5G标准和一致性基础知识

一、无线通信的新时代

1、5G愿景定义了一个可以支持超级互联社会的先进移动宽带通信系统。

ITU 与运营商、网络设备制造商和标准组织合作，确定了 IMT-2020 愿景，以实现以下三种使用场景：

?增强移动宽带（eMBB）

?超高可靠性和低时延通信（uRLLC）

?大规模机器类通信（mMTc）



5G NR release-15 于 2018 年 6 月获得批准，它标志着一个新时代开始，将为整个行业带来颠覆性的变革。随着市场领导者迅速行动起来，推出新的 5G 产品和业务，新的应用和新的商业模式将不断涌现并带来新的收入来源。

2、5G新特性和新技术推动新用例问世

要想支持不同的用例并实现 5G 的愿景，需要满足截然不同的性能要求。新特性和新技术将成为 5G 实施的关键：

? 毫米波（mmWave）工作频段高达 52.6 GHz，信道带宽更宽，可达到 400 MHz，能够为传输 UHD 视频和电影等流媒体提供更高的数据吞吐量。

? 可扩展参数集支持各种用例，其中数据速率最低可以达到千比特/秒（kbps），适合物联网设备应用；最高可以达到千兆比特/秒（Gbps），适合增强移动宽带应用。

? 微时隙（Mini-slot）能够为无人驾驶和工厂自动化等应用提供低时延响应时间。

? 通过动态 TDD（时分双工）灵活分配资源，再加上带宽部分，可以更好地利用频谱，从而可以支持多种不同的用例。

3、5G 新空口将与 4G 网络共存

为获得移动性，设备在网络中漫游时必须保持连接。业界期待 5G NR 是一个全新的空中接口，能够与 4G LTE 并行工作。5G 无线接入网（RAN）将能同时使用 5G NR（gNB）和 LTE（eNB）基站。新的 RAN 通过 Xn 接口进行互连，并通过 NG 接口连接到 5G 核心网。5G NR 可以在非独立模式（NSA）下工作，其中 UE 需要使用传统的 eNB 连接到控制面的演进分组核心网（EPC），以支持5G NR 通信。在独立模式（SA）下，5G 网络可以脱离 4G 核心网独立工作。5G NR 规范定义了七种不同的连通性方案，使网络设备制造商可以规划迁移到下一代核心网的升级路径。

二、5G NR标准的基础知识

1、规范的基础知识

5G NR 第 15 版 是一个重要的里程碑，它能够支持足够灵活的 5G 无线接入技术，因而可以支持 6 GHz 以下频率和高达 52.6 GHz 的毫米波频率，以及新的用例和应用。同样重要的还有，5G 系统体系结构必须不断演进，以便跟上无线接入技术的变化。3GPP 正在定义新的系统体系结构，以满足 5G 的要求。该网络需要支持各种 5G 业务、众多不同类型的设备和各种流量负载。5G 核心网必须灵活和高效。许多运营商都在转向采用软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）。分布式云、网络切片和自优化网络（SON）是关键的支持技术。这些技术有助于使网络体系结构和管理面虚拟化，以创造更强的通信能力。

2、IMT-2020 主要性能指标

3GPP 规范划分了多个研究项目和工作项目：

? RAN TR 38.912 研究项目包括新的无线部署场景、物理层、第 2 层、下一代RAN 的体系结构、无线传输/接收、更高层、网络程序等

? RAN TR 38.913 针对不同的部署场景（即 eMBB、URLLC 和 mMTC）以及车联网（V2X）要求，设定了目标关键性能指标（KPI）要求为了达到 IMT-2020 所设定的愿景，目前已规定了下列 5G KPI：

峰值数据速率	20Gbps下行链路；10Gbps上行链路
峰值频谱效率	下行链路30bps/H和上行链路15 bps/Hz
时延	05ms UL/DL（ URLLC）、4mS UL/DL（eMBB）、10ms控制面
移动性中断时间	0ms
可靠性	对于32字节 URLLC1-105，用户面时延1ms。V2X1-10∧-5，用户面时延=3-10ms
连接密度	在都市环境中，1,000000设备/km2
用户设备电池使用寿命	mMTC应超过10年，最好能达到15年
覆盖范围	164dB
移动性（用户设备的移动速度）	500 km/h
网络能量效率	比 MT-Advanced高100倍

3、通信体系结构的各层

用户设备和网络之间的无线接口通常在通信体系结构的第 1、2、3 层中描述。它们通常被称为物理层、数据链路层和网络层。物理层代表着与“现实世界”的接口，包括控制这一链路的硬件和软件。物理层提供传输信道，并指定信息通过无线接口传输的方式。

? TS 38.200 系列中对物理层进行了定义。

? 38.300 系列定义了第 2 层和第 3 层。数据链路层使数据能够在不同的网络之间进行传输。它也被称为介质访问控制（MAC）层，为网络层的无线链路控制（RLC）提供不同的逻辑信道。

? 第 3 层与网络中的节点相连，以便用户设备可以在网络中畅游。TR 表示技术报告或研究，TS 表示技术规范。