《5G无线系统设计与国际标准》学习笔记

2020年4月12日

5G NR（NR即new radio，新空口，新的空中接口），是基于OFDM的全新空口设计的全球性5G标准，也是下一代非常重要的蜂窝移动技术基础。

5G系统的设计与4G系统最大的差别在于，5G系统在支持快速增长的移动宽带数据业务的同时，还需要考虑支持超低时延、高可靠性业务和广覆盖下的大连接。在业务方面，5G将在大幅提升“以人为中心”的移动互联网业务体验的同时，全面支持“以物为中心”的物联网业务，实现人与人，人与物和物与物的智能互联。

在应用场景方面，5G将支持增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（URLLC）三大类应用场景。

3大应用场景

根据5G业务的具体应用场景等，可以得到各个场景下的性能需求。针对5G的关键性能指标，我国提出了“5G之花”，利用6片花瓣表征5G的关键能力，花瓣顶点代表了相应能力的最大值；绿叶代表了3个效率指标，是实现5G可持续发展的基本保障。其中，用户体验速率、连接数密度和时延是5G最基本的三个性能指标。

5G之花

5G系统网络架构

5G系统网络架构分为2个部分：5G核心网（5GC）和5G接入网（NG-RAN）。

5G系统架构

核心网5GC包括AMF、UPF和SMF三种逻辑节点。

AMF：全称 Access and Mobility Management Function，接入和移动管理功能，终端接入权限和切换等由它来负责。

SMF：全称 Session Management Function，会话管理功能，提供服务连续性，服务的不间断用户体验，包括IP地址和/或锚点变化的情况。

UPF：全称 User Plane Function，用户面管理功能，与UPF关联的PDU会话可以由（R）AN节点通过（R）AN和UPF之间的N3接口服务的区域，而无需在其间添加新的UPF或移除/重新 - 分配UPF。

接入网NG-RAN由gNB和ng-eNB两种节点共同构成。

gNB：5G基站的名称，g代表generation，NB代表NodeB，所以gNB是下一个代NodeB，可以理解为基站。

ng-eNB：新一代4G基站。eNB是4G基站的名称，为了让4G基站能够接入5G核心网，在5G系统中加入了该类4G基站。

3G到4G系统的演进，是包括接入网和核心网的EPS整体演进到4G时代 。而针对5G的演进，3 GPP组织把接入网(5G NR)和核心网(5G Core)拆开，独立演进。因此，出现了 5G NR、5G核心网、4G核心网和LTE混合搭配 、组成多种网络部署选项的情况 。详细内容情阅读史上最完整的5G NR介绍。 为了让4G基站能够接入5G核心网，在Option4系列的非独立（NSA）组网架构下，增加ng-eNB基站。为了让5G基站能够接入4G核心网，在Option3系列的非独立（NSA）组网架构下，增设en-gNB基站。而直接连接到5G核心网的5G基站就是上面提到的 gNB。

gNB之间，ng-eNB之间，gNB和ng-eNB之间通过Xn接口连接。接入网与核心网之间通过NG接口连接，与AMF之间是NG-C接口，与UPF之间是NG-U接口。

5G网络架构中各实体功能划分