1、VRXXX 通信研究院XXX移动通信移动通信“系统观系统观”（预览版（预览版）2商用在即商用在即2019年3月中国移动5G测试套餐出炉，50元包5000G；2019年1月，第三阶段测试结束，预示国内5G网络达到预商用 水平；2019年1月，XXX全球第一部搭载完整5G功能手机XXX APEX发 布2018年12月，三大运营商5G频普分配方案终于落定。正式商用！正式商用！2019年6月6日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联 通、中国广电四家运营商发放5G商用牌照，这标志着中国正 式进入5G商用元年；2019年6月25日，中移动启动“中国移动5G+计划”；2019年6月26日，XXX在上海M
2、WC发布5G商用终端，以及助 力5G的120W快充和AR眼镜。2017年12月，中国电信公布成都、雄安、深圳、上海、苏州、兰 州六个城市为5G规模试点城市。2018年1月，中国联通在北京、天津、上海、深圳、杭州、南京、雄安 7 城市进行 5G 试验；2018年2月，中国移动宣布武汉和杭州、上海、广州和苏州5G试验网五大城市，建设约100个5G基站；2018年2月，XXX在MWC2018发布5G APEX概念机。第一波刺激第一波刺激标准发布标准发布2017年12月，3GPP完成了5G非独立组网（NSA）标准制定；2018年6月，3GPP发布独立组网标准，是首个完整的5G国际标准。紧锣密鼓紧锣密鼓
3、2018年12月8日，中国移动发布了5G终端产品白皮书，提出了“5G网络领航计划”宣布全面启动17城市的5G规模 试验和应用示范；2018年9月20日，中国电信5G外场成功打通基于5G独立组网 标准的端到端呼叫。5G来了！3虚拟现实虚拟现实/增强现实增强现实车联网车联网/自动驾驶自动驾驶物联网物联网大数据大数据+AI5G是什么？5G+教育5G+医疗5G+能源5G+工业5G+智慧城市面面从微观到宏观，了解移动通 信系统发展历史、系统模型、架构与演进规律。系统观系统观串讲不同“层”流程，将技 术过程与用户行为关联，实 现对5G系统的全面直观理解课程目标我的移动通信“系统观”点点从底层到高层、从接入
4、网到 核心网，全面了解5G网络单 点技术、信令和流程401020304CONTENTS第三章：能力核心-物理层第四章：控制大脑-高层第五章：创新基地-核心网056第一章：历史、演变与趋势第二章：系统观-从生活到技术7第一章历史、演变与趋势历史、演变与趋势目录目录从一切靠“吼”的古代通信，到 利用电缆实现的有线通信，再到 通过无线电波传播的移动通 信，通信技术是如何一步步 走来的？8过去从“过去”我们看到了什么？速度、容量还是通信技术未来发 展的最重驱动力吗？如果不是，那还会是什么？未来从5G的爸爸、爸爸的爸爸聊起TEXT 21875年，贝尔发明电话机1843年，贝思发明 传真摩尔发明电报古代通
5、信古代通信代表：烽火传讯、信鸽传书、击鼓传声、风筝传讯、天灯、良马日行千里 效率：10bit/天？现代通信现代通信代表：AMPS、GSM、WCDMA、LTE、5GNR效率：xx kbit/sxxGbit/s近代通信近代通信代表：电报、有线电话、无线电广播效率：xx bit/sxx kbit/s什么驱动着通信技术 的发展？9电的时代电的时代？无线时代无线时代一切靠一切靠“吼吼”的时代的时代在基础科学还未启蒙的 年代，信息只能靠原始 的形式低效的传递。随着物理学、数学等基 础学科的发展，人们对无线通信技术赋予了更 多的期望。？电磁辐射理论和电磁感 应理论的发展使得通信 插上了电的翅膀。通信发展的基
6、石与驱动力速 度 容 量 的 追 求基础学科的进步 基础学科的进步是通信技术进步发展 的基石！对速度和容量的追求是通信技术发展 的最大驱动力！启示10通信系统如何一路走来？11从纸筒电话谈起输入变换器信道输出变换器信宿信源噪声+干扰纸筒棉线纸筒耳朵嘴巴环境声通过“看得见摸得着”的固定媒介进行传 输，保密性强；传输信道相对稳定，干扰小；收发端位置相对固定；部署成本高。有线通信的特点1213调制解调输入变 换器信道输出变 换器信宿信源噪声+干扰编码译码信道输入变 换器输出变 换器信宿信源噪声+干扰调制解调升级后的通信系统想传输的更远想传输的更远更可靠，更高效更可靠，更高效采 样 分 段采 样 分
7、段采 样 分 段信 源 编 码信 道 编 码物 理 信 道射 频 发 射压 缩 数 据 减 少 信 源 冗压 缩 数 据 减 少 信 源 冗 余余，提 高 通 信 有 效 性，提 高 通 信 有 效 性人 为 增 加 冗人 为 增 加 冗 余余，提 高 数 据 传 输 可 靠 性提 高 数 据 传 输 可 靠 性原 始 模 拟 信 号采 样 与 量 化采 样 与 量 化移动通面临的问题更多、更复杂！14骨干的现实-移动通信（1）多用户且资多用户且资 源受限源受限 引入导频进行信道估计；引入MCS应对传输能力变化；引入高层拆包组包组装合适的TB；信道不确信道不确 定性定性信道传输信道传输 能力可
8、变能力可变 引入各种多址方式提高频谱效率；引入随机接入机制提高系统容量；引入动态调度和资源分配机制；可管可控运可管可控运营需求营需求 物理层、MAC层、RRC层、NAS层等信令 体系；集中式的接入网、核心网控制节点；安全、鉴权和注册机制；核心网签约管理和策略功能；15能耗受限能耗受限业务多样业务多样 性性多样化的多样化的QoS 引入Radio Beam、QoS flow以实现QoS区分控 制；引入核心网网络切片等功能；引入接入网信道优先级机制；物理层各种灵活配置：多种ULDL子帧配置、子载波间隔配置、BWP配置等；引入高层RRC多状态机制和DRX、DTX机制；引入BWP机制和PDCCH非连续监
9、控；引入核心网MICO机制；引入功率控制机制；骨干的现实-移动通信（2）引入切换、位置管理、寻呼机制；引入移动性测量、上报机制；引入同步机制；移动特征移动特征位置与信号位置与信号质量可变质量可变165G RANUEUPFInternetAUSPNEFSMFPCFNRFUDMAFAMF5G核心网LTE核心网LTE RAN“总线”NG-RANMMEUELTE RAN SGWPGWInternetHSSPCRFLTE核核 心心 网网5G核核 心心 网网物理层MAC层RLC层PDCP层SDAP层物理层MAC层RLC层PDCP层SDAP层物理层MAC层RLC层PDCP层RRC层NAS层物理层MAC层RL
10、C层PDCP层RRC层NG-APSCTP层IP层数据链路层物理层NAS层AMF物理层数据链路层IP层UDP层GTP-U物理层数据链路层IP层SCTP层NG-APUEgNBInternetAUSPNEFSMFPCFNRFUDMAF“总总线线”用户面用户面信令面信令面UPFIP层GTP-UUDP层IP层数据链路层物理层IP层 IP层复杂的移动通信系统1718调度MCS（编码、调制）映射信 道 特 征系统整理与理解时域频域导频物理层RRC物理层RRC导频导频测量反馈反馈测量反馈gNB干扰数据数据L2L2调度 算法结合信道特征、干扰特征、运 用香农信息论等最新理论和技 术，考虑频谱效率需求、设计 目标
11、，构建一个鲁棒的，高效 率的，物理传输信道适 配 底 层屏 蔽 底 层配置与控 制提供基站的控制手段，实现各种高层功能，如连接 管理、配置管理、测量管 理、资源管理等。适配底层，提供合适的 传输格式和传输块大小；屏蔽高层，实现QoSflows映射核心网提供后台网络对接入网 和用户的控制手段，实 现上层功能，如位置管 理、切换、寻呼与业务 请求、会话管理等。速度和容量是移动通信从1 G到4 G 的绝对驱动力！192018年2G应用：数字语音+文字 速率：数十数百Kbps4G应用：多媒体+宽带 速率：100M1Gbps5G应用：V2X，VR/AR，AI 速率：Gbps3G应用：多媒体速率：2数十M
12、bps从从1G到到5G的的蜕变！蜕变！1973年1991年2000年2008年技术推动应用，应用影响生活！1G应用：模拟语音 速率：？未来又会怎样？20从一切靠“吼”的古代通信，到 利用电缆实现的有线通信，再到 通过无线电波传播的移动通 信，通信技术是如何一步步 走来的？21过去从“过去”我们看到了什么？速度、容量还是通信技术未来发 展的最重驱动力吗？如果不是，那还会是什么？未来040305010206 能耗22 成本 效率用户体验速率用户体验速率100Mbps甚至G级10Mbps流量密度流量密度10Mbit/s/m20.1Mbit/s/m2峰值速率峰值速率20Gbps1Gbps移动性移动性5
13、00Km/h350Km/h时延时延1毫秒级10ms连接数密度连接数密度1百万/Km210万/Km25G关键性能指标（ITU-2015年）网络架构的演变MMEUELTE RAN SGWPGWS5/S8InternetHSSPCRF5G RANUEUPFInternetAUSPNEFSMFPCFNRFUDMAFAMF5G核心网LTE核心网LTE RAN“总线”NG-RAN4G网络架构5G网络架构 核心网和接入网解耦 用户面和控制面分离 基于服务的网络架构 业务多样性能力增强2324核心网接入网解耦 支持多种类型的接入网系统；接入网提供独立的接入能力；核心网提供统一的汇聚和编排能力；支持非3GPP系
14、统。特征适用于短距离覆盖和室内覆盖场景适用于低速移动，高速连接 场景相对低廉的部署和使用成本被广泛的应用和接纳我们的移动通信技术，也许 并不适用于所有应用场景。而美好的未来，需要我们开 放、包容。启示25用户面和控制面分离 MME中会话管理相关控制面功能迁移到SMF中；PGW中策略管理等相关控制面功能 迁移到SMF中；UPF独立承担用户面功能特征用户面由SGW和PGW组成，用户面部署不够灵活MME同时涉及移动性管理和会话管理控制面功能PGW同时具备用户面和控制 面功能不利于实现SDN和NFV等技术移动通信系统特别是用户面 向更加“专业”计算机网络 发展，将有利于吸收和融合 计算机网络新技术，并
15、最终 与之融合。启示26基于服务的网络架构 传统网元拆分；网络功能服务自动化管理；网络通信路径优化；网元间通信机制优化特征传统网元网络功能网络功能服务2网络功能服务1Service discoveryMaintains the NF profileNRFN E FA U S Pe N BN R FA M FS G WP C FS M FP G WUDMAFPCRF节点2节点1节点3消费者服务2+1服务1 服务2生产者服务2 服务1传统网元间的信令/数据路径复杂，不利于降低处理时延传统网元间采用专用接口，兼容性和 扩展性不强传统网元属于专用硬件，功能与硬件耦 合，无法实现独立升级和演进移动通信网
16、络从“专用网络 ”向开放的网络发展。从“提供什么你用什么”向“你 需要什么我提供什么”转变。传统的通信网络传统网元功能大而全，导致硬件专用性强，成本昂贵启示27业务多样性能力增强 支持基于QoS flow的服务质量体系；支持网络切片实现更具个性化的能 力提供；提供针对物联网、车联网的专项优 化技术。特征“一网多用”、“专网专用 ”的思路已经不再适用于差 异化巨大的业务需求启示业务需求的差异扩大，从技术层面看，极限需求无法使用常规的方式满足。大而全的后台网络，不利于新业务的 引入和编排，灵活性不够。采用专网的方式不利于资源利用率，大大增加了网络成本。这些变化意味着什么？28驱动力驱动力无处不在！
17、无处不在！借鉴与融合借鉴与融合垂直业务垂直业务随着5G系统的商用，速度、容量等移动通 信演进的传统动力已 不再是技术发展的唯 一的追求目标。实现真正意义上的无 处 不 在 的 网 络 连 接（万物连接）是移动 通信系统追求的终极 目标。随着技术和需求的发 展，移动通信融合如 AI等新兴技术成为再 次点燃移动通信活力 的契机。随着技术和需求的发展，移动通信作为基本能力，融入并助力其他行业成为 移动通信未来发展的重要 趋势和动力。统一与包容统一与包容实现全球统一的技术 标准是移动通信系统 商用的基本需求。而 接纳并融合多样化的 接入网技术是移动通 信发展的现实需要。移动通信的未来发展趋势移动通信未
18、来发展趋势对“标准人”提出了更高的要求，也提供了更多可能！29回到技术本身30移动通信系统到底是如 何工作的？31第二章系统系统观观：从生活到技术：从生活到技术目录目录用户行为很简单，但中国移动XXX32开机玩手机移动初始接入过程初始接入过程业务发起过程业务发起过程移动性管理过程移动性管理过程33稀缺资源“频谱”3.3GHz频段3.5GHz频段4.9GHz频段26GHz频段39GHz频段100MHz3.3GHz3.4GHz200MHz3.6GHz4.8GHz5GHz24.75GHz27.5GHz37GHz42.5GHzSub 6GHzAbove 6GHz200MHz2.75GHz5.5GHz0
19、Hz10Hz10kHz人声频谱698MHz 806MHz广电2G/3G/4G2.6GHz 3.3GHz 3.6GHz 4.8GHz5GHz24.75GHz27.5GHz37GHz42.5GHzAbove6GHz（FR2）5Gn25834Sub6G H z（FR1）5Gn77n79n260工作频段工作频段(band xx)频率范围频率范围3.3 G H z3.6 G H z4.8 G H z5 G H zn77n79信 道 带 宽信 道 带 宽5 0 M保 护 频 带保 护 频 带 传 输 带传 输 带宽宽4.9 G H z从宏观到微观认识频谱资源频谱资源怎么复杂！手机如何找到网络呢？频 域时
20、域1 2 个 子 载 波=1 R B 1 4 个 符 号=1 s l o t 资 源 网 格资 源 网 格R E35 不同国家、不同运营商、在不同的地理位置，为用 户提供服务的具体频率资 源是不同的。因此，终端 开机第一个动作是找到当 前位置有网络存在的频谱有网络存在的频谱 位置位置。搜网网络你在哪网络你在哪里？里？同步和你对个时间和你对个时间？OFDM系统是一个同步系 统，因此，在接收网络侧 任何数据之前，首先要做 的就是和网络实现同步，获得下行时序。开机后的第一个动作：搜网、同步与系统消息接收新手机就是个新手机就是个“小小白白”！0102 系统信息接收告诉我你的配置！告诉我你的配置！通信系
21、统系统消息很多，所以需要分MIB、SIBx接 收，还指出on demand SI.MIB中传最重要信息，包 括接收其他系统信息的“方法”03“需要接收网络侧信息 来进行判断。”有网络存在但并不表示 可以使用！如何解决？那又如何实现网络侧数据的接收呢？“配置太多了咋办？”同步后不知道网络侧配置也无法接受数据！分类分阶段按需接收！首先告诉你接收方法！36系统消息接收过程中的高层动作-NAS层问题：是可用网问题：是可用网 络？络？当前尝试接入的网络我 们并没有验证是否可用！移动？电信？联通？3G？4G？5G？NAS层动作物理层动作RRC层动作PLMN选择选择搜网搜网/同步同步/系统系统消消息接收息接
22、收触发37问题：在哪里驻问题：在哪里驻 留？留？确认了可用网络，但应 该在哪个小区驻留呢？可以收到N个小区信号系统消息接收过程中的高层动作-RRC层NAS层动作物理层动作RRC层动作搜网搜网/同步同步/系统系统消消息接收息接收PLMN选择选择触发Cell选择选择触发38开机搜网同步接收系统消息用户行为物理层行为RRC层行为NAS层行为流程小结PLMN选择Cell选择触发39触发UE找到有网络存在的频谱，通 过下行同步找到了系统信息位置，并根据预设方式完成主要网络配 置的接收，最终根据配置完成“可用网络”和“合适小区”的 选择。状态回顾前面的所有动作都是终端的单方单方 行行为为，网络侧并不知道有
23、终端的 存在，也并未与终端进行任何联 络。网络如何判断UE是否合法，是否欠费，是否可以为之提供服务？后续动作随机接入前的状态总之，目前要做的事情就是和基站建立联系，交互信息！40U E 如何与网络建立联系呢？4142上行时序上行时序考虑到上行传输时 延，UE 不知道什 么时候发数据基站 才能收到。身份标识身份标识上行功率上行功率考虑到UE 与基站 存在距离，UE 不 知道用多大功率发 送上行数据。上行资源上行资源基站不知道UE 的 存 在，也 不 会 为 UE 分配传输上行 数据的资源。为了后续操作的方 便，物理层需要给 UE 分配一个身份 标识。完成上行同步；完成上行功率控制；上行资源分配；
24、无线临时标识分配。功能开机后的第二步：随机接入1A.系系统统消消息息B.Msg1:Preamble23C.Msg2:RAR(via PDCCH/PDSCH)5E:Msg4:竞竞争争解解决决（via PDCCH/PDSCH）D.Msg3:via PUSCH4F：HARQ ACK获得RACH Occasion配置、Preamble配置信息应用系统消息中的RAR窗 口配置，并在窗口内接 收RAR从Msg2收到Msg3是否预编码，Msg3的子载波间 隔的参数并生成Msg3开启竞争解决timer，等 到Msg4U E 物 理 层 完 成 接 收 数 据 的 所 有 准 备！通过搜网，获得了可用网络的资源
25、位置；通过同步和随机接入TA获取，完成了下行和上行同步；通过系统消息接收过程，获得了网络侧的配置 和UE配置，包括：-发起随机接入的时频位置（触发上行业务）；-监控Paging消息的时频位置（监控下行业务）；通过随机接入过程获得了UE的物理层标识符（识别自己的数据）；43随机接入中的高层动作-RRC层问题：问题：如如何向何向基基站报站报到到？虽然通过系统消息接收，UE获 取了大部分的配置信息，但这 些配置是针对所有UE的公共配 置。基站还需要建立一个直接控制UE行为的渠道。此外，为了匹配当前环境（信道状态等）提高特定UE的 能 力，需 要 配 置 一 些 UE specific的参数指导UE行
26、为。NAS层动作物理层动作RRC层动作RRC连接建立随机接入过程随机接入过程触发44问题：如何向核心网报问题：如何向核心网报到？到？NAS层动作物理层动作RRC层动作随机接入中的高层动作-NAS层注册RRC连接建立随机接入过程随机接入过程触发触发45虽然建立了RRC连接，但UE和 核心网并没有实现任何沟通。核心网无法为UE提供任何服务。需要建立与核心网的信令连 接；UE需要验证当前接入网络的合法性、核心网也需要验证UE 合法性；核心网需要为UE建立安全机 制；流程小结PLMN选择Cell选择开机搜网同步接收系统消息用户行为物理层行为RRC层行为NAS层行为随机接 入过程RRC建立注册触发触发触
27、发触发若此时UE没 有业务发起/接收，则UE 会进入：RRC IDLE或 INACTIVER态46到 现 在 为 止，U E 和 网 络 都 做 好 了 接 收/提 供 服 务 准 备！47此时，若用户有业务发起，协议 又何如工作？开机玩手机移动初始接入过程初始接入过程业务发起过程业务发起过程移动性管理过程移动性管理过程48 UE物理层做好了接收和发送 数据的准备。完成了核心网的注册过程，但RRC连接处于断开状态。若UE移动，可进行小区重选；状态回顾若UE有上行业务需要发起，协议 如何工作？若网络侧有UE下行数据到达，协 议如何工作？后续动作业务发起前的状态UE处在节能状态，并保持与网络的最小
28、沟通渠道（Paging监控），随时准备接收或发起业务。4950处于IDLE 态的UE 并不会时刻监控网 络，那在何时可以 通知UE 有业务到 来呢？何时何时网络无法实时监控 进入IDLE 态的UE 的准确位置，那若 有业务到来，在哪 里可以找到UE 呢？何地何地对于物理层来说，如 何 识 别 此 处 有 Paging消息，又如 何识别此处有发给 我的寻呼消息？何何“人人”业务发起第一步：找到你gNB1Last serving gNBUPFUE inRRC_INACTIVERAN pagingtriggerRAN paging(Xn)Paging UE(in RNA)R A N PagingDL
29、数据到达gNB2RAN paging(Xn)gNB1gNB3AMFRAN paging(GN)Paging UE(in RA)UE in IDLEgNB2RAN paging(GN)UPF数据缓存C N Paging数据缓存在哪里找到你？-何地问题：在哪里找到你问题：在哪里找到你由 于 UE 处 在 节 能 的 IDLE 态（或INACTIVE态），没有和 网络建立信令连接，因此，网 络并不知道UE的准确位置，而 只维护UE大致位置。因此，网络需要首先知道在哪个大致范围可以寻呼到UE。更新时刻更新时刻更新周期TRA区域B移动RA区域A周期性更周期性更新新（周期性注册）（周期性注册）移动性更新（
30、移动移动性更新（移动性性更新注注时册册刻）NAS层动作物理层动作RRC层动作周期注册/移动性注册RRC连接建立随机接入过程随机接入过程触发触发51什么时候可以找到你？-何时问题：何时可以找到你问题：何时可以找到你？处于IDLE或INACTIVE态的UE处于节能的原因，并不会时刻 监听Paging，而是间歇性的醒 来监听（DRX）。如何在和网络没有任何信息实时交互的前提下，知道网络什么时候给我发Paging？站在系统角度，如何确保所 有UE都有公平的被寻呼机会？寻呼时机寻呼时机寻呼系统帧寻呼系统帧UE和网络各自通过UE_ID和SFN（系 统帧编号）计算PF（考虑配置的DRX 周期）。UE和网络各
31、自通过UE_ID计算PO。NAS层动作物理层动作RRC层动作PF、PO计算根据配置参数根据分配的UE_ID系统消息中获 得的SFN52如何准确识别你？-何人问题：如何准确识别你问题：如何准确识别你？对于物理层来说，无论是用户 数据，还是RRC、NAS信令，都是数据。如何识别当前收到的下行调 度是包含Paging消息？一个寻呼消息中可能包含对多个UE的寻呼，如何识别是 否有针对自己的寻呼？NAS层动作物理层动作RRC层动作识别在PO内监控调度（即DCI）获取Paging消息（从PDSCH获得）解码Paging 消息UEID 1UE识别识别Paging消息识别消息识别UE根据加扰DCI的特定临时标
32、识符（P-RNTI）来识别本次调度是否传输Paging消息。UE RRC层或NAS层分配的UE ID来识别本次 Paging是否包含自己的。识别53流程小结用户行为物理层行为RRC层行为NAS层行为开机玩手机位置更新CN/RAN寻呼PF/PO计算Paging消 息接收Paging解析5455业务发起第二步：建立连接NAS层动作物理层动作RRC层动作随机接入过程gNBUENAS连接连接RRC连连接接N2连接连接AMFPDN连接连接UPF建立RRC连接触发Servicer 请求触发PDU会话建立触发若业务由UE触发，则整个流程 从随机接入起始。若业务由网络触发，则整个流 程从Paging起始流程小
33、结用户行为物理层行为RRC层行为NAS层行为开机玩手机位置更新CN/RAN寻呼PF/PO计算Paging消 息接收Paging解析随机接入触发触发服务请 求RRC连接建 立触发PDU会话建立触发56 经过物理层的搜网、同步、系 统消息接收和高层的注册过程，终端已经做好接收业务的准备；通过Paging，网络找到UE。并 通过随机接入触发业务请求为 UE建立用户面的PDU会话。完成随机接入的UE处于RRC连 接态，并监控网络是否有自己 的数据调度。状态回顾 监控：监控什么？在哪里监控？怎么识别是否有自己的数据？传输：在哪里传输自己的数据？后续动作数据传输前的状态UE通过监控基站发送的下行控制信息D
34、CI获取调度信息，进而获得自己数据的资源位置。57业务发起第三步：数据调度监控PDCCH监控监控UE通过监控下行物理 控制信道PDCCH来接 收基站物理层控制信 令。其中，数据调度 也由PDCCH指示。01NAS层动作物理层动作RRC层动作Search Space和 CORESET参数配置UE监控所有潜在 Occasion位置SlotPBR0PBRn212个个PRBCORESET指示Period=4slotSearch Space 指示UE利用C-RNTI解扰成功则表示该 DCI是给自己的RNTI解扰验 证利用Search Space和CORESET来联合指示监控位置58通过PDCCH UE可
35、 获得的自己的调度 信息，并根据此获 得传输数据的 PDSCH时频位置。接收PDSCH传输传输02业务发起第三步：数据传输S:开始符号L:持续长度nPDCCH k022PDSCHSlot nPDCCH指示PDSCH位置59根据PDCCH获得的DCI来获取PDSCH的时频位置流程小结用户行为物理层行为RRC层行为NAS层行为开机玩手机位置更新PF/PO计算CN/RAN寻呼Paging消 息接收Paging解析随机接入触发RRC连接建立服务请求触发触发PDU会话建立触发PDCCH监听数据接收/发送60开机玩手机移动初始接入过程初始接入过程业务发起过程业务发起过程移动性管理过程移动性管理过程61用户
36、行为-移动测量测量切换切换小区重选小区重选UE通过测量当前的RSRQ/RSRP/SINR来判断后续行为；处于IDLE/INACTIVE态UE根据RRC配置 规则和策略自行控制驻留小区；处于CONNECTED态的UE需要在网络控制下完成切换；上报62无论是IDLE/INACTIVE态的小区选择/重选，还是CONNECTED态下的切换，其测量行为的 相关参数都由RRC配 置。基站配置UE执行测量测量01NAS层动作物理层动作RRC层动作参数配置UE执行测量L1/L3滤波移动性行为的判决依据系统广播系统广播SIB25RRC建立建立 后后通过RRC信令为UE配置测量行为和上报行为测量配置测量上报满足上
37、报条件后，UE执行上报基站决策切换基于UE的测量上报，基 站决定是否切换。S准则相关参数，处理小区选择行为小区选择小区重选R准则相关参数，处理小 区重选行为。小区选择/重选/切换63RA区域B更新时刻RA区域A NAS层动作物理层动作RRC层动作参数 配置UE执 行测量L1/L3滤波小区 选择小区 重选小区选择注册更新随机接入RRC连接注册请求小区选择/重选与切换RA区域B切换时刻RA区域A NAS层动作物理层动作RRC层动作UE执 行测量参数 配置L1/L3滤波测量 上报切换随机接入RRC流程其他流程切换随机接入RRC流程其他流程小区选择/重选切换64寻呼流程调服务请求初始接入过程注册流程开
38、机玩手机同步搜网系统消息接收PLMN选择小区 选择随机接入注册 请求触发触发IDLE或 INACTIVE态注册流程（位置更新）PF/PO计算物理层 行为接入网高层行为NAS层CN/RAN寻呼地理位置资源位置Paging接收Paging解析随机 接入触发RRC建立服务 请求PDU会话建立触发RRC建立PDCCH监听用户 行为触发流程总结65物理层、高层、N A S 层是 些神马东东？66OSI、TCP/IP模型与通信协议层OSI模型即开放系统互联模型（Open System Interconnection），由国际标准化组织提出，一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。而所谓的TC
39、P/IP模型这是基 于OSI七层模型和IETF制定的TCP/IP协议，形成的事实标准。适配介质01物理层物理层负责利用物理传输介质为 数据链路层提供物理连接，以便透明地的传送比特流。研究在不同介质上，如何 将信息转换成实际信号并 实现高效传输的问题；屏蔽底层提供可靠传输数据链路层数据链路层数据链路层将数据分帧，并处理流控制。屏蔽物理 层，实现网络层数据包在 不同物理层介质的匹配和 可靠传输；02寻址和路由03网络层网络层网络层通过寻址来建立两 个节点之间的连接，为源 端的传输层送来的分组选 择合适的路由和交换节点，正确无误地按照地址传送 给目的端的运输层；可靠，透明传输机制04传输层传输层为上
40、层用户提供一个端到 端的可靠、透明和优化的 数据传输服务机制67OSI、TCP/IP模型与通信协议层表 示 层应 用 层B it帧帧分 组分 组段段消 息消 息消 息消 息2 层 头3层头4层头5层头6层头7层头Data 物 理 层消 息消 息3层头4层头5层头6层头7层头Data数 据 链 路 层1 层 头+4层头5层头6层头7层头Data 网 络 层5层头6层头7层头Data传 输 层2 层 头+3层 头+6层头7层头Data 会 话 层4层 头 +5层 头+Data7 层 头6 层 头+Data7层 头+物 理 层 Data7层头6层头5层头4层头3层头2层头1层头数 据 链 路 层Da
41、ta7层头6层头5层头4层头3层头2层头网 络 层 Data7层头6层头5层头4层头3层头传 输 层 Data7层头6层头5层头4层头会 话 层 Data7层头6层头5层头表 示 层 Data7层头6层头应 用 层Data7层头层处理就是封装和解封装的过程，通过增加 包头并利用包头中的信息进行对等层的信息 交互，从而实现每层的功能目标。685G接入网、核心网协议栈物理层MAC层RLC层PDCP层SDAP层RRC层PDCP层RLC层MAC层物理层NAS层RRC层PDCP层RLC层MAC层物理层NG-APSCTP层IP层数据链路层物理层NAS层AMF物理层数据链路层IP层UDP层GTP-UNG-A
42、PSCTP层IP层数据链路层物理层UEgNBInternetAUSPNEFSMFPCFNRFUDMAF“总总线线”用户面用户面信令面信令面UPFIP层SDAP层PDCP层RLC层MAC层物理层IP层GTP-UUDP层IP层数据链路层物理层 IP层69为什么移动通信协议和O S I、T C P/I P 模型有比较大的区别？70RRC和NAS层从本质上来说就是应用层，其功能是实现UE与基站，UE与核心网节点之间的信令传输。接入网拓扑结构相对互联网要简单很多，不存在多点之间 的传输问题。因此，没有必要设置网络层和传输层来实现 数据的路由和寻址；5G接入网与开放模型的差异RRC和和NAS？没有网络层和
43、传输层没有网络层和传输层接入网采用无线传输，较固定电缆复杂很多无线相比有线来说信 息传输泄露和篡改的 风险更大，因此在接 入网的L2增加了 PDCP子层，实现对 用户数据和信令的加 密和完整性保护功能加 密 与 完 整 性 保 护服 务 质 量资 源 受 限接入网数据传输采用 无线承载的概念以保 证用户QoS，因此，在L2新增SDAP子层，以实现核心网 QoS Flow到无线承载 之间的映射和管理。无线资源受限，为了 保证多用户QoS和公 平性，因此在L2的 MAC子层设置了复用 和优先级管理功能。无线传输比有线传输更容 易受到环境的影响而造成两 传输失败，因此，在L2的级 MAC子层和RLC
44、子层采用 重 了双层的可靠性保障机制 传（HARQ、ARQ），以实现可靠性和传输效率的平衡。无线信号动态变化幅度 大，物理层实际传输能力自动态变化。因此在L2的适MAC子层增加了自适应的应调制与编码功能（MAC控制，物理层执行），在RLC子层设置对高层数据 包的分段和级联功能，以 匹配物理层变化。715G接入网与开放模型的差异72物理信令、R R C 信令、N A S 信令？7374物理层信令gNBPHYMACRLCPDCPRRCNASPHYMACRLCPDCPRRCNASUE码编映射PDCCH由基站侧物理层产生完成编码，直 接映射到由CORESET和Search Space联合定义的物理资源
45、。UE侧 物理层盲检PDCCH解析后获得DCI。传输传输DCI解映射物理时频资源解析75MAC CEgNBPHYMACRLCPDCPRRCNASPHYMACRLCPDCPRRCNASUE传输传输由基站MAC层产生，可以和用户 DL数据复用到同一个的传输块，由基站物理层映射到PDSCH资源（由PDCCH指示调度信息）。在 对端由UE物理层解调并递交给UE MAC层解析；PDSCHH MAC CEPDCCHPDSCH调度MACH CE调度计划PDSCHPDSCH物理时频资源76RRC信令gNBPHYMACRLCPDCPRRCNASPHYMACRLCPDCPRRCNASUE传输传输由基站RRC层产生
46、复用到信令无线 承载（SRB0SRB3），并由 PDCP（对于SRB0 PDCP仅透传）、RLC层和MAC做分段等操作后，与DL数据复用到同一个传输块，由基站物理层映射到PDSCH资 源。在对端，由物理层解调递交到 UE RRC解析；调度计划PDCCH调度MAC SDUPDSCHHH RLCSDUH PDCPSDUMAC SDUHH RLCSDUPDCPH SDUPDSCHPDSCHPDSCHPDSCHPDSCHASN.1 RRC编码块 信令物理时频资源ASN.1 RRC编码块 信令77NAS信令gNBPHYMACRLCPDCPRRCNASPHYMACRLCPDCPRRCNASUE传输传输由A
47、MF产生，经过NG-C接口传输 给基站，基站不做解析，封装如 RRC信令中传输给UE。UE解析后，递交到UE NAS层解析调度计划PDCCH调度PDSCHPDSCHPDSCHPDSCHNAS信令NAS信令MAC SDUPDSCHHH RLCSDUH PDCPSDUASN.1RRC编 码 块 信 令MAC SDUHH RLCSDUPDCPH SDUASN.1 RRC编码块 信令物理时频资源信令之间的“嵌套”关系物理时频资源PDSCHRRC信令NAS信令 对于物理层来说，其他任何来自上层的数据或信令都“一视同仁”，作为物理层纯负荷在PDSCH中传输；NAS层信令嵌套在RRC信令中，通过RRC信令由
48、基站透传 给UE。MAC CE785G信令体系比较795 G 是如何实现哪些超能力的？系统灵魂：物理层！8081第三章能力核心能力核心-物理层物理层目录目录高层信令用户数据物理层物理层高层信令用户数据适配介质特征适配介质特征物理层在通信系统中的角色对高层信令或数据的“无差别”传输；对传输介质 的特性适配实现数据高效传输实现更高的速率、频谱利用率和可靠性MIMO、Beamforming、CoMP等技术实现82资源结资源结 构构-时域时域83资源结资源结构构-频域频域5G物理层-能力核心！初始接入初始接入随机接入随机接入寻呼寻呼下行控制下行控制信道信道共享信道共享信道上行控制上行控制 信道信道参考
49、信号参考信号波束管理波束管理帧和子帧的概念帧在以太网中指的是不同协议间实现数据传输的数 据封装格式。在移动通信中，帧表示物理层的时域 资源的调度组织单元。时域子帧当前信道状 态支持的传 输能力PHYMAC复用映射信道1 信道2 信道3调度845G帧、Slot和OFDM符号1无线帧=10子帧=10slots=10ms1子帧=1slots=1ms1slots=14符号=1ms1无线帧=10子帧=160slots=10ms1子 帧=16slots=1ms240kHz1slots=14符号=0.0625ms15kHz问题问题 1ms的子帧长度导致固有的调度时延，无法支持URLLC；固定的子帧结构对不同
50、带宽、时延需求的 业务无法灵活匹配。5G的技术改进85 支持5种不同的子载波间隔，对应5种不同的子帧时域长度和频 域宽度。不同的子载波间隔可灵活配置。一个slot的时域长度从最大1ms到最小0.0625ms，支持更加多样 化的业务需求。问题问题 LTE仅支持7种标准化定义的上下行子帧比例，对业务的多样化需求支持不佳；后期引入了动态TDD技术，但引入了额外 的小区间干扰、资源浪费问题，且调整灵 活性不足（10ms）。5G的技术改进 5G以Slot甚至是OFDM符号为单位来分配上下行资源比例。协议支持通过DCI信令来灵活的调整上下行资源比例，并预定 义了55种标准化结构（协议预留最高支持254种结
