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5G网络架构,网络接口及协议栈详细介绍

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1、5G整体网络架构
5G网络架构宏观上分为接入网和核心网两部分,5G接入层成为NG-RAN(NR),由5G基站(gNB)组成;5G核心网由控制面(AMF)、用户面(UPF)分离组成。
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2、5G网络接口及无线协议栈
2.1 5G网络接口及协议
5G网络接口分为Xn和NG两种接口。
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2.2 5G无线端到端协议栈
1、5G无线协议栈
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SDAP:QoS flow与无线承载的映射。
2、5G端到端控制面协议栈
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3、5G端到端用户面协议栈
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因此,5G中重要的端口包括:NG2、NG3、NG6、NG9、NG11。

3、5G核心网新架构
5GC基于服务化架构(网络功能服务解耦)和SDN/NFV框架(网络云化),结合网络切片(端到端逻辑专用网络)、边缘计算、5G非公共网络(NPN)、5G局域网等行业专网使能技术,实现网络架构开放性、网元虚拟化、资源灵活调度及定制化场景应用。
5G核心网必须满足低时延业务处理的时效性需求。5G核心网控制面的逻辑功能被进一步细分,AMF和SMF分离为两个逻辑节点,网络用户面进一步下沉,如图7所示。
与4G网络架构相比,5G网络用户面的接口和服务不变,控制面借鉴IT思想,采用服务化网络架构,网络功能拆解为模块化网络服务,接口采用服务化网络接口,实现网络功能的灵活定制。
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5G核心网发展的趋势是核心网下移及云化,其最终架构演进分为两个阶段:1、核心网设备虚拟化和架构云化,主要特点是VNFs分层架构、静态网络切片以及软硬件解耦等;2、原生云架构和核心网网元云化,包括EPC云化、IMS云化等,主要面向业务的动态端到端切片,控制面和用户面分离以及功能模块原子化。
4、5G接入网新架构
4.1 4G到5G基站的演进

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4.2 5G基站gNB的功能
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4.3 CU-DU的部署形态
根据3GPP,5G的BBU功能被重构为中央单元CU和分布单元DU两个功能实体,控制面集中为多业务提供灵活的扩展能力,为mMTC提供高效的处理能力;DU更靠近用户,满足uRLLC业务需求。CU与DU按处理内容的实时性进行区分:
    CU:主要包括非实时的无线高层协议栈功能,同时支持部分核心网下沉和边缘应用业务的部署。
    DU:主要处理物理层功能和实时性需求的层2(参考图4中的层级划分)功能,考虑节省RRU与DU之间的传输资源,部分物理层功能也可上移到RRU实现。

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CU与DU之间的部署形态多样化,方案1主要用于URLCC场景,有理想前传,可有效控制时延。方案2可用于eMBB场景,有理想前传条件,可同时兼容FWA和mMTC场景。方案3与方案2相似,但方案3无理想前传,需要将DU和AAU放在一个站点。方案4可用于小站,热点覆盖场景。

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5、5G组网架构
5G提出了非独立组网(NSA)和独立组网(SA)两种组网方案,具体见工业5G概述、应用与测试床建设。NSA作为过渡方案,以提升热点区域带宽为主要目标,依托4G基站和4G核心网工作。

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GMT+8, 2022-11-27 23:44 , Gzip On, Redis On.

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