB,NG,NG,NG,Xn,NG-RAN,5GC,AMF/UPF,gNB,ng-eNB,NG,NG,NG,Xn,AMF/UPF,Xn,Xn,NG,NG,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, 5
4、G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5G NR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,5G NR,NGC,Option 2,LTE,EPC,N26,NSA/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,
5、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5G NR和 4G LTE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,LTE,EPC,5G NROption 3,LTE,EPC,5G NROption 3a,LTE,EPC,5G NROption 3X,NSA子架构,Op
6、tion3:数据面通过4G空口接入4G核心网,数据分流点在LTE eNB,大量5G流量导入至4G eNB涉及硬件改造Option3a:通过4G空口接入4G核心网,数据分流点在LTEEPCOption3x: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option 3x和3a系列,NSA/SACU/DU,灵活参数,灵活部署 Option3系列:NSA流程,E- UTRA/ NR PDCP,E- UTRA RLC,NR PDCP,E- UTRA RLC,NR RLC,MCGBearer,Split Bearer,UE
7、,MCGBearer,SCGBearer,5G-UE,CoreeNBgNB,econfiguration,RRC Connection R,RRC connection setup, eNB is MCG,SCG Split Bear Setup on gNB,RRC Connection Reconfi,guration Complete,S1-U DATA,NR PDCP,X2-U Data,E-UTRA RLC,DATA PDUDATA PDU,NR RLC,NSA配置,Path Update Procedure,Measurement report,UE capability repo
8、rt,E- UTRA MACNR MACUEOption3x: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(Split Bearer),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Option3a,NSA/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
9、,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SA 4/5G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,SA,NSA,4G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4
10、G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:Option 3a:同异厂商几无差异,但灵活性差,性能不理想Option 3x: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/SA,CU/DU,灵活参数,9,9,灵活部署 NSA/SA网络架构对比分析:性能对比(2/4),以TD-LTE NSA为例, SA由于
11、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,SA,NSA,终端吞吐量,终端吞吐量,覆盖, 峰值边缘:终端2T4R,NR侧双发上行峰值:NR 100MHz双流,285Mbps下行峰值:NR 100MHz四流,1.5Gbps 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), 峰值吞吐量:终端2T4R,NR侧单发,LTE侧单发,上行峰值:NR 100MHz 单流+LTE 20MHz单流
12、 ,低于SA TDD:(142.5Mbps+10Mbps)=152.5Mbps FDD: (142.5Mbps+50Mbps)=192.5Mbps下行峰值:NR 100MHz 四流+LTE 20MHz双流,略高于SA TDD:(1.5Gbps+110Mbps)=1.61Gbps FDD:(1.5Gbps+150Mbps)=1.65Gbps, 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
13、划,初期覆盖压力较大,同LTE现网覆盖,NSA/SA,CU/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,eNB,gNB,eNB,SA :4/5G松耦合,依靠互操作互操作连接态切换:业务中断3050ms,200500ms切换时延空闲态载频重选:需位置更新,350450ms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/DUNSA: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 NS
14、A和SA对比分析小结(4/4),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,5G RAN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,
15、RNC,核心网,3G网络架构,扁平化简化组网,EPC,4G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,DU,DU CU+DU合设,CU,DU,NodeB NodeB eNodeB eNodeB 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4G BBU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/SA,
16、CU/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作为分流锚点部署在汇聚环,可避免传输流量迂回密集小区协作:如在小站UDN场景,CU对多个小站进行高层协作(如干扰协调或波束管理)后续工作:规模试验初期可以采用CU/DU合设方案,也同步推进CU/DU分离能力及试点,PDCP,RLC,MAC,PHY,RF,PDCP,RLC,MAC,PHY,RF,核心网,核心网,PDCP,CU-DU合设,CU-DU分离,
17、灵活部署 CU-DU分离的标准化引入驱动力,NSA/SA,CU/DU,灵活参数,14,灵活部署 灵活系统设计,NSA/SA,CU/DU,灵活参数,不同载波带宽的实现参数对比,系统参数选择需要考虑不同的适用场景SCS较大的SCS可以适用于大带宽场景较大的SCS可以对抗更大的多普勒频移,适用于高速移动场景较大的SCS符号长度较短,适用于低时延场景CPNCP的开销较小ECP长度较大,可以对抗更大的多径时延,15,5G NR物理信道概念与4G基本一致,各物理信道格式有所区别,灵活部署 灵活系统设计,NSA/SA,CU/DU,灵活参数,16,目录,SA/NSA、CU/DU、,灵活部署,大带宽、多天线、系
18、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,1234,17,速率提升-5G新频谱,欧洲,美国,日本,韩国,中国,6GHz以下(MHz),Group 30GHzGroup 40GHzGroup 50GHz,Group 70/80GHz,3400 3800,34003700,3400 3600,24.2527.5 31.833.4,40.5,27.5 28.35,3740,71,6466,26.5 27.5 29.5,3400 4200 4400 490027.5 29.5,计划将释放3.5GHz,4GHz以及高频段(共23G
19、Hz)频谱用于5G,已明确共5.55G高频段为5G频谱计划未来继续释放高频段10+GHz频谱,计划2018年拍卖3.5GHz及28GHz频段用于5G,698 806,已规划3.3-3.6GHz和4.8-5GHz用于5G (3.3-3.4G只能室内),WRC-19 1.13议题候选频段,已明确,700MHz,3.5GHz以及26GHz频段为5G频谱,4800 5000,24.75 27.56GHz以下频谱,37,42.5WRC-19 1.13议题候选频段外频谱,24.25/24.45,24.75/25.25,43.547.2 48.2,大带宽多天线开销优化,大带宽频谱是5G提升网络速率和容量的基
20、础。目前全球可用大带宽频谱主要在中频段(36GHz)和毫米波波段,在中国的推动 下,全球中频段聚焦3.5GHz频段,毫米波频段谱聚焦26-28GHz&40GHz频段,18,速率提升-5G小区带宽,大带宽多天线开销优化,5G支持灵活的小区带宽,且小区最大带宽与频段相关,在3.5/4.9GHz频段,支持最大100MHz小区带宽,在6GHz的毫米波频段最大支持400MHz,19,注:仅NR子载波间隔为15KHz时,支持5MHz小区带宽以100MHz小区带宽为例,是TD-LTE单小区20MHz的5倍带宽,是TD-LTE三载波聚合的1.67倍,其他,BWP1(numerology 1),支持不同的物理层
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