5G空口,又叫新空口(New Radio,NR)。
4G时候整个网络被称为Evolved Packet System,EPS,而一般将其空口部分命名为Long-Term Evolution,即LTE;5G的网络被更简单地称为5G System,5GS,而空口部分对应于4G的LTE就叫做NR,新空口。
从1G到2G,是模拟移动通信到数字移动通信的飞跃,2G到3G再到4G,可以说是从电路域交换系统,到分组域交换系统的逐步演变的过程,同时又是多址方式从TDMA到CDMA再到OFDMA的变化过程。但是从4G到5G的演变,从无线接口角度来看,无论是从多址方式、双工方式、交换方式,本质上都没有明显变化(后期版本即使增加来新的多址方式等技术,也只是在某些应用场景和某些需求时辅助使用的)。只是在空口的具体的技术实现方面更加细化,更加灵活和可塑性的增强。
1.5G空口的整体结构
5G无侧结构也是在4G基础上演变和优化而来,整体结构还是眼沿用来4G的所谓的“扁平化”结构。即每个基站单独与核心网直连,构成一个星形网络结构。同时基站之间又通过各自的结构彼此相连,又构成来网状结构。
5G中的基站又改了一个名称叫做gNB(规范中没有明确给出到底这个“g”代表是什么,有人说,gNB中的g指的是Next Generation NodeB中的Generation,但是总觉得不太靠谱),以与4G中的基站eNodeB(或eNB)相区分。上述的架构图是一个5G与4G进行联合组网的非独立网络架构(Non-Standalone NSA),该结构更适合于现在或者是未来一段时间的网络发展的普遍规律。当然,一段时间后,当市场和技术成熟之后,独立组网的5G网络(SA)将会更大程度地发挥5G网络的无与伦比的技术优势。
上述NSA网络中,gNB与核心网以Ng接口关联,与LTE中是S1接口对应,而在LTE与NR组合网络中的eNB(升级为新的名称ng-eNB)之间将原来的X2接口更名为Xn接口,而定义eNB和gNB之间的接口仍然是Xn。而整个无线接入网从E-UTRAN演变为NG-RAN。所以用一张表来表示4G到5G的无线接入网络部分的网元和接口的对应关系:
NSA NR接口 | 4GLTE接口 | 连接网元1 | 连接网元2 |
Ng | N | gNB | 5GC |
Xn | Xn | eNB, | eNB,ng-NB |
Uu | Uu | 终端 | 基站 |
Xn | | gNB | gNB |
2. 5G空口协议栈
整体协议栈结构来看,5G和4G的协议栈从根本上说没有什么大的变化。当然随着功能和性能的提升,协议栈从细节上面的变化是不可避免的。我们把4G和5G的协议栈进行对比。首先,两者都是进行用户面和控制面的分离,从控制面上来看,两者的结构完全相同,如图所示:


而从用户面来看,除了新增加了一个新的SDAP协议栈之外,其他结构也是完全相同。
而增加的SDAP这一协议栈的目的也非常明确。因为5G网络中无线侧依然沿用来4G网络中的无限承载的的概念,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时代的承载(Bearer)的概念细化到以QoS Flow为基本业务传输单位。那么在无线侧的承载(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。关于这部分内容,后续章节中会详细地讲到。