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[资料] 下一代协议栈-RAN架构/协议栈与功能白皮书

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发表于 2022-4-21 11:45:02 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
本白皮书首先回顾了通信协议栈发展演进历程。面向未来6G智慧内生的特征 分析潜在的应用场景以及网络自身发展的需求。在此基础上提出关于智慧内生网络的协议栈架构、功能、演进的思考。本白皮书希望引起学术界和产业界对6G通信协议栈架构与功能增强方向研究的持续关注和思考,真正能够做到DOICT深 度融合,促进6G全面发展。

一、简介
白皮书基于《下一代空中接口协议栈3.0》和《下一代空中接口协议栈2.0》等已发布版本,提出了2030+的6G协议栈观点和思考。我们希望为业界研究面向6G的协议栈架构和功能提供参考。随着2020年5G商用序幕的拉开,高校、研究机构、产业等各方正逐渐转向新一代移动通信系统的研究,6G成为新的焦点。芬兰奥卢大学6G旗舰率先发布全球首份6G白皮书,并于2019年3月举办全球首届6G峰会。中国也在积极布局6G关键技术。高校、科研院所以及运营商、制造商、云计算、互联网公司等各行各业密切合作,开展6G相关课题研究。此外,三星、NTT DoCoMo、LG等公司也开始了6G的研究和探索。有一些白皮书对6G的愿景和需求、网络架构和潜在的关键技术进行了研究,对6G的初步研究具有参考意义[1-5]。目前,关于6G各行业的观点让百家争鸣,但在应用场景、网络特性、关键技术等方面也有一些共同的观点和趋势。

二、形势与挑战
2.1 协议栈演进回顾
移动通信系统从第一代移动通信系统(1G)发展而来,第五代移动通信系统(5G)也在2020年实现商用。3G时代的网络结构基本采用三层建筑学。 4G LTE时代,网络采用全IP架构,网络无线传输技术、空口协议、体系结构都发生了革命性变化。全IP EPC(Evolved Packet Core,移动核心网演进)支持多种技术的统一接入,语音、文本、视频均通过IP域实现。与3G时代的UTRAN系统相比,4G E-UTRAN系统将NodeB和RNC整合为一个网元,即eNodeB。 eNodeB 使用IP 传输,并通过X2 接口相互逻辑连接。具体来说,eNodeB是指去掉RNC的集中控制,在原有功能的基础上增加物理层、MAC层、RRC层,以及调度、接入控制、承载控制、移动性管理、RRM测量UMTS系统的NodeB。也就是说,eNodeB实现了无线接入网的所有功能。这样的网络结构设计大大减少了网元数量,使网络部署和网络维护更容易,网络更扁平。
LTE系统的空口协议栈分为用户面协议栈和控制面协议栈,将LTE系统的用户面协议栈分解为不同的协议子层。 用户面协议栈类似于UMTS系统,包括物理(PHY)层、媒体访问控制(MAC)层、无线链路控制(RLC)层和分组数据汇聚(PDCP)层。 这些子层都终止于网络侧的eNodeB。 在下行链路中,数据以IP包的形式传输,IP包经过多个协议层处理后通过空口传输,如图1所示。
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控制面协议栈如下图所示:
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控制平面协议栈主要包括非接入层(NAS)、RRC、PDCP、RLC、MAC和PHY层。其中,PDCP层提供加密和完整性保护功能,RLC和MAC层提供与用户面相同的功能。 RRC层协议终结于网络侧的eNodeB,主要提供广播、寻呼、RRC连接管理、无线承载(RB)控制、移动性管理、UE测量报告与控制等功能。 NAS层终结于网络侧的MME,主要提供EPS承载管理、鉴权、空闲状态移动性管理、寻呼、安全控制等功能。 5G时代,构建5G核心网SBA架构. SBA架构包括网络能力的模块化、面向服务的接口以及C平面和U平面的分离。移动通信网络与业务的关系更密切,支持网络功能虚拟化和切片技术。在无线侧引入CU/DU分离可以更好地实现灵活的网络部署。移动网络不再是一个实体,而是可以动态创建和重新配置,从而快速支持各种新的业务应用。 5G空口协议栈主要分为三层和两侧。这三层分别是网络层(L3)、数据链路层(L2)和物理层(L1)。网络层是空口业务的用户,即RRC信令和用户面数据;数据链路层(L2)对不同的L3数据进行区分和标注,提供不同的服务;物理层(L1)为上层数据传输提供无线资源和物理层处理服务。
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从控制平面的角度来看,4G 和 5G 的结构完全相同。 从用户的角度来看,5G 的结构与 4G 相同,只是增加了一个新的 SDAP 协议层。 在5G QoS框架中,为了提供细化的QoS需求粒度,核心网侧的基本传输粒度从4G的E-RAB细化到QoS Flow; 但在RAN端,5G还是沿用了4G中的无线承载概念。因此,在RAN侧,引入了SDAP层来实现DRB与QoS Flow的映射。
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2.2 未来情景分析
2.2.1 天-空-地-海一体化通信
地面移动通信网络的建设受到基础设施成本和技术实现等约束条件的限制。事实上,目前网络覆盖面积仅占陆地总面积的20%左右。 95%以上的海域没有移动无线电连接,远未达到全球移动通信网络的建设。实现天-空-地-海(SAGS)一体化全覆盖将是未来6G网络通信的目标,其性能指标如:网络容量、能效、延迟和可靠性也将比 5G 网络提高 10 到 100 倍。 SAGS综合通信系统包括天基(各类卫星等)、空基(无人机、飞艇、飞机等高空平台)、地基(蜂窝、非蜂窝网络设施)和海基(海面和深海通信设备)。系统支持不同应用场景下的多种无线接入方式,利用所有可用的无线电频谱资源,实现全球众多用户的互联网接入,提供快速一致的通信服务。预计该系统还将集成精准定位、导航、遥感、监测等功能,支持区域经济社会发展。

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发表于 2022-7-13 10:48:43 | 显示全部楼层 来自 江苏省南京市
谢谢分享
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发表于 2022-7-28 10:21:35 | 显示全部楼层 来自 上海市杨浦区
谢谢分享,先看看学习一下。
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发表于 2023-6-2 14:36:08 | 显示全部楼层 来自 北京市
谢谢分享,先看看学习一下。
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