5G空口,又叫新空口(New Radio,NR)。
4G時(shí)候整個(gè)網(wǎng)絡(luò)被稱為Evolved Packet System,EPS,而一般將其空口部分命名為Long-Term Evolution,即LTE;5G的網(wǎng)絡(luò)被更簡單地稱為5G System,5GS,而空口部分對應(yīng)于4G的LTE就叫做NR,新空口。
從1G到2G,是模擬移動通信到數(shù)字移動通信的飛躍,2G到3G再到4G,可以說是從電路域交換系統(tǒng),到分組域交換系統(tǒng)的逐步演變的過程,同時(shí)又是多址方式從TDMA到CDMA再到OFDMA的變化過程。但是從4G到5G的演變,從無線接口角度來看,無論是從多址方式、雙工方式、交換方式,本質(zhì)上都沒有明顯變化(后期版本即使增加來新的多址方式等技術(shù),也只是在某些應(yīng)用場景和某些需求時(shí)輔助使用的)。只是在空口的具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面更加細(xì)化,更加靈活和可塑性的增強(qiáng)。
1.5G空口的整體結(jié)構(gòu)
5G無側(cè)結(jié)構(gòu)也是在4G基礎(chǔ)上演變和優(yōu)化而來,整體結(jié)構(gòu)還是眼沿用來4G的所謂的“扁平化”結(jié)構(gòu)。即每個(gè)基站單獨(dú)與核心網(wǎng)直連,構(gòu)成一個(gè)星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時(shí)基站之間又通過各自的結(jié)構(gòu)彼此相連,又構(gòu)成來網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
5G中的基站又改了一個(gè)名稱叫做gNB(規(guī)范中沒有明確給出到底這個(gè)“g”代表是什么,有人說,gNB中的g指的是Next Generation NodeB中的Generation,但是總覺得不太靠譜),以與4G中的基站eNodeB(或eNB)相區(qū)分。上述的架構(gòu)圖是一個(gè)5G與4G進(jìn)行聯(lián)合組網(wǎng)的非獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(Non-Standalone NSA),該結(jié)構(gòu)更適合于現(xiàn)在或者是未來一段時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的普遍規(guī)律。當(dāng)然,一段時(shí)間后,當(dāng)市場和技術(shù)成熟之后,獨(dú)立組網(wǎng)的5G網(wǎng)絡(luò)(SA)將會更大程度地發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)的無與倫比的技術(shù)優(yōu)勢。
上述NSA網(wǎng)絡(luò)中,gNB與核心網(wǎng)以Ng接口關(guān)聯(lián),與LTE中是S1接口對應(yīng),而在LTE與NR組合網(wǎng)絡(luò)中的eNB(升級為新的名稱ng-eNB)之間將原來的X2接口更名為Xn接口,而定義eNB和gNB之間的接口仍然是Xn。而整個(gè)無線接入網(wǎng)從E-UTRAN演變?yōu)?/span>NG-RAN。所以用一張表來表示4G到5G的無線接入網(wǎng)絡(luò)部分的網(wǎng)元和接口的對應(yīng)關(guān)系:
NSA NR接口 | 4GLTE接口 | 連接網(wǎng)元1 | 連接網(wǎng)元2 |
Ng | N | gNB | 5GC |
Xn | Xn | eNB, | eNB,ng-NB |
Uu | Uu | 終端 | 基站 |
Xn | | gNB | gNB |
2. 5G空口協(xié)議棧
整體協(xié)議棧結(jié)構(gòu)來看,5G和4G的協(xié)議棧從根本上說沒有什么大的變化。當(dāng)然隨著功能和性能的提升,協(xié)議棧從細(xì)節(jié)上面的變化是不可避免的。我們把4G和5G的協(xié)議棧進(jìn)行對比。首先,兩者都是進(jìn)行用戶面和控制面的分離,從控制面上來看,兩者的結(jié)構(gòu)完全相同,如圖所示:


而從用戶面來看,除了新增加了一個(gè)新的SDAP協(xié)議棧之外,其他結(jié)構(gòu)也是完全相同。
而增加的SDAP這一協(xié)議棧的目的也非常明確。因?yàn)?/span>5G網(wǎng)絡(luò)中無線側(cè)依然沿用來4G網(wǎng)絡(luò)中的無限承載的的概念,但5G中的核心網(wǎng)為了更加精細(xì)化業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn),其基本的業(yè)務(wù)通道從4G時(shí)代的承載(Bearer)的概念細(xì)化到以QoS Flow為基本業(yè)務(wù)傳輸單位。那么在無線側(cè)的承載(DRB)就需要與5GC中的QoS Flow進(jìn)行映射,這便是SDAP協(xié)議棧的主要功能。關(guān)于這部分內(nèi)容,后續(xù)章節(jié)中會詳細(xì)地講到。