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5G NR协议栈的整体架构

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简介：
本文章介绍了第五代移动通信技术（5G）中NR（New Radio）协议栈的整体架构，详细解析了各个层次的功能与作用。 一、无线协议栈 1.1 NR无线协议栈 NR（新无线电）无线协议栈分为两个平面：用户面和控制面。用户面(User Plane, UP)负责传输用户数据，采用相应的协议簇；而控制面(Control Plane, CP)则用于系统内部的信令交换。 1.2 功能小结 5G NR协议栈的功能可以总结如下（具体细节请参见相关技术文档）。

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  • 5G NR协议栈的整体架构
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    本文章介绍了第五代移动通信技术（5G）中NR（New Radio）协议栈的整体架构，详细解析了各个层次的功能与作用。 一、无线协议栈 1.1 NR无线协议栈 NR（新无线电）无线协议栈分为两个平面：用户面和控制面。用户面(User Plane, UP)负责传输用户数据，采用相应的协议簇；而控制面(Control Plane, CP)则用于系统内部的信令交换。 1.2 功能小结 5G NR协议栈的功能可以总结如下（具体细节请参见相关技术文档）。
     
  • 5G NR协议层结构
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    5G NR协议层结构简介：本文探讨第五代移动通信（5G）新无线（NR）技术中的协议层架构。分析物理层、MAC层、RLC层、PDCP层及RRC层的功能与作用，旨在为读者提供深入理解5G网络底层机制的视角。 一、无线协议栈 NR（新空口）无线协议栈分为用户面和控制面两个平面。用户面（User Plane, UP）负责传输用户数据的协议簇；而控制面（Control Plane, CP）则处理系统的控制信令。 5G NR是全球性的5G标准，基于OFDM技术的新一代蜂窝移动通信系统设计，具有超低时延和高可靠性等特性。 1.1 用户面 在NR中，用户平面协议栈相比LTE多了一层SDAP（服务数据适配协议）层。具体从上到下的层次结构如下： - SDAP层：Service Data Adaptation Protocol - PDCP层：Packet Data Convergence Protocol
     
  • 5G网络的整体架构
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    5G网络的整体架构涵盖了从接入网到核心网的全面革新，包括新无线电技术、大规模MIMO阵列及先进的网络切片技术，旨在提供高速低延迟通信服务。 移动通信网络主要包括无线接入网、承载网络以及核心网络，以实现业务的接入、传输与控制。5G也不例外。 5G的核心网简称NGC，包含信令控制平面功能网元及用户转发平面功能网元等配套核心网功能组件。gNodeB通过NG-C和NG-U接口分别连接到核心网的控制面和用户面。 5G无线网络简称为NG-RAN，其设备仅有基站一种类型。5G基站被称为gNodeB；gNodeB通过Xn接口互联承载于无线网络与核心网络之间的传输数据，即为5G承载网的主要职责所在。 终端设备利用新的空中接口NR（New Radio）接入5G网络，以实现各种业务需求。
     
  • 5G核心网协议栈与架构详解（史上最全）.pptx
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    本PPT深入剖析5G核心网协议栈各层功能及架构设计，涵盖最新技术标准和发展趋势，旨在为通信行业专业人士提供全面解析。 ### 5G核心网协议栈及架构介绍 #### 一、5G不仅仅是速度提升 5G的核心价值远超4G，不仅在于提供更快的数据传输速率，更重要的是它开启了“万物互联”的新时代。5G旨在支持多样化的应用和服务，包括但不限于： - **高质量语音通信(HD Voice)**：提供更清晰、更自然的通话体验。 - **虚拟现实增强现实(VRAR)**：通过低延迟和高带宽支持沉浸式体验。 - **云游戏(Cloud Game)**：实现低延迟的游戏流传输，无需高端硬件也能享受高品质游戏。 - **车联网与无人驾驶**：支持车辆间的实时通信以及自动驾驶的安全性。 - **远程医疗**：实现远程手术、患者监控等高精度医疗服务。 - **应急安全**：在紧急情况下提供可靠的通信手段。 - **工业互联网**：促进制造业智能化转型，提高生产效率。 - **智慧城市**：通过智能基础设施改善城市管理和服务。 - **智能家居**：让家庭设备更加智能化和便捷。 #### 二、5G网络的技术场景 5G设计了三种主要技术场景来满足多样化的需求： - **eMBB(增强型移动宽带)**：专注于提供高速数据传输速率，满足高清视频流、虚拟现实等需求。 - **URLLC(超可靠低时延通信)**：重点在于实现毫秒级别的延迟和极高的可靠性，适用于自动驾驶、工业自动化等领域。 - **mMTC(大规模机器类型通信)**：面向大规模物联网连接场景，支持大量低功耗设备的同时在线。 #### 三、5G核心网架构演进 5G核心网架构的演进遵循了从传统4G网络逐步向5G网络过渡的过程。其关键特点包括： - **控制面与用户面分离(CUPS)**：允许用户面功能独立于控制面进行部署，使得用户面可以灵活地部署在靠近用户的边缘位置，从而减少延迟并提高效率。 - **基于服务的架构(SBA)**：采用云原生(Cloud Native)架构，并借鉴了IT领域的“微服务”理念。这种架构使得网络功能更加模块化，提高了网络的灵活性和可扩展性。 - **网络切片(Slicing)**：为不同应用场景定制专用的虚拟网络，每个切片可根据特定需求优化配置资源，确保服务质量(QoS)。 #### 四、5G核心网架构的组成部分 - **AMF(Access and Mobility Management Function)**：负责接入和移动性管理。 - **SMF(Session Management Function)**：处理会话管理和策略控制。 - **UPF(User Plane Function)**：执行数据包转发等用户面功能。 - **PCF(Policy Control Function)**：制定和提供策略规则。 - **UDM(Unified Data Management)**：管理用户订阅数据。 - **AUSF(Authentication Server Function)**：负责认证过程。 - **NRF(Network Repository Function)**：存储和管理网络功能(NFs)的信息，支持NFs之间的发现和服务管理。 #### 五、5G核心网协议栈 5G核心网协议栈分为控制面和用户面两部分，每部分都有各自的一系列协议： - **控制面协议**： - N1：AMF与UE之间的接口，用于接入和移动性管理。 - N2：AMF与RAN之间的接口，支持移动性和接入层信息的交换。 - N3：UPF与RAN之间的接口，用于数据传输。 - N4：SMF与UPF之间的接口，支持会话管理。 - N6：UPF与数据网络之间的接口，用于数据包转发。 - N7：SMF与PCF之间的接口，用于策略控制。 - N8：AMF与UDM之间的接口，用于用户数据管理。 - N10：AMF与AUSF之间的接口，用于认证。 - N11：AMF与SMF之间的接口，用于会话管理。 - N13：AMF与SEAF之间的接口，用于安全锚点功能。 - **用户面协议**： 主要通过N3接口完成，涉及数据包的转发和处理。 #### 六、5G核心网中的用户标识 5G核心网中采用了多种用户标识机制，以支持不同层面的安全性和隐私保护： - **SUPI(Subscription Permanent Identifier)**：全球唯一标识符，可能包含IMSI或其他网络指定标识符。 - **SUCI(Subscription Concealed Identifier)**：用于保护隐私的标识符，其中包含经过隐藏处理的SUPI。 - **PEI(Permanent Equipment Identifier)**：根据不同UE类型和用途有不同的格式，当前主要使用IMEI格式。 - **5G-GUTI(5G Globally Unique Temporary Identifier)**：由AMF分配的临时标识符，包括GUAMI(全球唯一AMF标识)和5G-TMSI(临时移动
     
  • 5G接口与协议栈.pptx
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    本演示文稿深入探讨了第五代移动通信技术（5G）中的接口和协议栈相关知识，涵盖其架构、功能及应用，旨在帮助读者全面理解5G网络的关键组成部分。 本段落介绍了大唐移动通信设备有限公司客服中心培训中心的5G接口与协议栈DTM PXxxx xxx-vx x x课程目标。该课程旨在使学员了解5G通信的发展历程，熟悉NR总体架构，掌握5G网元接口功能，并对NR物理层和L2主要功能有所了解。此外，本段落还列举了相关的3GPP TS规范，包括TS 38 300、TS 38 202、TS 38 401、TS 37 324、TS 38 323和TS 38 322。
     
  • 5G-NR gNB OAI源码架构剖析.docx
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    本文档深入解析了5G NR gNB OAI开源项目的源代码架构，旨在帮助读者理解其设计原理和技术细节。 OAI gNB侧源码解析主要包括：源码整体架构分析，并配有程序时序交互图；以及重要函数过程的相关描述和重要接口的详细解释。
     
  • 5G-NR 38.211协议下的物理层信道与调制
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    本研究探讨了5G新无线电（NR）38.211协议中定义的物理层关键技术，包括各种信道特性及调制方案，为无线通信系统优化提供理论支持。 本段落介绍了38.211物理层的信道与调制的相关内容，包括帧结构与物理资源、通用函数以及上行链路和下行链路的具体协议要求。
     
  • 5G NR帧结构分析
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    《5G NR帧结构分析》一文深入探讨了第五代移动通信技术中NR（New Radio）标准下的帧结构设计原理与应用实践，为读者提供了全面的理解和解析。 基本概念及其关系框架如下：数据发送周期为10毫秒（简称无线帧）；子帧是上下行分配的基本单位，长度为1毫秒；时隙用于调度和同步，是最小的数据传输单元；符号则是调制的最小单位。 具体的关系表现为： - 一个无线帧由十个连续的子帧构成； - 每个时隙包含十二或十四（取决于配置）个符号； - 符号的时间长度等于1除以子载波间隔（SCS）。 关于5G NR和LTE之间的比较，虽然两者的无线帧与子帧长度保持一致，从而有助于两种技术的共存。但是，在结构灵活性方面存在差异：5G新无线电标准定义了灵活的时隙配置模式，允许根据不同的应用场景调整符号与时隙的持续时间。例如，对于未来关键性的超高可靠低延迟通信（URLLC）服务而言，可能需要比传统LTE更短的时间帧来实现其性能需求。
     
  • 详解5G NR帧结构
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    本文深入解析第五代移动通信技术（5G）中的NR（New Radio）帧结构，涵盖其设计原则、关键参数及其对网络性能的影响。 该文档详细介绍了5G NR帧结构，对正在学习5G技术的通信人有一定的积极作用。