《5G通信全網(wǎng)建設技術及應用》-模塊3 基于Option3X和Option2組網(wǎng)的5G移動通信網(wǎng)_第1頁
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內(nèi)容導航3.1Option3X網(wǎng)絡架構圖核心網(wǎng)為4G核心網(wǎng),無線網(wǎng)包括4G和5G基站終端同時連接到

5GNR和4G基站。在控制面上,完全依賴現(xiàn)有的

4G系統(tǒng);Option3x的數(shù)據(jù)分流控制點位于5G基站。4G核心網(wǎng)4G核心網(wǎng)MME(MobilityManagementEntity,移動管理實體)MME為控制面功能實體,臨時存儲用戶數(shù)據(jù)的服務器,負責管理和存儲UE相關信息,比如UE用戶標識、移動性管理狀態(tài)、用戶安全參數(shù),為用戶分配臨時標識。當UE駐扎在該跟蹤區(qū)域或者該網(wǎng)絡時負責對該用戶進行鑒權,處理MME和UE之間的所有非接入層消息。SGW(ServingGateway,服務網(wǎng)關)SGW為用戶面實體,負責用戶面數(shù)據(jù)路由處理,終結(jié)處于空閑狀態(tài)的UE(用戶終端設備)的下行數(shù)據(jù),管理和存儲UE的承載信息,比如IP承載業(yè)務參數(shù)和網(wǎng)絡內(nèi)部路由信息。PGW(PDNGateway,分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關)PGW負責UE接入PDN的網(wǎng)關,分配用戶IP地址,同時是3GPP和非3GPP接入系統(tǒng)的移動性錨點。用戶在同一時刻能夠接入多個PDN

GW。HSS(HomeSubscriberServer,歸屬用戶服務器)HSS存儲并管理用戶簽約數(shù)據(jù),包括用戶鑒權信息、位置信息及路由信息。4G基站eNodeB4G基站構成4G宏站基本都是拉遠式基站,其RRU和BBU拆分放置,BBU放在機柜里,RRU被搬到了天線的旁邊拉遠式基站eNodeB功能無線資源管理,IP頭壓縮和用戶數(shù)據(jù)流加密,

UE附著時的MME選擇,用戶面數(shù)據(jù)向S-GW的路由,尋呼消息和廣播信息的調(diào)度和發(fā)送,移動性測量和測量報告的配置。5G基站:gNodeB5G的基站功能重構:5G的基帶處理部分BBU功能重構為CU和DU兩個功能實體。CU與DU功能的切分以處理內(nèi)容的實時性進行區(qū)分。

CU(集中控制單元)

CU(Centralized

Unit):主要包括非實時的無線高層協(xié)議棧功能,同時也支持部分核心網(wǎng)功能下沉和邊緣應用業(yè)務的部署DU:(分布單元)DU(Distributed

Unit):主要處理物理層功能和實時性需求的層2功能??紤]節(jié)省RRU與DU之間的傳輸資源,部分物理層功能也可上移至RRU實現(xiàn)AAU:原BBU基帶功能部分上移,以降低DU-RRU之間的傳輸帶寬Option3組網(wǎng)的邏輯網(wǎng)絡架構圖及接口空中接口(Uu)控制平面負責用戶無線資源的管理,無線連接的建立,業(yè)務的QoS保證和最終的資源釋放用戶平面用于執(zhí)行無線接入承載業(yè)務,主要負責用戶發(fā)送和接收的所有信息的處理S1接口:MME/SGW與eNB之間的接口S1-MME:eNodeB與MME之間的通信接口,主要用于傳遞控制信令S1-U:eNodeB與SGW之間的通信接口,主要用于傳輸用戶數(shù)據(jù)X2接口:eNB與gNB之間的接口X2接口:負責移動性管理(包括切換資源的分配、UE上下文的釋放等);上行負載管理功能;基站間一般性管理與錯誤處理功能等。EPC核心網(wǎng)接口控制面協(xié)議E-UTRAN和EPC之間的信令傳輸,包括RRC信令、S1-AP信令以及NAS信令EPC核心網(wǎng)用戶面協(xié)議EPS的用戶面處理節(jié)點包括eNodeB、SGW及PGW3.1.2Option3組網(wǎng)編號和標識管理Option3組網(wǎng)編號和標識管理Option3組網(wǎng)編號和標識管理Option3組網(wǎng)編號和標識管理Option3組網(wǎng)編號和標識管理3.1.35G的BS設備--BBU4種必備單板基帶板:用來處理基帶協(xié)議交換板:實現(xiàn)基帶單元的控制管理、以太網(wǎng)交換、傳輸接口處理、系統(tǒng)時鐘的分發(fā)

以及空口高層協(xié)議的處理。一般固定配置在1、2槽位。電源模塊:實現(xiàn)-48V直流輸入電源的防護、濾波;靈活配置在5、13槽位。風扇模塊:實現(xiàn)系統(tǒng)溫度的檢測控制;風扇狀態(tài)監(jiān)測、控制與上報,固定配置在14槽位

。2種可選單板通用計算板:在開啟MEC邊緣計算時才需要安裝。環(huán)境監(jiān)控板:管理BBU告警;提供干接點接入;完成環(huán)境監(jiān)控,固定配置在13槽位。5G的BS設備--AAUAAU是集成天線、射頻于一體的設備,與BBU一起構成5G基站內(nèi)容導航基于Option2組網(wǎng)的5G網(wǎng)絡架構5G網(wǎng)絡主要由5GC)、gNB、UE組成。Option2組網(wǎng)邏輯架構5G網(wǎng)元功能描述與4G網(wǎng)元對應關系AMF(Accessand

MobilityManagement

Function)NG1接口終止、NG2接口終止移動性管理、SM消息的路由接入鑒權、安全錨點功能安全上下文管理功能類似于MMESMF(SessionManagementFunction)會話管理、UPF選擇和控制IP地址分配下行數(shù)據(jù)通知類似于PGW-CUPF(Userplanefunction)intra-RAT移動的錨點數(shù)據(jù)報文路由、轉(zhuǎn)發(fā)、檢測及QoS處理流量統(tǒng)計及上報類似于PGW-UUDM(Unified

DataManagement)產(chǎn)生AKA過程需要的數(shù)據(jù)。簽約數(shù)據(jù)管理,用戶鑒權處理、短消息管理。支持ARPF類似于HSSAUSF(Authentication

ServerFunction)生成鑒權向量類似于HSS中的Auc功能5G網(wǎng)元功能描述與4G網(wǎng)元對應關系PCF(Policy

ControlFunction)應用和業(yè)務數(shù)據(jù)流檢測QoS控制、額度管理、基于流的計費背景數(shù)據(jù)傳送策略協(xié)商數(shù)據(jù)流分流管理(不同DN)具備UDR前端功能以提供用戶簽約信息提供網(wǎng)絡選擇和移動性管理相關的策略UE策略的配置(網(wǎng)絡側(cè)須支持向UE提供策略信息,比如:網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)和選擇策略、SSC模式選擇策略、網(wǎng)絡切片選擇策略)類似于PCRFNEF(Network

ExposureFunction)網(wǎng)絡能力的收集、分析和重組網(wǎng)絡能力的開放類似于SCEFNRF(NFRepositoryFunction)業(yè)務發(fā)現(xiàn),從NF實例接收NF發(fā)現(xiàn)請求,并向NF實例提供發(fā)現(xiàn)的NF實例的信息全新網(wǎng)元,類似于增強DNS知識點1-5G網(wǎng)絡功能NF和4G網(wǎng)元類比5G

網(wǎng)絡功能功能簡介4G中類似的網(wǎng)元AMF接入管理功能,注冊管理/

連接管理/

可達性管理/

移動管理/

訪問身份驗證,授權,短消息等。終端和無線的核心網(wǎng)控制面接入點MME中的接入管理功能AUSF認證服務器功能,實現(xiàn)3GPP和非3GPP的接入認證MME中鑒權部分+EPC

AAAUDM統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能,3GPP

AKA認證/

用戶識別/

訪問授權/

注冊/移動/訂閱/短信管理等HSS+SPRPCF策略控制功能,統(tǒng)一的政策框架,提供控制平面功能的策略規(guī)則PCRFSMF會話管理功能,隧道維護,IP地址分配和管理,UP功能選擇,策略實施和QoS中的控制部分,計費數(shù)據(jù)采集,漫游功能等MME+SGW+PGW中會話管理等控制面功能UPF用戶面功能,分組路由轉(zhuǎn)發(fā),策略實施,流量報告,QoS處理SGW-U+PGW-UNRFNF庫功能,服務發(fā)現(xiàn),維護可用的NF實例的信息以及支持的服務無NSSF網(wǎng)絡切片選擇功能,選擇為UE服務的一組網(wǎng)絡切片實例無Option2與3X網(wǎng)絡架構區(qū)別5G編號和標識管理5G編號和標識管理5G編號和標識管理5G編號和標識管理5G編號和標識管理5G編號和標識管理5G編號和標識管理5G編號和標識管理3.2.4切片

什么是切片?切片最簡單的理解,就是通過對5G無線網(wǎng)、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)進行差異化配置,將5G網(wǎng)絡虛擬成滿足客戶業(yè)務需求的端到端邏輯網(wǎng)絡切片,從而為不同垂直行業(yè)場景提供相互隔離、網(wǎng)絡能力可確定的網(wǎng)絡服務,滿足差異化數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋U闲枨蟆:A拷K端管理5G遠程駕駛5G安防監(jiān)控切片可以做什么?為不同客戶提供相互隔離、功能可定的網(wǎng)絡服務,實現(xiàn)客戶定制化的網(wǎng)絡切片設計、部署和運維;貫通網(wǎng)絡環(huán)節(jié),實現(xiàn)端到端的SLA業(yè)務保障(無線、承載、核心)海量連接切片低時延切片 大帶寬切片

…按需定制相互隔離質(zhì)量保障切片業(yè)務流InternetCSG邊緣UPF園區(qū)機房5GC

toBMAE-ANNCE公眾業(yè)務

QoS0切片1+QoS1切片2+QoS2切片3+QoS3VLAN#1VLAN#2系統(tǒng)1系統(tǒng)2系統(tǒng)3系統(tǒng)4業(yè)務1

QoS1核心網(wǎng)側(cè)根據(jù)核心網(wǎng)網(wǎng)元部署不同,可分為完全共享、部分共享和完全獨立三種模式用戶面UPF根據(jù)時延、分流需求,可按需下沉部署完全獨立場景安全性高,但成本及定制化程度高,需單獨考慮,暫不推薦無線側(cè)無線側(cè)包含三種切片機制:QoS調(diào)度、RB資源預留和載波隔離切片QoS調(diào)度:通過5QI或切片ID+5QI為業(yè)務提供差異化服務質(zhì)量RB資源預留:允許多切片共用同一個小區(qū)RB資源,并為一個切片或切片組分配不同的PRB份額,基站根據(jù)分配的份額進行資源的調(diào)度承載側(cè)承

網(wǎng)

于VPN+QoS、以太獨立端口和Flex-E的切片技術VPN+QoS:根據(jù)QoS優(yōu)先級標識、時延等需求,在相應的虛擬網(wǎng)絡上建立面向業(yè)務的連接隧道,實現(xiàn)承載切片5G

切片產(chǎn)品通過對5G無線網(wǎng)、承載網(wǎng)和核心網(wǎng)進行差異化配置,實現(xiàn)客戶業(yè)務服務保障網(wǎng)絡切片標識終端通過單個網(wǎng)絡切片選擇輔助信息S-NSSAI(SingleNetworkSliceSelectionAssistanceInformation,NSSAI)來選擇和組建切片相關的實例。每一條S-NSSAI對應一個網(wǎng)絡切片,包含業(yè)務的類型及業(yè)務類型的差異因子(1)切片服務類型(SliceServiceType,SST),表征對應切片特征和業(yè)務期待的網(wǎng)絡切片行為,國際標準化的SST=1/2/3/4分別代表eMBB/uRLLC/mIoT/V2X。(2)切片區(qū)分符號(SliceDifferentiator,SD),也叫切片差異切分器,SD可選,是對SST的補充,以區(qū)分相同SST的多個不同切片。仿真軟件中的切片仿真軟件中,不同的切片,配置不同V2X自動駕駛業(yè)務對應的QoS為83或82,切片類型為V2X,業(yè)務承載類型為delaycriticalGBR業(yè)務,類型名稱為V2Xmessage。智慧農(nóng)業(yè)與智慧燈桿配置的QoS為8或9,切片類型都為MMTC,業(yè)務承載類型均為Non-GBR。遠程醫(yī)療的QoS為83,切片類型為uRLLC,業(yè)務承載類型為delaycriticalGBR,業(yè)務類型名稱為DiscreteAutomation。內(nèi)容導航覆蓋指標與覆蓋相關的指標主要有SS-RSRP、SS-SINR,用于NR小區(qū)重選、切換、波束選擇判決。RSRP:Referencesignalreceivedpower參考信號接收功率,在測量頻寬內(nèi)承載RS的所有RE功率的線性平均值。也就是說,相當于算出單個RS參考信號的接收功率。Reference

signal

receive

power衡量某扇區(qū)的

參考信號的強度,在一定頻域和時域上進

行測量并濾波。可以用來估計UE離扇區(qū)的

大概路損,是系統(tǒng)中測量的關鍵對象。在

小區(qū)選擇中起決定作用參考信號(Reference

Signal

,RS)

就是常

說的“導頻”信號。下行參考信號有2個作

用:1

,下行信道質(zhì)量測量;2,下行信道

估計,用于UE端的相干檢測和解調(diào)。下行

參考信號是以RE為單位的,即一個參考信

號占用一個RE

(資源粒子)覆蓋指標SINR:信號與干擾加噪聲比(Signal

to

Interference

plus

Noise

Ratio)

SINR=Signal/(Interference+Noise);在仿真工具CNP中,RS-SINR=服務小區(qū)RSRP/(鄰接小區(qū)RSRP之和+N),N為熱噪聲功率。43覆蓋指標SS-RSRP:SSB中攜帶SSS同步信號RE的平均功率,用于空閑態(tài)和連接態(tài)測量。典型值為-105~-75dBm。SS-SINR:SS-RSRP與相同帶寬內(nèi)噪聲和干擾功率比值。小區(qū)中心區(qū)域一般要求SS-SINR>15dB,小區(qū)邊緣SS-SINR>-3dB。優(yōu)化原則小區(qū)選擇

標準:S準則Srxlev小區(qū)選擇接收電平值(dB)Qrxlevmeas測量小區(qū)接收電平值(RSRP).Qrxlevmin小區(qū)要求的最小接收電平值(dBm)Qrxlevminoffset相對于Q的偏移量,

防止“乒乓”選擇Pcompensationmax(Pemax–

Pumax,0)(dB)PemaxUE上行發(fā)射時,可以采用的最大發(fā)射功率(dBm)PumaxUE能發(fā)射的最大輸出功率(dBm)因為UE的最大發(fā)射功率不一定都滿足基站覆蓋邊緣要求的UE在上行的最大發(fā)射功率。所以在S準則中加入功率補償,如果UE最大發(fā)射功率小于設定的標準協(xié)議規(guī)定的UE最大發(fā)射功率是23dbm),則返回一個功率補償值,提高該UE通過S準則的門檻。這樣可以保證接入網(wǎng)絡的UE最大發(fā)射功率滿足上下行平衡的要求,避免允許一些最大發(fā)射功率不足的UE在

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