详细的5G NR详细介绍

2021-04-22 08:09


详细的5G NR详细介绍


详细的5G NR详细介绍 大伙儿好,我叫5G NR,5G大家族的1员。近期有关我的传言太多,言3语4之声绵绵不绝于耳,为此自己今日终究凸起勇气走向前台接待,揭开神密的面纱,向大伙儿做1个详细的自身详细介绍。

大伙儿好,我叫5G NR,5G大家族的1员。近期有关我的传言太多,言3语4之声绵绵不绝于耳,为此自己今日终究凸起勇气走向前台接待,揭开神密的面纱,向大伙儿做1个详细的自身详细介绍。

5G布署选项

1说到 布署选项 这事,说真话,我感觉自身有点 奇葩 。

大伙儿都了解我的老前辈叫 4G ,4G系统软件架构关键包含无线网络侧(即LTE)和互联网侧(SAE),精确点讲,这个4G系统软件架构在3GPP里叫EPS(Evolved Packet System,演进排序系统软件),EPS指详细的端到端4G系统软件,它包含UE(客户机器设备)、E-UTRAN(演进的通用性陆地无线网络接入互联网)和EPC关键互联网(演进的排序关键网)。

这个EPS是为挪动光纤宽带而设计方案的。

从3G演进到4G,我称之为 总体演进 ,即包含接入网和关键网的EPS总体演进到4G时期。

可到了5G我这儿就不1样了,那个3GPP机构把接入网(5G NR)和关键网(5G Core)拆卸了,要各有单独演进到5G时期,这是由于5G不但是为挪动光纤宽带设计方案,它要朝向eMBB(提高型挪动光纤宽带)、URLLC(超靠谱低延迟通讯)和mMTC(大经营规模设备通讯)3大情景。

因而,5G NR、5G关键网、4G关键网和LTE混和配搭,就构成了多种多样互联网布署选项。

这就像商家推出的多款套餐组成,总有1款合适你。

嗯,关键有这些组成套餐:选项3/3a/3x、7/7a/7x、4/4a为非单独组网(NSA)架构,选项2、5为单独组网(SA)架构。

选项3系列:3/3a/3x

2017年12月进行的3GPP Release 15 NSA NR规范更是根据选项3系列。

在选项3系列中,UE另外联接到5G NR和4G E-UTRA,操纵面锚定于E-UTRA,延用EPC(4G关键网),即 LTE assisted,EPC Connected 。

针对操纵面(CP),它彻底依靠现有的4G系统软件 EPS LTE S1-MME插口协议书和LTE RRC协议书。

但针对客户面(UP),存在变数,这便是选项3系列有3、3a和3x3个子选项的缘故。

选项3、3a和3x有啥差别呢?

选项3

选项3实际上便是参照3GPP R12的LTE双联接架构,在LTE双联接架构中,UE在联接态下可另外应用最少两个不一样基站的无线网络資源(分成主站和从站);双联接引进了 分流承载 的定义,即在PDCP层将数据信息分流到两个基站,主站客户面的PDCP层负责PDU序号、主从关系站之间的数据信息分流和汇聚等作用。

LTE双联接不一样于载波汇聚,载波汇聚产生于共站布署,而LTE双联接可非共站布署,数据信息分流和汇聚所属的层也不1样。

选项3指的是LTE与5G NR的双联接(LTE-NR DC),4G基站(eNB)为主站,5G基站(gNB)为从站。

可是,选项3的双联接有1个缺陷 受到限制于LTE PDCP层的解决短板。

大家都知道,5G的最大速度达10⑵0Gbps,4G LTE的最大速度但是1Gbps,LTE PDCP层本来并不是为5G高速度而设计方案的,因而在选项3中,以便防止4G基站解决工作能力遭受短板,就务必对原来4G基站,也便是双联接的主站,开展硬件配置升級。

升級后的4G基站,或说R15版本号的4G基站,叫eLTE eNB,另外,转移入5G关键网的4G基站也叫eLTE eNB,由于5G关键网引进了新的NAS层,这在后边会讲到。e便是enhanced,提高版的意思。

但1定有经营商不肯意对原来的4G基站升級,因而,3GPP就推出了两个 变种 选项 选项3a和3x。

嗯!总有1款套餐合适你!

选项3a

选项3a和选项3的区别在于,选项3中,4G/5G的客户面在4G基站的PDCP层分流和汇聚;而在选项3a中,4G和5G的客户面各有直达关键网,仅在操纵面锚定于4G基站。

你并不是嫌升級4G基站不便吗,这下我绕过4G基站得了。

选项3x

选项3x可以说选项3的1面镜子。以便防止选项3中的LTE PDCP层遭受解决短板,其将数据信息分流和汇聚作用转移到5G基站的PDCP层,即NR PDCP层。

总之我5G基站的解决工作能力很强嘛,这下无需担忧解决短板的难题了。

从现阶段看来,除我国经营商,全世界许多领跑经营商都公布适用选项3系列,以完成最开始的5G NR布署。

缘故很简易:

1)选项3系列利旧4G互联网,利于迅速布署、占领销售市场,并且成本费还不高;

2)现阶段5G3大情景中,eMBB是最易完成的,选项3系列可以说是LTE MBB情景的升級版。

例如美国经营商,可挑选选项3系列,在现有的LTE互联网上配搭她们的5G毫米波固定不动无线网络。

这些经营商对选项3大家族的亲睐水平可表明为:选项3x 选项3a 选项3。选项3x朝向将来,不用对原来的LTE基站升級项目投资;选项3a简易质朴;至于选项3,因为要对LTE互联网再项目投资,看不上它的人较为多1点。

但是,我国经营商为啥不爱选项3系列呢?最少现阶段我国电信已公布5G选用单独布署方法。

由于理想更大啊!

接下来详细介绍完选项2你就搞清楚了!

选项2

选项2便是单独组网,1次性将5G关键网和接入网1起 装包 迈入5G时期,与前4G互联网少有纠缠不清的关系。

这类方法的优势和缺陷都很显著。1层面,它立即迈进5G,与前4G少有关系,因此降低了4G与5G之间的插口,减少了繁杂性。

另外一层面,与选项3系列借助于现有的4G系统软件用5G NR来补盲补网络热点的方法不一样,挑选选项2的经营商身后1定掩藏着更大的野心 1旦公布基本建设5G互联网,就代表着大经营规模项目投资,建成1个从接入网到关键网详细单独的5G互联网。

选项7系列

选项7系列包含7、7a和7x3个子选项,相近于选项3,能够把它当做是选项3系列的升級版,选项3系列联接LTE关键网(EPC),而选项7系列则联接5G关键网,即 LTE assisted,5G CN Connected ,NR和LTE均转移到新的5G关键网。

选项4系列

选项4系列包含4和4a两个子选项。在选项4系列下,4G基站和5G基站同用5G关键网,5G基站为主站,4G基站为从站。

选项4系列规定1个全遮盖的5G互联网,因此选用小于1GHz频段来布署5G的经营商较为亲睐这类布署方法,例如美国T-Mobile方案用600MHz布署5G互联网。

选项5

选项5将4G基站联接到5G关键网,与选项7相近,但沒有与NR的双联接。

也便是说,挑选选项5的经营商只考虑到关键网演进到5G,但其实不将无线网络接入网演进到5G NR。大约是以便降低项目投资,而又看好具有互联网切成片工作能力的5G关键网吧!估算一些4G专网会喜爱这1布署方法吧!

选项6

已被3GPP残暴抛下,已不赘述。

总结1下,经营商的5G布署相对路径关键有3种方法:

①非单独布署(NSA):LTE + 5G NR毫米波

此种布署方法以美国Verizon和AT T为意味着,在现有的LTE互联网上布署5G NR毫米波来填补遮盖网络热点或布署5G固定不动无线网络。

②非单独布署(NSA):LTE + 小于6GHz NR频段

此种布署方法可迅速完成更好的5G NR遮盖,但存在4G LTE和5G NR之间的插口和载波汇聚等技术性的繁杂性。

针对非单独布署,演进相对路径分成两条:

相对路径1:选项3系列 选项2:先布署5G无线网络接入网,再布署5G关键网,最终将5G无线网络接入网转移到5G关键网。

相对路径2:选项3系列 选项7系列或选项5:先布署5G无线网络接入网,再布署5G关键网,最终将4G和5G无线网络接入网1起接入5G关键网。

③单独布署

便是立即布署1张详细的5G互联网,简化了非单独布署向5G关键网转移的全过程,繁杂性较低,但更规定详细完善的5G遮盖和绿色生态。

5G NR频谱

上面提到的各种各样组成套餐,都离不开最关键的原料 频谱資源。

5G NR怎样界定和分派频谱?

与2/3/4G时期不一样,5G频谱分派的基础标准叫Band-Agnostic,即5G NR不依靠、不会受到限于频谱資源,在低、中、高频段都可布署。

在R15版本号中,界定了两大FR(频率范畴):

FR1:

450MHz 到 6000MHz

频段号从1到255

一般指的是Sub⑹Ghz

FR2:

从24250MHz到52600MHz

频段号从257到511

一般指的是毫米波mmWave(虽然严苛的讲毫米波频段超过30GHz)

与LTE不一样,5G NR频段号标志以 n 开始,例如LTE的B20(Band 20),5G NR称为n20。

1些LTE频段也特定给了5G NR,但仔细1点你还会发现,在一些频段号上,5G NR频段在LTE 频段勤奋行了合拼或拓展,例如,LTE的B42 (3.4⑶.6 GHz) 和B43 (3.6⑶.8 GHz) 合拼为5G NR的n78(3.4⑶.8 GHz),且n77还进1步将其拓展到3.3⑷.2GHz。

缘故有两点:①考虑5G NR的大带宽要求②考虑全世界经营商在3.3⑷.2GHz频段内的5G 布署要求。

第①点无需解释,大伙儿都懂的,关键说说第②点缘故。

全世界各国在C波段的能用频段,能用频段范畴摇缀不齐,而n77的频段范畴恰好将其所有遮盖,通吃!

值得1提的是,在FR1中引进了SUL和SDL,即輔助频段(Supplementary Bands),这是甚么鬼?

大家都知道,手机上的发射输出功率低于基站发射输出功率,3.5GHz的遮盖短板受到限制于上行,工作中于更低频段的SUL(上行輔助频段)便可以根据载波汇聚或双联接的方法与下行3.5GHz配和,从而赔偿3.5GHz上行遮盖不够的短板,这大约和华为提出的左右行解耦是1致的吧。

难题来了,上面列了这么多5G NR频段,先峰频段是哪些?

关键有:n77、n78、n79、n28、n71。

n77和n78,即C-BAND,是现阶段全世界最统1的5G NR频段。

n79也将会用于5G NR,关键促进我国是我国、俄罗斯和日本。

n28便是传说故事中的700MHz,因为其优良的遮盖性,一样是香饽饽,在WRC⑴5上早已明确该频段为全世界挪动通讯的先峰候选频段,假如这段频段不可以充足运用,确实是太可是了。

n71便是600MHz,现阶段美国经营商T-Mobile已公布用600MHz建5G。

有关毫米波频段,美国、日本和韩国正在实验5G 28GHz毫米波频段,前期要完成5G固定不动无线网络接入替代光纤入户口的最终几百米。

但是,现阶段美日韩的28GHz其实不在ITU WRC(全球无线网络电通讯交流会)考虑到范畴以内,虽然3GPP纳入了这1频段(n257),但最后还必须ITU准许。

至于n258,科学研究称该频段将会会危害卫星通讯系统软件,或将由于要考虑到充足的维护频带而开展调剂。

5G NR物理学层 波形和多址接入计划方案

3GPP提出了很多波形选项,这是1道很难的挑选题,需考虑到与MIMO的适配性、频谱高效率、低峰均输出功率比(PAPR)、URLLC测试用例、完成繁杂度等多种多样要素。

现阶段3GPP Release 15已明确,CP-OFDM适用5G NR的上行和下行,也引进了DFT-S-OFDM波形与CP-OFDM波形互补。CP-OFDM波形能用于单流和多流(即MIMO)传送,而DFT-S-OFDM波形只限于对于路由协议费用预算受到限制状况的单流传送。

针对5G mMTC情景,正交和多址(OMA)将会没法考虑其所需的联接密度,因而,非正交和多址(NOMA)计划方案变成普遍探讨的目标。

Numerologies

Numerology这个定义可汉语翻译为主要参数集,大约意思指1套主要参数,包含子载波间距,标记长度,CP长度等。

因为5G NR朝向3大情景,要可用于很多的测试用例,因此必须1个可拓展且灵便的物理学层设计方案,而且适用不一样的、可拓展的Numerologies。

ODFM的关键观念是将宽信道区划为若干正交和子载波,子载波间距(subcarrier spacing)、标记长度、循环系统前缀(cyclic prefix,CP)和TTI这1系列主要参数界定了OFDM怎样区划子载波,Numerologies指的便是这些主要参数的不一样配搭。

Numerologies,里边掩藏着远大精工细作的 衡量之术,这很3GPP。

子载波间距:

子载波间距是标记時间长度(Symbol Duration)与CP花销之间的衡量 子载波间距越小,标记時间长度越长;子载波间距越大,CP花销越大。以便完成不一样Numerologies之间的高复用率,3GPP明确了 ∆f * 2^m的标准。

所谓 ∆f * 2^m,指5G NR最基础的子载波间距与LTE1样,也是15kHz,但可依据15*(2^m) kHz,m {⑵, 0, 1, ..., 5}灵便拓展,也便是说子载波间距能够设为3.75kHz、7.5kHz、15kHz、30kHz、60kHz、120kHz...

这般1来,子载波间距可伴随着其工作中频段和UE的挪动速率转变而转变,最少化多普勒频移和相位噪音的危害。

CP长度:

CP长度是CP花销和标记间影响ISI之间的衡量 CP越长, ISI越小,但花销越大,它将由布署情景(房间内還是室外)、工作中频段、服务种类和是不是选用选用波束赋形技术性来明确。

每TTI的标记数量:

这是延迟与频谱高效率之间的衡量 标记数量越少,延迟越低,但花销越大,危害频谱高效率,提议每一个TTI的标记数为2^N个,以保证从2^N到1个标记的灵便性和可拓展性,特别是解决URLLC情景。

总而言之,不一样的Numerologies考虑不一样的布署情景和完成不一样的特性要求,例如,子载波间距越小,住宅小区范畴越大,这可用于低频段布署;子载波间距越大,标记時间长度越短,这合适于低延迟情景布署。

帧构造

甭管你如何组成,选用哪样Numerologies,5G无线网络帧和子帧的长度全是固定不动的 1个无线网络帧的长度固定不动为10ms,1个子帧的长度固定不动为1ms,这与LTE是同样的,从而更好的维持LTE与NR间共存,利于LTE和NR相互布署方式下时隙与帧构造同歩,简化住宅小区检索和频率精确测量。

不一样的是,5G NR界定了灵便的子架构,时隙和标识符长度可依据子载波间距灵便界定。

因此,大家简易将5G帧构造区划为由固定不动构造和灵便构造两一部分构成。

这就如同建房屋,架构构造定好了,里边的室内空间可依据自身必须灵便布局。

物理学信道带宽

在小于6GHz频段(FR1)下,5G NR的最大信道带宽为100MHz,在毫米波频段(FR2),5G NR的最大信道带宽达400MHz,远宏大于LTE的最大信道带宽20MHz。

但更值得1提的是,5G NR的带宽运用率大幅提高到97%以上(LTE的带宽运用率仅有90%)。

怎样了解5G NR带宽运用率提高?

做1道测算题:

10MHz的4G信道有50个RB,每一个RB有12个子载波,那末10MHz 4G信道一共600个子载波。因为每一个子载波有15kHz的间距,15*600就等于9000kHz或9MHz,这代表着在10Mhz的信道中,仅有9MHz被运用,而大概1MHz被留下做为维护频带,因此LTE的带宽运用率仅有90%。

以此类推,20MHz的4G信道有100个RB,它仅应用了20MHz带宽中的18MHz;50MHz的4G信道有250个RB...

猜猜看,50MHz的5G信道有是多少个RB呢?275个。

调制方法

左右行OFDM调制+CP:QPSK、16QAM、64QAM和256QAM。

上行DFT-s-OFDM+CP: / 2-BPSK、QPSK、16QAM、64QAM和256QAM。

上行提升了 / 2-BPSK,关键考虑到在mMTC情景下,数据信息速度低,以完成功放的更高效率率。

除 / 2-BPSK,5G NR与LTE-A应用的调制阶次是同样的,但是3GPP正在考虑到将1024QAM引进。

信道编号

在信道编号上,5G NR与LTE彻底不一样。

大家都知道,LTE中操纵信道选用TBCC,数据信息信道选用Turbo码,由于不一样信道的合理载荷和要求不一样, 5G NR应当与此相近。但是5G NR的数据信息信道选用LDPC码,替代了LTE的Turbo码;5G NR的广播节目信道和操纵信道选用Polar码,替代了LTE的TBCC码。

为何数据信息信道用LDPC码替代Turbo码?

Turbo码的特性是编号繁杂度低,但解码繁杂度高,而LDPC码恰好与之相反。考虑到在eMBB情景下,码块超过10000且视频码率要做到8/9,这针对解码繁杂度高的Turbo码是硬伤,而LDPC的解码优化算法相对性更简易好用,恰好适合。

这就像有首演唱的,恰好遇见你。

另外,LDPC实质上选用并行处理的解决方法,而Turbo码实质上是串行通信的,因此LDPC更合适适用低延迟运用。

至于Polar码,虽然提出较晚,但其兼顾编号调解码繁杂度低的特性,且十分灵便,在任何码长和视频码率下都具备优良的特性,自然变成了操纵信道的不2挑选。

多天线技术性和波束赋形

考虑到5G频谱分派标准为Band-Agnostic,在低、中、高频段都可布署,因为不一样的频段有不一样的无线网络特点,因而对MIMO系统软件的设计方案也不尽同样。

再回过头看看5G的频段分派表,较低的频段工作中于FDD方式,FDD左右行工作中于不一样频段,左右行路由协议散播特点不一样,因而引进下行CSI-RS和上行汇报是必须的;另外,低频段的带宽较小,还需适用MU-MIMO来提高容量。针对这些频段,3GPP方案拓展和提高R13和R14的FD-MIMO技术性,以适用64、128、256天线阵元,另外出示灵便的CSI收集和波束赋形。

较高的频段工作中于TDD方式,TDD左右行工作中于同1频段,左右行路由协议散播特点基础同样,因而可充足运用TDD左右行信道的互易性,使得基站可以立即根据检验上行信道情况信息内容来明确下行发射预解决对策。

针对高频段的毫米波,因为其散播消耗更大、遮盖间距更短,因而将引进更大部分量的天线阵元,以提高波束赋形增益。但是,难题又来了,天线阵元越多,就代表着传统式的数据波束赋形技术性的系统软件设计方案越繁杂,成本费越高,5G NR就迫不得已又用到远大精工细作的衡量之术 混和波束赋形技术性。

此外,众所熟知的LTE用多种多样传送方式(TM)来完成和提升不一样情景下的MIMO特性,但这些传送方式之间是没法完成动态性切换的,它不可以融入动态性转变的情景,因而,5G NR将考虑到传送方式的动态性融入。

5G NR客户面

4G LTE客户面协议书栈由PDCP、RLC和MAC层构成,其普遍适用从低速物连接网络终端设备到可达1Gbps的高速高档终端设备,为挪动互联网技术和4G蜂窝状物连接网络时期立下赫赫战功。

5G NR客户面协议书栈根据LTE设计方案,但时期不一样,自然有差别。

最先它引进了新的SDAP层,SDAP全称Service Data Adaptation Protocol,这个SDAP层很成心思,大家赶快来详细介绍1下。

大家模糊还记得,网优聘请军以前在2016年的情况下吐过1次槽(不太好意思,没操纵住),疏忽是讲大家的无线网络互联网不具有洞悉总流量的工作能力,痛失即时改进客户体验的机遇。

5G以客户为管理中心,不过便是改进客户体验,自然要谈及QoS。但大伙儿都了解的,4G互联网的QoS是由关键网进行的、以承载为基础粒度的,而无线网络接入网但是是实行关键网的强制性对策,便是1个打工的。

这样的QoS体制缺陷突显,QoS级别数量比较有限,没法即时调剂,朝向缤纷繁杂的将来运用,这类预订义式的QoS方法太粗狂且欠缺灵便性。

5G在这层面向前迈入了1大步。5G关键网适用根据IP流而并不是EPS承载的QoS操纵,从而完成更灵便和更细致的QoS操纵。

实际的讲,它根据5G 关键网和基站之间独立的PDU会话隧道施工来完成好几个IP流的单独无线网络承载投射,在PDCP层之上引进SDAP层,SDAP层实行IP流和无线网络承载之间的投射。在SDAP层,在封裝IP包时,IP头包括这些数据信息包的QoS标志符 (QFI)。

新引进的SDAP层初次完成了真实的端到端QoS体制。

此外值得1提的是 PDCP层分集传送。

5G要适用URLLC情景,要完成超靠谱低延迟通讯,可是,无线网络数据信号转变莫测,客户个人行为捉摸不确定,无线网络数据信号品质的恶化和基站的时延均受制于各种各样不能控要素,要想完成平稳的传送靠谱性真的好难啊。

如何办呢?那就根据载波汇聚和多联接技术性,应用频率分集的方法来完成对单独终端设备的传送靠谱性。

数据信息包在PDCP层解决和拷贝,并根据每一个RLC层,再根据有关的CC推送,接受端解决较早抵达的数据信息包,另外抛下较晚抵达的拷贝的数据信息包。

简而言之,便是在好几个无线网络路由协议提交输同样的数据信息的方法,来抵挡无线网络自然环境恶化带来的危害,确保通讯路由协议的靠谱性。

5G NR操纵面

5G NR操纵面应用的RRC协议书基础与LTE1致,做为无线网络資源操纵层,RRC负责联接管理方法、接入操纵、情况管理方法、系统软件信息内容广播节目等作用。

最先在RRC情况上,与LTE仅有RRC IDLE和RRC CONNECTED两种RRC情况不一样,5G NR引进了1个新情况 RRC INACTIVE。

新引进RRC INACTIVE情况与3G的CELL_PCH类似,其目地是减少联接延迟时间、降低信令花销和功耗,以融入将来各种各样物连接网络情景。

在RRC INACTIVE情况下,RRC和NAS左右文仍一部分保存在终端设备、基站和关键网中,此时终端设备情况基本上与RRC_IDLE同样,因而可更省电,另外,还可迅速从RRC INACTIVE情况迁移到RRC CONNECTED情况,降低信令数量。

其次,在系统软件广播节目上,以便提升系统软件信息内容的資源应用高效率,5G NR引进了点播作用,这代表着它无须像LTE基站1样要1直广播节目全部的系统软件信息内容,而是以按需的方法以特定的系统软件信息内容通告特定的终端设备。

第3点值得1提的是,针对非单独布署,5G NR将RRC协议书作用拓展了,以适用LTE-NR双联接中的RRC单独联接和RRC分集。

RRC单独联接:在4G时期的LTE双联接中,仅主站负责与手机上之间的RRC联接,而在LTE-NR双联接中,从站(即5G基站)也可负责与手机上之间的RRC联接。

RRC分集是指主站的RRC信息能够被拷贝,并根据主站和从站向手机上推送同样的信息,以RRC分集的方法提高手机上接受RRC信息的取得成功率,以提高信令传送的靠谱性。

最终仿佛应当未来展望1下将来吧,自身详细介绍应当是这样的。

3GPP R15版本号但是是5G技术性之路的第1步,其关键是以便适用前期的eMBB和一部分URLLC情景,将来还要适用更多的测试用例和竖直运用,将来也有更多的新项目去科学研究。

例如,需探讨SCMA、PDMA、MUSA、NCMA、NOCA、GOCA、IDMA、IGMA、RDMA...这些 各大厂家提出的各种各样多址计划方案,姓名都快数但是来了。

也有自回传、未受权频谱5G NR、运用于车连接网络的V2X、5G卫星通讯接入、运用于无人机开启数据化天空的非路面互联网这些。

将来很长,理想很大,5G才刚上路。

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