5G NR面向包括eMBB、mMTC和URLLC在内的多种使用场景。考虑到不同的用户场景,关键性能指标不同。随着5G研究的继续,预计还会引入更多的KPI。不仅是已确定用户场景的KPI,还包括可能引入的新服务的KPI。RAN架构的设计应允许快速有效地部署新服务。
控制面的正确设计对于系统部署非常重要,需要对控制面进行通用设计,以满足不同的用户场景、不同的服务和不同的部署场景。
控制面时延:控制面时延的目标应为10ms。控制面时延被定义为从小区有效状态移动到开始连续数据传输的时间。NR中的RRC状态可以不同于LTE的RRC。如果在NR中考虑空闲模式,则控制面时延是指空闲到活动的转换。否则,10ms是非活动到活动的转换。此外,不频繁的小数据包传输的时延应最小化,特别是针对mMTC用户情况。
增强的移动性:系统内移动性中断时间应为0ms。尽管这是针对用户面中断时间的,但控制面流程应确保除极端农村场景外的场景中用户面中断时间为0 ms,在极端农村场景中,这一点可以放宽。应支持IMT-2020系统之间增强的系统间移动性。
UE电池寿命目标应为15年。
在城市环境中,连接密度应为每平方米1000 000个设备。控制面设计应确保在RAN处处理非常大量的UE上下文。
RAN架构应支持通过并置或非并置的多个传输点的连接。
RAN架构应能够从不同站点分离控制面信令和用户面数据
应允许用于拆分RAN架构的不同选项和灵活性。
RAN架构应允许使用网络功能虚拟化进行部署,并应允许网络切片操作。
RAN架构应支持覆盖范围内和覆盖范围外的运营商控制的sidelink操作。
控制面负责的功能:
考虑到连接模式和空闲模式UE的传统控制面功能和程序以及附加功能(表1中以蓝色显示),产生NR控制面的上述功能列表,以满足5G要求。
在RAN切片支持方面,是支持多连接还是单连接是切片尚待讨论。如果同意切片支持的多个连接,这也会对RAN中的控制面设计产生影响。
网络切片和多路径传输的5G要求也将在NR中增加额外的控制面功能。
尽管所识别的控制面功能可能已经在LTE中看到,但这些功能应该被增强以支持5G KPI和要求。LTE中的控制面功能/过程在以后的版本中被更新,以在考虑向后兼容性的同时合并新的服务。对于NR,不存在向后兼容性要求,因此对于NR控制面设计而言,干净的slate方法是优选的。此外,NR控制面应支持将来添加新服务的灵活性(即确保前向兼容性)。
NR-NB可由一个或多个TRP组成。NR_NB可以期望按照传统eNB采取类似的操作,并且充当控制功能的主节点。TRP可以或可以不类似于传统系统中CoMP的TRP。
NR需求还要求RAN架构的灵活拆分。根据NR需求和用户场景研究了主要控制面功能,并试图确定NR-NB和TRP的功能。
系统部署依赖于系统信息供应。LTE系统使用系统信息广播过程,然而,在后来的LTE版本中已经识别出。请注意,为了支持MTC和NB-IOT,在随后的LTE版本中引入了一些SI增强。应考虑NR部署场景和网络拓扑来查看系统信息供应。为了减少信令开销以及更有效地提供SI,可以引入多种概念。这些是按需提供部分系统信息(按需)、在更可靠的链路上传输SIB(可能不链接到运营运营商)、高级信令压缩。按需传输可以满足本地化地理位置中的特定UE或UE组。
应讨论NR-NB中的所有TRP是否共用所有系统信息参数。一方面,对于TRP特定的系统信息参数,可以在TRP中本地执行一些系统信息参数的生成。另一方面,所有系统信息参数可以设计为对NR-NB中的所有TRP通用,在这种情况下,系统信息的生成驻留在NR-NB。
在传统系统之后,系统信息的生成被视为RRC功能。如果TRP需要生成一些系统信息,则还需要在TRP处存在RRC。
移动性和测量需要NR中的一种新方法来满足系统内移动性中断时间以及快速系统间移动性支持的要求。LTE切换概念基于数据中断不可避免的先断后合。密集网络场景中的频繁切换增加了切换信令,并导致较差的系统性能(信令开销和UE电池消耗)。此外,预计在NR中支持UE速度高达500km/h。这些要求要求新的移动性概念,因此需要新的NR测量程序。系统内移动性可被视为由于移动性而导致的TRP变化。此外,为了有效地利用无线资源,NR中将考虑波束扫描和波束管理,其中这些功能可能由TRP控制。另一方面,NB间移动性可能在NR-NB执行。根据NR的移动性程序,移动性相关控制功能可能位于NR-NB。网络控制移动性的两个级别,例如小区级别的RRC驱动移动性和涉及零或最小RRC信令的移动性。根据TRP级别移动性的RRC参与情况和详细的移动性程序,应讨论TRP是否存在RRC。
无线承载概念在LTE中用于支持应用的QoS。从EPS承载到无线承载使用一对一承载映射。承载内的数据以相等的QoS处理。RAN中具有DRB概念,而与QoS无关,对应的是Flow。
即使QoS处理是用户面功能,无线承载管理也被视为控制面功能。无线承载管理可以由位于NR-NB的控制面执行。如果无线资源调度需要,可以将该决定传播到TRP。
NR还需要支持基于用户情况的协议的灵活功能划分以及RAN切片的支持。灵活的协议功能划分可能导致一些用户面协议位于中央和分布式节点。协议功能划分也可能取决于用户场景和垂直的支持。协议功能分割配置的控制可以保持在NR-NB。NR-NB可以是UE操作和较低协议层配置的主控制器。另一方面,尽管RAN切片处理应该被纳入控制平面架构设计中。如果要遵循无线承载概念,认为可以为每个RAN切片引入新的承载类型,因此可以通过无线承载配置/重新配置来执行RAN切片的不同级别的控制/配置。位于NR-NB的RRC可以提供对灵活协议功能的支持。
在支持多路径传输的网络架构方面,RRC协议设计中将考虑多径通信支持,但所有相关的多径配置都可以由NR-NB执行。
LTE支持两种UE状态:IDLE和CONNECTED。为LTE中的空闲模式UE和连接模式UE提供单独的处理。应当决定RAN UE状态以迎合CN UE状态。此外,NR中的小区概念可以采取与LTE不同的形式。因此,需要根据新的小区概念和新的UE状态来进一步研究每个定义的UE状态中的小区驻留和移动性。
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