第4章-5G无线接入网和接口协议图文图文ppt课件.pptx

CONTENTS 5G无线接入网和接口协议p 5G无线接入网整体架构和节点p 接口协议和功能p 无线协议架构p 无线接入架构中的几个典型流程5G5G移动通信技术移动通信技术第四章 核桃AI【本章内容】无线接入网是移动通信的主要组成部分，其各种接口用来实现接入网中不同功能单元之间以及接入网和核心网之间的数据处理与交互。5G无线接入网的根本特征是CU和DU分离，通过CU和DU在物理位置上的灵活部署来实现不同的业务功能。5G的接入网除了有空中接口、和核心网之间的接口、基站之间的接口之外，还新增了F1接口和E1接口。本章还介绍了5G的无线协议架构和5G几个独有的业务信令流程，比如F1接口启动等。5G无线接入网和接口协议4.1 5G无线接入网整体架构和节点4核桃AI4.1.1 基本架构和节点功能 5G RAN是5G的无线接入网，简称NG-RAN，全称New Radio Access Technology in 3GPP，是5G系统的重要组成部分。相对于4G RAN，它发生了巨大变化，如图4-1所示。图4-1 5G RAN结构核桃AI NG-RAN由一组通过NG接口连接到5GC(The 5fifth-Generation Core，5G核心网)的gNB(5G基站)组成。gNB可以支持FDD模式、TDD模式或FDD/TDD双模式。gNB可以通过Xn接口互连。gNB可以由gNB-CU(Centralized Unit，集中式单元)和一个或多个gNB-DU(Distributed Unit，分布式单元)组成。gNB-CU和gNB-DU通过F1接口连接。在工作时，一个gNB-DU仅连接一个gNB-CU。但是为了可扩展性能或者冗余配置，可以通过适当的实现方案将一个gNB-DU连接到多个gNB-CU上。对于NG-RAN，由gNB-CU和gNB-DU组成的gNB的NG和Xn-C接口(gNB和gNB之间的接口的控制面)终止于gNB-CU；gNB-CU和连接的gNB-DU仅对其他gNB可见，而5GC仅对gNB可见。gNB包括以下功能：无线资源管理功能：无线承载控制，无线接纳控制，连接移动性控制，上行链路和下行链路中UE的动态资源分配及调度；IP报头压缩，加密和数据完整性保护；在UE提供的信息不能确定到AMF的路由时，为UE在UE附着的时候选择AMF；将用户面数据路由到UPF；提供控制面信息向AMF的路由；连接设置和释放；调度和传输寻呼消息；调度和传输系统广播信息；核桃AI 用于移动性和调度的测量与测量报告配置；上行链路中的传输级数据包标记；会话管理；支持网络切片；QoS流量管理和映射到数据无线承载；支持处于RRC_INACTIVE(无线连接处于非激活态)状态的UE；NAS消息的分发功能；无线接入网共享；双连接。注：AMF、UPF等为5G核心网的功能单元，具体功能请参考第5章内容。4.1.2 CU和DU的分离架构 依托5G系统对接入网架构的需求，5G接入网架构中，已经明确将接入网分为CU和DU两个功能实体，即由CU和DU组成gNB基站，如图4-2所示。其中，CU是一个集中式节点，上行通过NG接口与核心网NGC相连接，在接入网内部则能够控制和协调多个小区，包含协议栈高层控制和数据功能，涉及的主要协议层包括控制面的RRC功能和用户面的IP、SDAP(Service Data Adaptation Protocol，服务数据适配协议)、PDCP(Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协议)子层功能；DU是分布式单元，广义上，DU实现射频处理功能和RLC、MAC以及物理层等基带图4-2 5G NR CU-DU逻辑架构 处理功能；狭义上，基于实际设备的实现，DU仅负责基带处理功能，RRU(Remote Radio Unit，远端射频单元)负责射频处理功能，DU和RRU之间通过CPRI(Common Public Radio Interface，通用无线协议接口)或eCPRI(enhance Common Public Radio Interface，增强通用无线协议接口)相连。由于功能的分离，在5G RAN侧增加了CU和DU之间的F1接口，3GPP对该接口的定义和消息交互也进行了标准化。CU/DU具有多种切分方案，不同切分方案的适用场景和性能增益均不同，同时对前传接口的带宽、传输时延、同步等参数要求也有很大差异。这种分离架构体现在硬件部分，相比于4G基站，BBU功能在5G中被重构为CU和DU两个功能实体。采用CU和DU架构后，CU和DU可以由独立的硬件来实现。从功能上看，一部分核心网功能可以下移到CU甚至DU中，用于实现移动边缘计算。此外，原先所有的L1、L2、L3等功能都在BBU中实现，新的架构下可以将L1、L2、L3功能分离，分别放在CU和DU甚至RRU、AAU(Active Antenna Unit，基站有源天线单元)中来实现，以便灵活地应对传输和业务需求的变化。由此可见，5G系统中采用CU-DU分离架构后，传统BBU和RRU网元及其逻辑功能都会发生很大变化。CU-DU功能灵活切分的好处在于硬件实现灵活，可以节省成本。CU和DU分离的架构下可以实现性能和负荷管理的协调、实时性能优化并使用NFV/SDN(网络功能虚拟化/软件定义网络)功能。功能分割可配置能够满足不同应用场景的需求，如传输时延的多变性。总之，为了支持灵活的组网架构，适配不同的应用场景，5G无线接入网将存在多种不同架构、不同形态的基站设备。从设备架构角度划分，5G基站可分为BBU-AAU、CU-DU-AAU、BBU-RRU-Antenna、CU-DU-RRU-Antenna、一体化gNB等不同的架构。从设备形态角度划分，5G基站可分为基带设备、射频设备、一体化gNB设备以及其他形态的设备。无线网CU-DU架构的好处还体现在能够获得小区间协作增益，实现集中负载管理，以及高效实现密集组网下的集中控制，比如多连接、密集切换、获得池化增益、使能NFV/SDN等等，满足运营商某些5G场景的部署需求。需要注意的是，在设备实现上，CU和DU可以灵活选择，即二者可以是分离的设备，通过F1接口通信；或者CU和DU也完全可以集成在同一个物理设备中，此时F1接口就变成了设备内部的接口，CU之间通过Xn接口进行通信。CU-DU架构如图4-3所示。图4-3 CU-DU分离和一体化实现5G无线接入网和接口协议4.2 接口协议和功能4核桃AI NG-RAN接口主要包括RAN和5G核心网之间的NG接口，NG-RAN节点(gNB或ng-eNB)之间的Xn接口，NG-RAN内部gNB的CU和DU功能实体之间互联的F1接口，NG-RAN内部的gNB-CU-CP和gNB-CU-UP之间的点对点逻辑接口E1。gNB的NG、Xn、F1三个接口都可以在逻辑上分为控制面(-C)和用户面(-U)两部分，如图4-4所示。5G UE和NG-RAN之间的接口名字仍然沿用了Uu的名称，功能也和LTE Uu接口类似，在此不再赘述。图4-4 gNB逻辑节点和接口4.2.1 NG接口 NG接口是一个逻辑接口，规范了NG-RAN节点与不同制造商提供的核心网AMF(Access Mobility Function，接入和移动管理功能)节点和UPF(User Plane Function，用户平面功能)节点的互连，同时分离NG接口无线网络功能和传输网络功能。NG接口分为NG-C接口(控制面接口)和NG-U接口(用户面接口)两部分。从任何一个NG-RAN节点向5GC连接可能存在多个NG-C逻辑接口，然后通过NAS(Non-Access Stratum，非接入层)节点选择功能确定NG-C接口。从任何一个NG-RAN节点向5GC连接也可能存在多个NG-U逻辑接口。NG-U接口的选择在5GC内完成，并由AMF发信号通知NG-RAN节点。1NG-UNG用户面接口(NG-U)在NG-RAN节点和UPF之间定义。NG接口的用户面协议栈如图4-5所示。传输网络层建立在IP传输层之上，GTP-U用于UDP/IP之上，以承载NG-RAN节点和UPF之间的用户面PDU(ProtocolDataUnit，协议数据单元)数据。2NG-CNG控制面接口NG-C在NG-RAN节点和AMF之间定义。NG接口的控制面协议栈如图4-6所示。传输网络层建立在IP传输层之上，为了可靠地传输信令消息，在IP之上添加了SCTP(Stream Control Transmission Protocol，流控制传输协议)，提供有保证的应用层消息传递。应用层信令协议称为NGAP(NG Application Protocol，NG应用协议)。在传输中，IP层点对点传输用于传递信令PDU。图4-5 NG-U协议栈 图4-6 NG-C协议栈 3NG接口功能NG-C提供以下主要功能：1)寻呼功能寻呼功能支持向寻呼区域中涉及的NG-RAN节点发送寻呼请求消息，例如UE注册的TAC(Trace Area Code，跟踪区域码)所属的NG-RAN节点。2)UE上下文管理功能UE上下文管理功能允许AMF在AMF和NG-RAN节点中建立、修改或释放UE上下文。3)移动性管理功能移动性管理功能包括用于支持NG-RAN内的移动性的系统内切换功能和用于支持来自或到EPS系统的移动性的系统间切换功能。它包括通过NG接口准备、执行和完成切换。4)PDU会话管理功能一旦UE上下文在NG-RAN节点中可用，PDU会话功能负责建立、修改和释放所涉及的PDU会话NG RAN资源，以用于用户数据传输。NGAP支持AMF对PDU会话相关信息的透明中继。5)NAS传输功能NAS传输功能通过NG接口传输NAS消息，或者重新路由特定UE的NAS消息(例如用于NAS移动性管理)。6)NAS节点选择功能5G架构支持NG-RAN节点与多个AMF的互连。因此，NAS节点选择功能位于NG-RAN节点中，以基于UE的临时标识符确定UE的AMF关联，该临时标识符由AMF分配给UE。当UE的临时标识符尚未被分配或不再有效时，NG-RAN节点可以改为按照切片信息以确定AMF。此功能位于NG-RAN节点中，可通过NG接口进行正确路由。在NG接口上，没有特定的过程对应NAS节点选择功能。7)NG接口管理功能NG接口管理功能提供对自身接口的管理，包括以下两种：定义NG接口操作的开始或者重置；实现不同版本的应用流程，如果出现错误则发送错误指示。8)警告信息传输功能警告消息传输功能提供通过NG接口传输警告消息或者根据需求取消正在广播的警告消息的功能。9)配置传输功能配置传输功能是一种通用机制，允许通过核心网络在两个RAN节点之间请求和传输RAN配置信息，例如请求和传输SON(自组网)的信息。10)跟踪功能跟踪功能提供了控制NG-RAN节点中跟踪会话的方法。11)AMF管理功能AMF管理功能支持AMF删除和AMF自动恢复。12)多个TNL关联支持功能当NG-RAN节点和AMF之间存在多个(TNL Transport Network Layer，传输网络层)关联时，NG-RAN节点基于从AMF接收的每个TNL关联的使用和权重因子来选择用于NGAP信令的TNL关联。如果AMF释放TNL关联，则NG-RAN节点会选择规范中规定的新节点。13)AMF负载平衡功能NG接口支持根据多个NG-RAN节点的相对容量选择接入的AMF，以便在池区域内实现AMF负载均衡。14)位置报告功能位置报告功能使AMF能够请求NG-RAN节点报告UE的当前位置，或者在不能确定当前UE位置的情况下，报告UE的最后已知位置以及时间戳信息。15)AMF重新分配功能AMF重新分配功能允许将NG-RAN节点发出的初始连接请求从初始AMF重定向到由5GC选择的目标AMF。在这种情况下，NG-RAN节点在一个新的NG接口实例上发起UE初始化消息过程，并且在接收到第一个下行链路消息后通过原先的NG接口实例关闭UE原先的逻辑连接。4.2.2 Xn接口 Xn接口是NG-RAN节点(gNB或ng-eNB)之间的网络接口，分为Xn-U接口(用户面接口)和Xn-C接口(控制面接口)两部分。Xn接口的规范原则如下：(1)Xn接口是开放的；(2)Xn接口支持两个NG-RAN节点之间的信令信息交换，以及PDU到各个隧道端点的数据转发。从逻辑角度来看，Xn是两个NG-RAN节点之间的点对点接口。即使在两个NG-RAN节点之间没有物理直接连接的情况下，点对点逻辑接口也应该是可行的。1Xn-U Xn用户面Xn-U接口在两个NG-RAN节点之间定义，协议栈如图4-7所示。传输网络层建立在IP网络层之上，GTP-U用于UDP/IP之上以承载用户面PDU。Xn-U提供无保证的用户面PDU传送，并支持以下功能：(1)数据转发功能：允许NG-RAN节点间数据转发从而支持双连接和移动性操作；(2)流控制功能：允许NG-RAN节点接收第二个节点的用户面数据从而控制数据流向。2Xn-C Xn控制面接口(Xn-C)在两个NG-RAN节点之间定义，协议栈如图4-8所示。传输网络层建立在IP网络层之上的SCTP上。应用层信令协议称为XnAP(Xn Application Protocol，Xn应用协议)。SCTP层提供有保证的应用层消息传递。在网络IP层中，点对点传输用于传递信令PDU。图4-7 Xn-U协议栈 图4-8 Xn-C协议栈Xn-C接口支持以下功能：(1)通过Xn-C接口提供可靠的XnAP消息传输；(2)提供网络和路由功能；(3)在信令网络中提供冗余；(4)支持流量控制和拥塞控制；(5)Xn-C接口管理和差错处理功能，包括Xn建立、差错指示、Xn重置、Xn配置数据更新、Xn移除等功能；(6)UE移动管理功能，包括切换准备、切换取消、恢复UE上下文、RAN寻呼、数据转发控制等功能；(7)双连接功能，激活NG-RAN中辅助节点资源的使用。4.2.3 F1接口 1F1接口概述F1接口定义为NG-RAN内部的gNB的CU和DU功能实体之间互连的接口，或者与 E-UTRAN内的en-gNB(经过升级支持5G的4G基站)之间的CU和DU部分的互连接口。F1接口规范的目的是实现由不同制造商提供的gNB-CU和gNB-DU之间进行互连。F1接口规范的一般原则如下：(1)F1接口是开放的；(2)F1接口支持端点之间的信令信息交换，此外接口支持向各个端点的数据传输；(3)从逻辑角度来看，F1是端点之间的点对点接口，即使在端点之间没有物理直接连接的情况下，点对点逻辑接口也应该是可行的；(4)F1接口支持控制平面和用户平面分离；(5)F1接口分离无线网络层和传输网络层；(6)F1接口可以交换UE相关信息和非UE相关信息。2F1接口功能1)F1-C接口功能(1)F1接口管理功能：包括差错指示、重置、F1建立(gNB-DU发起F1建立)、配置更新等功能(允许gNB-CU和gNB-DU间应用层配置数据更新，激活/去激活小区)。(2)系统信息管理功能：系统广播信息的调度在gNB-DU执行，gNB-DU根据获得的调度参数传输系统消息；gNB-DU负责NR-MIB(Master Information Block，主系统信息块)编码，若需要广播SIB1(System Information Blocks，系统信息块)和其他SI(System Information)消息，gNB-DU负责SIB1编码，gNB-CU负责其他SI消息的编码。(3)F1 UE上下文管理功能：支持所需要的UE上下文建立和修改。(4)RRC消息转发功能：允许gNB-CU与gNB-DU间RRC消息转发，gNB-CU负责使用gNB-DU提供的辅助信息对专用RRC消息编码。2)F1-U接口功能(1)数据转发功能：允许NG-RAN节点间数据转发，从而支持双连接和移动性操作；(2)流控制功能：允许NG-RAN节点接收第二个节点的用户面数据，从而提供数据流相关的反馈信息。4.2.4 E1接口 1E1接口概述E1接口定义为NG-RAN内部的gNB-CU-CP和gNB-CU-UP之间的点对点接口，它是逻辑接口。E1接口规范的一般原则如下：(1)E1接口是开放的；(2)E1接口支持端点之间信令信息的交换；(3)从逻辑角度来看，E1是gNB-CU-CP和gNB-CU-UP之间的点对点接口，即使在端点之间有物理直接连接的情况下，点对点逻辑接口也应该是可行的；(4)E1接口分离无线网络层和传输网络层；(5)E1接口可以交换UE相关信息和非UE相关信息；(6)E1接口是开放性的，可满足不同的新要求，支持新服务和新功能，但E1接口是控制接口，不能用于用户数据转发。2E1接口功能E1接口提供用于在NG-RAN内互连gNB-CU-CP和gNB-CU-UP，或用于互连gNB-CU-CP和en-gNB的gNB-CU-UP的功能。E1接口的主要功能如下：1)接口管理功能(1)错误指示功能：由gNB-CU-UP或gNB-CU-CP使用该功能向gNB-CU-CP或gNB-CU-UP指示已发生错误，并可以通过重置节点来解决错误。重置节点功能用于在节点设置后和故障事件发生后初始化对等实体。该功能可以由gNB-CU-UP和gNB-CU-CP使用。(2)E1设置功能：允许交换gNB-CU-UP和gNB-CU-CP在E1接口上正确互操作所需的应用级数据。E1设置由gNB-CU-UP和gNB-CU-CP发起。(3)gNB-CU-UP配置更新和gNB-CU-CP配置更新功能：允许更新gNB-CU-CP和gNB-CU-UP之间所需的应用级配置数据，以通过E1接口正确地互操作。(4)E1设置和gNB-CU-UP配置更新功能：允许通过E1接口通知gNB-CU-UP支持的NRCGI(Cell Global Identifier，5G全球小区识别码)、S-NSSAI(Single Network Slice Selection Assistance Information，网络切片选择辅助信息)、PLMN-ID(公共陆地移动网标识)和QoS信息。(5)E1设置和gNB-CU-UP配置更新功能：允许gNB-CU-UP向gNB-CU-CP发送其容量信息。(6)E1 gNB-CU-UP状态指示功能：允许通过E1接口通知过载或非过载状态。2)E1承载上下文管理功能(1)设置和修改QoS流到DRB(Data Radio Bearer，数据无线承载)映射配置；(2)gNB-CU-UP向gNB-CU-CP通知DL数据到达检测的事件；(3)gNB-CU-UP通知gNB-CU-CP在默认DRB处第一次接收到UL分组数据时，其中尚未完成流映射的需要封装在SDAP报头中的QFI(QoS Flow ID，5G QoS流标识)信息；(4)gNB-CU-UP监视用户状态，如果用户当前锚定的gNB-CU-CP处于不活动状态，则gNB-CU-UP通知用户并可以重新激活用户到新的gNB-CU-CP；(5)gNB-CU-UP向gNB-CU-CP报告数据量；(6)gNB-CU-CP可以通知暂停和恢复到gNB-CU-UP的承载上下文；(7)允许支持基于CA(Carrier Aggregation，载波聚合)的分组复制。3)TEID(Tunnel Endpoint Identifier，隧道终结点标识)分配功能(1)gNB-CU-UP负责为每个数据无线承载分配F1-U UL GTP TEID(F1接口用户面上行隧道终结点标识)；(2)gNB-CU-UP负责为每个PDU会话分配每个E-RAB(Evolved Radio Access Bearer，演进的无线接入承载)的S1-U DL GTP TEID(S1接口用户面下行隧道终结点标识)和NG-U DL GTP TEID(NG接口用户面下行隧道终结点标识)；(3)gNB-CU-UP负责为每个数据无线承载分配X2-U DL/UL GTP TEID(X2接口用户面下行/上行隧道终结点标识)或Xn-U DL/UL GTP TEID(Xn接口用户面下行/上行隧道终结点标识)。5G无线接入网和接口协议4.3 无线协议架构4核桃AI NR无线协议栈分为两个平面：用户面和控制面。用户面(User Plane，UP)协议栈即用户数据传输采用的协议簇，控制面(Control Plane，CP)协议栈即系统的控制信令传输采用的协议簇。如图4-9所示。图4-9 协议栈控制面和用户面数据流向图 在图4-9中，虚线标注的是信令数据的流向。一个UE在发起业务之前，首先要和核心网AMF建立信令连接，因此控制面的信令流程总是要先于用户面的数据流程。UE经过认证、授权和加密等非接入层信令处理后，通过RRC信令和gNB建立无线信令连接；信令数据经过PDCP封装、RLC封装，经过MAC层、PHY层处理后，通过Uu空中接口发送到gNB；gNB经过和一个UE相同的逆向处理过程后，发给NGAP；封装成SCTP信令后，通过NG-C接口发给AMF；AMF物理层接收到数据后，经过SCTP的解封装、NGAP解封装，转换为5G的非接入层信令被AMF处理。NR用户面和控制面协议栈稍有不同，NR控制面协议栈与LTE控制面协议栈一致，用户面协议栈相比LTE用户面协议栈在PDCP层之上增加了一个SDAP层。一个UE通过APP发起业务，首先经过SDAP协议封装，在经过PCDP封装和RLC封装后，经过MAC层、PHY层处理后，通过Uu接口发送到gNB；gNB经过和一个UE相同的逆向处理过程后，经过GTPU和UDP封装后，通过NG-U接口发给UPF；UPF接收数据后，经过UDP、GTPU的解封装，最终被UPF处理。下面详细介绍如下：1用户面协议栈用户面协议栈如图4-10所示。图4-10 用户面协议架构 用户面协议从上到下依次是：SDAP层：Service Data Adaptation Protocol，服务数据适配协议层；PDCP层：Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协议层；RLC层：Radio Link Control，无线链路控制层；MAC层：Medium Access Control，介质访问控制层；PHY层：Physical，物理层。从用户面来看，5G NR增加了一个新的SDAP(服务数据适配协议)，其他结构与LTE完全相同。增加SDAP的目的非常明确，因为5G网络中无线侧依然沿用4G网络中的无线承载的概念，但5G中的核心网为了更加精细化业务实现，其基本的业务通道从4G时代的Bearer(承载)的概念细化到以QoS Flow(服务质量流)为基本业务传输单位。因此，在无线侧的承载DRB就需要与5GC中的QoS Flow进行映射，这便是SDAP协议栈的主要功能。SDAP子层是通过RRC信令来配置的，SDAP子层负责将QoS Flow映射到对应的DRB上。一个或者多个QoS Flow可以映射到同一个DRB上，而且一个QoS Flow只能映射到一个DRB上。2控制面协议栈控制面协议栈如图4-11所示。图4-11 控制面协议架构NR控制面协议几乎与LTE协议栈一模一样，从上到下依次为：NAS层：Non-Access Stratum，非接入层；RRC层：Radio Resource Control，无线资源控制层；PDCP层：Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协议层；RLC层：Radio Link Control，无线链路控制层；MAC层：Medium Access Control，介质访问控制层；PHY层：Physical，物理层。UE所有的协议栈都位于UE内，而在网络侧，NAS层不位于基站gNB上，而是在核心网的AMF实体上。控制面协议栈不包含SDAP层。5G无线接入网和接口协议4.4 无线接入架构中的几个典型流程4核桃AI 本节重点介绍5G中与4G有所区别的几个流程:F1启动和小区激活流程、Inter-gNB-DU移动性、在F1-U上设置承载上下文流程、gNB-CU-CP发起的承载上下文释放流程、涉及gNB-CU-UP改变的gNB间切换流程。1F1启动和小区激活流程F1接口是gNB-DU和gNB-CU之间的接口，两者之间的数据交互首先要允许在gNB-DU和gNB-CU之间设置F1接口，并允许激活gNB-DU小区。这个流程如图4-12所示。图4-12 F1启动和小区激活流程流程说明如下：(1)gNB-DU及其小区由OAM(Operation、Administration、Maintenance，操作、管理和维护)在F1预运行状态下配置。gNB-DU向gNB-CU发起TNL(传输网络层)连接。(2)gNB-DU向gNB-CU发送F1建立请求消息，该消息包括配置并准备好被激活的小区列表。(3)在NG-RAN中，gNB-CU确保了与核心网络的连接。出于这个原因，gNB-CU 可以向5GC发起NG建立或gNB 配置更新过程。(4)gNB-CU 向gNB-DU 发送F1建立响应消息，该消息可选地包括要激活的小区列表。如果gNB-DU成功激活小区，则小区变得可操作。如果gNB-DU未能激活一些(一个或多个)小区，则gNB-DU可以向gNB-CU发起gNB-DU配置更新过程。gNB-DU在gNB-DU配置更新消息中包括活动的小区(即gNB-DU能够为其服务的小区)。gNB-DU还可以指示删除未能激活的小区，在这种情况下，gNB-CU移除相应的小区信息。(5)gNB-CU可以向gNB-DU发送gNB-CU配置更新消息，例如在使用F1建立响应消息时未激活这些小区的情况下，gNB-CU可以向gNB-DU发送要激活的小区的列表信息。(6)gNB-DU回复gNB-DU配置更新确认消息，这些消息中包括未能被激活的小区列表。(7)gNB-CU 可以向邻居NG-RAN节点发起Xn建立或者向邻居eNB发起EN-DC(NSA组网选项3，请参考第7章)X2建立过程。注意：如果F1设置响应不用于激活任何小区，则可以在流程(3)之后执行流程(2)。在gNB-CU和gNB-DU对之间的F1接口上，可能存在以下两种小区状态：非活动：gNB-DU和gNB-CU都知道小区，小区不应为UE服务；活动有效：gNB-DU和gNB-CU都知道小区，小区应该能够为UE服务。gNB-CU决定小区状态是非活动还是活动。gNB-CU可以使用F1建立响应，gNB-DU配置更新确认或gNB-CU配置更新消息来请求gNB-DU改变小区状态。gNB-DU可以使用gNB-DU配置更新或gNB-CU配置更新确认消息来确认(或拒绝)改变小区状态的请求。2Inter-gNB-DU移动性一个gNB-CU控制管理若干个gNB-DU，如果UE从一个gNB-DU移动到同一gNB-CU内的另一个gNB-DU，则业务的用户面发生了变化，这时就会启动inter-gNB-DU流程，即gNB内部DU切换流程。图4-13显示了NR内的gNB-DU移动过程。图4-13 NR内的gNB-DU移动过程流程说明如下：(1)UE向源gNB-DU发送测量报告消息。(2)源gNB-DU向gNB-CU发送上行链路RRC传输消息以传达所接收的测量报告。(3)gNB-CU向目标gNB-DU发送UE上下文建立请求消息以创建UE上下文并设置一个或多个承载。(4)目标gNB-DU利用UE上下文建立响应消息来响应gNB-CU。(5)gNB-CU向源gNB-DU发送UE上下文修改请求消息，包括生成的RRCConnection Reconfiguration(RRC连接重配)消息，并指示停止UE的数据传输。源gNB-DU还发送下行链路数据传递状态帧(消息)以向gNB-CU通知UE未成功传输的下行链路数据。(6)源gNB-DU将接收到的RRCConnectionReconfiguration消息转发给UE。(7)源gNB-DU利用UE上下文修改响应消息来响应gNB-CU。(8)在目标gNB-DU处执行随机接入过程。目标gNB-DU发送下行链路数据传递状态帧(消息)以通知gNB-CU。那些未在源gNB-DU中成功发送的PDCP PDU的下行链路分组数据从gNB-CU发送到目标gNB-DU；在接收下行链路数据传递状态之前或之后，开始向目标gNB-DU发送DL用户数据取决于gNB-CU实现。(9)UE利用RRCConnectionReconfigurationComplete(RRC连接重配完成)消息来响应目标gNB-DU。(10)目标gNB-DU向gNB-CU发送上行链路RRC传输消息以传达所接收的RRCConnectionReconfigurationComplete消息。下行链路分组被发送到UE。此外，从UE发送上行链路分组并通过目标gNB-DU转发到gNB-CU。(11)gNB-CU向源gNB-DU发送UE上下文释放命令消息。(12)源NB-DU释放UE上下文并且用UE上下文释放完成消息来响应gNB-CU。3在F1-U上设置承载上下文流程由于gNB引入了F1接口，因此gNB业务的基础是通过F1-U接口在gNB-CU-UP中建立承载上下文，这样就可以在gNB-CU-UP和gNB-DU之间发起上下行数据传送的过程，如图4-14所示。图4-14 在F1-U上设置承载上下文流程流程说明如下：(1)在gB-CU-CP中触发承载上下文设置(例如，在来自MeNB(LTE基站为锚定基站或者主基站)的SgNB(gNB为辅基站)添加请求之后)。(2)gNB-CU-CP发送包含用于S1-U或NG-U的UL TNL地址信息的承载上下文建立请求消息，并且如果需要，发送用于X2-U或Xn-U的DL或UL TNL地址信息以在gNB-CU-UP中建立承载上下文。对于NG-RAN，gNB-CU-CP决定流到DRB的映射，并将生成的SDAP和PDCP 配置发送到NB-CU-UP。(3)gNB-CU-UP以Bearer Context Setup Response(承载上下文建立响应)消息响应，该消息包含F1-U的UL TNL地址信息，以及S1-U或NG-U的DL TNL地址信息，如果需要，还包含DL或TNL地址信息。(4)为在gNB-DU中设置一个或多个承载，执行F1 UE上下文设置过程。(5)gNB-CU-CP发送包含用于F1-U和PDCP状态的DL TNL地址信息的Bearer Context Modification Request(承载上下文修改请求)消息。(6)gNB-CU-UP以Bearer Context Modification Response(承载上下文修改响应)消息响应。4gNB-CU-CP发起的承载上下文释放流程当gNB结束业务时，需要释放gNB-CU-CP发起的gNB-CU-UP中的承载上下文，以结束gNB-CU-UP和gNB-DU之间上下行数据传送的过程，如图4-15所示。图4-15 gNB-CU-CP发起的承载上下文释放流程流程说明如下：(1)在gNB-CU-CP中触发承载上下文释放(例如在来自MeNB的SgNB释放请求之后)。(2)gNB-CU-CP向gNB-CU-UP 发送Bearer Context Modification Request(承载上下文修改请求)消息。(3)gNB-CU-UP以承载PDCPUL/DL状态的承载上下文修改响应进行响应。(4)执行F1 UE上下文修改过程以停止UE的数据传输。在停止UE调度时由gNB-DU实现(注意：仅当需要保留承载的PDCP状态，例如在承载类型改变时才执行步骤(2)(4)。(5)gNB-CU-CP可以在EN-DC操作中从MeNB接收UE Context Release(UE上下文释放)消息。(6)执行承载上下文释放过程。(7)执行F1-UE上下文释放过程以释放gNB-DU中的UE上下文。(8)gNB-CU-UP释放承载上下文。5涉及gNB-CU-UP改变的gNB间切换流程当UE从一个gNB移动到另外一个gNB下时，就会发生gNB间切换。这种情况下，gNB的CU和DU都发生了切换，如图4-16所示。图4-16 涉及gNB-CU-UP改变的gNB间切换流程说明如下：(1)源gNB-CU-CP向目标gNB-CU-CP发送Xn Handover Request(Xn口切换请求)消息。(2)目标gNB-CU-CP向目标gNB-CU-UP发送承载上下文建立请求消息。(3)目标gNB-CU-UP向目标gNB-CU-CP回复响应消息。(4)承载上下文设置过程。(5)目标gNB-QU-CP用Xn Handover Request Acknowledge(Xn口切换请求确认)消息来响应源 gNB-CU-CP。(6)执行F1 UE上下文修改过程以停止gNB-DU处的UL数据传输，并将切换命令发送到UE。(7)-(8)执行承载上下文修改过程(gNB-CU-CP发起)，以使gNB-CU-CP能够检索UL/DL状态并交换承载的数据转发信息。(9)源gNB-CU-CP向目标gNB-CU-CP发送SN状态转移消息。(10)-(11)承载上下文修改过程。(12)从源gNB-CU-UP到目标gNB-CU-UP执行数据转发。(13)-(15)执行路径切换过程以将NG-U的DL TNL地址信息更新为核心网络。(16)目标gNB-CU-CP向源gNB-CU-CP发送UE上下文释放消息。(17)源gNB-CU-CP向源gNB-CU-UP发送承载上下文释放命令消息。(18)执行F1 UE上下文释放过程。(19)源gNB-CU-UP向源gNB-CU-CP发送承载上下文释放完成消息。本章小结 本章主要内容为5G接入网(NG-RAN)的整体架构和接口协议，重点介绍了gNB的CU/DU分离架构概念和NG-RAN的内部与外部接口协议，最后介绍了几个5G NR中的典型流程。gNB可以由gNB-CU和一个或多个gNB-DU组成，通过NG接口，即5G基站和核心网之间的接口，连接到5G核心网(NGC)。NG-RAN接口主要包括RAN和NGC间的NG接口、NG-RAN节点(gNB或ng-eNB)之间的Xn接口、NG-RAN内部gNB的 CU和DU功能实体之间互联的F1接口、NG-RAN内部的 gNB-CU-CP和gNB-CU-UP之间的点对点逻辑接口E1。NG、Xn、F1三个接口都可以在逻辑上分为控制面(-C)和用户面(-U)两部分。感 谢谢谢，精品课件资料搜集感感 谢谢谢谢，精品课件资料搜集