第4章-5G无线接入网和接口协议图文图文ppt课件.pptx

CONTENTS
5G无线接入网和接口协议
5G无线接入网整体架构和节点
接口协议和功能
无线协议架构
无线接入架构中的几个典型流程
5G移动通信技术
第四章
核桃AI
【本章内容】
无线接U两个功能实体。采用CU和DU架构后，CU和DU可以由独立的硬件来实现。从功能上看，一部分核心网功能可以下移到CU甚至DU中，用于实现移动边缘计算。此外，原先所有的L1、L2、L3等功能都在BBU中实现，新的架构下可以将L1、L2、L3功能分离，分别放在CU和DU甚至RRU、AAU(Active Antenna Unit，基站有源天线单元)中来实现，以便灵活地应对传输和业务需求的变化。由此可见，5G系统中采用CU-DU分离架构后，传统BBU和RRU网元及其逻辑功能都会发生很大变化。
CU-DU功能灵活切分的好处在于硬件实现灵活，可以节省成本。CU和DU分离的架构下可以实现性能和负荷管理的协调、实时性能优化并使用NFV/SDN(网络功能虚拟化/软件定义网络)功能。功能分割可配置能够满足不同应用场景的需求，如传输时延的多变性。
总之，为了支持灵活的组网架构，适配不同的应用场景，5G无线接入网将存在多种不同架构、不同形态的基站设备。从设备架构角度划分，5G基站可分为BBU-AAU、CU-DU-AAU、BBU-RRU-Antenna、CU-DU-RRU-Antenna、一体化gNB等不同的架构。从设备形态角度划分，5G基站可分为基带设备、射频设备、一体化gNB设备以及其他形态的设备。
无线网CU-DU架构的好处还体现在能够获得小区间协作增益，实现集中负载管理，以及高效实现密集组网下的集中控制，比如多连接、密集切换、获得池化增益、使能NFV/SDN等等，满足运营商某些5G场景的部署需求。需要注意的是，在设备实现上，CU和DU可以灵活选择，即二者可以是分离的设备，通过F1接口通信；或者CU和DU也完全可以集成在同一个物理设备中，此时F1接口就变成了设备内部的接口，CU之间通过Xn接口进行通信。CU-DU架构如图4-3所示。
图4-3 CU-DU分离和一体化实现
5G无线接入网和接口协议
接口协议和功能
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核桃AI
NG-RAN接口主要包括RAN和5G核心网之间的NG接口，NG-RAN节点(gNB或ng-eNB)之间的Xn接口，NG-RAN内部gNB的CU和DU功能实体之间互联的F1接口，NG-RAN内部的gNB-CU-CP和gNB-CU-UP之间的点对点逻辑接口E1。gNB的NG、Xn、F1三个接口都可以在逻辑上分为控制面(-C)和用户面(-U)两部分，如图4-4所示。5G UE和NG-RAN之间的接口名字仍然沿用了Uu的名称，功能也和LTE Uu接口类似，在此不再赘述。
图4-4 gNB逻辑节点和接口
NG接口
NG接口是一个逻辑接口，规范了NG-RAN节点与不同制造商提供的核心网AMF(Access Mobility Function，接入和移动管理功能)节点和UPF(User Plane Function，用户平面功能)节点的互连，同时分离NG接口无线网络功能和传输网络功能。
NG接口分为NG-C接口(控制面接口)和NG-U接口(用户面接口)两部分。
从任何一个NG-RAN节点向5GC连接可能存在多个NG-C逻辑接口，然后通过NAS(Non-Access Stratum，非接入层)节点选择功能确定NG-C接口。从任何一个NG-RAN节点向5GC连接也可能存在多个NG-U逻辑接口。NG-U接口的选择在5GC内完成，并由AMF发信号通知NG-RAN节点。
1．NG-U
NG用户面接口(NG-U)在NG-RAN节点和UPF之间定义。NG接口的用户面协议栈如图4-5所示。传输网络层建立在IP传输层之上，GTP-U用于UDP / IP之上，以承载NG-RAN节点和UPF之间的用户面PDU(ProtocolDataUnit，协议数据单元)数据。
2．NG-C
NG控制面接口NG-C在NG-RAN节点和AMF之间定义。NG接口的控制面协议栈如图4-6所示。传输网络层建立在IP传输层之上，为了可靠地传输信令消息，在IP之上添加了SCTP(Stream Control Transmission Protocol，流控制传输协议)，提供有保证的应用层消息传递。应用层信令协议称为NGAP(NG Application Protocol，NG应用协议)。在传输中，IP层点对点传输用于传递信令PDU。
图4-5 NG-U协议栈
图4-6 NG-C协议栈
3．NG接口功能
NG-C提供以下主要功能：
1) 寻呼功