從局部到整體-5G系統(tǒng)觀課件

VRXXX

通信研究院XXX移動通信“系統(tǒng)觀”（預(yù)覽版）VRXXX通信研究院移動通信“系統(tǒng)觀”12商用在即2019年3月中國移動5G測試套餐出爐，50元包5000G；2019年1月，第三階段測試結(jié)束，預(yù)示國內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)達(dá)到預(yù)商用水平；2019年1月，XXX全球第一部搭載完整5G功能手機(jī)XXX

APEX發(fā)布2018年12月，三大運(yùn)營商5G頻普分配方案終于落定。正式商用！2019年6月6日，工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電四家運(yùn)營商發(fā)放5G商用牌照，這標(biāo)志著中國正式進(jìn)入5G商用元年；2019年6月25日，中移動啟動“中國移動5G+計(jì)劃”；2019年6月26日，XXX在上海MWC發(fā)布5G商用終端，以及助力5G的120W快充和AR眼鏡。2017年12月，中國電信公布成都、雄安、深圳、上海、蘇州、蘭州六個(gè)城市為5G規(guī)模試點(diǎn)城市。2018年1月，中國聯(lián)通在北京、天津、上海、深圳、杭州、南京、雄安

7城市進(jìn)行

5G

試驗(yàn)；2018年2月，中國移動宣布武漢和杭州、上海、廣州和蘇州5G試驗(yàn)網(wǎng)五大城市，建設(shè)約100個(gè)5G基站；2018年2月，XXX在MWC2018發(fā)布5G

APEX概念機(jī)。第一波刺激標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布2017年12月，3GPP完成了5G非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）標(biāo)準(zhǔn)制定；2018年6月，3GPP發(fā)布獨(dú)立組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，是首個(gè)完整的5G國際標(biāo)準(zhǔn)。緊鑼密鼓2018年12月8日，中國移動發(fā)布了《5G終端產(chǎn)品白皮書》，提出了“5G網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)航計(jì)劃”

宣布全面啟動17城市的5G規(guī)模試驗(yàn)和應(yīng)用示范；2018年9月20日，中國電信5G外場成功打通基于5G獨(dú)立組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的端到端呼叫。5G來了！2商用在即2019年3月中國移動5G測試套餐出爐，50元包523虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車聯(lián)網(wǎng)/自動駕駛物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)+AI5G是什么？5G+教育5G+醫(yī)療5G+能源5G+工業(yè)5G+智慧城市……3虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車聯(lián)網(wǎng)/自動駕駛物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)+AI5G是3面從微觀到宏觀，了解移動通信系統(tǒng)發(fā)展歷史、系統(tǒng)模型、架構(gòu)與演進(jìn)規(guī)律。系統(tǒng)觀串講不同“層”流程，將技術(shù)過程與用戶行為關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對5G系統(tǒng)的全面直觀理解課程目標(biāo)我的移動通信“

系統(tǒng)觀”點(diǎn)從底層到高層、從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)，全面了解5G網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)技術(shù)、信令和流程4面系統(tǒng)觀課程目標(biāo)我的移動通信“系統(tǒng)觀”點(diǎn)4401020304CONTENTS第三章：能力核心-物理層第四章：控制大腦-高層第五章：創(chuàng)新基地-核心網(wǎng)056第一章：歷史、演變與趨勢第二章：系統(tǒng)觀-從生活到技術(shù)01020304CONTENTS第三章：能力核心-物理層第四57第一章歷史、演變與趨勢目錄7第一章歷史、演變與趨勢目錄6從一切靠“吼”的古代通信，到利用電纜實(shí)現(xiàn)的有線通信，再到通過無線電波傳播的移動通信……，通信技術(shù)是如何一步步走來的？8過去從“過去”我們看到了什么？速度、容量還是通信技術(shù)未來發(fā)展的最重驅(qū)動力嗎？如果不是，那還會是什么？未來從一切靠“吼”的古代通信，到利用電纜實(shí)現(xiàn)的有線通信，再到從5G的爸爸、爸爸的爸爸聊起TEXT

21875年，貝爾發(fā)明電話機(jī)1843年，貝思發(fā)明傳真摩爾發(fā)明電報(bào)古代通信代表：烽火傳訊、信鴿傳書、擊鼓傳聲、風(fēng)箏傳訊、天燈、良馬日行千里效率：10bit/天？現(xiàn)代通信代表：AMPS、GSM、WCDMA、LTE、5GNR效率：xx

kbit/s~xxGbit/s近代通信代表：電報(bào)、有線電話、無線電廣播效率：xx

bit/s~xx

kbit/s什么驅(qū)動著通信技術(shù)的發(fā)展？9從5G的爸爸、爸爸的爸爸聊起TEXT21875年，貝爾發(fā)明電的時(shí)代？？？？無線時(shí)代一切靠“吼”的時(shí)代在基礎(chǔ)科學(xué)還未啟蒙的年代，信息只能靠原始的形式低效的傳遞。隨著物理學(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，人們對無線通信技術(shù)賦予了更多的期望。？？？？電磁輻射理論和電磁感應(yīng)理論的發(fā)展使得通信插上了電的翅膀。通信發(fā)展的基石與驅(qū)動力速度容量的追求基礎(chǔ)學(xué)科的進(jìn)步基礎(chǔ)學(xué)科的進(jìn)步是通信技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的基石！對速度和容量的追求是通信技術(shù)發(fā)展的最大驅(qū)動力！啟示10電的時(shí)代？？？？無線時(shí)代一切靠“吼”的時(shí)代在基礎(chǔ)科學(xué)還未啟蒙通信系統(tǒng)如何一路走來？11通信系統(tǒng)如何一路走來？11從紙筒電話談起輸入變換器信道輸出變換器信宿信源噪聲+干擾紙筒棉線紙筒耳朵嘴巴環(huán)境聲通過“看得見摸得著”的固定媒介進(jìn)行傳輸，保密性強(qiáng)；傳輸信道相對穩(wěn)定，干擾??；收發(fā)端位置相對固定；部署成本高。有線通信的特點(diǎn)12從紙筒電話談起輸入變信道輸出變信宿信源噪聲+干擾紙筒棉線紙筒13調(diào)制解調(diào)輸入變換器信道輸出變換器信宿信源噪聲+干擾編碼譯碼信道輸入變換器輸出變換器信宿信源噪聲+干擾調(diào)制解調(diào)升級后的通信系統(tǒng)想傳輸?shù)母h(yuǎn)更可靠，更高效采樣分段采樣分段采樣分段信源編碼信道編碼物理信道射頻發(fā)射壓縮數(shù)據(jù)減少信源冗余，提高通信有效性人為增加冗余，提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性原始模擬信號采樣與量化13調(diào)制解調(diào)輸入變換器信道輸出變換器信宿信源噪聲+干擾編12移動通面臨的問題更多、更復(fù)雜！14移動通面臨的問題更多、更復(fù)雜！14骨干的現(xiàn)實(shí)-移動通信（1）多用戶且資源受限引入導(dǎo)頻進(jìn)行信道估計(jì)；引入MCS應(yīng)對傳輸能力變化；引入高層拆包組包組裝合適的TB；信道不確定性信道傳輸能力可變引入各種多址方式提高頻譜效率；引入隨機(jī)接入機(jī)制提高系統(tǒng)容量；引入動態(tài)調(diào)度和資源分配機(jī)制；可管可控運(yùn)營需求物理層、MAC層、RRC層、NAS層等信令體系；集中式的接入網(wǎng)、核心網(wǎng)控制節(jié)點(diǎn)；安全、鑒權(quán)和注冊機(jī)制；核心網(wǎng)簽約管理和策略功能；①15②③骨干的現(xiàn)實(shí)-移動通信（1）多用戶且資源受限引入導(dǎo)頻進(jìn)行信道能耗受限業(yè)務(wù)多樣性多樣化的QoS引入Radio

Beam、QoS

flow以實(shí)現(xiàn)QoS區(qū)分控制；引入核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)切片等功能；引入接入網(wǎng)信道優(yōu)先級機(jī)制；物理層各種靈活配置：多種UL\DL子幀配置、子載波間隔配置、BWP配置等；引入高層RRC多狀態(tài)機(jī)制和DRX、DTX機(jī)制；引入BWP機(jī)制和PDCCH非連續(xù)監(jiān)控；引入核心網(wǎng)MICO機(jī)制；引入功率控制機(jī)制；骨干的現(xiàn)實(shí)-移動通信（2）引入切換、位置管理、尋呼機(jī)制；引入移動性測量、上報(bào)機(jī)制；引入同步機(jī)制；移動特征位置與信號質(zhì)量可變④16⑤⑥能耗受限業(yè)務(wù)多樣性多樣化的引入RadioBeam、QoS5G

RANUEUPFInternetAUSPNEFSMFPCFNRFUDMAFAMF5G核心網(wǎng)LTE核心網(wǎng)LTE

RAN“總線”NG-RANMMEUELTE

RAN

SGWPGWInternetHSSPCRFLTE核心網(wǎng)5G核心網(wǎng)物理層MAC層RLC層PDCP層SDAP層物理層MAC層RLC層PDCP層SDAP層物理層MAC層RLC層PDCP層RRC層NAS層物理層MAC層RLC層PDCP層RRC層NG-APSCTP層IP層數(shù)據(jù)鏈路層物理層NAS層AMF物理層數(shù)據(jù)鏈路層IP層UDP層GTP-U物理層數(shù)據(jù)鏈路層IP層SCTP層NG-APUEgNBInternetAUSPNEFSMFPCFNRFUDMAF“總線”用戶面信令面UPFIP層GTP-UUDP層IP層數(shù)據(jù)鏈路層物理層IP層

IP層……復(fù)雜的移動通信系統(tǒng)175GRANUEUPFInternetAUSPNEFSMFP18調(diào)度MCS（編碼、調(diào)制）映射信道特征系統(tǒng)整理與理解時(shí)域頻域?qū)ьl物理層RRC物理層RRC導(dǎo)頻導(dǎo)頻測量反饋反饋測量反饋gNB干擾數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)L2L2調(diào)度算法結(jié)合信道特征、干擾特征、運(yùn)用香農(nóng)信息論等最新理論和技術(shù)，考慮頻譜效率需求、設(shè)計(jì)目標(biāo)，構(gòu)建一個(gè)魯棒的，高效率的，物理傳輸信道適配底層屏蔽底層配置與控制提供基站的控制手段，實(shí)現(xiàn)各種高層功能，如連接管理、配置管理、測量管理、資源管理等。適配底層，提供合適的傳輸格式和傳輸塊大??；屏蔽高層，實(shí)現(xiàn)QoSflows映射核心網(wǎng)提供后臺網(wǎng)絡(luò)對接入網(wǎng)和用戶的控制手段，實(shí)現(xiàn)上層功能，如位置管理、切換、尋呼與業(yè)務(wù)請求、會話管理等。18調(diào)度信道特征系統(tǒng)整理與理解時(shí)域頻域?qū)ьl物理層RRC17速度和容量是移動通信從1

G到4

G

的絕對驅(qū)動力！19速度和容量是移動通信從1G192018年2G應(yīng)用：數(shù)字語音+文字速率：數(shù)十~數(shù)百Kbps4G應(yīng)用：多媒體+寬帶速率：100M~1Gbps5G應(yīng)用：V2X，VR/AR，AI速率：>Gbps3G應(yīng)用：多媒體速率：2~數(shù)十Mbps從1G到5G的蛻變！1973年 1991年 2000年 2008年技術(shù)推動應(yīng)用，應(yīng)用影響生活！1G應(yīng)用：模擬語音速率：？未來又會怎樣？202018年2G4G5G3G從1G到5G的蛻變！技術(shù)推動應(yīng)用，從一切靠“吼”的古代通信，到利用電纜實(shí)現(xiàn)的有線通信，再到通過無線電波傳播的移動通信……，通信技術(shù)是如何一步步走來的？21過去從“過去”我們看到了什么？速度、容量還是通信技術(shù)未來發(fā)展的最重驅(qū)動力嗎？如果不是，那還會是什么？未來從一切靠“吼”的古代通信，到利用電纜實(shí)現(xiàn)的有線通信，再到040305010206

能耗22

成本

效率用戶體驗(yàn)速率100Mbps甚至G級10Mbps流量密度10Mbit/s/m20.1Mbit/s/m2峰值速率20Gbps1Gbps移動性500Km/h350Km/h時(shí)延1毫秒級10ms連接數(shù)密度1百萬/Km210萬/Km25G關(guān)鍵性能指標(biāo)（ITU-2015年）040305010206能耗22成本效率用戶體驗(yàn)速率流網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演變MMEUELTE

RAN

SGWPGWS5/S8InternetHSSPCRF5G

RANUEUPFInternetAUSPNEFSMFPCFNRFUDMAFAMF5G核心網(wǎng)LTE核心網(wǎng)LTE

RAN“總線”NG-RAN4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

核心網(wǎng)和接入網(wǎng)解耦

用戶面和控制面分離

基于服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

業(yè)務(wù)多樣性能力增強(qiáng)23網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演變UELTERAN S5/S8Intern24核心網(wǎng)接入網(wǎng)解耦

支持多種類型的接入網(wǎng)系統(tǒng)；接入網(wǎng)提供獨(dú)立的接入能力；核心網(wǎng)提供統(tǒng)一的匯聚和編排能力；支持非3GPP系統(tǒng)。特征適用于短距離覆蓋和室內(nèi)覆蓋場景適用于低速移動，高速連接場景相對低廉的部署和使用成本被廣泛的應(yīng)用和接納我們的移動通信技術(shù)，也許并不適用于所有應(yīng)用場景。而美好的未來，需要我們開放、包容。啟示24核心網(wǎng)接入網(wǎng)解耦支持多種類型的接入網(wǎng)系統(tǒng)；特征適用于短2325用戶面和控制面分離MME中會話管理相關(guān)控制面功能遷移到SMF中；PGW中策略管理等相關(guān)控制面功能遷移到SMF中；UPF獨(dú)立承擔(dān)用戶面功能特征用戶面由SGW和PGW組成，用戶面部署不夠靈活MME同時(shí)涉及移動性管理和會話管理控制面功能PGW同時(shí)具備用戶面和控制面功能不利于實(shí)現(xiàn)SDN和NFV等技術(shù)移動通信系統(tǒng)特別是用戶面向更加“專業(yè)”計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，將有利于吸收和融合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，并最終與之融合。啟示25用戶面和控制面分離MME中會話管理相關(guān)控制面功能遷特征用2426基于服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)傳統(tǒng)網(wǎng)元拆分；網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)自動化管理；網(wǎng)絡(luò)通信路徑優(yōu)化；網(wǎng)元間通信機(jī)制優(yōu)化特征傳統(tǒng)網(wǎng)元網(wǎng)絡(luò)功能網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)2網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)1Service

discoveryMaintainstheNF

profileNRFNEFAUSPeNBNRFAMFSGWPCFSMFPGWUDMAFPCRF節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)3消費(fèi)者服務(wù)2+1 服務(wù)1服務(wù)2生產(chǎn)者服務(wù)2服務(wù)1傳統(tǒng)網(wǎng)元間的信令/數(shù)據(jù)路徑復(fù)雜，不利于降低處理時(shí)延傳統(tǒng)網(wǎng)元間采用專用接口，兼容性和擴(kuò)展性不強(qiáng)傳統(tǒng)網(wǎng)元屬于專用硬件，功能與硬件耦合，無法實(shí)現(xiàn)獨(dú)立升級和演進(jìn)移動通信網(wǎng)絡(luò)從“專用網(wǎng)絡(luò)”向開放的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。從“提供什么你用什么”向“你需要什么我提供什么”轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)網(wǎng)元功能大而全，導(dǎo)致硬件專用性強(qiáng)，成本昂貴啟示26基于服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)傳統(tǒng)網(wǎng)元拆分；特征Servicedi2527業(yè)務(wù)多樣性能力增強(qiáng)支持基于QoS

flow的服務(wù)質(zhì)量體系；支持網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)現(xiàn)更具個(gè)性化的能力提供；提供針對物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)的專項(xiàng)優(yōu)化技術(shù)。特征“一網(wǎng)多用”、“專網(wǎng)專用”的思路已經(jīng)不再適用于差異化巨大的業(yè)務(wù)需求啟示業(yè)務(wù)需求的差異擴(kuò)大，從技術(shù)層面看，極限需求無法使用常規(guī)的方式滿足。大而全的后臺網(wǎng)絡(luò)，不利于新業(yè)務(wù)的引入和編排，靈活性不夠。采用專網(wǎng)的方式不利于資源利用率，大大增加了網(wǎng)絡(luò)成本。27業(yè)務(wù)多樣性能力增強(qiáng)支持基于QoSflow的服務(wù)質(zhì)量體特26這些變化意味著什么？28這些變化意味著什么？28驅(qū)動力無處不在！借鑒與融合垂直業(yè)務(wù)隨著5G系統(tǒng)的商用，速度、容量等移動通信演進(jìn)的傳統(tǒng)動力已不再是技術(shù)發(fā)展的唯一的追求目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)真正意義上的無處不在的網(wǎng)絡(luò)連接（萬物連接）是移動通信系統(tǒng)追求的終極目標(biāo)。隨著技術(shù)和需求的發(fā)展，移動通信融合如AI等新興技術(shù)成為再次點(diǎn)燃移動通信活力的契機(jī)。隨著技術(shù)和需求的發(fā)展，移動通信作為基本能力，融入并助力其他行業(yè)成為移動通信未來發(fā)展的重要趨勢和動力。統(tǒng)一與包容實(shí)現(xiàn)全球統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是移動通信系統(tǒng)商用的基本需求。而接納并融合多樣化的接入網(wǎng)技術(shù)是移動通信發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要。移動通信的未來發(fā)展趨勢移動通信未來發(fā)展趨勢對“標(biāo)準(zhǔn)人”提出了更高的要求，也提供了更多可能！29驅(qū)動力無處不在！借鑒與融合垂直業(yè)務(wù)隨著5G系統(tǒng)的商用，速度回到技術(shù)本身30移動通信系統(tǒng)到底是如何工作的？回到技術(shù)本身30移動通信系統(tǒng)到底是如何工作的？31第二章系統(tǒng)觀：從生活到技術(shù)目錄31第二章系統(tǒng)觀：從生活到技術(shù)目錄30用戶行為很簡單，但……中國移動XXX32用戶行為很簡單，但……中國移動XXX32開機(jī) 玩手機(jī) 移動初始接入過程業(yè)務(wù)發(fā)起過程移動性管理過程33開機(jī) 玩手機(jī) 移動初始接入過程業(yè)務(wù)發(fā)起過程移動性管理過程33稀缺資源“頻譜”3.3GHz頻段3.5GHz頻段4.9GHz頻段26GHz頻段39GHz頻段100MHz3.3GHz3.4GHz200MHz3.6GHz4.8GHz5GHz24.75GHz27.5GHz37GHz42.5GHzSub

6GHzAbove

6GHz200MHz2.75GHz5.5GHz0Hz10Hz

10kHz人聲頻譜698MHz

806MHz廣電2G/3G/4G2.6GHz3.3GHz3.6GHz

4.8GHz5GHz24.75GHz27.5GHz37GHz42.5GHzAbove6GHz（FR2）5Gn25834Sub6GHz（FR1）5Gn77 n79n260……工作頻段(band

xx)頻率范圍稀缺資源“頻譜”3.3GHz3.5GHz頻段100MHz3.3.3GHz3.6GHz

4.8GHz5GHzn77n79信道帶寬50M保護(hù)頻帶保護(hù)頻帶

傳輸帶寬4.9GHz從宏觀到微觀認(rèn)識頻譜資源頻譜資源怎么復(fù)雜！手機(jī)如何找到網(wǎng)絡(luò)呢？頻域時(shí)域12個(gè)子載波=1RB……14個(gè)符號=1slot……資源網(wǎng)格RE35……3.3GHz3.6GHz 4.8GHz5GHzn77n79信不同國家、不同運(yùn)營商、在不同的地理位置，為用戶提供服務(wù)的具體頻率資源是不同的。因此，終端開機(jī)第一個(gè)動作是找到當(dāng)前位置有網(wǎng)絡(luò)存在的頻譜位置。

搜網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)你在哪里？

同步和你對個(gè)時(shí)間？OFDM系統(tǒng)是一個(gè)同步系統(tǒng)，因此，在接收網(wǎng)絡(luò)側(cè)任何數(shù)據(jù)之前，首先要做的就是和網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)同步，獲得下行時(shí)序。開機(jī)后的第一個(gè)動作：搜網(wǎng)、同步與系統(tǒng)消息接收新手機(jī)就是個(gè)“小白”！01 02

系統(tǒng)信息接收告訴我你的配置！通信系統(tǒng)系統(tǒng)消息很多，所以需要分MIB、SIBx接收，還指出on

demand

SI.MIB中傳最重要信息，包括接收其他系統(tǒng)信息的“方法”03“需要接收網(wǎng)絡(luò)側(cè)信息來進(jìn)行判斷?！庇芯W(wǎng)絡(luò)存在但并不表示可以使用！如何解決？那又如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)數(shù)據(jù)的接收呢？“配置太多了咋辦？”同步后不知道網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置也無法接受數(shù)據(jù)！分類分階段按需接收！首先告訴你接收方法！36不同國家、不同運(yùn)營商、在不同的地理位置，為用戶提供服務(wù)的系統(tǒng)消息接收過程中的高層動作-NAS層問題：是可用網(wǎng)絡(luò)？當(dāng)前嘗試接入的網(wǎng)絡(luò)我們并沒有驗(yàn)證是否可用！移動？電信？聯(lián)通？3G？4G？5G？NAS層動作物理層動作RRC層動作①PLMN選擇搜網(wǎng)/同步/系統(tǒng)消息接收觸發(fā)37系統(tǒng)消息接收過程中的高層動作-NAS層問題：是可用網(wǎng)絡(luò)？當(dāng)問題：在哪里駐留？確認(rèn)了可用網(wǎng)絡(luò)，但應(yīng)該在哪個(gè)小區(qū)駐留呢？可以收到N個(gè)小區(qū)信號…………系統(tǒng)消息接收過程中的高層動作-RRC層NAS層動作物理層動作RRC層動作搜網(wǎng)/同步/系統(tǒng)消息接收①PLMN選擇觸發(fā)①Cell選擇觸發(fā)38問題：在哪里駐留？確認(rèn)了可用網(wǎng)絡(luò)，但應(yīng)該在哪個(gè)小區(qū)駐留呢㈠開機(jī)①搜網(wǎng)②同步③接收系統(tǒng)消息用戶行為物理層行為RRC層行為NAS層行為流程小結(jié)①PLMN選擇①Cell選擇觸發(fā)39觸發(fā)㈠開機(jī)①搜網(wǎng)②同步③接收系用戶行為物理層行為RRC層行為NAUE找到有網(wǎng)絡(luò)存在的頻譜，通過下行同步找到了系統(tǒng)信息位置，并根據(jù)預(yù)設(shè)方式完成主要網(wǎng)絡(luò)配置的接收，

最終根據(jù)配置完成“可用網(wǎng)絡(luò)”和“合適小區(qū)”的選擇。狀態(tài)回顧前面的所有動作都是終端的單方行為，網(wǎng)絡(luò)側(cè)并不知道有終端的存在，也并未與終端進(jìn)行任何聯(lián)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)如何判斷UE是否合法，是否欠費(fèi)，是否可以為之提供服務(wù)？后續(xù)動作隨機(jī)接入前的狀態(tài)總之，目前要做的事情就是和基站建立聯(lián)系，交互信息！40UE找到有網(wǎng)絡(luò)存在的頻譜，通過下行同步找到了系統(tǒng)信息位置，U

E

如何與網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系呢？41UE如何與網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系呢？4142上行時(shí)序考慮到上行傳輸時(shí)延，

UE

不知道什么時(shí)候發(fā)數(shù)據(jù)基站才能收到。身份標(biāo)識上行功率考慮到UE

與基站存在距離，

UE

不知道用多大功率發(fā)送上行數(shù)據(jù)。上行資源基站不知道UE

的存在，

也不會為UE

分配傳輸上行數(shù)據(jù)的資源。為了后續(xù)操作的方便，物理層需要給UE

分配一個(gè)身份標(biāo)識。完成上行同步；完成上行功率控制；上行資源分配；無線臨時(shí)標(biāo)識分配。功能開機(jī)后的第二步：隨機(jī)接入1A.系統(tǒng)消息B.Msg1:Preamble23C.Msg2:RAR(via

PDCCH/PDSCH)5E:Msg4:競爭解決（via

PDCCH/PDSCH）D.Msg3:via

PUSCH4F：HARQ

ACK獲得RACH

Occasion配置、Preamble配置信息應(yīng)用系統(tǒng)消息中的RAR窗口配置，并在窗口內(nèi)接收RAR從Msg2收到Msg3是否預(yù)編碼，Msg3的子載波間隔的參數(shù)并生成Msg3開啟競爭解決timer，等到Msg442上行時(shí)序考慮到上行傳輸時(shí)延，UE不知道什么時(shí)候發(fā)41U

E

物理層完成接收數(shù)據(jù)的所有準(zhǔn)備?、?/p>

通過搜網(wǎng)，獲得了可用網(wǎng)絡(luò)的資源位置；②

通過同步和隨機(jī)接入TA獲取，完成了下行和上行同步；③

通過系統(tǒng)消息接收過程，獲得了網(wǎng)絡(luò)側(cè)的配置和UE配置，包括：發(fā)起隨機(jī)接入的時(shí)頻位置（觸發(fā)上行業(yè)務(wù)）；監(jiān)控Paging消息的時(shí)頻位置（監(jiān)控下行業(yè)務(wù)）；④

通過隨機(jī)接入過程獲得了UE的物理層標(biāo)識符（識別自己的數(shù)據(jù)）；43UE物理層完成接收數(shù)據(jù)的所有準(zhǔn)備?、偻ㄟ^搜網(wǎng)，獲得了可隨機(jī)接入中的高層動作-RRC層問題：如何向基站報(bào)到？雖然通過系統(tǒng)消息接收，UE獲取了大部分的配置信息，但這些配置是針對所有UE的公共配置。①基站還需要建立一個(gè)直接控制UE行為的渠道。②

此外，

為了匹配當(dāng)前環(huán)境（信道狀態(tài)等）提高特定UE的能力，需要配置一些UEspecific的參數(shù)指導(dǎo)UE行為。NAS層動作物理層動作RRC層動作RRC連接建立隨機(jī)接入過程觸發(fā)44隨機(jī)接入中的高層動作-RRC層問題：如何向基站報(bào)到？雖然通過問題：如何向核心網(wǎng)報(bào)到？NAS層動作物理層動作RRC層動作隨機(jī)接入中的高層動作-NAS層注冊RRC連接建立隨機(jī)接入過程觸發(fā)觸發(fā)45雖然建立了RRC連接，但UE和核心網(wǎng)并沒有實(shí)現(xiàn)任何溝通。核心網(wǎng)無法為UE提供任何服務(wù)。①需要建立與核心網(wǎng)的信令連接；②UE需要驗(yàn)證當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)的合法性、核心網(wǎng)也需要驗(yàn)證UE合法性；③核心網(wǎng)需要為UE建立安全機(jī)制；問題：如何向核心網(wǎng)報(bào)NAS層動作物理層動作RRC層動作隨機(jī)接流程小結(jié)①PLMN選擇①Cell選擇㈠開機(jī)①搜網(wǎng)②同步③接收系統(tǒng)消息用戶行為物理層行為RRC層行為NAS層行為④隨機(jī)接入過程②RRC建立②注冊觸發(fā)觸發(fā)觸發(fā)觸發(fā)若此時(shí)UE沒有業(yè)務(wù)發(fā)起/接收，則UE會進(jìn)入：RRC

IDLE或INACTIVER態(tài)46流程小結(jié)①PLMN選①Cell選㈠開機(jī)①搜網(wǎng)②同步③接收系用到現(xiàn)在為止，

U

E

和網(wǎng)絡(luò)都做好了接收/

提供服務(wù)準(zhǔn)備！47此時(shí)，

若用戶有業(yè)務(wù)發(fā)起，

協(xié)議又何如工作？到現(xiàn)在為止，UE和網(wǎng)絡(luò)都做好了接收/提供服務(wù)準(zhǔn)備！開機(jī) 玩手機(jī) 移動初始接入過程業(yè)務(wù)發(fā)起過程移動性管理過程48開機(jī) 玩手機(jī) 移動初始接入過程業(yè)務(wù)發(fā)起過程移動性管理過程48UE物理層做好了接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。完成了核心網(wǎng)的注冊過程，但RRC連接處于斷開狀態(tài)。若UE移動，可進(jìn)行小區(qū)重選；狀態(tài)回顧若UE有上行業(yè)務(wù)需要發(fā)起，協(xié)議如何工作？若網(wǎng)絡(luò)側(cè)有UE下行數(shù)據(jù)到達(dá)，協(xié)議如何工作？后續(xù)動作業(yè)務(wù)發(fā)起前的狀態(tài)UE處在節(jié)能狀態(tài)，并保持與網(wǎng)絡(luò)的最小溝通渠道（Paging監(jiān)控），隨時(shí)準(zhǔn)備接收或發(fā)起業(yè)務(wù)。49UE物理層做好了接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。狀態(tài)回顧若UE有上行50處于IDLE

態(tài)的UE并不會時(shí)刻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，那在何時(shí)可以通知UE

有業(yè)務(wù)到來呢？何時(shí)網(wǎng)絡(luò)無法實(shí)時(shí)監(jiān)控進(jìn)入IDLE

態(tài)的UE的準(zhǔn)確位置，那若有業(yè)務(wù)到來，在哪里可以找到UE

呢？何地對于物理層來說，如何識別此處有Paging消息，

又如何識別此處有發(fā)給我的尋呼消息？何“人”業(yè)務(wù)發(fā)起第一步：找到你gNB1Lastserving

gNBUPFUE

inRRC_INACTIVERAN

pagingtriggerRAN

paging(Xn)PagingUE(in

RNA)RAN

PagingDL數(shù)據(jù)到達(dá)gNB2RAN

paging(Xn)gNB1gNB3AMFRAN

paging(GN)PagingUE(in

RA)UEin

IDLEgNB2RAN

paging(GN)UPF數(shù)據(jù)緩存CNPaging數(shù)據(jù)緩存50處于IDLE態(tài)的UE并不會時(shí)刻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，那在何時(shí)49在哪里找到你？-何地問題：在哪里找到你由于

UE

處在節(jié)能的IDLE

態(tài)（

或INACTIVE態(tài)），

沒有和網(wǎng)絡(luò)建立信令連接，因此，網(wǎng)絡(luò)并不知道UE的準(zhǔn)確位置，而只維護(hù)UE大致位置。因此，網(wǎng)絡(luò)需要首先知道在哪個(gè)大致范圍可以尋呼到UE。更新時(shí)刻更新時(shí)刻更新周期TRA區(qū)域B移動RA區(qū)域A周期性更新（周期性注冊）移動性更新（移動性更新注時(shí)冊刻）NAS層動作物理層動作RRC層動作周期注冊/移動性注冊RRC連接建立隨機(jī)接入過程觸發(fā)觸發(fā)51在哪里找到你？-何地問題：在哪里找到你由于UE處在節(jié)能的什么時(shí)候可以找到你？-何時(shí)問題：何時(shí)可以找到你？處于IDLE或INACTIVE態(tài)的UE處于節(jié)能的原因，并不會時(shí)刻監(jiān)聽Paging，而是間歇性的醒來監(jiān)聽（DRX）。如何在和網(wǎng)絡(luò)沒有任何信息實(shí)時(shí)交互的前提下，知道網(wǎng)絡(luò)什么時(shí)候給我發(fā)Paging？站在系統(tǒng)角度，如何確保所有UE都有公平的被尋呼機(jī)會？尋呼時(shí)機(jī)尋呼系統(tǒng)幀UE和網(wǎng)絡(luò)各自通過UE_ID和SFN（系統(tǒng)幀編號）計(jì)算PF（考慮配置的DRX周期）。UE和網(wǎng)絡(luò)各自通過UE_ID計(jì)算PO。NAS層動作物理層動作RRC層動作PF、PO計(jì)算根據(jù)配置參數(shù)根據(jù)分配的UE_ID系統(tǒng)消息中獲得的SFN52什么時(shí)候可以找到你？-何時(shí)問題：何時(shí)可以找到你？處于IDLE如何準(zhǔn)確識別你？-何人問題：如何準(zhǔn)確識別你？對于物理層來說，無論是用戶數(shù)據(jù)，還是RRC、NAS信令，都是數(shù)據(jù)。如何識別當(dāng)前收到的下行調(diào)度是包含Paging消息？一個(gè)尋呼消息中可能包含對多個(gè)UE的尋呼，如何識別是否有針對自己的尋呼？NAS層動作物理層動作RRC層動作識別在PO內(nèi)監(jiān)控調(diào)度（即DCI）獲取Paging消息（從PDSCH獲得）解碼Paging消息UEID

1UE識別Paging消息識別UE根據(jù)加擾DCI的特定臨時(shí)標(biāo)識符（P-RNTI）來識別本次調(diào)度是否傳輸Paging消息。UE

RRC層或NAS層分配的UE

ID來識別本次Paging是否包含自己的。識別53如何準(zhǔn)確識別你？-何人問題：如何準(zhǔn)確識別你？對于物理層來說，流程小結(jié)用戶行為物理層行為RRC層行為NAS層行為㈠開機(jī)㈡玩手機(jī)位置更新CN/RAN尋呼PF/PO計(jì)算Paging消息接收Paging解析54流程小結(jié)用戶行為物理層行為RRC層行為NAS層行為㈠開機(jī)㈡玩55業(yè)務(wù)發(fā)起第二步：建立連接NAS層動作物理層動作RRC層動作隨機(jī)接入過程gNBUENAS連接RRC連接

N2連接AMFPDN連接UPF建立RRC連接觸發(fā)Servicer

請求觸發(fā)PDU會話建立觸發(fā)若業(yè)務(wù)由UE觸發(fā)，則整個(gè)流程從隨機(jī)接入起始。若業(yè)務(wù)由網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)，則整個(gè)流程從Paging起始55業(yè)務(wù)發(fā)起第二步：建立連接NAS層動作物理層動作RRC層動54流程小結(jié)用戶行為物理層行為RRC層行為NAS層行為㈠開機(jī)㈡玩手機(jī)位置更新CN/RAN尋呼PF/PO計(jì)算Paging消息接收Paging解析隨機(jī)接入觸發(fā)觸發(fā)服務(wù)請求RRC連接建立觸發(fā)PDU會話建立觸發(fā)56流程小結(jié)用戶行為物理層行為RRC層行為NAS層行為㈠開機(jī)㈡玩經(jīng)過物理層的搜網(wǎng)、同步、系統(tǒng)消息接收和高層的注冊過程，終端已經(jīng)做好接收業(yè)務(wù)的準(zhǔn)備；通過Paging，網(wǎng)絡(luò)找到UE。并通過隨機(jī)接入觸發(fā)業(yè)務(wù)請求為UE建立用戶面的PDU會話。完成隨機(jī)接入的UE處于RRC連接態(tài)，并監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)是否有自己的數(shù)據(jù)調(diào)度。狀態(tài)回顧監(jiān)控：監(jiān)控什么？在哪里監(jiān)控？怎么識別是否有自己的數(shù)據(jù)？傳輸：在哪里傳輸自己的數(shù)據(jù)？后續(xù)動作數(shù)據(jù)傳輸前的狀態(tài)UE通過監(jiān)控基站發(fā)送的下行控制信息DCI獲取調(diào)度信息，進(jìn)而獲得自己數(shù)據(jù)的資源位置。57經(jīng)過物理層的搜網(wǎng)、同步、系統(tǒng)消息接收和高層的注冊過程，終業(yè)務(wù)發(fā)起第三步：數(shù)據(jù)調(diào)度監(jiān)控PDCCH監(jiān)控UE通過監(jiān)控下行物理控制信道PDCCH來接收基站物理層控制信令。其中，數(shù)據(jù)調(diào)度也由PDCCH指示。01NAS層動作物理層動作RRC層動作Search

Space和CORESET參數(shù)配置UE監(jiān)控所有潛在Occasion位置SlotPBR0PBRn212個(gè)PRBCORESET指示Period=4slotSearchSpace指示UE利用C-RNTI解擾成功則表示該DCI是給自己的RNTI解擾驗(yàn)證利用SearchSpace和CORESET來聯(lián)合指示監(jiān)控位置58業(yè)務(wù)發(fā)起第三步：數(shù)據(jù)調(diào)度監(jiān)控PDCCH監(jiān)控01NAS層動作物通過PDCCH

UE可獲得的自己的調(diào)度信息，并根據(jù)此獲得傳輸數(shù)據(jù)的PDSCH時(shí)頻位置。接收PDSCH傳輸02業(yè)務(wù)發(fā)起第三步：數(shù)據(jù)傳輸……S:開始符號L:持續(xù)長度

n

PDCCH

k022PDSCHSlot

nPDCCH指示PDSCH位置59根據(jù)PDCCH獲得的DCI來獲取PDSCH的時(shí)頻位置通過PDCCHUE可獲得的自己的調(diào)度信息，并根據(jù)此獲流程小結(jié)用戶行為物理層行為RRC層行為NAS層行為㈠開機(jī)㈡玩手機(jī)位置更新PF/PO計(jì)算CN/RAN尋呼Paging消息接收Paging解析隨機(jī)接入觸發(fā)RRC連接建立服務(wù)請求觸發(fā)觸發(fā)PDU會話建立觸發(fā)PDCCH監(jiān)聽數(shù)據(jù)接收/發(fā)送60流程小結(jié)用戶行為物理層行為RRC層行為NAS層行為㈠開機(jī)㈡玩開機(jī) 玩手機(jī) 移動初始接入過程業(yè)務(wù)發(fā)起過程移動性管理過程61開機(jī) 玩手機(jī) 移動初始接入過程業(yè)務(wù)發(fā)起過程移動性管理過程61用戶行為-移動測量切換小區(qū)重選UE通過測量當(dāng)前的RSRQ/RSRP/SINR來判斷后續(xù)行為；處于IDLE/INACTIVE態(tài)UE根據(jù)RRC配置規(guī)則和策略自行控制駐留小區(qū)；處于CONNECTED態(tài)的UE需要在網(wǎng)絡(luò)控制下完成切換；上報(bào)62用戶行為-移動測量切換小區(qū)重選UE通過測量當(dāng)前的RSRQ/R無論是IDLE/INACTIVE態(tài)的小區(qū)選擇/重選，還是CONNECTED態(tài)下的切換，其測量行為的相關(guān)參數(shù)都由RRC配置?；九渲肬E執(zhí)行測量01NAS層動作物理層動作RRC層動作參數(shù)配置UE執(zhí)行測量L1/L3濾波移動性行為的判決依據(jù)系統(tǒng)廣播SIB2~5RRC建立后通過RRC信令為UE配置測量行為和上報(bào)行為測量配置測量上報(bào)滿足上報(bào)條件后，UE執(zhí)行上報(bào)基站決策切換基于UE的測量上報(bào)，基站決定是否切換。S準(zhǔn)則相關(guān)參數(shù)，處理小區(qū)選擇行為小區(qū)選擇小區(qū)重選R準(zhǔn)則相關(guān)參數(shù)，處理小區(qū)重選行為。小區(qū)選擇/重選/切換63無論是基站配置UE執(zhí)行測量01物理層動作RRC層動作參數(shù)配置RA區(qū)域B更新時(shí)刻RA區(qū)域A

①②③NAS層動作物理層動作RRC層動作參數(shù)配置UE執(zhí)行測量L1/L3濾波①小區(qū)選擇②小區(qū)重選③小區(qū)選擇③注冊更新隨機(jī)接入RRC連接注冊請求小區(qū)選擇/重選與切換RA區(qū)域B切換時(shí)刻RA區(qū)域A

①②NAS層動作物理層動作RRC層動作UE執(zhí)行測量參數(shù)配置L1/L3濾波測量上報(bào)①切換隨機(jī)接入RRC流程其他流程②切換隨機(jī)接入RRC流程其他流程小區(qū)選擇/重選切換64RA區(qū)域B更新時(shí)刻RA區(qū)域A ①②③NAS層動作物理層尋呼流程調(diào)服務(wù)請求初始接入過程注冊流程開機(jī)玩手機(jī)同步搜網(wǎng)系統(tǒng)消息接收PLMN選擇小區(qū)選擇隨機(jī)接入注冊請求觸發(fā)觸發(fā)IDLE或INACTIVE態(tài)注冊流程（位置更新）PF/PO計(jì)算物理層行為接入網(wǎng)高層行為NAS層CN/RAN尋呼地理位置資源位置Paging接收Paging解析隨機(jī)接入觸發(fā)RRC建立服務(wù)請求PDU會話建立觸發(fā)RRC建立PDCCH監(jiān)聽用戶行為觸發(fā)流程總結(jié)65尋呼流程調(diào)服務(wù)請求初始接入過程注冊流程開機(jī)玩手機(jī)同搜系統(tǒng)消P物理層、高層、N

A

S

層是些神馬東東？66物理層、高層、NAS層是些神馬東東？66OSI、TCP/IP模型與通信協(xié)議層OSI模型即開放系統(tǒng)互聯(lián)模型（Open

System

Interconnection），由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出，一個(gè)試圖使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互連為網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)框架。而所謂的TCP/IP模型這是基于OSI七層模型和IETF制定的TCP/IP協(xié)議，形成的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。適配介質(zhì)01物理層負(fù)責(zé)利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接，以便透明地的傳送比特流。研究在不同介質(zhì)上，如何將信息轉(zhuǎn)換成實(shí)際信號并實(shí)現(xiàn)高效傳輸?shù)膯栴}；屏蔽底層提供可靠傳輸數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層將數(shù)據(jù)分幀，并處理流控制。屏蔽物理層，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)包在不同物理層介質(zhì)的匹配和可靠傳輸；02尋址和路由03網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層通過尋址來建立兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接，為源端的傳輸層送來的分組選擇合適的路由和交換節(jié)點(diǎn)，正確無誤地按照地址傳送給目的端的運(yùn)輸層；可靠，透明傳輸機(jī)制04傳輸層為上層用戶提供一個(gè)端到端的可靠、透明和優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)機(jī)制67OSI、TCP/IP模型與通信協(xié)議層適配介質(zhì)01屏蔽底層提供OSI、TCP/IP模型與通信協(xié)議層表示層應(yīng)用層Bit幀分組段消息消息2層頭3層頭4層頭5層頭6層頭7層頭Data物理層消息3層頭4層頭5層頭6層頭7層頭Data數(shù)據(jù)鏈路層1層頭+4層頭5層頭6層頭7層頭Data網(wǎng)絡(luò)層5層頭6層頭7層頭Data傳輸層2層頭+3層頭+6層頭7層頭Data會話層4層頭

+5層頭+Data7層頭6層頭+Data7層頭+物理層Data7層頭6層頭5層頭4層頭3層頭2層頭1層頭數(shù)據(jù)鏈路層Data7層頭6層頭5層頭4層頭3層頭2層頭網(wǎng)絡(luò)層Data7層頭6層頭5層頭4層頭3層頭傳輸層Data7層頭6層頭5層頭4層頭會話層Data7層頭6層頭5層頭表示層Data7層頭6層頭應(yīng)用層Data7層頭層處理就是封裝和解封裝的過程，通過增加包頭并利用包頭中的信息進(jìn)行對等層的信息交互，從而實(shí)現(xiàn)每層的功能目標(biāo)。68OSI、TCP/IP模型與通信協(xié)議層表示層應(yīng)用層Bit幀分組5G接入網(wǎng)、核心網(wǎng)協(xié)議棧物理層MAC層RLC層PDCP層SDAP層RRC層PDCP層RLC層MAC層物理層NAS層RRC層PDCP層RLC層MAC層物理層NG-APSCTP層IP層數(shù)據(jù)鏈路層物理層NAS層AMF物理層數(shù)據(jù)鏈路層IP層UDP層GTP-UNG-APSCTP層IP層數(shù)據(jù)鏈路層物理層UEgNBInternetAUSPNEFSMFPCFNRFUDMAF“總線”用戶面信令面UPFIP層SDAP層PDCP層RLC層MAC層物理層IP層GTP-UUDP層IP層數(shù)據(jù)鏈路層物理層

IP層……695G接入網(wǎng)、核心網(wǎng)協(xié)議棧物理層MAC層RLC層PDCP層SD為什么移動通信協(xié)議和O

S

I

、T

C

P

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I

P

模型有比較大的區(qū)別？70為什么移動通信協(xié)議和OSI、70RRC和NAS層從本質(zhì)上來說就是應(yīng)用層，其功能是實(shí)現(xiàn)UE與基站，UE與核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的信令傳輸。接入網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對互聯(lián)網(wǎng)要簡單很多，不存在多點(diǎn)之間的傳輸問題。因此，沒有必要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的路由和尋址；5G接入網(wǎng)與開放模型的差異RRC和NAS？沒有網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層接入網(wǎng)采用無線傳輸，較固定電纜復(fù)雜很多無線相比有線來說信息傳輸泄露和篡改的風(fēng)險(xiǎn)更大，因此在接入網(wǎng)的L2增加了PDCP子層，實(shí)現(xiàn)對用戶數(shù)據(jù)和信令的加密和完整性保護(hù)功能加密與完整性保護(hù)服務(wù)質(zhì)量資源受限接入網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸采用無線承載的概念以保證用戶QoS，因此，在L2新增SDAP子層，以實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)QoS

Flow到無線承載之間的映射和管理。無線資源受限，為了保證多用戶QoS和公平性，因此在L2的MAC子層設(shè)置了復(fù)用和優(yōu)先級管理功能。無線傳輸比有線傳輸更容易受到環(huán)境的影響而造成兩

傳輸失敗，因此，在L2的級

MAC子層和RLC子層采用重

了雙層的可靠性保障機(jī)制傳

（HARQ、ARQ），以實(shí)現(xiàn)可靠性和傳輸效率的平衡。無線信號動態(tài)變化幅度大，物理層實(shí)際傳輸能力自 動態(tài)變化。因此在L2的適 MAC子層增加了自適應(yīng)的應(yīng) 調(diào)制與編碼功能（MAC控制，物理層執(zhí)行），在RLC子層設(shè)置對高層數(shù)據(jù)包的分段和級聯(lián)功能，以匹配物理層變化。71RRC和NAS層從本質(zhì)上來說就是應(yīng)用層，其功能是實(shí)現(xiàn)UE接入5G接入網(wǎng)與開放模型的差異725G接入網(wǎng)與開放模型的差異72物理信令、R

R

C

信令、N

A

S

信令？73物理信令、RRC信令、NAS信令？7374物理層信令gNBPHYMACRLCPDCPRRCNASPHYMACRLCPDCPRRCNASUE碼編映射PDCCH由基站側(cè)物理層產(chǎn)生完成編碼，直接映射到由CORESET和SearchSpace聯(lián)合定義的物理資源。UE側(cè)物理層盲檢PDCCH解析后獲得DCI。傳輸DCI解映射物理時(shí)頻資源解析74物理層信令gNBPHYMACRLCPDCPRRCNASP7375MAC

CEgNBPHYMACRLCPDCPRRCNASPHYMACRLCPDCPRRCNASUE傳輸由基站MAC層產(chǎn)生，可以和用戶DL數(shù)據(jù)復(fù)用到同一個(gè)的傳輸塊，由基站物理層映射到PDSCH資源（由PDCCH指示調(diào)度信息）。在對端由UE物理層解調(diào)并遞交給UEMAC層解析；PDSCHHMAC

CEPDCCH

PDSCH調(diào)度MACH

CE調(diào)度計(jì)劃PDSCHPDSCH物理時(shí)頻資源75MACCEgNBPHYMACRLCPDCPRRCNAS7476RRC信令gNBPHYMACRLCPDCPRRCNASPHYMACRLCPDCPRRCNASUE傳輸由基站RRC層產(chǎn)生復(fù)用到信令無線承載（SRB0……SRB3），并由PDCP（對于SRB0

PDCP僅透傳）、RLC層和MAC做分段等操作后，與DL數(shù)據(jù)復(fù)用到同一個(gè)傳輸塊，由基站物理層映射到PDSCH資源。在對端，由物理層解調(diào)遞交到UE

RRC解析；；調(diào)度計(jì)劃PDCCH調(diào)度MACSDUPDSCHHH

RLCSDUH

PDCPSDUMACSDUHH

RLCSDUPDCPH

SDUPDSCHPDSCHPDSCHPDSCHPDSCHASN.1

RRC編碼塊

信令物理時(shí)頻資源ASN.1

RRC編碼塊

信令76RRC信令gNBPHYMACRLCPDCPRRCNASP7577NAS信令gNBPHYMACRLCPDCPRRCNASPHYMACRLCPDCPRRCNASUE傳輸由AMF產(chǎn)生，經(jīng)過NG-C接口傳輸給基站，基站不做解析，封裝如RRC信令中傳輸給UE。UE解析后，遞交到UE

NAS層解析調(diào)度計(jì)劃PDCCH調(diào)度PDSCHPDSCHPDSCHPDSCHNAS信令NAS信令MACSDUPDSCHHH

RLCSDUH

PDCPSDUASN.1 RRC編碼塊

信令MACSDUHH

RLCSDUPDCPH

SDUASN.1

RRC編碼塊

信令物理時(shí)頻資源77NAS信令gNBPHYMACRLCPDCPRRCNASP76信令之間的“嵌套”關(guān)系物理時(shí)頻資源PDSCHRRC信令NAS信令對于物理層來說，其他任何來自上層的數(shù)據(jù)或信令都“一視同仁”，作為物理層純負(fù)荷在PDSCH中傳輸；NAS層信令嵌套在RRC信令中，通過RRC信令由基站透傳給UE。MAC

CE78信令之間的“嵌套”關(guān)系物理時(shí)頻資源NAS信令對于物理層來說，5G信令體系比較795G信令體系比較795

G

是如何實(shí)現(xiàn)哪些超能力的？系統(tǒng)靈魂：

物理層！805G是如何實(shí)現(xiàn)哪些超能力的？系統(tǒng)靈魂：物理層！8081第三章能力核心-物理層目錄81第三章能力核心-物理層目錄80高層信令用戶數(shù)據(jù)物理層物理層高層信令用戶數(shù)據(jù)適配介質(zhì)特征適配介質(zhì)特征物理層在通信系統(tǒng)中的角色對高層信令或數(shù)據(jù)的“無差別”傳輸；對傳輸介質(zhì)的特性適配實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高效傳輸實(shí)現(xiàn)更高的速率、頻譜利用率和可靠性MIMO、Beamforming、CoMP等技術(shù)實(shí)現(xiàn)82高層信令用戶數(shù)據(jù)物理層物理層高層信令用戶數(shù)據(jù)適配介質(zhì)特征適配資源結(jié)構(gòu)-時(shí)域83資源結(jié)構(gòu)-頻域5G物理層-能力核心！初始接入隨機(jī)接入尋呼下行控制信道共享信道上行控制信道參考信號波束管理資源結(jié)構(gòu)-時(shí)域83資源結(jié)5G物理層-能力核心！初始接入隨機(jī)幀和子幀的概念幀在以太網(wǎng)中指的是不同協(xié)議間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)封裝格式。在移動通信中，幀表示物理層的時(shí)域資源的調(diào)度組織單元。時(shí)域子幀當(dāng)前信道狀態(tài)支持的傳輸能力PHYMAC復(fù)用映射信道1

信道2

信道3調(diào)度84幀和子幀的概念幀在以太網(wǎng)中指的是不同協(xié)議間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)5G幀、Slot和OFDM符號1無線幀=10子幀=10slots=10ms1子幀=1slots=1ms……1slots=14符號=1ms1無線幀=10子幀=160slots=10ms1子幀=16slots=1ms240kHz1slots=14符號=0.0625ms……15kHz問題1ms的子幀長度導(dǎo)致固有的調(diào)度時(shí)延，無法支持URLLC；固定的子幀結(jié)構(gòu)對不同帶寬、時(shí)延需求的業(yè)務(wù)無法靈活匹配。5G的技術(shù)改進(jìn)85支持5種不同的子載波間隔，對應(yīng)5種不同的子幀時(shí)域長度和頻域?qū)挾?。不同的子載波間隔可靈活配置。一個(gè)slot的時(shí)域長度從最大1ms到最小0.0625ms，支持更加多樣化的業(yè)務(wù)需求。5G幀、Slot和OFDM符號1無線幀=10子幀=10slo問題LTE僅支持7種標(biāo)準(zhǔn)化定義的上下行子幀比例，對業(yè)務(wù)的多樣化需求支持不佳；后期引入了動態(tài)TDD技術(shù)，但引入了額外的小區(qū)間干擾、資源浪費(fèi)問題，且調(diào)整靈活性不足（10ms）。5G的技術(shù)改進(jìn)5G以Slot甚至是OFDM符號為單位來分配上下行資源比例。協(xié)議支持通過DCI信令來靈活的調(diào)整上下行資源比例，并預(yù)定義了55種標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)（協(xié)議預(yù)留最高支持254種結(jié)構(gòu)）。協(xié)議支持利用Cell

specific和UE

specific的RRC信令來進(jìn)一步自定義UE上下行子幀比例；上下行子幀比例86問題LTE僅支持7種標(biāo)準(zhǔn)化定義的上下行子幀比5G的技術(shù)改進(jìn)5已經(jīng)足夠了嗎？A

C

K

/

N

A

C

K

時(shí)延如何降低？87已經(jīng)足夠了嗎？87自包含子幀和Mini

slotDL控制DL數(shù)據(jù)UL數(shù)據(jù)UL控制DLULSlot

basedSlot問題一般情況下DL調(diào)度和UL傳輸以及下行接收和UL反饋須不同Slot內(nèi)進(jìn)行，這導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延較大；數(shù)據(jù)傳輸需要從slot邊界開始，無法快速響應(yīng)傳輸需求。5G的技術(shù)改進(jìn)為了降低調(diào)度、數(shù)據(jù)發(fā)送和ACK/NACK反饋之間的時(shí)延，可以將調(diào)度部分、數(shù)據(jù)部分和反饋信道包含在一個(gè)Slot內(nèi)，進(jìn)而極大降低時(shí)延；為了進(jìn)一步支持小數(shù)據(jù)包的低時(shí)延傳輸，5G允許數(shù)據(jù)部分在Slot的任意位置（任意OFDM符號編號）發(fā)起，并只占用部分Slot資源（2/4/7個(gè)OFDM符號）。DL控制DL數(shù)據(jù)保護(hù)間隔UL控制DL控制保護(hù)間隔UL數(shù)據(jù)UL控制DLULSelf-Contained子幀DLULMini-slotDL數(shù)據(jù)UL數(shù)據(jù)882、4、7個(gè)OFDM符號1~14個(gè)OFDM符號自包含子幀和MinislotDL控制DL數(shù)據(jù)UL數(shù)據(jù)UL資源結(jié)構(gòu)-時(shí)域89資源結(jié)構(gòu)-頻域5G物理層-能力核心！初始接入隨機(jī)接入尋呼下行控制信道共享信道上行控制信道參考信號波束管理資源結(jié)構(gòu)-時(shí)域89資源結(jié)5G物理層-能力核心！初始接入隨機(jī)903.3GHz3.6GHz4.8GHz5GHzn77信道帶寬50M保護(hù)頻帶保護(hù)頻帶

傳輸帶寬n794.9GHz頻域時(shí)域12個(gè)子載波=1RB……14個(gè)符號=1slot……資源網(wǎng)格RE……工作頻段(band

xx)5G的頻域資源結(jié)構(gòu)RE=1OFDM符號*1個(gè)子載波RB=1OFDM符號*12個(gè)子載波1slot=14OFDM符號1子幀=1ms=1/2/4/8/16個(gè)slot支持5~100MHz的信道帶寬903.3GHz3.6GHz4.8GHz5GHzn77信道帶89我們?nèi)绾胃咝У睦脦挘?1我們?nèi)绾胃咝У睦脦挘?190部分帶寬（Bandwidth

Part）全帶寬監(jiān)聽耗電提高01多種BWP一個(gè)UE最多支持配置4個(gè)DLBWP和UL

BWP；02BWP靈活調(diào)整用戶的BWP可以根據(jù)需求進(jìn)行靈活調(diào)整。0392多種調(diào)節(jié)手段5G支持使用RRC信令、PDCCH物理層信令、定制器和隨機(jī)接入過程來更新BWP設(shè)置。支持不同應(yīng)用場景和切換速度。部分帶寬（BandwidthPart）全帶寬監(jiān)聽耗91補(bǔ)充上行（Supplementary

UL）上行覆蓋下行覆蓋上行覆蓋能力不足盡管中高頻段下行覆蓋能力可通過MassiveMIMO、高功率、增加資源等技術(shù)保障，但上行覆蓋主要受限于終端能力和能耗，上行覆蓋能力較弱。SUL:1.8GhZNormalUL:3.5GHz頻率DL+ULDL+UL+SUL補(bǔ)充上行在中高頻部署場景下，通過部署較低頻上行，彌補(bǔ)了上行覆蓋能力不足的問題。93補(bǔ)充上行（SupplementaryUL）上行覆蓋上行覆蓋92資源結(jié)構(gòu)-時(shí)域94資源結(jié)構(gòu)-頻域5G物理層-能力核心！初始接入隨機(jī)接入尋呼下行控制信道共享信道上行控制信道參考信號波束管理資源結(jié)構(gòu)-時(shí)域94資源結(jié)5G物理層-能力核心！初始接入隨機(jī)935G初始接入過程設(shè)計(jì)目標(biāo)良好的覆蓋性能速度！速度！完成天線選擇955G初始接入過程設(shè)計(jì)目標(biāo)良好的覆蓋性能9594SSB（SS/PBCH

Block）接收PSSPBCHPBCHPBCHSSSPBCH239192182564700

1

2

3OFDM符號absoluteFrequencySSB

(ARFCN) 10RB0HzARFCN以0Hz頻點(diǎn)為起點(diǎn)編號根據(jù)ARFCN可以直接確定絕對的頻率010203時(shí)域結(jié)構(gòu)1個(gè)SSB占據(jù)4個(gè)OFDM符號。其中PBCH位于#1、#2和#3符號；PSS位于#0符號，SSS位于#2符號。時(shí)域結(jié)構(gòu)1個(gè)SSB占據(jù)20個(gè)RB，其中PSS和SSS分別占據(jù)#0和#2的中間127SC。PBCH占據(jù)#1和#3全部頻域和#2的部分頻域解調(diào)導(dǎo)頻SSB中梳狀插入DMRS，DMRS起始位置以CellID模4確定，以實(shí)現(xiàn)小區(qū)間的正交。96SSB（SS/PBCHBlock）接收PSSP95SSB的發(fā)送機(jī)制與Best

BeamUE1UE2如何發(fā)送SSB？由于高頻的采用，5G

NR需要采用Beam

forming的方式來彌補(bǔ)高頻覆蓋能力的不足。SSB是終端初始接入的關(guān)鍵流程，如何發(fā)送SSB？如何通過SSB的接收完成Tx-Rx天線的配對？#0#1#2#3#4#5#6#7SSBurstset

period=20msSSBurst

setUE1UE2SSBindex0102SSBurstSetSSB以SS

Burst

Set為單位周期性發(fā)送，默認(rèn)的SS

Burst

Set周期為20ms，可由RRC信令進(jìn)行配置。在SS

burst

set的5ms內(nèi)，系統(tǒng)將利用波束，完成各個(gè)方向的覆蓋發(fā)送。SS

Burst

Set時(shí)域結(jié)構(gòu)考慮到頻率越高波束越窄，為了實(shí)現(xiàn)SSB全方向覆蓋，協(xié)議規(guī)定根據(jù)子載波間隔和頻域范圍的不同，SS

Burst

Set內(nèi)SSB的數(shù)量不同。0397SSB編號與天線配對在5ms的SS

Burst

Set內(nèi)，從0開始對SSB編號。UE接收到的SSB

index將在后續(xù)過程傳遞給gNB，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)天線配對。SSB的發(fā)送機(jī)制與BestBeamUE1UE2如何發(fā)送SS96SSB的內(nèi)容3bitsA

bits（來自RRC）A+1~A+4A+5A+6,A+7,A+8MIB系統(tǒng)幀號低4位半幀指示SSB

index高3位或MSBMIB內(nèi)包含的信息PBCH包含的其他信息98systemFrameNumber

IE：系統(tǒng)幀號subCarrierSpacingCommon

IE：初始接入流程中下行信號的子載波間隔ssb-SubcarrierOffset

IE：SSB的最低子載波和與其最近的PRB之間的子載波間隔數(shù)；dmrs-Type

A-Position

IE：PDSCH

DMRS參考信號的配置；pdcch-ConfigSIB1

IE：SIB1_PDCCH的配置，包括CORESET（類似LTE的CFI）和搜索空間配置cellBarred

IE：RRC的接入控制參數(shù)，標(biāo)識該小區(qū)是否被禁止；intraFreqReselection

IE：RRC接入控制參數(shù)，標(biāo)識小區(qū)是否允許同頻重選；A+1~A+4：4bit幀號信息，獲得系統(tǒng)幀號的低位4bit后，結(jié)合前MIB中systemFrameNumber的6bit信息，就會得到整個(gè)10bit的幀號信息；A+5：半幀信息bit，該bit指示是前半幀還是后半幀；A+6~A+8：如果最大的SSB

Index

L=64（即f>6GHz），A+6~A+8為SSB

Index的高3位SSB的內(nèi)容3bitsAbitsMIB系統(tǒng)幀號低4位97從SSB到其他系統(tǒng)消息MIB預(yù)定義的調(diào)制編碼和資源位置初始接入信息包含初始接入和其他系統(tǒng)信息塊的傳輸方式和調(diào)度信息等必要系統(tǒng)消息。SIB1SSB定義的調(diào)度信息的資源位置主系統(tǒng)消息SSB包含初始接入階段子載波間隔和解調(diào)SIB1所需要的參數(shù)。SIB1提供傳輸方式和資源配置PSSPBCHPBCHPBCHSSSPBCH廣播&單播SIBx可根據(jù)需求通過廣播的方式發(fā)送，也可以用RRCDedicated信令的方式發(fā)送。5G

NR的系統(tǒng)消息傳輸方式相比LTE更加靈活，且考慮到接收需求，提供了“請求再傳輸”和“廣播+單播”的方式。99從SSB到其他系統(tǒng)消息MIB預(yù)定義的調(diào)制編碼和資源位置初始98隨機(jī)接入100資源結(jié)構(gòu)-時(shí)域資源結(jié)構(gòu)-頻域5G物理層-能力核心！初始接入尋呼下行控制信道共享信道上行控制信道參考信號波束管理隨機(jī)接入100資源結(jié)構(gòu)-時(shí)域資源結(jié)5G物理層-能力核心！初99隨機(jī)接入過程設(shè)計(jì)目標(biāo)雨露均沾隨機(jī)接入性能101隨機(jī)接入過程設(shè)計(jì)目標(biāo)雨露均沾101100獲得RACH Occasion

配置和Preamble序列配置，

獲得SSBIndex和RACH

Occasion的對應(yīng)。系統(tǒng)消息接收根據(jù)配置，找到與自己接收的SSB

Index對應(yīng)的發(fā)送Preamble的資源，并發(fā)送隨機(jī)接入前導(dǎo)，發(fā)送的Preamble隱式的包含特定的RA-RNTI。Preamble發(fā)送（Msg1）隨機(jī)接入過程流程gNBUEgNB用RA-RNTI加擾發(fā)送的PDCCH，UE盲檢PDCCH獲得PDSCH調(diào)度信息，成功解碼RAR，并驗(yàn)

證Preamble

index的一致性。RAR中包含TA、功控指令、Msg3資源、

Preamble

index

、

MCS

及Temporary

C-RNTI。RAR接收（Msg2）用Msg2

中指示的資源發(fā)送Msg3，其中包括此次隨機(jī)接入的高層消息，比如RRC連接建立請求消息。UL發(fā)送（Msg3）系統(tǒng)消息接收Msg1：Preamble隱式傳遞RA-RNTIMsg2：RAR（viaPDCCH/PDSCH）RA-RNTI加 RAR擾調(diào)度調(diào)度Msg3(viaPUSCH)Msg3（RRC和NAS消息）Msg4:競爭解決（via

PDCCH/PDSCH）UE用Temporary

C-RNTI監(jiān)控PDCCH，若