NR 5G 无线直放站（IAB）架构

5G 无线直放站（IAB）架构

5G站点建设BBU和AAU之间都是通过光纤连接，使用的是25Gbps速率的光模块，一个BBU带3个AAU，需要6芯，如果需要反开4G，就需要12芯，对纤芯的使用很大。其实，在R16中，完善了IAB：Integrated Access and Backhaul功能，可以在光纤到不了或资源受限的场景进行使用。
5G在基站侧的总体架构如下：

NG、Xn和F1均属于逻辑接口，各接口的功能就不再介绍了。
在基站侧，CU又可以分配为gNB-CU-CP 和gNB-CU-UP两个网元，他们之间的架构如下：

IAB的功能和架构

架构介绍

1、NG-RAN通过 IAB-node无线连接到能够服务于 IAB-node的gNB来支持IAB，命名为 IAB-donor。
2、IAB-donor由一个IAB-donor-CU和一个或多个IAB-donor-DU组成。在分离gNB-CU-CP和gNB-CU-UP的情况下，IAB-donor可包括一个IAB-donor-CU-CP、多个IAB-donor-CU-UP和多个IAB-donor-DU。
3、IAB-node经由NR Uu口的UE功能子集（命名为IAB-node的IAB-MT功能）连接到上游IAB-node或IAB-donor-DU。IAB-node通过NR Uu口的网络功能（命名为IAB-node的IAB-DU功能）向下游IAB-node和UE提供无线回传。
4、IAB-node和IAB-donor-CU之间的F1-C通信量通过IAB-donor-DU和可选的中间跳（intermediate hop）IAB-node进行回送。
5、IAB-node和IAB-donor-CU之间的F1-U通信量通过IAB-donor-DU和可选的中间跳IAB节点进行回传。

功能总结

1、为gNB DU指定的所有功能均同样适用于IAB-DU和IAB-donor-DU；
2、为gNB CU指定的所有功能均同样适用于IAB-donor-CU；
3、为UE上下文指定的所有功能都同样适用于管理IAB-MT的上下文。

架构相关协议栈介绍

1、关于IAB-DU和IAB-donor-CU-UP之间F1-U的协议栈：

2、关于IAB-DU和IAB-donor-CU-CP之间F1-C的协议栈：

3、F1-U和F1-C流量通过两个回程跳节点进行传输，F1接口需要进行安全保护；当F1-C流量通过MeNB传输时，IAB-DU和IAB-donor-CU CP之间F1-C的协议栈：

总结

1、与传统的直放站不同，IAB是从底层开始进行重新划分传输，不会相互产生干扰。
2、在ng-eNB-DU处配置了ng-eNB-DU ID，并用于至少在ng-eNB-CU内唯一地标识ng-eNB-DU。在设置过程中，ng-eNB-DU向ng-eNB-CU提供其ng-eNB-DU ID。Ng-eNB-DU ID仅在W1AP流程中使用。
3、gNB-CU-UP ID在gNB-CU-CP处配置，用于至少在gNB-CU-CP内唯一标识gNB-CU-UP。在E1设置过程中，gNB-CU-UP向gNB-CU-CP提供其gNB-CU-UP ID。gNB-CP-UP ID仅在E1AP过程中使用。
4、IAB-node可以有序地脱离网络，这意味着网络和IAB-node都预先知道，或者无序地脱离网络（例如，由于具有失败恢复的RLF）。
5、为了有序释放，IAB-donor-CU可以在不释放IAB-MT的情况下移除与IAB-DU的F1接口连接。如果需要释放IAB-MT，IAB-MT将执行注销流程。如果F1接口和IAB-MT都需要释放，则IAB-donor-CU应在释放IAB-MT之前移除IAB-DU的F1接口。注销流程与UE注销流程相同。IAB-donor-CU将当前连接到IAB-node的UE或子IAB-node切换到另一个小区，或者释放UE，并且可以停止接收到即将释放的IAB-node的切换或连接。IAB-donor-CU还可以更新/释放中间跳节点中的回传 RLC信道。此时，F1接口将被释放，相应的SCTP关联将被删除。
6、对于无序释放的情况，如何删除IAB-node上下文取决于网络实现。

IAB对网管操作支持的相关定义

1、IAB从其OAM系统接收命令、配置数据和软件下载（例如用于设备软件升级）。IAB-node还可以向其OAM系统发送告警和流量计数器信息。IAB-node与其OAM之间使用IP的传输连接由IAB-MT的PDU会话通过5G网络提供，或者在IAB-MT使用EN-DC时由IAB-MT的PDN连接通过LTE网络提供。
2、IAB中的告警会产生高优先级流量突发，以便实时传输。流量计数器产生突发流量，但它们的传输不需要实时。从OAM到IAB的配置消息也会产生小的流量突发，可能优先级低于告警，但仍然对时延敏感：当在OAM上提交配置时，提交和对设备的影响之间的时间间隔应该很小。报警消息和命令应在高优先级承载上传输，而计数器可在低优先级承载上传输。
3、OAM软件下载到IAB可能会生成大量的数据，但这种通信所需的数据速率和优先级都远低于告警、命令和计数器的情况。
4、对于不同类型的OAM业务，需要在IAB-MT和服务DU之间使用不同的DRB，对于中间跳节点使用不同的回传RLC信道，具有不同的QoS参数。不排除OAM的F1-U业务与相同回传RLC信道上的其他F1-U业务的聚合。在IAB-MT的PDU会话建立期间，或在IAB-MT使用EN-DC时，IAB-MT的PDN连接建立期间，向IAB供体提供QoS参数。
5、IAB-node可以从IAB-donor或OAM系统获得IP地址。IAB-node通过回程将IP地址用于F1和非F1业务交换。如果IPsec隧道模式用于保护此F1和非F1流量，则IP地址指外部隧道地址。
6、在基于IAB-donor的IP地址分配的情况下，IP地址由IAB-donor-CU或IAB-donor-DU分配。在这两种情况下，IAB-node通过RRC从IAB-donor-CU请求IP地址。它为每个用法包含一个单独的IP地址请求，其中定义的用法是所有流量、F1-U、F1-C和非F1。IAB-donor-CU可发起IAB TNL地址分配过程以从IAB-donor-DU获得IP地址。IAB-donor-CU通过RRC将为每次使用分配的IP地址发送到IAB-node。
7、IAB-node可被分配一个或多个IPv6地址。每个分配的IP地址/IPv6前缀在IAB网络中是唯一的，并且可以从有线网络进行路由。
8、在基于OAM的IP地址分配的情况下，IAB-node通过UL RRC消息将其为每个目的接收的IP地址通知IAB-donor-CU。这发生在IAB-node将IP地址用于UL或DL通信之前。
9、IAB-donor-CU使用IP报头字段和用于DL通信的L2参数之间的映射来配置IAB-donor-DU。每个映射配置可以包含IPv4地址、IPv6地址或64位IPv6前缀。如果两个映射条目匹配相同的IP报头，其中一个拥有IPv6前缀，另一个拥有完整的IPv6地址，则具有完整IPv6地址的映射条目优先于IAB。