这应该是史上最完整的5G NR介绍了

  大家好,我叫5G NR,5G家族的一员。最近关于我的传闻太多,言三语四之声不绝于耳,为此本人今天终于鼓起勇气走向前台,揭开神秘的面纱,向大家做一个完整的自我介绍。

  5G部署选项

  一说到“部署选项”这事,说实话,我觉得自己有点“奇葩”。

  大家都知道我的前辈叫“4G”,4G系统构架主要包括无线侧(即LTE)和网络侧(SAE),准确点讲,这个4G系统构架在3GPP里叫EPS(Evolved Packet System,演进分组系统),EPS指完整的端到端4G系统,它包括UE(用户设备)、E-UTRAN(演进的通用陆地无线接入网络)和EPC核心网络(演进的分组核心网)。

这应该是史上最完整的5G NR介绍了

▲EPS、EPC、E-UTRAN、SAE和LTE的技术定义

  这个EPS是为移动宽带而设计的。

  从3G演进到4G,我称之为”整体演进“,即包括接入网和核心网的EPS整体演进到4G时代。

  可到了5G我这儿就不一样了,那个3GPP组织把接入网(5G NR)和核心网(5G Core)拆开了,要各自独立演进到5G时代,这是因为5G不仅是为移动宽带设计,它要面向eMBB(增强型移动宽带)、URLLC(超可靠低时延通信)和mMTC(大规模机器通信)三大场景。

  于是,5G NR、5G核心网、4G核心网和LTE混合搭配,就组成了多种网络部署选项。

  这就像商家推出的多款套餐组合,总有一款适合你。

  嗯,主要有这些组合套餐:选项3/3a/3x、7/7a/7x、4/4a为非独立组网(NSA)构架,选项2、5为独立组网(SA)构架。

  选项3系列:3/3a/3x

  2017年12月完成的3GPP Release 15 NSA NR标准正是基于选项3系列。

  在选项3系列中,UE同时连接到5G NR和4G E-UTRA,控制面锚定于E-UTRA,沿用EPC(4G核心网),即“LTE assisted,EPC Connected”。

  对于控制面(CP),它完全依赖现有的4G系统——EPS LTE S1-MME接口协议和LTE RRC协议。

  但对于用户面(UP),存在变数,这就是选项3系列有3、3a和3x三个子选项的原因。

  选项3、3a和3x有啥区别呢?

  选项3

  选项3其实就是参考3GPP R12的LTE双连接构架,在LTE双连接构架中,UE在连接态下可同时使用至少两个不同基站的无线资源(分为主站和从站);双连接引入了”分流承载“的概念,即在PDCP层将数据分流到两个基站,主站用户面的PDCP层负责PDU编号、主从站之间的数据分流和聚合等功能。

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  LTE双连接不同于载波聚合,载波聚合发生于共站部署,而LTE双连接可非共站部署,数据分流和聚合所在的层也不一样。

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

  但是,选项3的双连接有一个缺点——受限于LTE PDCP层的处理瓶颈。

  众所周知,5G的最大速率达10-20Gbps,4G LTE的最大速率不过1Gbps,LTE PDCP层原本不是为5G高速率而设计的,因此在选项3中,为了避免4G基站处理能力遭遇瓶颈,就必须对原有4G基站,也就是双连接的主站,进行硬件升级。

  升级后的4G基站,或者说R15版本的4G基站,叫eLTE eNB,同时,迁移入5G核心网的4G基站也叫eLTE eNB,因为5G核心网引入了新的NAS层,这在后面会讲到。e就是enhanced,增强版的意思。(子午物联ziwuiot.com)

  但一定有运营商不愿意对原有的4G基站升级,于是,3GPP就推出了两个“变种”选项——选项3a和3x。

  嗯!总有一款套餐适合你!

  选项3a

  选项3a和选项3的差别在于,选项3中,4G/5G的用户面在4G基站的PDCP层分流和聚合;而在选项3a中,4G和5G的用户面各自直通核心网,仅在控制面锚定于4G基站。

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  你不是嫌升级4G基站麻烦吗,这下我跳过4G基站得了。

  选项3x

  选项3x可谓选项3的一面镜子。为了避免选项3中的LTE PDCP层遭遇处理瓶颈,其将数据分流和聚合功能迁移到5G基站的PDCP层,即NR PDCP层。

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  反正我5G基站的处理能力很强嘛,这下不用担心处理瓶颈的问题了。

  从目前来看,除了中国运营商,全球很多领先运营商都宣布支持选项3系列,以实现最初的5G NR部署。

  原因很简单:

  1)选项3系列利旧4G网络,利于快速部署、抢占市场,而且成本还不高;

  2)目前5G三大场景中,eMBB是最易实现的,选项3系列可谓是LTE MBB场景的升级版。

  比如美国运营商,可选择选项3系列,在现有的LTE网络上搭配他们的5G毫米波固定无线。

  这些运营商对选项3家族的青睐程度可表示为:选项3x > 选项3a > 选项3。选项3x面向未来,无需对原有的LTE基站升级投资;选项3a简单朴素;至于选项3,由于要对LTE网络再投资,嫌弃它的人比较多一点。

  可是,中国运营商为啥不爱选项3系列呢?至少目前中国电信已宣布5G采用独立部署方式。

  因为梦想更大啊!

  接下来介绍完选项2你就明白了!

  选项2

  选项2就是独立组网,一次性将5G核心网和接入网一起”打包“迈进5G时代,与前4G网络少有藕断丝连的瓜葛。

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  这种方式的优点和缺点都很明显。一方面,它直接迈向5G,与前4G少有瓜葛,所以减少了4G与5G之间的接口,降低了复杂性。

  另一方面,与选项3系列依托于现有的4G系统用5G NR来补盲补热点的方式不同,选择选项2的运营商背后一定隐藏着更大的野心——一旦宣布建设5G网络,就意味着大规模投资,建成一个从接入网到核心网完整独立的5G网络。

  选项7系列

  选项7系列包括7、7a和7x三个子选项,类似于选项3,可以把它看成是选项3系列的升级版,选项3系列连接LTE核心网(EPC),而选项7系列则连接5G核心网,即“LTE assisted,5G CN Connected”,NR和LTE均迁移到新的5G核心网。

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  选项4系列

  选项4系列包括4和4a两个子选项。在选项4系列下,4G基站和5G基站共用5G核心网,5G基站为主站,4G基站为从站。

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  选项4系列要求一个全覆盖的5G网络,因而采用小于1GHz频段来部署5G的运营商比较青睐这种部署方式,比如美国T-Mobile计划用600MHz部署5G网络。

  选项5

  选项5将4G基站连接到5G核心网,与选项7类似,但没有与NR的双连接。

  也就是说,选择选项5的运营商只考虑核心网演进到5G,但并不将无线接入网演进到5G NR。大概是为了减少投资,而又看好具备网络切片能力的5G核心网吧!估计有些4G专网会喜欢这一部署方式吧!

  选项6

  已被3GPP残忍抛弃,不再赘述。

  总结一下,运营商的5G部署路径主要有三种方式:

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  ①非独立部署(NSA):LTE + 5G NR毫米波

  此种部署方式以美国Verizon和AT&T为代表,在现有的LTE网络上部署5G NR毫米波来补充覆盖热点或部署5G固定无线。

  ②非独立部署(NSA):LTE + 小于6GHz NR频段

  此种部署方式可快速实现更好的5G NR覆盖,但存在4G LTE和5G NR之间的接口和载波聚合等技术的复杂性。(子午物联ziwuiot.com)

  对于非独立部署,演进路径分为两条:

  路径一:选项3系列—>选项2:先部署5G无线接入网,再部署5G核心网,最后将5G无线接入网迁移到5G核心网。

  路径二:选项3系列—>选项7系列或者选项5:先部署5G无线接入网,再部署5G核心网,最后将4G和5G无线接入网一起接入5G核心网。

  ③独立部署

  就是直接部署一张完整的5G网络,简化了非独立部署向5G核心网迁移的过程,复杂性较低,但更要求完整成熟的5G覆盖和生态。

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